Ilmastonmuutoksen ja ilmastonmuutoksen torjumisen takana on kasvihuonekaasujen lisääntyminen ilmakehässä. Kasvihuonekaasu on mikä tahansa ilmakehän kaasumainen yhdiste, joka kykenee absorboimaan infrapunasäteilyn siten tarttumalla ja pitämällä lämpöä ilmakehässä. Lisäämällä ilmakehän lämpöä kasvihuonekaasut vastaavat kasvihuoneilmiöstä, mikä johtaa viime kädessä ilmaston lämpenemiseen.
Auringonsäteily ja "kasvihuoneilmiö"
Ilmaston lämpeneminen ei ole uusi käsite tieteessä. Svante Arrhenius käsitteli ilmiön perusteet jo yli sata vuotta sitten vuonna 1896. Hänen tutkimuksensa, joka julkaistiin Philosophical Magazine -lehdessä ja Journal of Science -julkaisussa, määritti ensimmäisenä hiilidioksidin vaikutuksen siihen, mitä tutkijat kutsuvat "kasvihuoneeksi". vaikutus."
Kasvihuoneilmiö syntyy, koska aurinko pommittaa maata valtavalla määrällä säteilyä, joka iskee Maan ilmakehään näkyvän valon muodossa, plus ultravioletti (UV), infrapuna (IR) ja muut ihmisen silmälle näkymättömät säteilytyypit. Noin 30 prosenttia maapallon iskusta säteilystä heijastuu takaisin avaruuteen pilvien, jään ja muiden heijastavien pintojen avulla. NASA: n mukaan valtameret, maa ja ilmapiiri imevät loput 70 prosenttia.
Kun ne absorboivat säteilyä ja kuumenevat, valtameret, maa ja ilmapiiri vapauttavat lämpöä infrapunasäteilyn muodossa, joka kulkee ilmakehästä avaruuteen. Tulevan ja lähtevän säteilyn välinen tasapaino pitää maan keskimääräisen lämpötilan NAS: n mukaan noin 59 Fahrenheit-astetta (15 celsiusastetta).
Tätä saapuvan ja lähtevän säteilyn vaihtoa, joka lämmittää maata, kutsutaan kasvihuoneilmiöksi, koska kasvihuone toimii suurin piirtein samalla tavalla. Saapuva UV-säteily kulkee helposti kasvihuoneen lasiseinien läpi, ja kasvit ja sen kovat pinnat imevät sen. Heikemmällä IR-säteilyllä on kuitenkin vaikeuksia kulkea lasiseinien läpi ja se jää loukkuun lämmittäen kasvihuonekaasua.
Kuinka kasvihuonekaasut vaikuttavat ilmaston lämpenemiseen
Ilmakehän kaasuja, jotka absorboivat säteilyä, kutsutaan "kasvihuonekaasuiksi" (joskus lyhennettyinä kasvihuonekaasuiksi), koska ne ovat suurelta osin vastuussa kasvihuoneilmiöstä. Kasvihuoneilmiö on puolestaan yksi ilmaston lämpenemisen johtavista syistä. Ympäristönsuojeluviraston (EPA) mukaan merkittävimmät kasvihuonekaasut ovat vesihöyry (H2O), hiilidioksidi (CO2), metaani (CH4) ja typpioksidi (N2O). "Vaikka happi (O2) on ilmakehän toiseksi runsain kaasu, O2 ei absorboi termistä infrapunasäteilyä", sanoi Michael Daley, ympäristötieteen apulaisprofessori Lasell Collegessa Massachusettsissa.
Vaikka jotkut väittävät, että ilmaston lämpeneminen on luonnollinen prosessi ja että aina on ollut kasvihuonekaasuja, ilmakehän kaasujen määrä on noussut viimehistorian aikana. Ennen teollista vallankumousta ilmakehän hiilidioksidi vaihteli välillä noin 180 miljoonasosaa (ppm) jääkausien aikana ja 280 ppm välillä jäätikköjen välisillä lämpimillä jaksoilla. Teollisen vallankumouksen jälkeen CO2-määrä on kuitenkin kasvanut sata kertaa nopeammin kuin kasvu viimeisen jääkauden päättyessä, National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA): n mukaan.
Fluoratut kaasut - toisin sanoen kaasut, joihin lisättiin fluorielementtiä - mukaan lukien fluorihiilivedyt, perfluorihiilivedyt ja rikkiheksafluoridi, muodostuvat teollisuusprosessien aikana, ja niitä pidetään myös kasvihuonekaasuina. Vaikka niitä on läsnä hyvin pieninä pitoisuuksina, ne vangitsevat lämpöä erittäin tehokkaasti, mikä tekee niistä korkean "ilmaston lämpenemispotentiaalin" (GWP) kaasut.
Kloorifluorihiilivedyt (CFC), joita on kerran käytetty kylmäaineina ja aerosolipolttoaineina, kunnes ne lopetettiin asteittain kansainvälisellä sopimuksella, ovat myös kasvihuonekaasuja.
On olemassa kolme tekijää, jotka vaikuttavat siihen, missä määrin kasvihuonekaasut vaikuttavat ilmaston lämpenemiseen:
- Sen runsaus ilmakehässä.
- Kuinka kauan se pysyy ilmakehässä.
- Sen ilmaston lämpenemispotentiaali.
Hiilidioksidilla on merkittävä vaikutus ilmaston lämpenemiseen osittain sen ilmakehän runsauden takia. EPA: n mukaan vuonna 2016 Yhdysvaltain kasvihuonekaasupäästöt olivat 6 511 miljoonaa tonnia (7 177 miljoonaa tonnia) hiilidioksidiekvivalentteja, mikä oli 81 prosenttia kaikista ihmisen aiheuttamista kasvihuonekaasuista - laskua 2,5 prosenttia edellisvuodesta. Lisäksi CO2 pysyy ilmakehässä tuhansia vuosia.
Metaani on kuitenkin noin 21 kertaa tehokkaampi absorboida säteilyä kuin CO2, mikä antaa sille korkeamman GWP-arvon, vaikka se pysyykin ilmakehässä vain noin 10 vuotta, EPA: n mukaan.
Kasvihuonekaasujen lähteet
Jotkut kasvihuonekaasut, kuten metaani, tuotetaan maatalouskäytännöillä, mukaan lukien karjanlanta. Toiset, kuten CO2, johtuvat pääosin luonnollisista prosesseista, kuten hengityksestä, ja fossiilisten polttoaineiden kuten hiilen, öljyn ja kaasun polttamisesta.
Duke-yliopiston julkaiseman tutkimuksen mukaan toinen syy hiilidioksidipäästöihin on metsien häviäminen. Kun puita tapetaan tavaroiden tai lämmön tuottamiseksi, ne vapauttavat hiilen, joka normaalisti varastoidaan fotosynteesiksi. Vuoden 2010 maailman metsävarojen arvioinnin mukaan tämä prosessi vapauttaa ilmakehään lähes miljardia tonnia hiiltä.
Metsätalous ja muut maankäytännöt voivat korvata osan näistä kasvihuonekaasupäästöistä EPA: n mukaan.
"Uudelleenistutus auttaa vähentämään hiilidioksidin muodostumista ilmakehässä, kun kasvavat puut eristävät hiilidioksidia fotosynteesin avulla", Daley kertoi Live Science: lle. "Metsät eivät kuitenkaan pysty eristämään kaikkea fossiilisten polttoaineiden polttamisen kautta ilmakehäämme aiheuttavaa hiilidioksidia. Fossiilisten polttoaineiden päästöjen vähentäminen on edelleen välttämätöntä, jotta vältetään ilmakehän kerääntyminen."
Kasvihuonekaasujen tuotanto on maailmanlaajuisesti vakavaa huolta. Teollisen vallankumouksen alkamisesta vuoteen 2009 asti ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on noussut melkein 38 prosenttia ja metaanitasot ovat nousseet mahtavia 148 prosenttia NASA: n mukaan, ja suurin osa tästä noususta on ollut viimeisen 50 vuoden aikana. Maapallon lämpenemisen takia vuosi 2016 oli ennätyslämpöisin vuosi, ja kun vuosi 2018 on neljäs lämpimin, 20 eniten ennätysvuotta on tullut vuoden 1998 jälkeen, sanoo Maailman meteorologisen järjestön mukaan.
"Havaitsemme lämpeneminen vaikuttaa ilmakehän kiertoon, mikä vaikuttaa sadekuvioihin maailmanlaajuisesti", sanoi Pittsburghin yliopiston geologian ja planeettatieteiden laitoksen apulaisprofessori Josef Werne. "Tämä johtaa suuriin ympäristömuutoksiin ja haasteisiin ihmisille ympäri maailmaa."
Maapallomme tulevaisuus
Jos nykyiset suuntaukset jatkuvat, tiedemiehet, valtion virkamiehet ja kasvava joukko kansalaisia pelkäävät ilmaston lämpenemisen pahimpia vaikutuksia - äärimmäisiä sääoloja, merenpinnan nousua, kasvien ja eläinten sukupuuttoon sukupuuttoa, valtamerten happamoitumista, suuria ilmastomuutoksia ja ennennäkemättömiä yhteiskunnan häiriöitä. väistämätön.
Kasvihuonekaasujen aiheuttaman ilmaston lämpenemisen aiheuttamien ongelmien ratkaisemiseksi Yhdysvaltojen hallitus laati vuonna 2013 ilmastotoimintasuunnitelman. Ja 73 maan edustajat allekirjoittivat huhtikuussa 2016 Pariisin sopimuksen, kansainvälisen sopimuksen ilmastonmuutoksen torjumiseksi investoimalla kestävään kehitykseen. , vähähiilisen tulevaisuuden, Yhdistyneiden Kansakuntien ilmastomuutosta koskevan puitesopimuksen (UNFCCC) mukaan. Yhdysvallat sisällytettiin sopimukseen suostuneiden maiden joukkoon vuonna 2016, mutta aloitti menettelyn vetäytyäkseen Pariisin sopimuksesta kesäkuussa 2017.
EPA: n mukaan kasvihuonekaasupäästöt olivat 12 prosenttia pienemmät vuonna 2016 kuin vuonna 2005, osittain johtuen fossiilisten polttoaineiden palamisen huomattavasta vähenemisestä, joka johtui hiilestä siirtymisestä maakaasuun. Noiden vuosien lämpimät talviolosuhteet vähensivät myös monien kotien ja yritysten tarvetta lämmöntuottoon.
Tutkijat ympäri maailmaa etsivät edelleen tapoja vähentää kasvihuonekaasupäästöjä ja lieventää niiden vaikutuksia. Yksi potentiaalinen ratkaisu, jonka tutkijat tutkivat, on imeä hiilidioksidi ilmakehästä ja haudata sitä maanaan toistaiseksi, sanoi Virginiassa sijaitsevan Longwoodin yliopiston biologisten ja ympäristötieteiden apulaisprofessori Dina Leech.
"Mitä voimme tehdä, on minimoida kuinka paljon hiiltä panemme sinne, ja sen seurauksena minimoida lämpötilan muutos", Leech sanoi. "Toimintaikkuna sulkeutuu kuitenkin nopeasti."
Lisäresurssit:
- EPA - Ilmastomuutos: Perustiedot
- NASA: Globaali ilmastomuutos
- National Geographic - ilmaston välitavoite: Maapallon CO2-taso läpäisee 400 ppm
Live Science -julkaisija Rachel Ross päivitti tämän artikkelin 3. tammikuuta 2019.
