Efekt Cieplarniany
Efekt Cieplarniany
Efekt cieplarniany, wzrost temperatury planety spowodowany zwiększoną koncentracją dwutlenku węgla (lub innych gazów nieprzezroczystych dla podczerwonego promieniowania – tzw. gazów cieplarnianych), jeden z negatywnych skutków skażenia środowiska naturalnego.
Polega na zatrzymywaniu się w atmosferze coraz większych części promieniowania podczerwonego, co prowadzi do ogrzewania się Ziemi. Przypuszcza się, że jest to wynik zmiany zawartości gazów w powietrzu, a szczególnie gwałtownego wzrostu stężenia dwutlenku węgla. Prognozy zakładają, że jeśli tempo spalania paliw kopalnych utrzyma się, to w ciągu 40–45 lat może nastąpić nasycenie nim atmosfery, co spowodowałoby średni wzrost powierzchniowej temperatury Ziemi o ok. 1,5–4,5C.
Raport Międzynarodowego Zespołu do Zmian Klimatycznych (1995) jest pesymistyczny. Przewiduje, że w następnym stuleciu poziom wód morskich może wzrosnąć w wyniku topnienia lodów o ok. 1 m, zalewając większość delt rzecznych, wysp na atlantyckim wybrzeżu USA, część Chin, wyspy na Oceanie Indyjskim i Spokojnym. Zimy będą cieplejsze, a lata niebezpiecznie dla życia upalne. Zaostrzą się susze, opady deszczu będą prowadziły do nieustających powodzi.
Następują reakcje:
Cl + O3 ClO + O2
cząsteczka chloru cząsteczka ozonu tlenek chloru cząsteczka tlenu
ClO + O3 Cl + 2O2
Tlenek chloru cząsteczka ozonu cząsteczka chloru 2 cząsteczki tlenu
Jak powstaje efekt cieplarniany ?
Mechanizm powstawania efektu cieplarnianego przedstawiłem na zamieszczonym obok schemacie.
Znaczna część promieniowania słonecznego (promieniowanie krótkofalowe o długości fali od 0,1 do 4 mm) jest przepuszczana przez atmosferę ziemską i pochłaniana przez powierzchnię Ziemi, co powoduje jej ogrzanie. Wskutek ocieplenia powierzchni Ziemi następuje emisja promieniowania podczerwonego (promieniowanie długofalowe o długości fali od 4 do 80 mm). Znaczna część tego promieniowania jest pochłaniana przez znajdujące się w atmosferze cząsteczki wody, dwutlenku węgla i innych gazów oraz przez drobne kropelki wody w chmurach. Energia cieplna jest teraz przekazywana przez atmosferę głównie z powrotem do powierzchni Ziemi w postaci tzw. promieniowania zwrotnego a tylko częściowo w przestrzeń kosmiczną. Promieniowanie zwrotne ogrzewa ponownie powierzchnię Ziemi, dlatego jest podstawową przyczyną występowania na naszej planecie efektu cieplarnianego. Energia oddawana przez naszą planetę jest mniejsza od energii przyjmowanej pochodzącej ze Słońca.
Dzięki ochronie atmosfery przed wychłodzeniem Ziemi średnia temperatura powietrza wynosi ok. +15C. Gdyby atmosfera nie zawierała gazów cieplarnianych, nagrzana powierzchnia Ziemi wypromieniowywałaby swą energię w przestrzeń kosmiczną, dlatego średnia temperatura powietrza byłaby równa ok. -17C.
Dopóki człowiek nie zanieczyszczał środowiska w tak znacznym stopniu, jak ma to miejsce obecnie, główną rolę w pochłanianiu ciepła odbitego od powierzchni Ziemi pełniła para wodna. Jednak od kilkudziesięciu już lat na skutek działalności człowieka szybko wzrasta rola pozostałych gazów cieplarnianych.
Konsekwencje ocieplenia klimatu na Ziemi
Skutki stopniowego ocieplania klimatu na Ziemi zauważamy już od wielu lat. W wielu miejscach na Ziemi obserwuje się wzrost średniej temperatury powietrza. Ogrzane wody w morzach i oceanach powodują topnienie lodowców na biegunach Ziemi oraz zwiększają swoją objętość, co prowadzi do podniesienia się ich poziomu.
W ciągu najbliższych pięćdziesięciu lat może dojść do zalania wielu obszarów położonych na małej wysokości bezwzględnej (n. p. m.). Obliczono, że w wyniku stopienia lodowców na Grenlandii i Antarktydzie pod wodą może znaleźć się prawie cała Holandia, Dania, znaczna część Belgii i Bangladeszu. Na terenie Polski może zostać zalany obszar położony w odległości nawet do 100 km od wybrzeża Morza Bałtyckiego.
Jednak teoretycznie możliwe jest również zwiększenie się masy lodowców. W wyniku ocieplenia klimatu zwiększy się parowanie wód w morzach i oceanach, co doprowadzi do zwiększenia ilości opadów na Ziemi. W okolicach biegunów naszej planety opady śniegu mogą przyczynić się do szybkiego nagromadzenia lodowców. Niestety obecnie nie obserwuje się takiego zjawiska.
Znacznie bardziej prawdopodobne jest przesunięcie się stref klimatycznych na Ziemi ku biegunom. Powodów tego zjawiska może być wiele. Nadmierne ogrzewanie mas powietrza może doprowadzić do zmian cyrkulacji lokalnych i wielkoskalowych prądów powietrznych nad powierzchnią kuli ziemskiej. Efekt cieplarniany może również doprowadzić do zmian systemu prądów morskich. Nietrudno domyśleć się, jakie będą skutki przemieszczenia się stref klimatycznych. Nowe warunki klimatyczne wywołają liczne klęski żywiołowe. Zmienione układy ciśnień atmosferycznych spowodują powstanie huraganów, cyklonów i tornad. Zwiększone parowanie wód w morzach i oceanach doprowadzi do występowania nawalnych opadów, a skutkiem tego będą liczne powodzie, a w górach lawiny. Jednocześnie na obszarach położonych w znacznych odległościach od wielkich zbiorników wodnych w wyniku szybkiego wysychania gleb utrzymywać się będą susze. Długotrwałym suszom bardzo często towarzyszą pożary lasów, spalana biomasa emituje do atmosfery olbrzymie ilości smogu zawierającego CO2,CO, tlenki azotu i inne gazy dodatkowo zwiększające natężenie efektu cieplarnianego.
Gatunki roślin i zwierząt, które nie dostosują się do zmienionych warunków, po prostu znikną z powierzchni Ziemi. Wiele chorób związanych z gorącym klimatem (np. malaria) dotknie ludzi i zwierzęta, które są całkowicie na nie nieodporne.
Skutki zmiany klimatu wskutek efektu cieplarnianego można także będzie zauważyć w gospodarce człowieka, a ściślej mówiąc - w rolnictwie. Skład chemiczny gleb, charakterystyczny dla danej strefy klimatycznej, nie zmieni się tak gwałtownie, jak temperatura i wilgotność powietrza. Nie będzie więc możliwa uprawa roślin na terenach o większych, niż dotychczas szerokościach geograficznych, mimo sprzyjających tam warunków klimatycznych, gdyż gleby nie będą urodzajne. Rolnictwo nie będzie w stanie wyżywić zwiększającej się wciąż liczby ludności.
Konsekwencje ocieplenia klimatu na kuli ziemskiej są więc oczywiste - wiele osób zginie w wyniku coraz liczniejszych klęsk żywiołowych. Jeszcze więcej ludzi umrze z głodu i na skutek nowych chorób. Efekt cieplarniany jest więc problemem ekologicznym stanowiącym realne zagrożenie dla ludzkości. Powinniśmy zatem już dziś poszukiwać rozwiązań tego problemu oraz zastanowić się nad tym, co robić, aby niedopuścić do zwiększania się globalnego ocieplenia.
Rozwiązania problemu
Efekt cieplarniany stanowi zagrożenie dla całej ludzkości, dlatego rozwiązań tego problemu muszą poszukiwać wszyscy ludzie.
Każdy człowiek może wpływać na zmniejszanie się natężenia efektu cieplarnianego poprzez np. segregację śmieci i używanie surowców wtórnych. Ogranicza w ten sposób emisję dwutlenku węgla, która towarzyszy produkcji opakowań, a także zmniejsza wydzielanie metanu, powstającego przy rozkładzie substancji organicznych na wysypiskach śmieci.
Społeczeństwo powinno oszczędzać energię. Dzięki zastosowaniu materiałów izolacyjnych w budynkach mieszkalnych możliwe jest zabezpieczenie przed nadmierną utratą energii cieplnej. Energia elektryczna może być oszczędzana dzięki używaniu nowoczesnych, energooszczędnych urządzeń elektrycznych. W ten sposób zmniejszmy zapotrzebowanie na energię, a więc możliwe stanie się ograniczenie jej produkcji przez ciepłownie i elektrownie. Tym samym zmniejszy się emisja dwutlenku węgla do atmosfery.
Należy również zwrócić uwagę na efektywność pracy ciepłowni i elektrowni. Obliczono, że wykorzystywane jest tylko 35% energii, która powstaje w wyniku spalania węgla. Pozostałe 65% ulega rozproszeniu, głównie w postaci ciepła. Po przeprowadzeniu odpowiednich remontów elektrowni możliwe stałoby się wykorzystanie tej energii np. do otrzymania gorącej wody służącej potrzebom przemysłu lub do ogrzewania budynków mieszkalnych.
W celu zmniejszenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery należy zacząć poszukiwać alternatywnych źródeł energii. Skłania nas do tego również zjawisko gwałtownego zmniejszania się ilości paliw kopalnych (oblicza się, że światowe zasoby ropy naftowej wyczerpią się za ok. 30 lat, natomiast pokłady węgla kamiennego zostaną wyeksploatowane za ok. 170 lat). Odnawialne zasoby energii praktycznie nigdy się nie wyczerpią. Należy do nich zaliczyć: promieniowanie słoneczne, ruchy mas powietrza, ruchy wód w rzekach, fale i pływy morskie, energia geotermiczna. Najważniejszym źródłem energii dla Ziemi jest promieniowanie Słońca. Wraz z promieniowaniem słonecznym do Ziemi dociera moc o wartości ok. 178 000 TW (1 TW = 100000 MW), z czego ok. 30% jest odbijane przez atmosferę, ponad 45% pochłaniają lądy i morza w postaci ciepła, pozostała jest zużywana w cyklu hydrologicznym, w procesach fotosyntezy oraz do wprawiania w ruch powietrza i fal morskich. Dla porównania spalająca rocznie od 1,5 do 2 mln ton węgla średniej wielkości elektrownia ma moc zaledwie 1000 MW.
Znaczny udział w emisji dwutlenku węgla i tlenków azotu mają pojazdy silnikowe. Aby ograniczyć emisję gazów cieplarnianych przez samochody należy próbować nakłonić społeczeństwo do korzystania ze środków transportu publicznego lub innych pojazdów, nie zanieczyszczających środowiska - rowerów.
W regulacji zawartości dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej najistotniejsze znaczenie mają lasy. Obliczono, że 1 ha lasu może pochłonąć 250 kg dwutlenku węgla. Należy całkowicie zaprzestać wycinania lasów równikowych oraz ograniczyć wycinanie i wypalanie pozostałych lasów. Należy również sadzić nowe drzewa w miejsce wyciętych.
O działaniach mających na celu ograniczenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery rozmawiano w czerwcu 1992 na tzw. "Szczycie Ziemi" w Rio de Janeiro w Brazylii. Uchwalono tam tzw. Ramową Konwencję, która uzupełniała tzw. Protokół Montrealski z 1978 postanowieniami w sprawie zmniejszenia emisji CO2, CH4 i N2O.
Ograniczanie emisji świadczy o tym, że narody zdają sobie sprawę z zagrożenia, jakie może stanowić efekt cieplarniany i próbują przeciwdziałać natężaniu się globalnego ocieplenia.