Efekt cieplarniany

TEMAT: EFEKT CIEPLARNIANY

Efekt cieplarniany może być jednym z największych zagrożeń w okresie wielkiego rozwoju przemysłowego i jesteśmy często tak zapatrzeni w siebie, że nie widzimy nic prócz współczesnej cywilizacji. Żyjemy i nie w zauważamy szkód, jakie wyrządzamy naszemu, jak dotąd jedynemu, domowi czyli Ziemi.
Spróbujmy sobie wyobrazić środowisko ziemskie w przypadku, gdyby Ziemia nie była otoczona atmosferą. Na naszej planecie nie byłoby warunków do życia. Byłoby tutaj na tyle zimno i nieprzyjemnie, że Ziemia stałaby się podobna do innych planet naszego układu słonecznego, opustoszałych i martwych. Masy powietrza, jakie otaczają Ziemię, zwane atmosferą, są dla niej swoistym cieplutkim wełnianym kocem, który pomaga zatrzymywać ciepło otrzymywane pod postacią promieniowania słonecznego. Tę zdolność atmosfery do magazynowania i utrzymywania ciepła przy powierzchni Ziemi nazywamy efektem "szklarniowym" lub cieplarnianym. Nie bez powodu efekt magazynowania przez Ziemię energii cieplnej nazwano "szklarniowym". W ten sam sposób, co Ziemia, ogrodnicy ogrzewają swoje szklarnie. Najodpowiedniejszym więc przykładem na zobrazowanie powstawania efektu cieplarnianego jest właśnie szklarnia.
Gdy słońce oświetla szklarnię jego promienie przechodzą przez szkło nagrzewając wewnątrz ziemię, która wysyła promieniowanie cieplne nie przechodzące przez szklaną warstwę - w ten sposób w szklarni jest zawsze cieplej niż na zewnątrz. To samo zachodzi na całej kuli ziemskiej z tą różnicą, że rolę szkła pełnią gazy cieplarniane Pytanie tylko dlaczego tak się dzieję. Otóż słońce jest duże i gorące. Ta wysoka temperatura powoduje, że emitowana przez nie energia posiada bardzo małą długość fali, w wyniku czego posiada bardzo wysoką częstotliwość, gdyż emitowane jest przez ciało doskonale czarne (słońce) w temperaturze ok. 6000°K. czyli około 5700°C. Ta częstotliwość umożliwia energii słonecznej łatwe przenikanie do wnętrza "globalnej szklarni". Co dzieje się dalej? Część tej energii zostaje odbita od powierzchni Ziemi w niezmienionym stanie. Ale jest to tylko część całkowitej energii wprowadzonej do wewnątrz. Pochłonięte przez glebę ciepło, ogrzewa jej powierzchnię, co prowadzi do wtórnej emisji energii przez glebę. Powierzchnia Ziemi emituje nabytą energię w postaci fal o większej długości czyli w postaci promieniowania podczerwonego. Jak nietrudno się domyślić, powierzchnia Ziemi jest znacznie chłodniejsza od słońca, toteż jej promieniowanie ma znacznie mniejszą częstotliwość i zdolność przenikania. Dlatego też znakomita większość tego promieniowania zostaje odbita od szyby (lub w wypadku atmosfery od gazów cieplnych – np. dwutlenku węgla czy metanu), a tylko bardzo niewielkiej części udaje się przez nią przedostać.
Gdyby nie to zjawisko, temperatura Ziemi wynosiłaby minus 18 stopni Celsjusza. Obecne ocieplanie się naszej planety jest wynikiem rosnącej ilości pary wodnej oraz zanieczyszczeń w atmosferze.
Dwutlenek węgla od najdawniejszych czasów pomaga Ziemi w regulowaniu temperatury. Jednak rozwijający się przemysł, motoryzacja, karczowanie lasów, powodują wzrost koncentracji dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych w atmosferze. Ta zwiększająca się koncentracja gazów cieplarnianych uniemożliwia przychodzącej energii opuszczenie Ziemi. Energia oddawana jest mniejsza od przyjmowanej. Temperatura rośnie więc tak długo, aż ustali się nowy stan równowagi. To z kolei prowadzi do globalnego ocieplenia klimatu na Naszej Planecie. Część gazów dopływających do atmosfery jest wynikiem naturalnych procesów zachodzących na Ziemi. Jednak większość dostarcza działalność przemysłowa człowieka. Ta ostatnia właśnie powoduje nasilenie się efektu cieplarnianego i podnoszenie się średniej temperatury na Ziemi. Ostatnie zmiany są ponad wszelką wątpliwość związane z działalnością człowieka. Koncentracja CO2 w powietrzu stale wzrasta, gdyż rośliny nie są w stanie zredukować tak dużej ilości tego gazu. Nastąpiło więc zachwianie dotychczasowej równowagi między jego ilością wytwarzaną przez konsumentów (zwierzęta, człowieka i maszyny przez niego stworzone), a ilością pochłanianą w procesie fotosyntezy. Rocznie do atmosfery trafia 6 gigaton węgla. Żeby móc przewieźć taką ilość w wagonach pociągu towarowego, potrzebny był by skład o długości 1,5 miliona kilometrów, czyli 5 razy więcej niż wynosi odległość Księżyca od Ziemi.
Działalność człowieka jest tylko jednym z czynników kształtujących skład i funkcje atmosfery. Człowiek produkuje niewielki ułamek dwutlenku węgla występującego w atmosferze (ogromną resztę wytwarza sama przyroda), jednak ten ułamek będzie przesądzał o przyszłych losach Ziemi. Ludzie mogą przeciwdziałać efektowi cieplarnianemu przez wprowadzenie energooszczędnych technologii i maszyn, - stosowanie wodoru jako nośnika energii,- rozwój energetyki jądrowej lub stosowanie niekonwencjonalnych źródeł energii. Na temat skutków, jakie efekt cieplarniany przyniesie całej planecie, panują różne opinie. Jedni biją na alarm, inni twierdzą, że nie ma tego złego, co by na dobre nie wyszło. Będą susze, ale pojawią się też gwałtowne i obfite opady. Efekt cieplarniany może prowadzić do katastrofalnych powodzi odwrotne procesy i w ostatecznym rachunku człowiek da sobie radę.
Planeta jednak radzi sobie jedynie z połową ilości węgla, którą oferuje jej człowiek. Reszta pozostaje w powietrzu i grzeje.
Trudno przewidzieć wzrost emisji dwutlenku węgla w następnych latach. Wzrost z lat 60 i 70 (4%) nie powinien się utrzymać. Poważne starania krajów rozwiniętych owocują wyraźnym spadkiem ilości spalanych paliw.
W potocznej świadomości efekt cieplarniany kojarzy się z zagrożeniem wielkimi zmianami klimatycznymi o trudno przewidywalnych konsekwencjach. W rzeczywistości potencjalna katastrofa nie nastąpi w wyniku zaistnienia efektu szklarniowego, lecz w wyniku natężenia zjawiska już istniejącego. Co więcej zjawisko to umożliwia życie na Ziemi. Bowiem zakładając nieistnienie gazów szklarniowych, Ziemia byłaby ogrzewana tylko za pomocą samej energii słonecznej, gdyż całe promieniowanie długofalowe emitowane przez Ziemię uchodziłoby w kosmos. Jednak z punktu widzenia ochrony środowiska, najważniejsze są rzeczywiste i potencjalne skutki efekty cieplarnianego. Istnieje wiele poważnych przesłanek, świadczących o już istniejącym poważnym zagrożeniu, przy czym przyszłe zagrożenia są niezwykle trudne do przewidzenia. Pewny jest wzrost stężenia dwutlenku węgla w ostatnich czasach. Pewny jest także wzrost temperatury w ciągu ostatnich 100 lat. Poza tym uczeni zwracają dziś uwagę na szereg niepokojących zjawisk, zachodzących w środowisku, takich jak:
-Wzrost średniej temperatury w Arktyce o 3°C od 1920 roku, a średniej zimowej aż o 7°C.
-Susza w strefie Sahelu - panująca od 1968 roku.
-Gorące lata i ciepłe zimy w ostatnich dekadach
-Lekkie przesunięcia stref klimatycznych w stronę równika, czego efektem była susza w Senegalu w 1973 roku.
Jednak główne skutki ocieplenia możemy odczuć w połowie przyszłego wieku.
Prognozy te przynoszą niezbyt optymistyczny obraz: przewiduje się, że nastąpi odtajanie wiecznej zmarzliny na wielu obszarach, co spowoduje powstanie bagnisk i dodatkową, naturalną produkcję gazów cieplarnianych CH4 i CO2. Przewiduje się, że podwojenie koncentracji w powietrzu tego ostatniego spowoduje wzrost średniej temperatury powietrza nad powierzchnią Ziemi o 2,3°C, co doprowadzić może do stopienia lodowców biegunowych, w efekcie czego poziom wody podniesie się o 60-75m i Ziemi może grozić potop. Wizja podwojenia koncentracji dwutlenku węgla przed 2050 rokiem jest mało prawdopodobna, natomiast z dużym prawdopodobieństwem, na przełomie pierwszego i drugiego ćwierćwiecza XXI wieku, w atmosferze będzie 400 ppm CO2. Jednocześnie zawiesiny pyłów w powietrzu mogą odbijać promienie słoneczne i temperatura, pomimo wzrostu stężenia CO2, nie będzie wzrastać, co obserwuje się obecnie. Jednakże stale następujące podgrzewanie wód oceanicznych, powodujące wzrost objętości wody i topnienie lodowców, dotychczas spowodowało tylko w ciągu ostatnich 110 lat (1880-1990) podniesienie poziomu lustra oceanów i mórz o 11 cm.
Margines niepewności jest jednak bardzo duży, ponieważ przewidywanie poziomu emisji poszczególnych gazów cieplarnianych jest przybliżone, a przewidywanie zmian klimatu - ryzykowne. Jaka jest dokładnie rola chmur, oceanu. Według wielu naukowców chmury na dużych wysokościach mają tendencję do zaostrzania efektu cieplarnianego, podczas gdy chmury niskie, odbijające w przestrzeń część promieniowania słonecznego, działają w odwrotnym kierunku. Na każde 7 miliardów ton związanego chemicznie węgla, wyrzucanego co roku w atmosferę w wyniku działalności człowieka, połowa pochłaniana jest przez ocean, – "planetarny śmietnik CO2". Istnieją wreszcie wątpliwości co do wpływu dwutlenku węgla na środowisko wodne: wraz z wywołanym przezeń wzrostem temperatury, jego rozpuszczalność w wodach oceanów maleje, ale równocześnie następuje wzrost roślin. Na koniec, według Harouna Tazieffa, wzrost zawartości CO2 w atmosferze (od ok. 0,025% sto lat temu do ok. 0,03% obecnie) jest wprawdzie oczywisty, nie ma jednak znaczącego wpływu na klimat.
Jedno jest pewne: mnożą się anomalie klimatyczne. Sahel przeżył w latach 1973-1983 wielką suszę. W Indonezji i Australii znaczne szkody wywołało lato 1982. W Stanach Zjednoczonych czy Chinach lato 1988 było niezwykle upalne. Cyklony "Gilbert" w 1988 i "Hugo" w 1989 r. należały do najbardziej gwałtownych, a pięć kolejnych najcieplejszych sezonów letnich wystąpiło w latach osiemdziesiątych. Wygląda więc na to, że rysuje się tendencja do ocieplania całej planety, wraz z towarzyszącym temu zjawisku anomaliami.
Anomalia pogodowe, z którymi ludzie borykają się mniej więcej od 20-stu lat nasuwają przypuszczenie, że Ziemię czeka globalna zmiana klimatu pociągająca za sobą katastrofalne skutki. Nie byłoby to pierwsze w historii naszej planety załamanie warunków atmosferycznych na wielką skalę.
Wzrost poziomu morza zagrozi najgęściej zaludnionym rejonom Ziemi - konieczna będzie budowa wielu urządzeń ochronnych, analogicznych do funkcjonujących już w Holandii, jednak nawet one mogą okazać się niewystarczające. Obliczono, że ilość wody powstałej po stopieniu lodów Grenlandii i Antarktydy wystarczy w zupełności, aby zalane zostały: Londyn, Hamburg, Kopenhaga i Sztokholm, Wenecja, większość Belgii, prawie cała Holandia i Dania, ogromne obszary Bangladeszu, a w przypadku Polski zniknąłby Szczecin, Koszalin, Słupsk, większość Gdyni i Gdańska, Malbork, Elbląg, a nawet Grudziądz. To "tylko" niektóre z wielu miejsc, które wspólnie tworzą nasz Świat, lecz mogą w wyniku efektu cieplarnianego, będącego skutkiem naszej działalności, zniknąć pod wodą.
Kolejnym skutkiem mogą być znaczne zmiany w globalnej cyrkulacji atmosfery, przyczyniające się do przesunięcia stref klimatycznych ku biegunom, co spowoduje rewolucję w rolnictwie, bowiem główne rejony upraw w strefie umiarkowanej przesuną się na terytorium Środkowej Kanady i Syberii, charakteryzujące się niesprzyjającymi intensywnej produkcji rolnej glebami.
Nastąpi także dalsze pogorszenie warunków opadowych w dzisiejszych strefach głodu, np. Sahel. Wskutek zmian stref klimatycznych może także powstać więcej pustyń i stepów na terenach dotychczas porośniętych zielenią.
Szok termiczny może wywołać także poważne zakłócenia.
Bardzo poważnym źródłem nadmiernej ilości dwutlenku węgla jest nadmierna w funkcjonowaniu eksploatacja paliw kopalnych, zarówno przy wydobyciu, przetwarzaniu, jak i podczas spalania w sposób na dzień dzisiejszy nieefektywny.
Wszystkie te zjawiska przebiegały w historii ziemi nieustannie, ale ich czas trwania liczył dziesiątki tysięcy lat - teraz chodzi o jedno stulecie, podczas którego z powodu podwojenia się poziomu dwutlenku węgla w atmosferze (nastąpi to prawdopodobnie w 2030 roku) średnia temperatura Ziemi wzrośnie o 1 do 5 stopni C co spowodować może zwiększenie obszarów pustyń, stepów i sawanny, zalanie wielkich obszarów, migrację gatunków. Na pytanie o przyszłość klimatu nie potrafimy udzielić jednoznacznej odpowiedzi. Z zestawienia faktów wynika, że działalność ludzka w dostrzegalny sposób wpływa na klimat naszej planety. Dalsza emisja gazów cieplarnianych może spowodować wzmożenie efektu cieplarnianego prowadzącego do zmian klimatu w skali globalnej, przede wszystkim do podniesienia temperatury powietrza i zmian w bilansie wodnym.
Możliwy jest jednak, z pozoru absurdalny, dokładnie odwrotny scenariusz: ocieplenie spowoduje większe nagromadzenie lodów. Może się zdarzyć, że zwiększy się parowanie wody z nagrzanych oceanów, a więc zwiększą się znacznie opady, w tym opady śniegu nad Grenlandią i Antarktydą. Jeśli roczny dopływ wody w postaci śniegu byłby wyższy, niż jej utrata przez topnienie, mielibyśmy więcej lodów z powodu wyższej temperatury. Poza tym o tym, że rośnie temperatura, wiadomo z komputera. To właśnie elektroniczne modele klimatyczne tworzone przez meteorologów sugerują, że czeka nas ocieplenie. Ale sprawa nie jest prosta. Niektóre modele pokazują, że klimat ziemski oziębi się. Przyczyn może być wiele. Jedna z nich to zapylenie atmosfery, które spowoduje, że promienie słońca nie dotrą do powierzchni Ziemi. Taki efekt nazywamy efektem antycieplarnianym. Wynika z tego, że erupcje wulkanów i zanieczyszczenia przemysłowe mogłyby stać się przyczyną końca cywilizacji. Możliwe, że efekt antycieplarniany był odpowiedzialny za wyginięcie dinozaurów. Jest to jednak mało prawdopodobne, a wszystko zmierza w dokładnie przeciwnym kierunku...
Podsumowując: skutki efektu cieplarnianego już teraz są bardzo niepokojące. Jednak ekstremum tego zjawiska powinno nastąpić w najbliższym 50-cio leciu. Wtedy skutki mogą być katastrofalne: może nastąpić zalanie poważnych obszarów na całej Ziemi, mogą zwiększyć się obszary pustynne, stepy i sawanny. Może dojść to tego, iż tam, gdzie obecnie ziemie są żyzne, będziemy zmuszeni zaprzestać uprawy. Jednak za 50 lat będzie już za późno, aby cokolwiek zmienić, uratować. Takie działania należy podjąć już dziś, a nawet teraz jest za późno. Niezbyt optymistyczna jest myśl, że wskutek rozwoju ludzkości Nasza Planeta będzie przypominała krajobraz z Marsa. Dlatego należy natychmiast zacząć działać i rozwinąć już podejmowane działania prowadzące do ratowania Świata. Aby zapobiec rozszerzaniu się efektu cieplarnianego należy podejmować działania mające na celu dostosowanie przemysłu, transportu i mentalności społeczeństwa do tego problemu. Jako że w przypadku efektu cieplarnianego największe znaczenie ma dwutlenek węgla, to działania ekologów zmierzają do zmniejszenia emisji tego właśnie gazu.
Świat powoli zdaje sobie sprawę z wielkiego zagrożenia, jakim jest efekt cieplarniany. Jednak każdy z nas może indywidualnie przyczynić się do zmniejszenia globalnego ocieplenia dzięki wtórnemu przetwarzaniu surowców i unikaniu zbyt dużej konsumpcji. Wystarczy tylko dbać, aby kupowane przez nas produkty nadawały się do ponownego użycia, by były surowcami wtórnymi lub korzystając w mniejszym stopniu z samochodów, możemy przecież spacerować, jeździć na rowerze i korzystać z publicznych środków lokomocji.
Dyskusje nad efektem cieplarnianym i funduszami na zapobieganie mu trwają, lecz wciąż wiele jest zakładów przemysłowych emitujących gazy cieplarniane, a człowiek nieustannie wycina ogromne połacie lasów. Scenariusz rozwoju świata budzi niepokój. Potwierdził to jeden z najważniejszych raportów pod nazwą "Nasza wspólna przyszłość", przygotowany przez światową Komisję do Spraw środowiska i Rozwoju, powołaną przez ONZ. Jest on adresowany do wszystkich na świecie. Zwykłych ludzi i polityków, podejmujących dziś najważniejsze decyzje. Większość z nich nie dożyje czasów, kiedy Ziemia odczuje bardziej niż obecnie dramatyczne skutki ocieplenia się klimatu, gigantycznego wyrębu lasów, wyginięcia większości gatunków roślin i zwierząt oraz innych katastrof ekologicznych takich jak kwaśne deszcze i zniszczenie ozonowej, ochronnej powłoki Ziemi. Tej chwili dożyje jednak większość ludzi, mających dziś prawo głosu w swoich krajach. Wśród nich Polacy, którzy, zdaniem ekspertów Komitetu Naukowego PAN "Człowiek i środowisko" mogą dziś jeszcze wpłynąć na bardziej lub mniej korzystny, ekologiczny pejzaż kraju. Mówi o tym raport pod tytułem "Prognoza ostrzegawcza zmian środowiskowych warunków życia człowieka na początku XXI wieku". Jest to rodzaj swoistego ostrzeżenia przed czarnym scenariuszem, który sprawdzi się, jeśli nadal będziemy ignorować wymogi przyrody i zadeklarowaną politykę ekorozwoju. Tę najmniej korzystną wizję przyszłości zwiastują katastrofalne susze, inwazje owadów atakujących chore lasy, wyginięcie w ostatnim czasie w naszym kraju kilkuset gatunków roślin i zwierząt, a także zmiany w kodzie genetycznym Polaków i epidemiologiczna wręcz zachorowalność na nowotwory,. W kontekście niekorzystnych zmian globalnych może dojść również u nas do zalania Żuław i Półwyspu Helskiego. Jeszcze dziś, na świecie i w naszym kraju, wielu zagrożeniom jesteśmy w stanie rozsądną polityką zapobiec.