Efekt szklarniowy - przyczyny, mechanizm

Efekt szklarniowy to mechanizm działający w atmosferze Ziemi (ale także w atmosferach Wenus i Marsa) polegający na zatrzymywaniu ciepła w atmosferze.

Promieniowanie słoneczne (krótkofalowe) jest tylko w niewielkim stopniu pochłaniane przez gazy w atmosferze ziemskiej, podczas gdy długofalowe promieniowanie Ziemi jest w dużym stopniu pochłaniane w dolnych warstwach atmosfery przez gazy szklarniowe. Atmosfera wskutek pochłonięcia promieniowania ziemskiego ogrzewa się i emituje promieniowanie. Część promieniowania atmosfery emitowana w stronę powierzchni ziemi (promieniowanie zwrotne atmosfery) dodatkowo ją ogrzewa.

W efekcie obecność gazów szklarniowych w atmosferze ziemskiej powoduje, że temperatura powierzchni ziemi i dolnych warstw atmosfery ustala się na poziomie znacznie wyższym, niż w sytuacji braku atmosfery. Średnia dla całej kuli ziemskiej temperatura powietrza w dolnej części troposfery wynosi + 15°C, bez atmosfery (lub bez gazów szklarniowych w niej zawartych) wynosiłaby -17°C. Bez efektu szklarniowego o takim natężeniu, jaki ma on na Ziemi niemożliwy byłby więc rozwój życia w takiej postaci, jaka znamy.

Główne gazy odpowiedzialne za pochłanianie podczerwonego promieniowania ziemskiego w atmosferze to:
- para wodna – H₂O (ale również woda w stanie ciekłym i stałym zawarta w chmurach),
- dwutlenek węgla – CO₂
oraz w mniejszym zakresie:
- metan – CH₄,
- ozon – O₃,
- podtlenek azotu (tlenek diazotu) – N₂O,
- freony – CFC, halony (podobny skład jak u freonów ale zawierają też brom – Br) i inne gazy przemysłowe.

Promieniowanie przechodzące przez atmosferę oraz czynniki odpowiedzialne za jego pochłanianie; autor: Robert A. Rohde dla Global Warming Art project, tłum. Stok (16.06.2007), źródło: wikipedia.org

 

Człowiek poprzez spalanie paliw kopalnych (węgli i węglowodorów) w przemyśle, silnikach samochodowych i w domowych paleniskach uwalnia do atmosfery dodatkowe ilości dwutlenku węgla. Osuszając obszary podmokłe i wycinając lasy powoduje też, że węgiel czasowo zmagazynowany w postaci związków organicznych w biosferze i jako złoża torfu uwalniany jest do atmosfery w postaci dwutlenku węgla. Działania człowieka mogą też powodować emisję i powstawanie innych gazów szklarniowych. Metan dostaje się do atmosfery w trakcie wydobycia, transportu i przetwarzania ropy naftowej i gazu ziemnego, z pól ryżowych, śmietnisk i ścieków oraz w procesach trawiennych zwierząt hodowlanych (zwłaszcza bydła). Ozon jest składnikiem smogu typu Los Angeles, podtlenek azotu powstaje głównie w reakcjach denitryfikacji związków azotu zawartych w nawozach sztucznych, a freony i inne gazy przemysłowe są lub były produkowane przez człowieka. W efekcie emisji tych gazów do atmosfery i zaburzenia cyklu obiegu węgla w przyrodzie doszło do sztucznego wzmocnienia efektu szklarniowego, które czasami określane jest jako antropogeniczny efekt szklarniowy.

Na wykresie - odchylenia temperatury powietrza od średniej na przestrzeni lat 1860-2000, od 1980 r. przeważają odchylenia dodatnie; autor: Robert A. Rohde (Climatic Research Unit of the University of East Anglia and the Hadley Centre of the UK Meteorological Office), źródło: wikipedia.org

 

O ile naturalny efekt szklarniowy jest niezbędny dla organizmów żywych na Ziemi, o tyle efekt antropogeniczny dość powszechnie uważany jest za zagrożenie dla funkcjonowania ekosystemów oraz społeczności ludzkich. Większość klimatologów i przedstawicieli innych nauk uważa, że jest on odpowiedzialny za obserwowane obecnie globalne ocieplenie i szereg innych zmian klimatycznych, których skutki środowiskowe i gospodarcze mogą okazać się niekorzystne i nieodwracalne. Niektórzy badacze odrzucają jednak teorię globalnego ocieplenia lub jej fragmenty. Część z nich twierdzi, że obserwowane ocieplenie to nie trwały trend, a chwilowa zmiana klimatu (oscylacja). Inni uważają, że w obserwowane zmiany klimatu poza gospodarczą działalnością człowieka wynikają też z przyczyn naturalnych.