Παγκόσμια υπερθέρμανση, επί του παρόντος η πηγή πολλών κοινωνικών και επιστημονικών ανησυχιών, προκαλείται κυρίως από αέρια θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Η καλή κατανόηση των φυσικών τους ιδιοτήτων είναι ζωτικής σημασίας για τη διαχείριση και τη μείωση της υπερθέρμανσης του πλανήτη. Οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει και αναλύσει πώς αυτά τα αέρια σχηματίζονται και αλληλεπιδρούν και μετρούν τη σχετική συμβολή τους στην υπερθέρμανση του πλανήτη.
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου
Αν και λιγότερο από το ένα τοις εκατό της ατμόσφαιρας αποτελείται από αέρια θερμοκηπίου, η επιρροή τους στο παγκόσμιο περιβάλλον είναι μεγάλη. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου προκαλείται από αέρια στην ατμόσφαιρα της Γης. Η εισερχόμενη ηλιακή ενέργεια διέρχεται από την ατμόσφαιρα, η οποία διατηρεί την προκύπτουσα θερμότητα και θερμαίνει τη θερμοκρασία της Γης κοντά στην επιφάνεια. Αυτό το αποτέλεσμα οφείλεται στα αέρια του θερμοκηπίου, τα οποία συλλαμβάνουν και διατηρούν τη θερμότητα. Κατά συνέπεια, η ενέργεια που εισέρχεται στην ατμόσφαιρα είναι μεγαλύτερη από αυτήν που την αφήνει, και αυτό αυξάνει σταδιακά τη συνολική θερμοκρασία του πλανήτη.
Αέρια θερμοκηπίου
Τα αέρια του θερμοκηπίου που συνδέονται στενότερα με την υπερθέρμανση του πλανήτη περιλαμβάνουν διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο, οξείδιο του αζώτου και φθοράνθρακες. Από την αρχή της βιομηχανικής εποχής, σημαντικές ποσότητες καθενός έχουν προστεθεί στην ατμόσφαιρα από ανθρώπινες δραστηριότητες. Οι υδρατμοί είναι επίσης ένα αέριο θερμοκηπίου που είναι αρκετά άφθονο στην ατμόσφαιρα. Ωστόσο, ο ρόλος της ανθρώπινης δραστηριότητας στη δημιουργία υδρατμών είναι λιγότερο σαφής. Εκτός από τα αέρια του θερμοκηπίου, οι φθοράνθρακες έχουν μια άλλη επιβλαβή ιδιότητα. Τείνουν να καταστρέφουν το στρώμα του όζοντος της ανώτερης ατμόσφαιρας, το οποίο μας προστατεύει από την επιβλαβή υπεριώδη ακτινοβολία. Ωστόσο, το όζον είναι επίσης ένα αέριο θερμοκηπίου.
Βασικές ιδιότητες
Οι τρεις σημαντικές ιδιότητες ενός αερίου θερμοκηπίου είναι το μήκος κύματος της ενέργειας που απορροφά το αέριο, πόση ενέργεια απορροφά και πόσο καιρό το αέριο παραμένει στην ατμόσφαιρα.
Τα μόρια αερίων του θερμοκηπίου απορροφούν ενέργεια στην υπέρυθρη περιοχή του φάσματος, την οποία συνήθως συνδέουμε με τη θερμότητα. Τα αέρια του θερμοκηπίου απορροφούν περισσότερο από το 90% της ατμοσφαιρικής ενέργειας σε πολύ στενό μέρος του ενεργειακού φάσματος. Ωστόσο, οι ενέργειες απορρόφησης είναι διαφορετικές για κάθε αέριο θερμοκηπίου. μαζί, απορροφούν ενέργεια σε μεγάλο μέρος του φάσματος υπερύθρων. Τα αέρια του θερμοκηπίου παραμένουν στην ατμόσφαιρα από 12 χρόνια για μεθάνιο έως 270 χρόνια για έναν φθοράνθρακα. Περίπου το ήμισυ του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα θα εξαφανιστεί τον πρώτο αιώνα μετά την απελευθέρωσή του, αλλά ένα μικρό μέρος θα παραμείνει για χιλιάδες χρόνια.
Δυναμικό υπερθέρμανσης του πλανήτη
Το δυναμικό θέρμανσης του πλανήτη ενός αερίου θερμοκηπίου μετρά τη συμβολή του στην υπερθέρμανση του πλανήτη. Η αξία του βασίζεται στις τρεις βασικές ιδιότητες, που περιγράφηκαν προηγουμένως. Το φαινόμενο θέρμανσης ενός αερίου θερμοκηπίου, διαιρούμενο με το φαινόμενο θέρμανσης της ίδιας ποσότητας διοξειδίου του άνθρακα, ισούται με το δυναμικό θέρμανσής του.
Για παράδειγμα, το μεθάνιο έχει δυναμικό θέρμανσης 72 για χρονικό διάστημα 20 ετών. Με άλλα λόγια, ένας τόνος μεθανίου θα είχε το ίδιο αποτέλεσμα με 72 τόνους διοξειδίου του άνθρακα τα 20 χρόνια μετά την απελευθέρωσή τους στην ατμόσφαιρα. Το μεθάνιο, τα νιτρώδη οξείδια και οι φθοράνθρακες έχουν όλες δυνατότητες θέρμανσης πολύ υψηλότερες από τον άνθρακα διοξείδιο, αλλά το τελευταίο εξακολουθεί να παραμένει το πιο σημαντικό αέριο του θερμοκηπίου, διότι υπάρχουν τόσα πολλά το.