Globaalne soojenemine, mis praegu põhjustab palju sotsiaalseid ja teaduslikke probleeme, põhjustavad peamiselt atmosfääris olevad kasvuhoonegaasid. Globaalse soojenemise juhtimiseks ja vähendamiseks on nende füüsikaliste omaduste hea mõistmine ülitähtis. Teadlased on tuvastanud ja analüüsinud, kuidas need gaasid tekivad ja kuidas nad omavahel suhtlevad, ning mõõtnud nende suhtelist panust globaalsesse soojenemisse.
Kasvuhooneefekt
Ehkki vähem kui üks protsent atmosfäärist koosneb kasvuhoonegaasidest, on nende mõju globaalsele keskkonnale suur. Kasvuhooneefekti põhjustavad Maa atmosfääris olevad gaasid. Saabuv päikeseenergia läbib atmosfääri, mis säilitab tekkiva soojuse ja soojendab Maa pinnalähedast temperatuuri. Selle efekti taga on kasvuhoonegaasid, mis hõivavad ja hoiavad soojust. Järelikult on atmosfääri sisenev energia suurem kui sealt väljuv ja see tõstab üldist globaalset temperatuuri järk-järgult.
Kasvuhoonegaasid
Globaalse soojenemisega kõige tihedamalt seotud kasvuhoonegaasid hõlmavad süsinikdioksiidi, metaani, dilämmastikoksiidi ja fluorosüsinikke. Alates tööstusajastu algusest on inimtegevus atmosfääri lisanud märkimisväärseid koguseid. Veeaur on ka kasvuhoonegaas, mida on atmosfääris üsna palju. Inimtegevuse roll veeauru tekitamisel on siiski vähem selge. Lisaks kasvuhoonegaasidele on fluorosüsinikel veel üks kahjulik omadus. Nad kipuvad hävitama atmosfääri ülemise osoonikihi, mis kaitseb meid kahjuliku ultraviolettkiirguse eest. Osoon on aga ka ise kasvuhoonegaas.
Peamised omadused
Kasvuhoonegaasi kolm olulist omadust on gaasi neelduva energia lainepikkus, kui palju energiat neelab ja kui kaua gaas atmosfääri jääb.
Kasvuhoonegaaside molekulid neelavad spektri infrapunapiirkonnas energiat, mida me tavaliselt seostame soojusega. Kasvuhoonegaasid absorbeerivad üle 90 protsendi atmosfäärienergiast väga kitsas energiaspektri osas. Kuid neeldumisenergia on iga kasvuhoonegaasi jaoks erinev; koos neelavad nad energiat suure osa infrapunaspektrist. Kasvuhoonegaasid püsivad atmosfääris 12 aastast metaani puhul kuni 270 aastani fluorosüsiniku puhul. Umbes pool atmosfääri süsinikdioksiidist kaob esimesel sajandil pärast selle vabanemist, kuid väike osa püsib tuhandeid aastaid.
Globaalse soojenemise potentsiaal
Kasvuhoonegaaside globaalse soojenemise potentsiaal mõõdab selle panust globaalsesse soojenemisse. Selle väärtus põhineb kolmel varem kirjeldatud põhiomadusel. Kasvuhoonegaasi soojendav toime jagatuna sama koguse süsinikdioksiidi soojendava toimega võrdub selle soojenemisvõimega.
Näiteks on metaani soojenemispotentsiaal 72 aastat 20 aasta jooksul. Teisisõnu, ühel tonnil metaanil oleks sama mõju kui 72 tonnil süsinikdioksiidil 20 aasta jooksul pärast nende atmosfääri sattumist. Metaanil, dilämmastikoksiididel ja fluorosüsinikel on soojenduspotentsiaal palju suurem kui süsinikul süsinikdioksiidi, kuid viimane jääb endiselt kõige olulisemaks kasvuhoonegaasiks, kuna seda on nii palju seda.