Ilmaston lämpeneminen, joka aiheuttaa nykyään paljon sosiaalista ja tieteellistä huolta, johtuu pääasiassa ilmakehän kasvihuonekaasuista. Hyvä fyysisten ominaisuuksien tuntemus on kriittinen maapallon lämpenemisen hallitsemiseksi ja vähentämiseksi. Tutkijat ovat tunnistaneet ja analysoineet näiden kaasujen muodostumisen ja vuorovaikutuksen sekä mittaaneet niiden suhteellisen vaikutuksen maapallon lämpenemiseen.
Kasvihuoneilmiö
Vaikka alle prosentti ilmakehästä on kasvihuonekaasuja, niiden vaikutus globaaliin ympäristöön on suuri. Kasvihuoneilmiö johtuu maapallon ilmakehässä olevista kaasuista. Saapuva aurinkoenergia kulkee ilmakehän läpi, mikä säilyttää syntyvän lämmön ja lämmittää maapallon lähellä olevaa lämpötilaa. Tämä vaikutus johtuu kasvihuonekaasuista, jotka sieppaavat ja pitävät lämpöä. Tämän seurauksena ilmakehään tuleva energia on suurempi kuin sen poistuminen, ja tämä nostaa asteittain maailmanlaajuista lämpötilaa.
Kasvihuonekaasut
Kasvihuonekaasuja, jotka ovat läheisimmin yhteydessä ilmaston lämpenemiseen, ovat hiilidioksidi, metaani, typpioksidi ja fluorihiilivedyt. Teollisen aikakauden alusta lähtien ihmisen toiminta on lisännyt ilmakehään merkittäviä määriä. Vesihöyry on myös kasvihuonekaasu, jota on melko runsaasti ilmakehässä. Ihmisen toiminnan rooli vesihöyryn muodostamisessa on kuitenkin vähemmän selvä. Kasvihuonekaasujen lisäksi fluorihiilivedyillä on toinen haitallinen ominaisuus. Niillä on taipumus tuhota ylemmän ilmakehän otsonikerros, joka suojaa meitä haitalliselta ultraviolettisäteilyltä. Otsoni on itsessään myös kasvihuonekaasu.
Tärkeimmät ominaisuudet
Kasvihuonekaasun kolme tärkeää ominaisuutta ovat kaasun absorboiman energian aallonpituus, kuinka paljon energiaa se absorboi ja kuinka kauan kaasu pysyy ilmakehässä.
Kasvihuonekaasumolekyylit absorboivat energiaa spektrin infrapuna-alueella, joka yleensä liitetään lämpöön. Kasvihuonekaasut absorboivat yli 90 prosenttia ilmakehän energiasta hyvin kapeassa osassa energiaspektriä. Absorbointienergiat ovat kuitenkin erilaiset kullekin kasvihuonekaasulle; yhdessä ne absorboivat energiaa suuressa osassa infrapunaspektriä. Kasvihuonekaasut pysyvät ilmakehässä 12-vuotisesta metaanista 270-vuoteen fluorihiilivetyyn. Noin puolet ilmakehän hiilidioksidista katoaa ensimmäisellä vuosisadalla sen vapautumisen jälkeen, mutta pieni osa säilyy tuhansien vuosien ajan.
Ilmaston lämpenemispotentiaali
Kasvihuonekaasujen ilmaston lämpenemispotentiaali mittaa sen vaikutusta ilmaston lämpenemiseen. Sen arvo perustuu kolmeen aikaisemmin kuvattuun pääominaisuuteen. Kasvihuonekaasun lämmitysvaikutus jaettuna saman määrän hiilidioksidin lämmitysvaikutuksella on yhtä suuri kuin sen lämpenemispotentiaali.
Esimerkiksi metaanin lämpenemispotentiaali on 72 20 vuoden ajanjaksolla. Toisin sanoen yhdellä tonnilla metaania olisi sama vaikutus kuin 72 tonnilla hiilidioksidia 20 vuoden kuluessa niiden päästämisestä ilmakehään. Metaanilla, typpioksideilla ja fluorihiilivedyillä on lämmityspotentiaalia paljon enemmän kuin hiiltä hiilidioksidia, mutta jälkimmäinen on edelleen tärkein kasvihuonekaasu, koska sitä on niin paljon se.
