Globális felmelegedés, jelenleg sok társadalmi és tudományos aggodalom forrása, elsősorban a légkörben lévő üvegházhatású gázok okozzák. A fizikai tulajdonságaik megfelelő megértése kritikus fontosságú a globális felmelegedés kezeléséhez és csökkentéséhez. A tudósok azonosították és elemezték ezeknek a gázoknak a kialakulását és kölcsönhatását, és megmérték a globális felmelegedéshez való relatív hozzájárulást.
Az üvegházhatás
Bár a légkör kevesebb, mint egy százaléka üvegházhatású gázokból áll, ezek hatása a globális környezetre nagy. Az üvegházhatást a Föld légkörében lévő gázok okozzák. A beérkező napenergia áthalad a légkörön, amely megtartja a keletkező hőt és felmelegíti a Föld felszín közeli hőmérsékletét. Ezt a hatást az üvegházhatású gázok hajtják, amelyek megfogják és visszatartják a hőt. Következésképpen a légkörbe bejutó energia nagyobb, mint a távozó energia, és ez fokozatosan emeli a globális hőmérsékletet.
Üvegházhatású gázok
A globális felmelegedéshez legszorosabban kapcsolódó üvegházhatású gázok közé tartozik a szén-dioxid, a metán, a dinitrogén-oxid és a fluorozott szénhidrogének. Az ipari kor kezdete óta az emberi tevékenységek mindegyikéből jelentős mennyiséget adtak a légkörbe. A vízgőz egyben üvegházhatású gáz is, amely meglehetősen bőséges a légkörben. Az emberi tevékenységnek a vízgőz létrehozásában betöltött szerepe azonban kevésbé egyértelmű. Az üvegházhatású gázok mellett a fluorozott szénhidrogéneknek van egy másik káros tulajdonsága is. Hajlamosak elpusztítani a légkör felső ózonrétegét, amely megvéd minket a káros ultraibolya sugárzástól. Az ózon maga is üvegházhatású gáz.
Főbb tulajdonságok
Az üvegházhatású gáz három fontos tulajdonsága: az energia hullámhossza, amelyet a gáz elnyel, mennyi energiát vesz fel, és mennyi ideig marad a gáz a légkörben.
Az üvegházhatású gázmolekulák elnyelik az energiát a spektrum infravörös tartományában, amelyet általában a hővel társítunk. Az üvegházhatású gázok a légköri energia több mint 90 százalékát elnyelik az energia spektrum nagyon szűk részén. Az abszorpciós energiák azonban minden üvegházhatású gáz esetében eltérőek; együttesen elnyelik az energiát az infravörös spektrum nagy részén. Az üvegházhatású gázok a metán 12 évétől a fluorozott szénhidrogén 270 évig maradnak a légkörben. A légköri szén-dioxid körülbelül fele eltűnik a felszabadulást követő első században, de egy kis része évezredekig fennmarad.
Globális felmelegedési potenciál
Az üvegházhatást okozó gáz globális felmelegedési potenciálja megméri a globális felmelegedéshez való hozzájárulását. Értéke a korábban leírt három fő tulajdonságon alapul. Az üvegházhatást okozó gáz melegítő hatása, osztva ugyanannyi szén-dioxid melegítő hatásával, megegyezik annak melegítő potenciáljával.
Például a metán felmelegedési potenciálja 72 év egy 20 éves időtartamra. Más szavakkal, egy tonna metánnak ugyanaz lenne a hatása, mint 72 tonnának szén-dioxidnak a légkörbe történő kibocsátásukat követő 20 évben. A metán, a dinitrogén-oxidok és a fluor-szénhidrogének mindegyikének hőmérséklete jóval magasabb, mint a széné dioxid, de ez utóbbi továbbra is a legfontosabb üvegházhatású gáz, mert annyi van azt.