Globālā sasilšana, kas pašlaik rada lielas sociālas un zinātniskas bažas, galvenokārt izraisa siltumnīcefekta gāzes atmosfērā. Laba izpratne par to fizikālajām īpašībām ir kritiska, lai pārvaldītu un mazinātu globālo sasilšanu. Zinātnieki ir identificējuši un analizējuši, kā šīs gāzes veidojas un kā mijiedarbojas, un izmērījuši to relatīvo ieguldījumu globālajā sasilšanā.
Siltumnīcas efekts
Lai arī mazāk nekā vienu procentu atmosfēras veido siltumnīcefekta gāzes, to ietekme uz globālo vidi ir liela. Siltumnīcas efektu izraisa gāzes Zemes atmosfērā. Ienākošā saules enerģija iet caur atmosfēru, kas saglabā iegūto siltumu un sasilda Zemes virsmas temperatūru. Šo efektu veicina siltumnīcas gāzes, kas uztver un saglabā siltumu. Līdz ar to enerģija, kas nonāk atmosfērā, ir lielāka nekā tā, kas to atstāj, un tas pakāpeniski paaugstina kopējo globālo temperatūru.
Siltumnīcas efektu izraisošās gāzes
Siltumnīcas gāzes, kas visciešāk saistītas ar globālo sasilšanu, ir oglekļa dioksīds, metāns, slāpekļa oksīds un fluorogļūdeņraži. Kopš industriālā laikmeta sākuma cilvēka darbības atmosfērā ir pievienojušas ievērojamu daudzumu no tām. Ūdens tvaiki ir arī siltumnīcefekta gāze, kuras atmosfērā ir diezgan daudz. Cilvēka darbības loma ūdens tvaiku veidošanā tomēr nav tik skaidra. Papildus siltumnīcefekta gāzēm fluorogļūdeņražiem ir vēl viena kaitīga īpašība. Viņi mēdz iznīcināt augšējā atmosfēras ozona slāni, kas mūs pasargā no kaitīgā ultravioletā starojuma. Ozons pats par sevi ir arī siltumnīcefekta gāze.
Galvenās īpašības
Trīs svarīgas siltumnīcefekta gāzes īpašības ir enerģijas absorbcijas viļņa garums, kuru absorbē gāze, cik daudz enerģijas tas absorbē un cik ilgi gāze paliek atmosfērā.
Siltumnīcefekta gāzu molekulas absorbē enerģiju spektra infrasarkanajā reģionā, ko mēs parasti saistām ar siltumu. Siltumnīcefekta gāzes absorbē vairāk nekā 90 procentus atmosfēras enerģijas ļoti šaurā enerģijas spektra daļā. Tomēr absorbcijas enerģijas katrai siltumnīcefekta gāzei ir atšķirīgas; kopā tie absorbē enerģiju lielā infrasarkanā spektra daļā. Siltumnīcefekta gāzes paliek atmosfērā no 12 gadiem metānam līdz 270 gadiem fluorogļajam ogļogleklim. Apmēram puse atmosfēras oglekļa dioksīda pazudīs pirmajā gadsimtā pēc tā izlaišanas, bet neliela daļa saglabāsies tūkstošiem gadu.
Globālās sasilšanas potenciāls
Siltumnīcas efektu izraisošo gāzu globālās sasilšanas potenciāls nosaka tā ieguldījumu globālajā sasilšanā. Tās vērtība ir balstīta uz trim galvenajām īpašībām, kas aprakstītas iepriekš. Siltumnīcas efektu izraisošās gāzes sasilšanas efekts, dalīts ar tāda paša daudzuma oglekļa dioksīda sasilšanas efektu, ir vienāds ar tā sasilšanas potenciālu.
Piemēram, metāna sasilšanas potenciāls ir 72 gadi 20 gadu laikā. Citiem vārdiem sakot, vienai tonnai metāna būtu tāds pats efekts kā 72 tonnām oglekļa dioksīda 20 gadu laikā pēc to izlaišanas atmosfērā. Metāna, slāpekļa oksīdu un fluorogļūdeņražu sasilšanas potenciāls ir daudz lielāks nekā oglekļa dioksīds, bet pēdējais joprojām ir vissvarīgākā siltumnīcefekta gāze, jo tā ir tik daudz to.
