Egenskaper hos växthusgaser

Global uppvärmning, för närvarande källan till mycket social och vetenskaplig oro, orsakas främst av växthusgaser i atmosfären. En god förståelse för deras fysiska egenskaper är avgörande för att hantera och minska den globala uppvärmningen. Forskare har identifierat och analyserat hur dessa gaser bildas och interagerar och mätt deras relativa bidrag till global uppvärmning.

Även om mindre än en procent av atmosfären består av växthusgaser, är deras inflytande på den globala miljön stor. Växthuseffekten orsakas av gaser i jordens atmosfär. Inkommande solenergi passerar genom atmosfären, som behåller den resulterande värmen och värmer jordens yttemperatur. Denna effekt drivs av växthusgaserna som fångar upp och behåller värmen. Följaktligen är energin som kommer in i atmosfären större än den som lämnar den, och detta höjer gradvis den totala globala temperaturen.

Växthusgaser som är närmast kopplade till global uppvärmning inkluderar koldioxid, metan, dikväveoxid och fluorkolväten. Sedan början av industriåldern har betydande mängder av varje tillförts atmosfären genom mänskliga aktiviteter. Vattenånga är också en växthusgas som är ganska riklig i atmosfären. Rollen för mänsklig aktivitet för att skapa vattenånga är dock mindre tydlig. Förutom att vara växthusgaser har fluorkolväten en annan skadlig egenskap. De tenderar att förstöra den övre atmosfärens ozonskikt, vilket skyddar oss från skadlig ultraviolett strålning. Ozon är dock i sig också en växthusgas.

De tre viktiga egenskaperna hos en växthusgas är våglängden för den energi gasen absorberar, hur mycket energi den absorberar och hur länge gasen finns kvar i atmosfären.

Växthusgasmolekyler absorberar energi i det infraröda området av spektrumet, vilket vi vanligtvis associerar med värme. Växthusgaser absorberar mer än 90 procent av atmosfären i en mycket smal del av energispektret. Absorptionsenergierna är dock olika för varje växthusgas; tillsammans absorberar de energi över en stor del av det infraröda spektrumet. Växthusgaser förblir i atmosfären från 12 år för metan till 270 år för ett fluorkolväte. Ungefär hälften av koldioxiden i atmosfären försvinner under det första århundradet efter utsläppet, men en liten del kommer att kvarstå i tusentals år.

Den globala uppvärmningspotentialen för en växthusgas mäter dess bidrag till den globala uppvärmningen. Värdet baseras på de tre nyckelegenskaperna, som beskrivits tidigare. Uppvärmningseffekten av en växthusgas, dividerad med uppvärmningseffekten av samma mängd koldioxid, motsvarar dess uppvärmningspotential.

Till exempel har metan en uppvärmningspotential på 72 under en 20-årig tidsram. Med andra ord skulle ett ton metan ha samma effekt som 72 ton koldioxid under de 20 år som följer efter att de släppts ut i atmosfären. Metan, dikväveoxider och fluorkolväten har alla värmepotentialer mycket högre än kol dioxid, men den senare är fortfarande den viktigaste växthusgasen eftersom det finns så mycket av Det.