Глобальне потепління, який в даний час є джерелом значного соціального та наукового занепокоєння, в основному спричинений парниковими газами в атмосфері. Добре розуміння їх фізичних властивостей є критично важливим для управління та зменшення глобального потепління. Вчені визначили та проаналізували, як утворюються та взаємодіють ці гази, та вимірювали їх відносний внесок у глобальне потепління.
Парниковий ефект
Хоча менше одного відсотка атмосфери складається з парникових газів, їх вплив на глобальне довкілля є великим. Парниковий ефект спричинений газами в атмосфері Землі. Сонячна енергія, що надходить, проходить через атмосферу, яка утримує тепло, яке виникає, і нагріває приземну температуру Землі. Цей ефект обумовлений парниковими газами, які вловлюють і утримують тепло. Отже, енергія, що надходить в атмосферу, більша, ніж енергія, що виходить з неї, і це поступово підвищує загальну глобальну температуру.
Парникові гази
До парникових газів, найбільш тісно пов’язаних із глобальним потеплінням, належать вуглекислий газ, метан, закис азоту та фторуглероди. З початку індустріальної ери в атмосферу людська діяльність додала значну кількість. Водяна пара - це також парниковий газ, якого досить багато в атмосфері. Однак роль людської діяльності у створенні водяної пари менш зрозуміла. Окрім парникових газів, фторуглероди мають ще одну шкідливу властивість. Вони, як правило, руйнують озоновий шар верхніх шарів атмосфери, що захищає нас від шкідливого ультрафіолетового випромінювання. Однак сам озон також є парниковим газом.
Основні властивості
Три важливі властивості парникового газу - це довжина хвилі енергії, яку поглинає газ, скільки енергії він поглинає і як довго газ залишається в атмосфері.
Молекули парникових газів поглинають енергію в інфрачервоній області спектра, що ми, як правило, пов'язуємо з теплом. Парникові гази поглинають більше 90 відсотків атмосферної енергії у дуже вузькій частині енергетичного спектру. Однак енергії поглинання різні для кожного парникового газу; разом вони поглинають енергію у значній частині інфрачервоного спектру. Парникові гази залишаються в атмосфері від 12 років для метану до 270 років для фторуглероду. Близько половини вуглекислого газу в атмосфері зникнуть у першому столітті після його вивільнення, але невелика частина збережеться протягом тисяч років.
Потенціал глобального потепління
Потенціал глобального потепління парникових газів вимірює його внесок у глобальне потепління. Його значення базується на трьох ключових властивостях, описаних раніше. Ефект зігрівання парникового газу, розділений на ефект зігрівання тієї ж кількості вуглекислого газу, дорівнює його потенціалу зігрівання.
Наприклад, метан має потенціал потепління 72 протягом 20 років. Іншими словами, одна тонна метану мала б такий самий ефект, як 72 тонни вуглекислого газу протягом 20 років після їх викиду в атмосферу. Метан, оксиди азоту та фторуглероди мають потенціал нагрівання набагато вищий, ніж вуглець діоксиду, але останній як і раніше залишається найважливішим парниковим газом, оскільки його дуже багато це.