Jaka jest istota efektu cieplarnianego i jakie jest jego niebezpieczeństwo? Czy można powstrzymać globalne zmiany klimatu i jak to zrobić?
Z wielu problemów, przed którymi staje współczesna ludzkość, zmiany klimatu są niewątpliwie jednym z najważniejszych i najpoważniejszych. Globalne ocieplenie, szybki spadek bioróżnorodności, efekt cieplarniany, topnienie lodowców, które prowadzą do wzrostu poziomu oceanów - wszystko to może prowadzić do katastrofalnych konsekwencji i sprawić, że życie ludzi na planecie będzie po prostu nie do zniesienia.
Naukowcy ostrzegają, że problemu klimatycznego nie można już odłożyć na półkę: do 2030 r. Szkody wyrządzone ekosystemowi planety będą nieodwracalne. Oznacza to, że ty i ja mamy tylko 12 lat. Jeśli w najbliższej przyszłości ludzie nie znajdą rozwiązania tego problemu, to konsekwencje ocieplenia atmosfery będą odczuwalne przez stulecia, a nawet przez tysiąclecia. I nie jest to kwestia ekologii, ale przetrwania ludzkości. Dlaczego robi się coraz goręcej na naszej planecie? Obwinia efekt efektu cieplarnianego, który powstał w wyniku działalności człowieka.
Pewna teoria lub dlaczego planeta się ociepla?
Efekt cieplarniany to ogrzewanie dolnych warstw atmosfery ziemskiej, które powstaje w wyniku wzrostu stężenia pewnych gazów w nim. Jego istota jest dość prosta: promienie słoneczne ogrzewają powierzchnię planety, ale jednocześnie ciepło pozostaje i nie może powrócić do przestrzeni kosmicznej - gazy temu przeszkadzają. W wyniku tych procesów temperatura planety wzrasta.
Znaczna część promieniowania słonecznego (do 75%), opadająca na Ziemię, spada na widzialną i bliskiej podczerwieni część widma (400-1500 nm). Atmosfera praktycznie go nie łapie, a energia cieplna swobodnie dociera do powierzchni naszej planety. Ziemia, po kolei, zaczyna emitować promieniowanie o długości fali 7,8-28 mikronów, która emitowana jest w kosmos, przyczyniając się do ochłodzenia planety. Główną przyczyną efektu cieplarnianego jest wyższa przejrzystość atmosfery dla światła w zakresie optycznym niż w podczerwieni. Faktem jest, że niektóre gazy zawarte w powietrzu absorbują lub odbijają promieniowanie pochodzące z Ziemi. Nazywają się szklarniami. Im wyższa koncentracja, tym więcej ciepła słonecznego pozostaje w atmosferze.
Gazy cieplarniane zakłócają bilans cieplny planety, co w dużej mierze warunkuje jej klimat.
Istota efektu cieplarnianego jest dobrze znana mieszkańcom i ogrodnikom, którzy na swoich działkach mają szklarnie. Schemat jest bardzo podobny: promienie słoneczne docierają do wnętrza, ogrzewają glebę, a dach i ściany nie pozwalają na opuszczenie struktury ciepła. Dlatego w szklarni, nawet bez ogrzewania, temperatura jest zawsze wyższa niż na zewnątrz.
Teraz mówią dużo o globalnym ociepleniu i zmianie klimatu. Istnieje błędna opinia, że pojawienie się efektu cieplarnianego jest wydarzeniem ostatnich lat lub dekad, a jego przyczyną jest wyłącznie działalność ludzka. Ten efekt jest nieodłączny w każdej atmosferze, a bez niego życie na Ziemi byłoby niemożliwe.
W rzeczywistości naszym problemem jest szybki wzrost efektu cieplarnianego obserwowany w ostatnich latach. Ten proces może prowadzić do katastrofalnych rezultatów.
Historia badania tego problemu
Badanie problemu efektu cieplarnianego rozpoczęło się w pierwszej połowie XIX wieku. W 1827 roku opublikowano pracę Josepha Fouriera "Notatka o temperaturach kuli ziemskiej i innych planetach", w której szczegółowo zbadano mechanizmy powstawania klimatu, a także czynniki, które na niego wpływają. Naukowiec po raz pierwszy opisał zjawisko efektu cieplarnianego, wykorzystując jako model szklane naczynie wystawione na światło słoneczne. Szkło jest prawie nieprzezroczyste dla promieniowania podczerwonego, więc to doświadczenie dość dokładnie pokazuje istotę tego zjawiska. Już sama koncepcja efektu cieplarnianego weszła do użytku naukowego znacznie później.
Później badania te kontynuował szwedzki fizyk Arrhenius. To on wysunął teorię, że spadek stężenia dwutlenku węgla w powietrzu jest jedną z najważniejszych przyczyn epok lodowcowych w historii planety.
Jednak aktywne badanie efektu cieplarnianego i skutków tego zjawiska rozpoczęło się dopiero w drugiej połowie ubiegłego wieku. Naukowcy zbadali zmianę strumienia promieniowania słonecznego, która występuje, gdy zwiększa się ilość gazów cieplarnianych w powietrzu. Teraz, aby zasymulować procesy zachodzące w atmosferze, wykorzystano najnowocześniejsze i zaawansowane komputery. Jednak ich siła często nie wystarcza, ponieważ klimat planetarny jest niezwykle złożonym i jeszcze nie w pełni zbadanym systemem.
W ostatnich dziesięcioleciach na szczeblu międzynarodowym podjęto pierwsze poważne kroki w celu rozwiązania tego problemu. W 1992 r. Przyjęto Ramową Konwencję Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu. W 1997 r. Dodano do niego protokół z Kioto i porozumienie paryskie (2015). O tym dokumencie regulują środki mające na celu redukcję emisji.
Gazy cieplarniane i inne przyczyny ocieplenia
Naukowcy uważają, że efekt cieplarniany występuje z powodu następujących gazów:
- metan;
- dwutlenek węgla;
- para wodna;
- ozon
Największy wpływ na wzrost temperatury globalnej ma para wodna (od 36 do 72%), następnie CO2 (około 9-26%), a następnie metan (4-9%) i ozon (od 3 do 7%). Inne gazy mają wyjątkowo niskie stężenia w powietrzu, więc ich wpływ na procesy klimatyczne jest minimalny.
Ilość pary wodnej silnie zależy od temperatury niższych warstw atmosfery. Im jest niższy, tym niższa wilgotność i słabszy efekt cieplarniany. W tym przypadku nadmiar wilgoci zamienia się w pokrywę pokrywy śnieżnej na biegunach planety, zwiększając jej współczynnik odbicia (albedo) i sprawiając, że powietrze staje się jeszcze zimniejsze. Tak więc globalne ocieplenie (lub chłodzenie) jest samopodtrzymującym się procesem, który w pewnych warunkach może rosnąć i rozwijać się bardzo szybko. Aby rozpocząć, wystarczy "spust", a czynnik antropogeniczny może się nim stać. W tym przypadku mamy do czynienia z typowym przykładem pozytywnego sprzężenia zwrotnego.
Okresy ocieplania i chłodzenia, które wcześniej występowały na naszej planecie, doskonale korelują z ilością dwutlenku węgla w atmosferze. Jej wzrost prowadzi do zwiększenia efektu cieplarnianego i przedłużonego wzrostu temperatury.
Ponadto cząstki sadzy i stałe aerozolu wchodzące do górnej atmosfery wpływają również na bilans cieplny Ziemi. Ich głównymi źródłami są aktywność wulkaniczna i emisje przemysłowe. Kurz i sadza zakłócają przenikanie światła słonecznego, co obniża temperaturę planety.
Skąd pochodzą gazy cieplarniane?
Obecnie wśród naukowców panuje zgoda, że obecne zmiany klimatyczne wiążą się ze wzrostem ilości dwutlenku węgla w atmosferze i efektem cieplarnianym - konsekwencją tego procesu. A ocieplenie dzieje się przez długi czas. Głównym powodem zwiększenia efektu cieplarnianego jest działalność człowieka, która stała się potężnym czynnikiem planetarnym. Od początku rewolucji przemysłowej, czyli w ciągu ostatnich 250-300 lat, stężenie metanu i dwutlenku węgla w atmosferze wzrosło odpowiednio o 149% i 31%. Oto główne źródła gazów cieplarnianych:
- Szybki rozwój przemysłu. Głównym źródłem energii dla naszych zakładów, fabryk, pojazdów są paliwa kopalne - ropa naftowa, gaz ziemny i węgiel. W wyniku ich zastosowania powstaje dwutlenek węgla, który zwiększa efekt cieplarniany. Około połowa gazów wytwarzanych w toku ludzkiej działalności gospodarczej pozostaje w atmosferze, reszta jest pochłaniana przez ocean i roślinność lądową. Każdego roku liczba ludności Ziemi rośnie, a zatem wymaga coraz więcej żywności, towarów przemysłowych, samochodów, co prowadzi do jeszcze większej emisji dwutlenku węgla, więc zjawisko efektu cieplarnianego wzrośnie. A jeśli w ciągu ostatniego stulecia temperatura wzrosła o 0,74 stopnia, to w przyszłości naukowcy przewidują wzrost o 0,2 stopnia na każdą dekadę;
- Wylesianie i rozwój rolnictwa. Innym ważnym powodem zwiększenia stężenia CO2 w atmosferze jest masowe niszczenie lasów. W procesie fotosyntezy drzewa pochłaniają dwutlenek węgla i uwalniają tlen, będąc naturalnym regulatorem koncentracji gazów cieplarnianych. Wylesianie jest potrzebne przede wszystkim do uzyskania nowych gruntów ornych w celu wyżywienia szybko rosnącej populacji ludzkiej. Rolnictwo również przyczynia się do wzrostu globalnej temperatury. Zwierzęta gospodarskie wiążą się z powstawaniem ogromnej ilości metanu, który przewyższa dwutlenek węgla w swoich właściwościach cieplarnianych;
- Składowiska odpadów Oczekuje się, że wzrost populacji zwiększy ilość odpadów. Dziś składowiska są zajmowane przez rozległe terytoria zajmujące tysiące hektarów. Każdy z nich emituje do atmosfery dziesiątki tysięcy metrów sześciennych metanu i dwutlenku węgla. Skuteczne rozwiązanie tego problemu jeszcze nie istnieje - oznacza to, że emisje "gazów odpadowych" będą rosły.
Co zagraża efektowi cieplarnianemu?
Historia Ziemi liczy około 4,5 miliarda lat, a przez cały ten czas klimat planety stale się zmienia. W niektórych epokach bujna tropikalna roślinność pokrywała ją od bieguna do bieguna, w innych była to kula pokryta wielowarstwową warstwą lodu. W porównaniu z takimi kataklizmami, wzrost temperatury o jeden lub dwa stopnie wydaje się być prawdziwą drobnostką: pomyślisz, zaoszczędzimy również na ogrzewaniu! Ale nie wszystko jest takie proste, konsekwencje zmiany klimatu mogą być znacznie poważniejsze, oto tylko niektóre z nich:
- Wzrost temperatury doprowadzi do stopienia lodowców i wzrostu poziomu wód oceanicznych, co grozi zalaniem dużych obszarów. Oczywiście planeta nie zmienia się w "wodny świat", ale wiele nadmorskich miast i terytoriów może ucierpieć. Niewiele osób wie, ale od początku XX wieku poziom oceanu wzrósł o 17 cm, a od połowy lat 90. tempo wzrostu wzrosło do 3,2-3,4 mm rocznie. Problem ten pogarsza fakt, że większość ludności Ziemi mieszka na obszarach przybrzeżnych, istnieje także znaczna część światowej gospodarki;
- Wzrost temperatury nieuchronnie doprowadzi do zmian rozkładu opadów, a także ich ilości. A ten wynik jest prawdopodobnie jeszcze poważniejszy niż powódź niektórych terytoriów. W niektórych rejonach świata deszcze staną się bardzo rzadkie, a następnie stopniowo zamieniają się w pustynie, podczas gdy w innych mieszkańcy będą cierpieć z powodu regularnych huraganów, powodzi, tsunami i innych katastrof. Według naukowców dalszy wzrost temperatury powietrza doprowadzi do obniżenia plonów głównych upraw w tropikalnych i subtropikalnych regionach planety, co może doprowadzić do głodu i wstrząsów społecznych;
- Wyższe temperatury niekorzystnie wpływają na zdrowie ludzi. Lekarze spodziewają się wzrostu liczby chorób sercowo-naczyniowych, chorób układu oddechowego, a nawet zaburzeń psychicznych.
Efekt cieplarniany i jego możliwe konsekwencje będą miały poważny wpływ nie tylko na ludzi, ale także na ekosystem planety jako całości. Zmiana klimatu pozbawi wiele gatunków ich zwykłego zasięgu, a nie fakt, że wszyscy "nasi mniejsi bracia" będą w stanie przystosować się do tak dramatycznych zmian. Zniknięcie niektórych gatunków przełamie zwykłe łańcuchy pokarmowe, co może prowadzić do prawdziwego "efektu domina". Zwiększenie stężenia dwutlenku węgla w atmosferze i wzrost temperatury powietrza prowadzi do zakwaszenia oceanu, co negatywnie wpływa na wszystkich, którzy w nim żyją.
Jak sobie z tym poradzić?
Człowiek wielokrotnie doświadczał zmiany klimatu. Co więcej, były one jedną z sił napędowych postępu historycznego. Susze i powodzie niejednokrotnie czy dwa razy spowodowały wojny i rewolucje, masowe migracje ludności, upadek państw i całych cywilizacji. Jak uniknąć katastrofalnych konsekwencji, które czekają nas w przypadku poważnej zmiany klimatu? Czy istnieje szansa na zmniejszenie tak zwanego efektu cieplarnianego? Co można zrobić w tym celu?
Dziś znamy wszystkie czynniki, które prowadzą do akumulacji gazów cieplarnianych i wzrostu temperatury powietrza. Bardzo trudno będzie odwrócić obecny trend, ponieważ będzie to wymagało wysiłków całej ludzkości i radykalnej restrukturyzacji światowej gospodarki. Na początek wystarczy zrozumieć, że efekt cieplarniany jest globalnym problemem, który zagraża nie wszystkim państwom, ale wszystkim ludziom.
Eksperci uważają, że następujące środki są niezbędne do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych do atmosfery:
- Konieczne jest gruntowne przebudowanie sektora energetycznego i zmniejszenie emisji przemysłowych. Głównym źródłem CO2 dziś jest spalanie paliw kopalnych: ropy naftowej, węgla i gazu. Aby je zmniejszyć, ludzkość musi przejść na tak zwaną energię odnawialną: słońce, wiatr, wodę. W ostatnich latach ich udział w ogólnym bilansie wzrastał dość szybko, ale te wskaźniki wyraźnie nie są wystarczające. Musimy także zrezygnować z używania samochodów z silnikami spalinowymi i przenieść je na pojazdy elektryczne. Oczywiste jest, że wszystko to wymaga wielomiliardowych inwestycji i dziesiątków lat ciężkiej pracy. Ale musisz zacząć już dziś;
- Poprawa efektywności energetycznej, dotyczy to produkcji przemysłowej, produkcji energii oraz usług mieszkaniowych i komunalnych. Energochłonność produktów musi zostać znacznie zmniejszona. Potrzebujemy nowych technologii, które nie zaszkodziłyby środowisku. Nawet elementarna izolacja fasad budynków, instalacja nowoczesnych okien i wymiana urządzeń grzewczych może mieć znaczący wpływ na oszczędności energii, a przez to obniżyć koszty paliwa i zmniejszyć szkodliwe emisje;
- Bardzo skutecznym sposobem na zwalczanie efektu cieplarnianego jest ograniczenie marnotrawstwa. Osoba musi nauczyć się ponownie wykorzystywać zasoby, co pozwoli na wyeliminowanie składowisk, które są poważnym źródłem metanu lub przynajmniej znacznie zmniejszają ich ilość;
- Konieczne jest zatrzymanie drapieżnego niszczenia lasów i angażowanie się w odbudowę terenów zielonych. Wycinkom musi towarzyszyć sadzenie nowych drzew.
Walkę z efektem cieplarnianym i wzrostem średniej rocznej temperatury należy prowadzić na poziomie międzynarodowym, w ścisłej współpracy między różnymi krajami. Pierwsze kroki w tym kierunku zostały już podjęte i ruch musi być kontynuowany. Naukowcy proponują skonsolidować walkę ze zmianami klimatu na poziomie konstytucji państw. Rola organizacji pozarządowych, które stale poruszają ten temat, jest również świetna. Musimy jasno zrozumieć, jak mała jest nasza planeta i jak bezbronna jest dla człowieka.
