Cele mai importante gaze cu efect de seră (ecosistemul pământului)

Gazele cu efect de seră și alte emisii emise de oameni sunt cea mai importantă cauză >> a schimbărilor climatice actuale. Pe această pagină veți găsi mai multe informații despre ce sunt de fapt gazele cu efect de seră, importanța lor pentru schimbările climatice și alte emisii care afectează clima.

Ce sunt de fapt gazele cu efect de seră?

Gazele cu efect de seră sunt gaze din atmosfera terestră care modifică bugetul >> radiației terestre. Ca orice corp cald, pământul emite radiații termice în împrejurimile sale. Radiația de căldură a unui „corp negru” ideal (așa numesc fizicienii corpuri care își pot radia căldura nestingherită) depinde de temperatura sa și este descrisă de legea radiației Planck. Radiația de căldură a majorității corpurilor reale diferă mai mult sau mai puțin clar de acest ideal, deoarece radiația lor de căldură este împiedicată. Acesta este și cazul pământului, după cum arată următoarea figură:

În cazul Pământului, gazele din atmosferă împiedică radiația de căldură (cum a fost descoperit acest lucru este >> aici). Gazele absorb radiațiile în lungimi de undă foarte specifice, prin care pot fi recunoscute în mod clar - „spectrele de absorbție” sunt, de asemenea, utilizate în analiza mediului pentru a identifica gazele sau pentru a studia atmosfera planetelor îndepărtate. Prin urmare, gazele care împiedică radiația de căldură a Pământului trebuie, de asemenea, identificate în mod clar: absorbția la lungimea de undă de 15 μm este cauzată, de exemplu, de dioxidul de carbon. Când radiația de căldură este absorbită, gazele însele se încălzesc și radiază căldură - dar în toate direcțiile, nu doar în spațiu, ci și înapoi pe pământ. Ca urmare, pământul se încălzește mai mult decât ar fi de așteptat pe baza radiației solare (>> mai mult).

Deoarece gazele în cauză nu împiedică radiația solară cu unde scurte, ci doar radiația de căldură, ele acționează în atmosferă ca geamurile unei sere: de aici și denumirea de gaze cu efect de seră.

Contribuția gazelor cu efect de seră la schimbările climatice

Încălzirea pământului de către gazele cu efect de seră este un proces natural, fără de care pământul ar fi cu 33 de grade Celsius mai rece (>> climat). Dar când concentrația de gaze cu efect de seră crește din cauza activităților umane, crește și temperatura pământului - și atunci vorbim de schimbări climatice provocate de om. S-a dovedit acum că activitățile umane cresc concentrația de gaze cu efect de seră (vezi și >> Exemplul de dioxid de carbon); Următoarea figură arată contribuția gazelor cu efect de seră individuale:

Ponderea gazelor cu efect de seră individuale în totalul celor provocate de om
Emisiile de gaze cu efect de seră în 2004 în echivalent dioxid de carbon - adică,
ilustrația arată Contribuția gazelor cu efect de seră la schimbările climatice. Ilustrare
din >> al 4-lea Raport al Climei ONU 2007, volum de sinteză, traducere proprie.

Dioxid de carbon (CO2)

Dioxidul de carbon a fost recunoscut ca gaz cu efect de seră de către fizicianul irlandez John Tyndall la mijlocul secolului al XIX-lea (>> mai mult); este cauza a peste trei sferturi de încălzire provocată de om, făcându-l de departe cel mai important gaz de seră „artificial” din prezent. O dublare a conținutului de dioxid de carbon din atmosferă ar putea crește temperatura pământului între 2 și 4,5 ° C (>> mai mult). De emisiile legate de energie - arderea combustibililor fosili (cărbune, petrol, gaz) pentru generarea de energie electrică, în industrie, în sistemele de încălzire casnică și în traficul rutier sunt peste 30 de miliarde de tone în întreaga lume (2011: 34,7 miliarde de tone [50]) acest gaz cu efect de seră este eliberat.

Adăugat la aceasta în 2011 3,3 miliarde de tone de la Arderea pădurilor, în special pădurile tropicale tropicale din Amazon și Asia de Sud-Est. Aproape jumătate din totalul emisiilor de 38 de miliarde de tone sunt absorbite de chiuvete naturale de carbon, în special oceane, dar și de ecosisteme terestre. În medie, între 2002 și 2011, oceanele lumii au absorbit 26% (ceea ce ar fi același în 2011 aproape 10 miliarde de tone) și ecosistemele terestre (păduri în creștere și turbării) 28 la sută (care ar fi 10,6 miliarde de tone în 2011; sau net - după deducerea emisiilor din arderea pădurilor - 7,3 miliarde de tone). Cu toate acestea, această valoare poate fluctua semnificativ de la an la an, în funcție de starea vegetației.

Contribuția surselor relevante la creșterea
Concentrația de dioxid de carbon în atmosferă (51).
(O tonă de carbon este echivalentă cu 3,667 tone
Dioxid de carbon; Figura din raportul IPCC 2007
[Grupul de lucru 1, p. 513], traducere proprie).

Aceasta lasă în medie 17,5 miliarde de tone în atmosferă în fiecare an, determinând creșterea conținutului său de dioxid de carbon cu 2 ppm pe an. Concentrația de dioxid de carbon în atmosferă a crescut de la pre-industrial 280 ppm la actualul 392 ppm. (Valorile preindustriale sunt cunoscute din miezurile de gheață (>> mai mult); au existat măsurători continue pe Mauna Loa din Hawaii din 1958, care documentează creșterea de atunci; acestea sunt prezentate în figura >> aici.) Odată ce a intrat în atmosferă Dioxidul de carbon rămâne acolo mult timp: după 1.000 de ani, jumătate din acesta va fi încă în aer. Datorită acestei durate de ședere, importanța dioxidului de carbon pentru schimbările climatice va crește pe termen lung.

În Germania, dioxidul de carbon reprezintă deja 85% din toate gazele cu efect de seră; emisiile legate de energie se ridică la aproximativ 865 milioane tone/an.

>> mai mult privind ciclul carbonului și schimbările climatice

De unde provine dioxidul de carbon?

Sursele creșterii dioxidului de carbon din atmosfera terestră ar putea fi determinate cu diferite metode, analiza izotopului este deosebit de semnificativă: carbonul apare în doi izotopi comuni: 12 C (aproximativ 99%) și 13 C (aproximativ 1%). Cu toate acestea, combustibilii fosili au un raport mai mic de 13 C/12 C decât dioxidul de carbon din atmosferă și diferă și unul de altul: această „semnătură” poate fi utilizată pentru a identifica dioxidul de carbon din combustibilii fosili, iar raportul în scădere de 13 C/12 C arată proporția a combustibililor fosili în creșterea conținutului total de dioxid de carbon (există și alte cauze ale scăderii raportului de 13 C/12 C, dar se pot face diferențe între ele; pentru detalii și surse a se vedea raportul IPCC 2007, grupul de lucru 1, pagina 139).

Reprezentarea emisiilor globale de carbon (negru) și a
Modificarea raportului izotop 13C/12C (roșu). Scara
din raportul izotopului este prezentat inversat, astfel încât
curba ascendentă arată o scădere a raportului izotopului 13C/12C
mijloace. Curba provine de la stația de măsurare Mauna Loa. Fig .:
Schimbările climatice 2007: baza științei fizice. Contribuția de
Grupul de lucru 1, pagina 138.

Respirația trebuie interzisă?

Există oameni care neagă schimbările climatice și unul dintre argumentele pe care le folosesc pentru a ridiculiza îngrijorările legate de încălzirea globală și, mai presus de toate, de rolul dioxidului de carbon din aceasta, este că cei peste șapte miliarde de oameni de pe pământ în fiecare zi Expirați două miliarde de tone de dioxid de carbon - așa că, înainte de a vă preocupa de emisiile industriale, ar trebui mai întâi să interziceți respirația.

Greșeala raționamentului (cel puțin pentru cei care nu folosesc argumentul pentru o mai bună cunoaștere a lor) constă în faptul că dioxidul de carbon expirat provine din defalcarea carbonului organic acumulat prin fotosinteză, care face parte din ciclul carbonului >> pe termen scurt al pământului. Dioxidul de carbon expirat nu modifică concentrația din atmosfera terestră. Cu toate acestea, atunci când se ard combustibili fosili, se eliberează carbon care a fost retras din acest ciclu din timpurile geologice și, prin urmare, este reintrodus în ciclu - și, prin urmare, duce la o creștere a concentrației în atmosferă.

Pentru a compara celelalte gaze cu efect de seră cu dioxidul de carbon, veți face Potențial de încălzire globală (adesea prescurtat ca GWP după potențialul de încălzire globală engleză) utilizat pentru conversie: potențialul de încălzire globală indică cât de puternic este efectul unei substanțe comparativ cu dioxidul de carbon. Potențialul de încălzire globală al metanului, de exemplu, este de 21, deci o tonă de metan are un efect de seră precum 21 de tone de dioxid de carbon. După dioxidul de carbon, cele mai importante două gaze cu efect de seră sunt metanul și oxidul de azot (gaz de râs).

Acest potențial de încălzire globală poate fi, de asemenea, utilizat pentru a indica concentrațiile tuturor gazelor cu efect de seră din atmosferă; această valoare devine Concentrație echivalentă cu dioxid de carbon și prescurtat în CO2e. Această concentrație este în prezent în jur de 445 ppm (comparativ cu 392 ppm CO2).

Alte gaze cu efect de seră

metan

Metanul (CH4) are un potențial de încălzire globală de 21 aproape 15 la sută contribuie la efectul de seră (proporția emisiilor germane este de 7%). Metanul este întotdeauna produs atunci când materialul organic este descompus sub evacuarea de oxigen; acest lucru se întâmplă în principal în stomacul rumegătoarelor (bovine și ovine), la cultivarea orezului umed și în depozitele de deșeuri. În unele țări din America Latină, metanul este cel mai important gaz cu efect de seră din agricultură datorită creșterii bovinelor; concentrația de metan în atmosferă a crescut cu 151 la sută de la începutul industrializării.

Creșterea metanului în atmosferă din 1979.
Sursa ilustrării: Raport de sinteză Schimbările climatice: riscuri globale,
Provocări și decizii. Copenhaga 2009, 10-12 martie.

Metanul reacționează în atmosfera terestră cu radicalii hidroxilici („radicalii” din chimie sunt în special atomi sau molecule reactive cu electroni nepereche) și este descompus în dioxid de carbon și vapori de apă într-o perioadă de 10 până la 12 ani. decât metanul. Cu toate acestea, radicalii hidroxil sunt implicați și în formarea sulfatului și a altor aerosoli din atmosferă, iar dacă radicalii reacționează cu metan în loc de alți poluanți atmosferici, concentrația aerosolilor de răcire (>> aici) scade: Dacă acest efect este inclus una, ponderea metanului în creșterea efectului de seră ar putea fi mai mare decât se presupunea anterior (60).

Oxid de azot

Oxidul de azot (gaz de râs, N20) se formează în sol atunci când îngrășămintele cu azot mineral sunt defalcate. Este cel mai important gaz cu efect de seră eliberat de agricultură la nivel mondial. Potențialul de încălzire globală a gazelor de râs este de 310; ponderea sa în efectul de seră este de aproximativ opt la sută, iar concentrația sa în atmosferă a crescut cu 17 la sută de la începutul industrializării.

Creșterea conținutului de oxid de azot în atmosferă din 1978.
Sursa ilustrării: Raport de sinteză Schimbările climatice: riscuri globale,
Provocări și decizii. Copenhaga 2009, 10-12 martie.

F-gaze

CFC (Clorofluorocarburile) au fost utilizate în principal ca agenți de propulsie și agenți frigorifici, deoarece contribuie la distrugerea stratului de ozon, utilizarea lor a fost mult redusă din 1990 (>> aici); fluorocarburile utilizate ca înlocuitori (HFC) nu deteriorează stratul de ozon - dar sunt și gaze cu efect de seră.

Protocolul de la Kyoto include și cele create în industria aluminiului hidrocarburi perfuzate (PFC) și cel folosit ca gaz izolator la întrerupătoarele de înaltă tensiune Hexafluorură de sulf (SF6) luat în considerare.

Și ce zici de vaporii de apă?

Vaporii de apă sunt cel mai important gaz natural cu efect de seră (>> aici). Deoarece conținutul de apă din aer depinde de temperatură, conținutul de vapori de apă din atmosferă crește odată cu creșterea temperaturilor și, astfel, intensifică efectele altor gaze cu efect de seră. Efectul de seră al dioxidului de carbon în aerul absolut uscat, de exemplu, ar fi doar aproximativ la jumătate la fel de mare decât este de fapt, adică este dublat de vaporii de apă. Acest efect este deja luat în considerare atunci când se ia în considerare potențialul de încălzire globală al dioxidului de carbon și al celorlalte gaze cu efect de seră. În afară de aceasta, conținutul de vapori de apă este schimbat la nivel regional doar de activitățile umane - de exemplu prin defrișarea pădurilor tropicale sau prin introducerea irigațiilor. Cu toate acestea, aceste intervenții nu au efecte globale semnificative asupra echilibrului apei din atmosferă (61); și, prin urmare, vaporii de apă nu sunt luați în considerare separat în discuția despre încălzirea globală.

Alte emisii care schimbă clima

Pe lângă gazele cu efect de seră, alți poluanți atmosferici pot schimba și balanța energetică a pământului. Spre deosebire de gazele cu efect de seră, acestea nu absorb căldura radiată de pe pământ, ci încălzesc pământul în alte moduri.

Particulele de funingine din atmosferă provoacă încălzire deoarece absorb radiația solară. Particulele de funingine care s-au scufundat pe suprafețele de zăpadă reduc albedo (>> aici) și astfel cresc încălzirea și mai mult. În plus, un strat de funingine pe ghețarii din Himalaya accelerează topirea lor; formarea acestui strat de funingine este promovată pe subcontinentul indian prin condiții meteorologice de inversiune (aerul cald este suprapus peste aerul rece din apropierea pământului și împiedică schimbul de aer) între ploile musonice. Funinginea provine în principal din arderea biomasei; Cea mai mare pondere se datorează defrișării pădurilor prin incendiu, o proporție mai mică - în jur de o cincime - prin arderea biomasei în scopuri de gătit și încălzire. Alte surse sunt sobe de cărbune (în special în China) și vehicule diesel fără filtre de funingine. În general, particulele de funingine reprezintă 10 la sută din forțarea radiativă totală din gazele cu efect de seră și alte emisii.

Oxizi de azot și hidrocarburi

Oxizii de azot și hidrocarburile se formează atunci când sunt expuși la lumina soarelui ozon troposferic (>> Smog de vară - nu trebuie confundat cu ozonul stratosferic, care formează stratul de ozon care protejează pământul de radiația UV a soarelui, vezi >> Atmosfera). Acesta este, de asemenea, un gaz cu efect de seră important (dar este inclus în celelalte emisii, deoarece nu este eliberat direct, ci provine din alți poluanți). Creșterea concentrației de ozon troposferic este cea mai mare în aglomerațiile industriale și în regiunile tropicale cu ardere puternică a biomasei, în conformitate cu formarea substanțelor precursoare, unde conținutul de ozon este probabil să se tripleze în secolul al XX-lea La altitudini mai mari, ozonul poate fi transportat și departe cu curenți de aer.

Sursele de gaze cu efect de seră

Dioxidul de carbon din combustibilii fosili provine în primul rând din arderea cărbunelui, petrolului și gazelor în producerea energiei electrice, în transport, în clădiri și în industrie. În industrie, dioxidul de carbon suplimentar este produs în unele procese - în industria cimentului, de exemplu, aproximativ aceeași cantitate de dioxid de carbon scapă din calcar ca și combustibilii fosili. În 2011, ponderea combustibililor fosili a fost cărbunele 43%, petrolul 34% și gazul 18%; cea a industriei cimentului 5% (50). În plus, există dioxidul de carbon din silvicultură, în principal din defrișarea pădurilor tropicale și gazele cu efect de seră care sunt eliberate în agricultură. Îndepărtarea pădurilor tropicale (mai multe >> aici) este cea mai mare contribuție la emisiile de gaze cu efect de seră în țări precum Brazilia și Indonezia (în Indonezia, 70% din dioxidul de carbon provine din distrugerea pădurilor); Cel mai important gaz cu efect de seră din agricultură este oxidul de azot din sol, urmat îndeaproape de metanul din stomacul rumegătoarelor precum bovinele și ovinele. Cultivarea orezului umed este, de asemenea, o sursă importantă. În ansamblu, rezultă următoarele cote în producția de gaze cu efect de seră pentru sectoarele individuale:

Sursele de gaze cu efect de seră: ponderea sectoarelor individuale în
emisiile totale de gaze cu efect de seră în echivalent dioxid de carbon.
Date din 2004 Figura din >> al 4-lea Raport ONU privind clima 2007,
Bandă de sinteză, traducere proprie.

Responsabilitatea istorică a gazelor cu efect de seră găsite astăzi în atmosferă devine clară atunci când analizăm emisiile acumulate ale fiecărei țări pentru perioada 1880-2004. În figura următoare, acest lucru este prezentat ca emisii pe cap de locuitor pentru claritate, dimensiunea dreptunghiului arată emisiile totale ale țării:

Emisii cumulate de gaze cu efect de seră 1880 - 2004 a fiecărei țări. Ilustrație de la David JC MacKay: Energie durabilă - fără aer cald, pagina 14. Licență: >> cc 2.0. .

În ciuda tuturor cunoștințelor despre rolul pe care îl joacă gazele cu efect de seră în încălzirea globală și în ciuda tuturor declarațiilor politice de intenție, emisiile de gaze cu efect de seră au crescut până acum:

Creșterea numărului de oameni Emisiile de gaze cu efect de seră în miliarde de tone de dioxid de carbon echivalent (>> aici) pe an. Pentru semnificația culorilor, consultați ilustrația >> de mai sus. Ilustrație din >> al 4-lea Raport al Climei ONU 2007, volum de sinteză, traducere proprie.

• Vârsta industrială:
• Prezentare generală
• Revolutia industriala
• Agricultură
• populației
• Etaje
• materie prima
• energie
• apă
• aer
• Schimbarea climei
• Produse chimice
• Deşeuri
• Extincția speciilor
• Schimbări globale
• Observații

Dioxid de carbon. Fig. De Jacek FH, din >> wikipedia, accesat la 17 august 2010. Licență: >> GNU FDL 1.2

---