Troposfera

Wiadomości podstawowe

Gazy cieplarniane i efekt cieplarniany

Efekt cieplarniany jest bardzo ważny dla życia na Ziemi. Gdyby w powietrzu nie było gazów cieplarnianych to średnia temperatura powierzchni Ziemi byłaby o około 30 stopni niższa od 15°C, czyli aktualnej wartości średniej globalnej.

Widzimy zatem, że potrzebujemy naturalnego  efektu cieplarnianego tak jak potrzebujemy puloweru zimą. Jednakże gdy pulower jest zbyt gruby to zaczynamy się pocić. Działania gospodarcze ludzi spowodowały nasilenie naturalnego i potrzebnego  efektu, co spowodowało  dodatkowe, znaczne ogrzanie Ziemi, nie porównywalne z tym co działo się na naszej planecie w ciągu kilku ostatnich tysięcy lat. Dlatego obawiamy się globalnego ocieplenia, a efekt cieplarniany jest często postrzegany jako coś złego. Ale to nie naturalny  efekt cieplarniany jest czymś złym, a jedynie dodatkowy efekt cieplarniany, wywołany przez ludzi i powodujący wiele problemów.

Gazy cieplarniane oddziałują na promieniowanie cieplne Ziemi podobnie jak pulower działa na promieniowanie cieplne naszego ciała. Powodują zatrzymanie ciepła i ogrzewanie się atmosfery, podobnie jak pulower chroni nas przed utratą wytworzonego przez nasze ciało ciepła.

2. Czy potrafisz objaśnić powyższą rycinę swoimi słowami? Jeśli chcesz sprawdzić swoją odpowiedź to ustaw myszką kursor na pierwszej strzałce poniżej, naciśnij lewy przycisk myszki i cały czas go naciskając przesuń myszkę do dolnej strzałki, a zobaczysz tekst ukryty poniżej, między strzałkami:
->Promieniowanie docierające do powierzchni Ziemi ze Słońca to przede wszystkim światło widzialne. Większość niebezpiecznego promieniowania UV jest pochłaniana przez warstwę ozonową, w stratosferze. Natomiast światło widzialne przechodzi przez całą troposferę. To światło może zostać rozproszone w atmosferze lub odbite przez jasne obiekty na powierzchni ziemi (np. lód czy śnieg) a także chmury. Część promieniowania jest jednak pochłaniana przez powierzchnię ziemi i zamieniana na ciepło (pokazane kolorem czerwonym).  <-
autor: Elmar Uherek

3. Objaśnij teraz powyższą rycinę. Poniżej między strzałkami jest ukryta odpowiedź. Aby ją zobaczyć postępuj podobnie jak w przypadku poprzedniej ryciny.

-> Promieniowanie cieplne (podczerwone), niewidoczne dla naszych oczu, jest emitowane przez ziemię. Gazy cieplarniane w atmosferze (pokazane jako niebieskie elipsy) pochłaniają promieniowanie podczerwone i emitują je częściowo z powrotem w kierunku ziemi, a częściowo w przestrzeń kosmiczną. <-
autor: Elmar Uherek

Które gazy przyczyniają się do powstawania efektu cieplarnianego?

Najważniejszym gazem cieplarnianym jest para wodna (odpowiada ona za około 60% efektu cieplarnianego). Zakłada się jednak, że globalna zawartość pary wodnej w atmosferze nie zmieniła się zbytnio w ciągu ostatnich stuleci. Natomiast zawartość w powietrzu dwutlenku węgla, drugiego ważnego gazu cieplarnianego (odpowiedzialnego za około 20% efektu cieplarnianego), znacznie wzrosła - z 280 do 370 ppm* w porównaniu z epoką przed przemysłową. Także metan i ozon osiągają coraz większe globalne stężenie w powietrzu.
Gazy cieplarniane należą do gazów śladowych, stanowiąc (z wyjątkiem CO₂) 1 milionową lub nawet mniejszą część całkowitej masy atmosfery.

*1 ppm = 1 cząsteczka na 1 milion cząsteczek powietrza

W publikacjach naukowych udział w ocieplaniu się Ziemi jest nazywany wymuszaniem promieniowania (ang. radiative forcing). Mierzy się go w watach na metr kwadratowy (W/m²). Od początku ery przemysłowej, czyli od około 1750 r.,  do czasów współczesnych (prezentowane dane pochodzą z roku 2000), zawartość gazów cieplarnianych w powietrzu znacznie wzrosła wskutek działalności człowieka. Dane po prawej stronie pokazują wielkość wymuszania promieniowania spowodowaną przez dodatkowe, wyemitowane wskutek działalności ludzi gazy cieplarniane. Ryc. 4 pokazuje udział poszczególnych gazów cieplarnianych w tym procesie.

Wielkość tzw. wymuszenia promieniowania, spowodowana przez oddziaływanie dodatkowych, wyemitowanych w latach 1750-2000 wskutek działalności ludzi, gazów cieplarnianych, w W/m²

1,46 CO₂  (dwutlenek węgla)
0,48 CH₄  (metan)
0,24 CFC 11+12 (chlorofluorowęglowodory)
0,35 trop. O₃ (ozon troposferyczny)
0,15 N₂O (podtlenek azotu)

Źródło danych: raport IPCC TAR 2001

Zajrzyj także na te strony!

Możesz dowiedzieć się więcej o promieniowaniu, gazach cieplarnianych i bilansie cieplnym Ziemi na stronie:
Troposfera - Więcej - część 2 - promieniowanie

O tej stronie:

Autor: dr Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Moguncja, Niemcy
Recenzent: Dr. Pascal Guyon - MPI Chemistry - 2004-05-12
Konsultacja dydaktyczna: Roland Bergmann i studenci ze szkoły Velbert 
Ostatnia aktualizacja: 2007-06-06
Tłumaczenie na język polski: dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków