گازهای گلخانه ای
گازهای گلخانه ای گازهایی هستند که تصور می شود باعث اثر گلخانه ای جهانی می شوند.
گازهای گلخانه ای اصلی، به ترتیب تأثیر تخمینی آنها بر تعادل حرارتی زمین، بخار آب، دی اکسید کربن، متان، ازن، هالوکربن ها و اکسید نیتروژن هستند.
بخار آب
بخار آب اصلی ترین گاز گلخانه ای طبیعی است که بیش از 60 درصد از این اثر را بر عهده دارد. تأثیر مستقیم انسانی بر این منبع ناچیز است. در عین حال، افزایش دمای زمین ناشی از عوامل دیگر باعث افزایش تبخیر و غلظت کل بخار آب در جو در رطوبت نسبی تقریبا ثابت می شود که به نوبه خود باعث افزایش اثر گلخانه ای می شود. بنابراین، برخی از بازخوردهای مثبت رخ می دهد.
متان
فوران عظیم متان انباشته شده در زیر بستر دریا در 55 میلیون سال پیش، زمین را 7 درجه سانتیگراد گرم کرد.
همین اتفاق می تواند در حال حاضر رخ دهد - این فرض توسط محققان ناسا تأیید شد. آنها با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری اقلیم های باستانی سعی کردند نقش متان را در تغییرات آب و هوایی بهتر درک کنند. در حال حاضر، بیشتر تحقیقات در مورد اثر گلخانه ای بر نقش دی اکسید کربن در این اثر متمرکز است، اگرچه پتانسیل متان برای حفظ گرما در جو 20 برابر بیشتر از دی اکسید کربن است.
انواع لوازم خانگی گازسوز به افزایش محتوای متان در جو کمک می کنند.
در طول 200 سال گذشته، متان در جو به دلیل تجزیه مواد آلی در باتلاق‌ها و زمین‌های پست مرطوب و همچنین نشت از اجسام دست‌ساز مانند خطوط لوله گاز، معادن زغال‌سنگ، افزایش آبیاری و خروج گاز از اتمسفر بیش از دو برابر شده است. دام اما منبع دیگری از متان وجود دارد - مواد آلی در حال پوسیدگی در رسوبات اقیانوسی که در زیر بستر دریا یخ زده نگهداری می شوند.
به طور معمول، دمای پایین و فشار بالا، متان را در زیر اقیانوس در حالت پایدار نگه می دارد، اما همیشه اینطور نبود. در دوره‌های گرم شدن کره زمین، مانند ماکزیمم حرارتی اواخر پالئوسن، که 55 میلیون سال پیش رخ داد و 100 هزار سال به طول انجامید، حرکت صفحات لیتوسفر، به ویژه در شبه قاره هند، منجر به کاهش فشار در بستر دریا شد و می‌توانست. باعث آزاد شدن زیاد متان می شود. با شروع گرم شدن جو و اقیانوس، انتشار متان می تواند افزایش یابد. برخی از دانشمندان بر این باورند که گرمایش جهانی کنونی می تواند به همان سناریو منجر شود - اگر اقیانوس به میزان قابل توجهی گرم شود.
هنگامی که متان وارد جو می شود، با مولکول های اکسیژن و هیدروژن واکنش داده و دی اکسید کربن و بخار آب ایجاد می کند که هر کدام می توانند باعث ایجاد اثر گلخانه ای شوند. طبق پیش‌بینی‌های قبلی، تمام متان منتشر شده در حدود 10 سال آینده به دی اکسید کربن و آب تبدیل می‌شود. اگر این درست باشد، افزایش غلظت دی اکسید کربن عامل اصلی گرم شدن سیاره خواهد بود. با این حال، تلاش برای تأیید استدلال با ارجاع به گذشته ناموفق بود - هیچ اثری از افزایش غلظت دی اکسید کربن در 55 میلیون سال پیش یافت نشد.
مدل‌های مورد استفاده در مطالعه جدید نشان دادند که وقتی سطح متان در جو به شدت افزایش می‌یابد، محتوای اکسیژن و هیدروژن در واکنش با متان در آن کاهش می‌یابد (تا زمانی که واکنش متوقف شود) و متان باقیمانده برای صدها بار در هوا باقی می‌ماند. سال ها، خود عاملی برای گرم شدن کره زمین است. و این صدها سال برای گرم شدن جو، ذوب شدن یخ های اقیانوس ها و تغییر کل سیستم آب و هوایی کافی است.
منابع اصلی انسانی متان تخمیر گوارشی در دام، کشت برنج و سوزاندن زیست توده (از جمله جنگل زدایی) است. مطالعات اخیر نشان داده است که افزایش سریع غلظت متان اتمسفر در هزاره اول پس از میلاد (احتمالاً در نتیجه گسترش تولیدات کشاورزی و دامداری و سوزاندن جنگل) رخ داده است. بین سال‌های 1000 تا 1700، غلظت متان 40 درصد کاهش یافت، اما در قرن‌های اخیر دوباره شروع به افزایش کرد (احتمالاً در نتیجه گسترش زمین‌های زراعی و مراتع و سوزاندن جنگل‌ها، استفاده از چوب برای گرم کردن، افزایش تعداد دام‌ها، فاضلاب. و کشت برنج). بخشی از کمک به تامین متان ناشی از نشت در حین توسعه ذخایر زغال سنگ و گاز طبیعی و همچنین انتشار متان به عنوان بخشی از بیوگاز تولید شده در سایت های دفع زباله است.
دی اکسید کربن
منابع دی اکسید کربن در جو زمین، انتشارات آتشفشانی، فعالیت حیاتی موجودات و فعالیت های انسانی است. منابع انسانی شامل احتراق سوخت های فسیلی، سوزاندن زیست توده (از جمله جنگل زدایی) و برخی فرآیندهای صنعتی (به عنوان مثال، تولید سیمان) است. مصرف کنندگان اصلی دی اکسید کربن گیاهان هستند. به طور معمول، بیوسنوز تقریباً همان مقدار دی اکسید کربن را جذب می کند که تولید می کند (از جمله از طریق تجزیه زیست توده).
تاثیر دی اکسید کربن بر شدت اثر گلخانه ای.
هنوز چیزهای زیادی باید در مورد چرخه کربن و نقش اقیانوس های جهان به عنوان یک مخزن وسیع دی اکسید کربن آموخته شود. همانطور که در بالا ذکر شد، بشریت هر ساله 7 میلیارد تن کربن به شکل CO 2 به 750 میلیارد تن موجود اضافه می کند. اما تنها حدود نیمی از انتشار گازهای گلخانه ای ما - 3 میلیارد تن - در هوا باقی می ماند. این را می توان با این واقعیت توضیح داد که بیشتر CO 2 توسط گیاهان خشکی و دریایی استفاده می شود، در رسوبات دریایی مدفون می شود، توسط آب دریا جذب می شود، یا در موارد دیگر جذب می شود. از این بخش بزرگ CO2 (حدود 4 میلیارد تن)، اقیانوس ها سالانه حدود دو میلیارد تن دی اکسید کربن اتمسفر را جذب می کنند.
همه اینها تعداد سؤالات بی پاسخ را افزایش می دهد: دقیقاً چگونه آب دریا با هوای اتمسفر تعامل می کند و CO2 را جذب می کند؟ دریاها چقدر کربن بیشتری می توانند جذب کنند و چه سطحی از گرمایش جهانی ممکن است بر ظرفیت آنها تأثیر بگذارد؟ ظرفیت اقیانوس ها برای جذب و ذخیره گرمای به دام افتاده در اثر تغییرات آب و هوایی چقدر است؟
نقش ابرها و ذرات معلق در جریان هوا به نام ذرات معلق در هوا هنگام ساخت یک مدل آب و هوایی آسان نیست. ابرها بر سطح زمین سایه می اندازند و منجر به خنک شدن می شوند، اما بسته به ارتفاع، چگالی و سایر شرایط، می توانند گرمای منعکس شده از سطح زمین را نیز به دام بیندازند و شدت اثر گلخانه ای را افزایش دهند. تأثیر ذرات معلق در هوا نیز جالب است. برخی از آنها بخار آب را تغییر می دهند و آن را به قطرات کوچکی تبدیل می کنند که ابرها را تشکیل می دهند. این ابرها بسیار متراکم هستند و برای هفته ها سطح زمین را پنهان می کنند. یعنی جلوی نور خورشید را می گیرند تا زمانی که با بارندگی سقوط کنند.
اثر ترکیبی می تواند بسیار زیاد باشد: فوران سال 1991 کوه پیناتوبا در فیلیپین، حجم عظیمی از سولفات ها را در استراتوسفر آزاد کرد و باعث کاهش دما در سراسر جهان شد که دو سال طول کشید.
بنابراین، آلودگی خود ما، که عمدتاً ناشی از سوزاندن زغال سنگ و نفت های حاوی گوگرد است، ممکن است به طور موقت اثرات گرمایش جهانی را خنثی کند. کارشناسان تخمین می زنند که ذرات معلق در هوا میزان گرم شدن را تا 20 درصد در طول قرن بیستم کاهش دادند. به طور کلی، دما از دهه 1940 افزایش یافته است، اما از سال 1970 کاهش یافته است. اثر آئروسل ممکن است به توضیح سرمایش غیرعادی در اواسط قرن گذشته کمک کند.
در سال 2006، انتشار دی اکسید کربن در جو به 24 میلیارد تن رسید. گروه بسیار فعالی از محققان مخالف این ایده هستند که فعالیت های انسانی یکی از علل گرمایش جهانی است. به نظر او، نکته اصلی فرآیندهای طبیعی تغییرات آب و هوایی و افزایش فعالیت خورشیدی است. اما، به گفته کلاوس هاسلمان، رئیس مرکز اقلیم شناسی آلمان در هامبورگ، تنها 5 درصد را می توان با علل طبیعی توضیح داد و 95 درصد باقیمانده عاملی است که توسط انسان ایجاد می شود.
برخی از دانشمندان نیز افزایش CO 2 را با افزایش دما مرتبط نمی دانند. بدبینان می گویند که اگر افزایش دما به دلیل افزایش انتشار CO 2 باشد، دما باید در طول رونق اقتصادی پس از جنگ، زمانی که سوخت های فسیلی در مقادیر زیادی سوزانده می شد، افزایش یافته باشد. با این حال، جری مالمن، مدیر آزمایشگاه دینامیک سیالات ژئوفیزیکی، محاسبه کرد که افزایش استفاده از زغال سنگ و روغن به سرعت باعث افزایش محتوای گوگرد در اتمسفر می شود و باعث خنک شدن می شود. پس از سال 1970، اثر حرارتی چرخه عمر طولانی CO 2 و متان، ذرات معلق در هوا را که به سرعت در حال پوسیدگی بودند سرکوب کرد و باعث افزایش دما شد. بنابراین، می توان نتیجه گرفت که تأثیر دی اکسید کربن بر شدت اثر گلخانه ای بسیار زیاد و غیرقابل انکار است.
با این حال، افزایش اثر گلخانه ای ممکن است فاجعه بار نباشد. در واقع، دمای بالا در جایی که بسیار نادر است ممکن است مورد استقبال قرار گیرد. از سال 1900، بیشترین گرمایش بین 40 تا 70 درجه عرض شمالی مشاهده شده است، از جمله روسیه، اروپا، و بخش شمالی ایالات متحده، جایی که انتشارات صنعتی گازهای گلخانه‌ای زودتر شروع شد. بیشتر گرم شدن هوا در شب اتفاق می افتد، عمدتاً به دلیل افزایش پوشش ابر که گرمای خروجی را به دام می اندازد. در نتیجه فصل کاشت یک هفته تمدید شد.
علاوه بر این، اثر گلخانه ای ممکن است خبر خوبی برای برخی کشاورزان باشد. غلظت بالای CO 2 می تواند تأثیر مثبتی بر گیاهان داشته باشد زیرا گیاهان در طول فتوسنتز از دی اکسید کربن استفاده می کنند و آن را به بافت زنده تبدیل می کنند. بنابراین، گیاهان بیشتر به معنای جذب بیشتر CO 2 از جو است و گرمایش جهانی را کاهش می دهد.
این پدیده توسط متخصصان آمریکایی مورد مطالعه قرار گرفت. آنها تصمیم گرفتند مدلی از جهان با دو برابر میزان CO 2 موجود در هوا ایجاد کنند. برای این کار از جنگل کاج چهارده ساله در شمال کالیفرنیا استفاده کردند. گاز از طریق لوله های نصب شده در میان درختان پمپاژ شد. فتوسنتز 50-60٪ افزایش یافته است. اما اثر به زودی برعکس شد. درختان خفه کننده نتوانستند با چنین حجمی از دی اکسید کربن کنار بیایند. مزیت در فرآیند فتوسنتز از بین رفت. این مثال دیگری از این است که چگونه دستکاری انسان منجر به نتایج غیرمنتظره می شود.
اما این جنبه های مثبت کوچک اثر گلخانه ای را نمی توان با جنبه های منفی آن مقایسه کرد. به عنوان مثال، تجربه یک جنگل کاج را در نظر بگیرید، جایی که حجم CO 2 دو برابر شد و تا پایان این قرن غلظت CO 2 چهار برابر می شود. می توان تصور کرد که عواقب آن چقدر می تواند برای گیاهان فاجعه بار باشد. و این به نوبه خود باعث افزایش حجم CO 2 می شود، زیرا هر چه تعداد گیاهان کمتر باشد، غلظت CO 2 بیشتر می شود.
پیامدهای اثر گلخانه ای
اقلیم گازهای گلخانه ای
با افزایش دما، تبخیر آب اقیانوس ها، دریاچه ها، رودخانه ها و غیره افزایش می یابد. از آنجایی که هوای گرمتر می‌تواند بخار آب بیشتری را در خود نگه دارد، این یک اثر بازخورد قدرتمند ایجاد می‌کند: هر چه گرمتر شود، محتوای بخار آب در هوا بیشتر می‌شود، که به نوبه خود اثر گلخانه‌ای را افزایش می‌دهد.
فعالیت انسان تأثیر کمی بر میزان بخار آب موجود در جو دارد. اما ما گازهای گلخانه ای دیگری منتشر می کنیم که باعث می شود اثر گلخانه ای بیشتر و بیشتر شود. دانشمندان بر این باورند که افزایش انتشار CO 2، عمدتاً ناشی از سوزاندن سوخت های فسیلی، حداقل حدود 60 درصد از گرم شدن زمین از سال 1850 را توضیح می دهد. غلظت دی اکسید کربن در جو حدود 0.3 درصد در سال افزایش می یابد و در حال حاضر حدود 30 درصد بیشتر از قبل از انقلاب صنعتی است. اگر این را به صورت مطلق بیان کنیم، هر سال بشریت تقریباً 7 میلیارد تن اضافه می کند. علیرغم این واقعیت که این بخش کوچکی در رابطه با مقدار کل دی اکسید کربن موجود در جو است - 750 میلیارد تن و حتی در مقایسه با مقدار CO 2 موجود در اقیانوس جهانی - تقریباً 35 تریلیون تن، بسیار کم است. قابل توجه. دلیل: فرآیندهای طبیعی در تعادل هستند، چنین حجمی از CO 2 وارد جو می شود که از آنجا خارج می شود. و فعالیت انسان فقط CO2 را اضافه می کند.
باغبانان به خوبی از این پدیده فیزیکی آگاه هستند، زیرا داخل گلخانه همیشه گرمتر از بیرون است و این به رشد گیاهان به خصوص در فصل سرما کمک می کند.
هنگامی که در یک روز آفتابی در ماشین هستید، ممکن است اثر مشابهی را احساس کنید. دلیل این امر این است که پرتوهای خورشید از شیشه به داخل گلخانه می گذرد و انرژی آنها توسط گیاهان و تمام اجسام واقع در داخل آن جذب می شود. سپس همین اجسام، گیاهان، انرژی خود را ساطع می کنند، اما دیگر نمی تواند به شیشه نفوذ کند، بنابراین دمای داخل گلخانه افزایش می یابد.
سیاره ای با جوی پایدار، مانند زمین، تقریباً همین تأثیر را تجربه می کند. برای حفظ دمای ثابت، خود زمین نیاز به انتشار انرژی به اندازه دریافتی دارد. جو به عنوان شیشه در گلخانه عمل می کند.
اثر گلخانه ای اولین بار توسط جوزف فوریه در سال 1824 کشف شد و برای اولین بار در سال 1896 مورد مطالعه کمی قرار گرفت.
پتوی گرم زمین
گازهای گلخانه ای اصلی روی زمین عبارتند از:
1) بخار آب (مسئول تقریباً 36-70٪ از اثر گلخانه ای)؛
2) دی اکسید کربن (CO2) (9-26%).
3) متان (CH4) (4-9٪).
4) ازن (3-7%).
وجود چنین گازهایی در اتمسفر باعث ایجاد اثر پوشاندن زمین با پتو می شود. آنها اجازه می دهند گرما برای مدت طولانی تری در نزدیکی سطح باقی بماند، بنابراین سطح زمین بسیار گرمتر از آن چیزی است که در غیاب گازها می شود. بدون جو، متوسط دمای سطح 20- درجه سانتیگراد خواهد بود. به عبارت دیگر، در غیاب اثر گلخانه ای، سیاره ما غیرقابل سکونت خواهد بود.
قوی ترین اثر گلخانه ای
اثر گلخانه ای فقط در زمین رخ نمی دهد. در واقع، قوی‌ترین اثر گلخانه‌ای که می‌شناسیم در سیاره همسایه ما، زهره است. جو زهره تقریباً به طور کامل از دی اکسید کربن تشکیل شده است و در نتیجه سطح سیاره تا 475 درجه سانتیگراد گرم می شود. اقلیم شناسان بر این باورند که ما به لطف وجود اقیانوس ها روی زمین از چنین سرنوشتی اجتناب کرده ایم. هیچ اقیانوسی در زهره وجود ندارد و تمام دی اکسید کربنی که آتشفشان ها در جو منتشر می کنند در آنجا باقی می مانند. در نتیجه، ما یک اثر گلخانه ای غیرقابل کنترل را در زهره مشاهده می کنیم که زندگی در این سیاره را غیرممکن می کند.
سیاره زهره در حال تجربه یک اثر گلخانه ای غیرقابل کنترل است و ابرهای به ظاهر ملایم سطح داغ داغی را پنهان می کنند.
اثر گلخانه ای همیشه وجود داشته است
درک این نکته مهم است که اثر گلخانه ای همیشه روی زمین وجود داشته است. بدون اثر گلخانه‌ای ناشی از حضور دی اکسید کربن در جو، اقیانوس‌ها مدت‌ها پیش یخ زده بودند و اشکال بالاتری از حیات ظاهر نمی‌شدند. اساساً نه آب و هوا، بلکه سرنوشت حیات روی زمین کاملاً به این بستگی دارد که آیا مقداری دی اکسید کربن در اتمسفر باقی می ماند یا ناپدید می شود و پس از آن زندگی روی زمین متوقف می شود. به طور متناقض، این بشریت است که می تواند با بازگرداندن حداقل بخشی از ذخایر دی اکسید کربن از میادین زغال سنگ، نفت و گاز به گردش، زندگی را برای مدتی در زمین افزایش دهد.
در حال حاضر، بحث علمی در مورد اثر گلخانه‌ای بر روی موضوع گرمایش جهانی است: آیا ما انسان‌ها در نتیجه سوزاندن سوخت‌های فسیلی و سایر فعالیت‌های اقتصادی، تعادل انرژی کره زمین را بیش از حد بر هم می‌زنیم و در عین حال مقادیر بیش از حد دی اکسید کربن را به آن اضافه می‌کنیم. جو، در نتیجه میزان اکسیژن موجود در آن کاهش می یابد؟ امروزه دانشمندان توافق دارند که ما مسئول افزایش چندین درجه اثر گلخانه ای طبیعی هستیم.
بیایید یک آزمایش انجام دهیم
بیایید سعی کنیم نتیجه افزایش دی اکسید کربن را به صورت تجربی نشان دهیم.
یک لیوان سرکه را در یک بطری بریزید و چند کریستال نوشابه در آن بریزید. یک نی را در چوب پنبه قرار دهید و در بطری را محکم با آن ببندید. بطری را در یک لیوان پهن قرار دهید و شمع های روشن با ارتفاع های مختلف را در اطراف آن قرار دهید. شمع ها شروع به خاموش شدن می کنند و از کوتاه ترین آنها شروع می شود.
چرا این اتفاق می افتد؟ دی اکسید کربن شروع به جمع شدن در شیشه می کند و اکسیژن را جابجا می کند. همین اتفاق در زمین نیز می افتد، یعنی سیاره شروع به کمبود اکسیژن می کند.
این ما را با چه تهدیدی تهدید می کند؟
بنابراین، ما دیدیم که علل اثر گلخانه ای چیست. اما چرا همه از او می ترسند؟ بیایید پیامدهای آن را در نظر بگیریم:
1. اگر دمای زمین همچنان در حال افزایش باشد، تأثیر شگرفی بر آب و هوای جهان خواهد داشت.
2. بارندگی بیشتر در مناطق استوایی رخ می دهد زیرا گرمای اضافی باعث افزایش میزان بخار آب در هوا می شود.
3. در مناطق خشک بارندگی ها کمتر می شود و به بیابان تبدیل می شود که در نتیجه مردم و حیوانات مجبور به ترک آن ها می شوند.
4. دمای دریاها نیز افزایش خواهد یافت که منجر به جاری شدن سیل در مناطق کم ارتفاع ساحلی و افزایش تعداد طوفان های قدرتمند خواهد شد.
5. زمین مسکونی کاهش می یابد.
6. اگر دمای زمین افزایش یابد، بسیاری از حیوانات نمی توانند خود را با تغییرات آب و هوایی وفق دهند. بسیاری از گیاهان به دلیل کمبود آب می میرند و حیوانات مجبور می شوند برای جستجوی غذا و آب به مکان های دیگر نقل مکان کنند. اگر افزایش دما منجر به مرگ بسیاری از گیاهان شود، بسیاری از گونه های جانوری نیز از بین خواهند رفت.
7. تغییرات دما برای سلامتی افراد مضر است.
8. جدا از پیامدهای منفی گرمایش زمین، پیامدهای مثبتی نیز دارد. گرمایش جهانی آب و هوای روسیه را بهتر خواهد کرد. در نگاه اول، آب و هوای گرمتر چیز خوبی به نظر می رسد. اما سود بالقوه ممکن است با آسیب ناشی از بیماری های ناشی از حشرات مضر از بین برود، زیرا افزایش دما باعث تسریع تولید مثل آنها می شود. زمین در برخی از مناطق روسیه برای زندگی نامناسب خواهد بود
وقت عمل است!
نیروگاه‌های زغال‌سنگ، اگزوز خودروها، دودکش‌های کارخانه‌ها و دیگر منابع آلودگی انسان‌ساز روی هم، سالانه حدود 22 میلیارد تن دی‌اکسید کربن و سایر گازهای گلخانه‌ای را وارد جو می‌کنند. دامداری، مصرف کود، احتراق زغال سنگ و سایر منابع سالانه حدود 250 میلیون تن متان تولید می کند. حدود نیمی از گازهای گلخانه ای منتشر شده توسط بشر در جو باقی می ماند. حدود سه چهارم کل انتشار گازهای گلخانه ای در 20 سال گذشته ناشی از استفاده از نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ است. بسیاری از بقیه ناشی از تغییرات در چشم انداز، در درجه اول جنگل زدایی است
فعالیت های انسانی منجر به افزایش غلظت گازهای گلخانه ای در جو می شود.
اما زمان آن فرا رسیده است که به همان اندازه هدفمند کار کنیم که چگونه آنچه را که از طبیعت می گیریم به طبیعت برگردانیم. انسان قادر است این مشکل بزرگ را حل کند و فوراً شروع به اقدام برای محافظت از زمین ما کند:
1. احیای خاک و پوشش گیاهی.
2. کاهش مصرف سوخت فسیلی.
3. از آب، باد و انرژی خورشیدی بیشتر استفاده کنید.
4. مبارزه با آلودگی هوا.
مفهوم "اثر گلخانه ای" برای همه باغبانان و باغبانان به خوبی شناخته شده است. در داخل گلخانه دمای هوا نسبت به بیرون بیشتر است که امکان کاشت سبزیجات و میوه ها را حتی در فصل سرما فراهم می کند.
پدیده های مشابهی در جو سیاره ما رخ می دهد، اما مقیاس جهانی تری دارد. اثر گلخانه ای بر روی زمین چیست و تشدید آن چه پیامدهایی می تواند داشته باشد؟
اثر گلخانه ای چیست؟
اثر گلخانه ای افزایش میانگین دمای هوای سالانه در این سیاره است که به دلیل تغییر در خواص نوری جو رخ می دهد. درک ماهیت این پدیده با استفاده از مثال یک گلخانه معمولی که در هر طرح شخصی موجود است آسان تر است.
جو را مانند دیوارهای شیشه ای و سقف یک گلخانه تصور کنید. مانند شیشه، پرتوهای خورشید را به راحتی از طریق خود عبور می دهد و تابش گرمای زمین را به تاخیر می اندازد و از فرار آن به فضا جلوگیری می کند. در نتیجه گرما در بالای سطح باقی می ماند و لایه های سطحی جو را گرم می کند.
چرا اثر گلخانه ای رخ می دهد؟
دلیل اثر گلخانه ای تفاوت بین تشعشعات و سطح زمین است. خورشید با دمای 5778 درجه سانتیگراد نوری عمدتاً مرئی تولید می کند که به چشم ما بسیار حساس است. از آنجایی که هوا قادر به انتقال این نور است، پرتوهای خورشید به راحتی از آن عبور می کنند و پوسته زمین را گرم می کنند. اجسام و اجسام نزدیک به سطح دارای دمای متوسط در حدود +14 + 15 درجه سانتیگراد هستند، بنابراین انرژی در محدوده مادون قرمز منتشر می کنند که قادر به عبور کامل از جو نیستند. 
برای اولین بار، چنین اثری توسط فیزیکدان فیلیپ دو سوسور شبیه سازی شد که ظرفی را که با درب شیشه ای پوشانده شده بود در معرض نور خورشید قرار داد و سپس اختلاف دمای داخل و خارج آن را اندازه گرفت. هوای داخل گرمتر بود، گویی کشتی انرژی خورشیدی را از بیرون دریافت کرده بود. در سال 1827، فیزیکدان جوزف فوریه پیشنهاد کرد که چنین تأثیری می تواند در جو زمین نیز رخ دهد و بر آب و هوا تأثیر بگذارد.
این او بود که به این نتیجه رسید که درجه حرارت در "گلخانه" به دلیل شفافیت متفاوت شیشه در محدوده مادون قرمز و مرئی و همچنین به دلیل جلوگیری از خروج هوای گرم توسط شیشه افزایش می یابد.
اثر گلخانه ای چگونه بر آب و هوای سیاره تأثیر می گذارد؟
با شار ثابت تابش خورشیدی، شرایط آب و هوایی و میانگین دمای سالانه در سیاره ما به تعادل گرمایی آن و همچنین به ترکیب شیمیایی و دمای هوا بستگی دارد. هر چه سطح گازهای گلخانه ای در سطح (ازن، متان، دی اکسید کربن، بخار آب) بیشتر باشد، احتمال افزایش اثر گلخانه ای و بر این اساس، گرم شدن زمین بیشتر می شود. به نوبه خود، کاهش غلظت گاز منجر به کاهش دما و ظهور پوشش یخی در مناطق قطبی می شود. 
به دلیل انعکاس سطح زمین (آلبدو)، آب و هوای سیاره ما بیش از یک بار از مرحله گرم شدن به مرحله سرد شدن گذر کرده است، بنابراین خود اثر گلخانه ای مشکل خاصی ایجاد نمی کند. با این حال، در سال های اخیر، در نتیجه آلودگی جوی توسط گازهای خروجی اگزوز، انتشار گازهای گلخانه ای از نیروگاه های حرارتی و کارخانه های مختلف روی زمین، افزایش غلظت دی اکسید کربن مشاهده شده است که می تواند منجر به گرم شدن کره زمین و پیامدهای منفی برای همه شود. بشریت.
عواقب اثر گلخانه ای چیست؟
اگر در طول 500 هزار سال گذشته غلظت دی اکسید کربن در این سیاره هرگز از 300 پی پی ام تجاوز نکرده است، در سال 2004 این رقم 379 پی پی ام بود. این چه تهدیدی برای زمین ما ایجاد می کند؟ اول از همه، با افزایش دمای محیط و فجایع در مقیاس جهانی.
ذوب شدن یخچال های طبیعی می تواند سطح دریاهای جهان را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و در نتیجه باعث طغیان مناطق ساحلی شود. اعتقاد بر این است که در 50 سال پس از تشدید اثر گلخانه ای، بیشتر جزایر ممکن است در نقشه جغرافیایی باقی نمانند؛ تمام استراحتگاه های ساحلی در قاره ها در زیر ضخامت آب اقیانوس ناپدید می شوند. 
گرم شدن در قطب ها می تواند توزیع بارندگی را در سراسر زمین تغییر دهد: در برخی مناطق این میزان افزایش می یابد، در برخی دیگر کاهش می یابد و منجر به خشکسالی و بیابان زایی می شود. از پیامدهای منفی افزایش غلظت گازهای گلخانه ای نیز تخریب لایه ازن آنهاست که حفاظت از سطح سیاره را در برابر اشعه ماوراء بنفش کاهش می دهد و منجر به تخریب DNA و مولکول های بدن انسان می شود.
گسترش سوراخ های ازن همچنین مملو از از بین رفتن بسیاری از میکروارگانیسم ها، به ویژه فیتوپلانکتون های دریایی است که می تواند تأثیر قابل توجهی بر حیواناتی که از آنها تغذیه می کنند، داشته باشد.
یک بار فیلیپ دو سوسور آزمایشی انجام داد: او یک لیوان پوشیده از درپوش را در معرض نور خورشید قرار داد و پس از آن دمای داخل و خارج شیشه را اندازه گرفت. دمای داخل و خارج متفاوت بود - در یک لیوان بسته کمی گرمتر بود. کمی بعد، در سال 1827، فیزیکدان جوزف فوریه این فرضیه را مطرح کرد که یک شیشه روی طاقچه می تواند به عنوان مدلی از سیاره ما عمل کند - همان چیزی که در زیر لایه های جو اتفاق می افتد.
و معلوم شد که او درست می گوید ، اکنون هر دانش آموز حداقل یک بار اصطلاح "اثر گلخانه ای" را شنیده است ، این همان چیزی است که اکنون برای زمین اتفاق می افتد ، آنچه اکنون برای ما اتفاق می افتد. مشکل اثر گلخانه ای یکی از مشکلات زیست محیطی جهانی است که می تواند منجر به آسیب های فاجعه بار به سیاره ما، گیاهان و جانوران آن شود. چرا اثر گلخانه ای خطرناک است؟ علل و پیامدهای آن چیست؟ آیا راه هایی برای حل این مشکل وجود دارد؟
تعریف
اثر گلخانه ای افزایش دمای سطح زمین و هوا است که منجر به تغییرات آب و هوایی می شود. چگونه این اتفاق می افتد؟
بیایید تصور کنیم که در آزمایشگاه فیلیپ دو سوسور در همان شیشه روی طاقچه هستیم. هوای بیرون گرم است، اشعه های خورشید که روی شیشه می افتند از درون شیشه نفوذ می کنند و کف آن را گرم می کنند. به نوبه خود، انرژی جذب شده را به شکل تابش مادون قرمز در هوای داخل شیشه آزاد می کند و در نتیجه آن را گرم می کند. اشعه مادون قرمز نمی تواند از دیوارها عبور کند و گرما را در داخل باقی می گذارد. دمای داخل لیوان بالا می رود و داغ می شویم.
در مورد مقیاس سیاره زمین، همه چیز کمی پیچیده‌تر عمل می‌کند، با توجه به اینکه به جای شیشه، لایه‌هایی از جو داریم و همراه با پرتوهای خورشید، عوامل بسیاری دیگر اثر گلخانه‌ای را ایجاد می‌کنند.
علل اثر گلخانه ای
فعالیت های انسانی یکی از عوامل اصلی در شکل گیری اثر گلخانه ای است. قابل توجه است که اثر گلخانه ای چندین قرن قبل از آن وجود داشته است پیشرفت فنی و صنعتی، اما به خودی خود هیچ تهدیدی ایجاد نمی کرد. با این حال، با آلودگی هوا از کارخانه ها، انتشار مواد مضر و همچنین سوزاندن زغال سنگ، نفت و گاز، وضعیت بدتر شده است. دی اکسید کربن و سایر ترکیبات خطرناک تشکیل شده در این فرآیند نه تنها به رشد سرطان در بین جمعیت کمک می کند، بلکه به افزایش دمای هوا نیز کمک می کند.
ماشین و کامیونهمچنین به کوکتل مواد مضر منتشر شده در هوا کمک می کند و در نتیجه اثر گلخانه ای را افزایش می دهد.
ازدیاد جمعیتباعث می شود ماشین مصرف و تقاضا با بهره وری بیشتری کار کند: کارخانه ها و گاوداری های جدید افتتاح می شوند، ماشین های بیشتری تولید می شود و بار روی جو صدها برابر می شود. یکی از راه حل ها توسط خود طبیعت به ما ارائه شده است - گستره های جنگلی بی پایان که می تواند هوا را تصفیه کند و سطح دی اکسید کربن را در جو کاهش دهد. با این حال، مردم به طور انبوه جنگل ها را قطع می کند.
در صنعت کشاورزی در اکثریت قریب به اتفاق موارد از آنها استفاده می شود کودهای شیمیایی، ترویج انتشار نیتروژن - یکی از گازهای گلخانه ای. کشاورزی ارگانیک وجود دارد که می توانید در اینجا بخوانید. برای جو زمین کاملاً بی ضرر است، زیرا فقط از کودهای طبیعی استفاده می کند، اما، متأسفانه، درصد چنین مزارعی بسیار کم است تا مزارع کشاورزی غیر ارگانیک را با فعالیت های خود "پوشانده شود".
در عین حال، محل‌های دفن زباله بزرگ به افزایش گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کنند، زباله‌هایی که گاهی اوقات به‌طور خود به خود می‌سوزند یا برای مدت بسیار طولانی می‌پوسند و همان گازهای گلخانه‌ای را منتشر می‌کنند.
پیامدهای اثر گلخانه ای
افزایش غیرطبیعی دما مستلزم تغییر در آب و هوای منطقه و در نتیجه انقراض بسیاری از نمایندگان گیاهان و جانوران است که با آب و هوای داده شده سازگار نیستند. یک مشکل زیست محیطی باعث بروز مشکل دیگری می شود - کاهش گونه ها.
همچنین، قرار گرفتن در شرایط "اتاق بخار"، یخچال ها "رسوبات" عظیمی از آب شیرین هستند! - به آرامی اما مطمئنا ذوب می شود. به همین دلیل، سطح اقیانوس جهانی بالا می رود، به این معنی که مناطق ساحلی را سیل می کند و مساحت خشکی کاهش می یابد.
برخی از بوم شناسان پیش بینی می کنند که برعکس، سطح دریا کاهش می یابد و در 200 سال آینده. هنگامی که در معرض دمای بالا قرار می گیرد به آرامی شروع به خشک شدن می کند. نه تنها دمای هوا، بلکه دمای آب نیز افزایش می یابد، به این معنی که بسیاری از موجودات زنده که سیستم زندگی آنها به قدری دقیق سازماندهی شده است که تغییرات دمایی 1-2 درجه برای آن مضر است، زنده نخواهند ماند. برای مثال، کل صخره های مرجانی در حال از بین رفتن هستند و به انبوهی از رسوبات مرده تبدیل می شوند.
تاثیر آن بر سلامت مردم را نباید نادیده گرفت. افزایش دمای هوا به گسترش فعال ویروس‌های تهدیدکننده حیات مانند تب ابولا، بیماری خواب، آنفولانزای پرندگان، تب زرد، سل و غیره کمک می‌کند. مرگ و میر ناشی از کم آبی و گرمازدگی افزایش می یابد.
راه حل ها
با وجود جهانی بودن مشکل، راه حل آن در چند مرحله ساده نهفته است. مشکل این است که تا حد امکان افراد زیادی باید آنها را اجرا کنند.
6. اقوام، دوستان و آشنایان را آموزش دهید، نیاز به مراقبت از طبیعت را در کودکان ایجاد کنید. بالاخره هر مشکلی با همفکری حل می شود.
اثر گلخانه ای تأخیر تابش حرارتی سیاره توسط جو زمین است. هر یک از ما اثر گلخانه ای را مشاهده کرده ایم: در گلخانه ها یا گلخانه ها دما همیشه بالاتر از بیرون است. همین موضوع در مقیاس جهانی مشاهده می‌شود: انرژی خورشیدی که از جو عبور می‌کند، سطح زمین را گرم می‌کند، اما انرژی گرمایی ساطع شده از زمین نمی‌تواند به فضا بازگردد، زیرا جو زمین آن را حفظ می‌کند و مانند پلی اتیلن در آن عمل می‌کند. گلخانه: امواج نوری کوتاهی را از خورشید به زمین منتقل می کند و امواج حرارتی طولانی (یا مادون قرمز) منتشر شده از سطح زمین را به تاخیر می اندازد. یک اثر گلخانه ای رخ می دهد. اثر گلخانه ای به دلیل وجود گازهایی در جو زمین رخ می دهد که توانایی به دام انداختن امواج بلند را دارند. آنها را گازهای گلخانه ای یا گلخانه ای می نامند.
گازهای گلخانه ای از زمان شکل گیری اتمسفر به مقدار کم (حدود 0.1%) در جو وجود داشته است. این مقدار برای حفظ تعادل حرارتی زمین در سطحی مناسب برای حیات به دلیل اثر گلخانه ای کافی بود. این به اصطلاح اثر گلخانه ای طبیعی است، اگر نبود، میانگین دمای سطح زمین 30 درجه سانتی گراد کمتر می شد، یعنی. نه +15 درجه سانتیگراد، همانطور که اکنون است، بلکه -18 درجه سانتیگراد.
اثر طبیعی گلخانه ای نه زمین و نه بشریت را تهدید نمی کند، زیرا میزان کل گازهای گلخانه ای به دلیل چرخه طبیعت در همان سطح باقی مانده است، علاوه بر این، ما زندگی خود را مدیون آن هستیم.
اما افزایش غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر منجر به افزایش اثر گلخانه ای و اختلال در تعادل حرارتی زمین می شود. این دقیقاً همان چیزی است که در دو قرن اخیر تمدن رخ داده است. نیروگاه‌های زغال‌سنگ، اگزوز خودروها، دودکش‌های کارخانه‌ها و دیگر منابع آلودگی انسان‌ساخت سالانه حدود 22 میلیارد تن گازهای گلخانه‌ای را وارد جو می‌کنند.
چه گازهایی را گازهای گلخانه ای می نامند؟
شناخته شده ترین و گسترده ترین گازهای گلخانه ای عبارتند از بخار آب(H 2 O)، دی اکسید کربن(CO2) متان(CH 4) و گاز خندهیا اکسید نیتروژن (N 2 O). اینها گازهای گلخانه ای مستقیم هستند. بیشتر آنها در طی احتراق سوخت آلی تشکیل می شوند.
علاوه بر این، دو گروه دیگر از گازهای گلخانه ای مستقیم وجود دارد، اینها هالوکربن هاو هگزا فلوراید گوگرد(SF6). انتشار آنها در جو با فن آوری های مدرن و فرآیندهای صنعتی (الکترونیک و تجهیزات تبرید) مرتبط است. مقدار آنها در جو کاملاً ناچیز است، اما تأثیر آنها بر اثر گلخانه ای (به اصطلاح پتانسیل گرمایش جهانی / GWP) ده ها هزار بار قوی تر از CO 2 است.
بخار آب اصلی ترین گاز گلخانه ای است که مسئول بیش از 60 درصد اثر طبیعی گلخانه ای است. افزایش انسانی در غلظت آن در جو هنوز مشاهده نشده است. اما افزایش دمای زمین که در اثر عوامل دیگر ایجاد می شود، تبخیر آب اقیانوس ها را افزایش می دهد که می تواند منجر به افزایش غلظت بخار آب در جو و افزایش اثر گلخانه ای شود. از سوی دیگر، ابرهای موجود در اتمسفر نور مستقیم خورشید را منعکس می‌کنند که انرژی ورودی به زمین را کاهش می‌دهد و بر این اساس، اثر گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد.
دی اکسید کربن شناخته شده ترین گازهای گلخانه ای است. منابع طبیعی CO 2 انتشارات آتشفشانی و فعالیت حیاتی موجودات است. منابع انسانی شامل احتراق سوخت های فسیلی (از جمله آتش سوزی در جنگل ها)، و همچنین تعدادی از فرآیندهای صنعتی (به عنوان مثال، تولید سیمان، شیشه) است. به گفته بسیاری از محققان، دی اکسید کربن در درجه اول مسئول گرمایش جهانی ناشی از اثر گلخانه ای است. غلظت CO 2 در طول دو قرن صنعتی شدن بیش از 30٪ افزایش یافته است و با تغییرات میانگین دمای جهانی مرتبط است.
متان دومین گاز گلخانه ای مهم است. به دلیل نشت در حین توسعه ذخایر زغال سنگ و گاز طبیعی، از خطوط لوله، در حین احتراق زیست توده، در محل های دفن زباله (به عنوان جزئی از بیوگاز)، و همچنین در کشاورزی (دامداری، پرورش برنج) و غیره آزاد می شود. دامداری، مصرف کود، احتراق زغال سنگ و سایر منابع سالانه حدود 250 میلیون تن متان تولید می کند. مقدار متان در جو کم است، اما اثر گلخانه ای آن یا پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) 21 برابر بیشتر از CO 2 است.
اکسید نیتروژن سومین گاز مهم گلخانه ای است: تأثیر آن 310 برابر قوی تر از CO 2 است، اما در مقادیر بسیار کمی در جو یافت می شود. در نتیجه فعالیت حیاتی گیاهان و جانوران و همچنین در هنگام تولید و استفاده از کودهای معدنی و فعالیت شرکت های صنایع شیمیایی وارد جو می شود.
هالوکربن ها (هیدروفلوئوروکربن ها و پرفلوئوروکربن ها) گازهایی هستند که برای جایگزینی مواد تخریب کننده لایه ازن ایجاد می شوند. به طور عمده در تجهیزات تبرید استفاده می شود. آنها دارای ضرایب تأثیر فوق العاده بالایی بر اثر گلخانه ای هستند: 140-11700 برابر بیشتر از CO 2. انتشار آنها (انتشار در محیط) اندک است، اما به سرعت در حال افزایش است.
هگزا فلوراید گوگرد - انتشار آن در جو با الکترونیک و تولید مواد عایق همراه است. در حالی که کوچک است، حجم آن مدام در حال افزایش است. پتانسیل گرمایش جهانی 23900 واحد است.