За боротьбою за глобальне потепління та зміни клімату лежить збільшення парникових газів в нашій атмосфері. Парниковий газ - це будь-яка газоподібна сполука в атмосфері, яка здатна поглинати інфрачервоне випромінювання, тим самим захоплюючи і затримуючи тепло в атмосфері. Підвищуючи тепло в атмосфері, парникові гази відповідають за парниковий ефект, що врешті-решт призводить до глобального потепління.
Сонячне випромінювання та "парниковий ефект"
Глобальне потепління не є новою концепцією в науці. Основи цього явища були опрацьовані набагато століття тому Сванте Арреніусом у 1896 р. Його праця, опублікована у філософському журналі та журналі науки, була першою, яка оцінила внесок вуглекислого газу в те, що вчені зараз називають "парниковим" ефект ".
Парниковий ефект виникає через те, що сонце бомбардує Землю величезною кількістю випромінювання, яке вражає земну атмосферу у вигляді видимого світла, плюс ультрафіолетове (УФ), інфрачервоне (ІЧ) та інші види випромінювання, невидимі людському оці. Близько 30 відсотків випромінювання, яке вражає Землю, відбиваються у космос хмарами, льодом та іншими відбиваючими поверхнями. Решта 70 відсотків поглинаються океанами, сушею та атмосферою, повідомляє NASA.
Коли вони поглинають випромінювання і нагріваються, океани, суша та атмосфера виділяють тепло у вигляді ІЧ-теплового випромінювання, яке виходить з атмосфери в космос. Баланс між вхідним і вихідним випромінюванням утримує загальну середню температуру Землі приблизно на 59 градусів за Фаренгейтом (15 градусів Цельсія), повідомляє NASA.
Цей обмін вхідним і вихідним випромінюванням, що зігріває Землю, називається парниковим ефектом, оскільки парник працює приблизно так само. Надходить УФ-випромінювання легко проходить крізь скляні стінки теплиці і поглинається рослинами та твердими поверхнями всередині. Однак слабше ІЧ-випромінювання має труднощі пропускати скляні стінки і потрапляє всередину, прогріваючи парник.
Як парникові гази впливають на глобальне потепління
Гази в атмосфері, які поглинають випромінювання, відомі як "парникові гази" (іноді скорочено ПГ), оскільки вони значною мірою відповідають за парниковий ефект. Парниковий ефект, в свою чергу, є однією з провідних причин глобального потепління. Найбільш значущими парниковими газами є водяна пара (H2O), вуглекислий газ (CO2), метан (CH4) та оксид азоту (N2O), повідомляє Агентство з охорони навколишнього середовища (EPA). "У той час як кисень (O2) є другим найпоширенішим газом в нашій атмосфері, O2 не поглинає теплове інфрачервоне випромінювання", - сказав Майкл Дейлі, доцент кафедри екологічних наук з Коледжу Лазелла в Массачусетсі.
Хоча деякі запевняють, що глобальне потепління є природним процесом і що завжди були парникові гази, кількість газів в атмосфері злетіла до недавньої історії. До промислової революції атмосферний СО2 коливався між приблизно 180 частинами на мільйон (проміле) в епоху льоду і 280 проміле в період міжльодовикових теплих періодів. З часу промислової революції, однак, кількість CO2 зросла в 100 разів швидше, ніж збільшення, коли закінчився останній льодовиковий період, згідно з даними Національної адміністрації океанічної та атмосферної атмосфери (NOAA).
Фторовані гази - тобто гази, до яких додавали елемент фтор - включаючи гідрофтори, вуглеводні та гексафторид сірки, створюються під час промислових процесів і також вважаються парниковими газами. Хоча вони присутні в дуже малих концентраціях, вони дуже ефективно вловлюють тепло, роблячи їх високими газами "глобального потепління" (GWP).
Хлорфторуглеводороди (ХФУ), колись використовувані як холодоагенти та аерозольні паливні речовини до тих пір, поки вони не були припинені за міжнародною угодою, також є парниковими газами.
На ступінь впливу будь-якого парникового газу на глобальне потепління впливають три фактори:
- Її достаток в атмосфері.
- Як довго він тримається в атмосфері.
- Його потенціал глобального потепління.
Вуглекислий газ має значний вплив на глобальне потепління, частково через його велику кількість в атмосфері. За даними EPA, у 2016 році викиди парникових газів в США склали 6,511 млн. Тонн (7,177 млн. Тонн) еквівалентів вуглекислого газу, що становило 81 відсоток усіх парникових газів, спричинених людиною, - на 2,5 відсотка порівняно з минулим роком. Крім того, CO2 залишається в атмосфері тисячі років.
Однак метан приблизно в 21 раз ефективніший при поглинанні випромінювання, ніж СО2, що дає йому більш високий показник ГВП, хоча він залишається в атмосфері лише близько 10 років, згідно з EPA.
Джерела парникових газів
Деякі парникові гази, як метан, виробляються за допомогою сільськогосподарської практики, включаючи гній для тварин. Інші, як CO2, в значній мірі є результатом природних процесів, таких як дихання та спалювання викопного палива, як вугілля, нафта та газ.
Друга причина викиду CO2 - вирубка лісів, згідно з дослідженнями, опублікованими університетом Дюка. Коли дерева вбиваються для виробництва товарів або тепла, вони виділяють вуглець, який зазвичай зберігається для фотосинтезу. Цей процес викидає в атмосферу майже мільярд тонн вуглецю на рік, згідно з Глобальною оцінкою лісових ресурсів 2010 року.
Згідно з EPA, лісові та інші практики використання земель можуть компенсувати деякі з цих викидів парникових газів.
"Пересадка допомагає зменшити накопичення вуглекислого газу в атмосфері, оскільки зростаючі дерева секвеструють вуглекислий газ через фотосинтез", - сказав Дейлі Live Science. "Однак ліси не можуть послідовувати весь вуглекислий газ, який ми викидаємо в атмосферу шляхом спалювання викопного палива, і скорочення викидів викопного палива все ще необхідно, щоб уникнути накопичення атмосфери".
Випуск парникових газів у всьому світі викликає серйозну стурбованість. З часу початку промислової революції до 2009 року рівень атмосферного CO2 зростав майже на 38 відсотків, а рівень метану збільшився на цілих 148 відсотків, за даними NASA, і більша частина цього приросту була за останні 50 років. Через глобальне потепління 2016 рік був найтеплішим роком рекордів, а з 2018 року на третьому місці був четвертим найтеплішим, за результатами Всесвітньої метеорологічної організації відбулося 20 найтепліших років за рік.
"Потепління, яке ми спостерігаємо, впливає на циркуляцію атмосфери, що впливає на схеми опадів у всьому світі", - сказав Йозеф Верн, доцент кафедри геології та планетарних наук Університету Пітсбурга. "Це призведе до великих екологічних змін та викликів для людей по всьому світу".
Майбутнє нашої планети
Якщо сучасні тенденції продовжуватимуться, вчені, урядовці та зростаюча кількість громадян побоюються, що найгірші наслідки глобального потепління - екстремальна погода, підвищення рівня моря, вимирання рослин та тварин, підкислення океану, великі зміни клімату та безпрецедентний соціальний потрясіння - неминучий.
У відповідь на проблеми, спричинені глобальним потеплінням парниковими газами, уряд США створив план дій щодо клімату в 2013 році. А в квітні 2016 року представники 73 країн підписали Паризьку угоду, міжнародний пакт боротьби зі зміною клімату, інвестуючи в сталий майбутнє з низьким вмістом вуглецю, відповідно до Рамкової конвенції ООН про зміну клімату (РКЗК ООН). США було включено до числа країн, які погодились на угоду у 2016 році, але розпочали провадження щодо виходу з Паризької угоди у червні 2017 року.
За даними EPA, викиди парникових газів у 2016 році були на 12 відсотків нижчими, ніж у 2005 році, частково через велике зменшення спалювання викопного палива внаслідок переходу на природний газ з вугілля. Тепліші зимові умови в ці роки також зменшили потребу багатьох будинків та підприємств підняти тепло.
Дослідники у всьому світі продовжують працювати над пошуком способів зменшити викиди парникових газів та зменшити їх вплив. Одне з потенційних рішень, які досліджують вчені, - це витягнути вуглекислий газ з атмосфери та поховати його під землею нескінченно довго, - сказала Діна Ліч, доцент біологічних та екологічних наук з університету Лонгвуд у штаті Вірджинія.
"Що ми можемо зробити, це звести до мінімуму кількість вуглецю, яке ми помістимо туди, і, як результат, мінімізувати зміну температури", - сказав Ліч. "Однак вікно дій швидко закривається."
Додаткові ресурси:
- EPA - Зміна клімату: Основна інформація
- NASA: глобальні зміни клімату
- National Geographic - Кліматична віха: рівень CO2 у Землі перевищує 400 проміле
Цю статтю оновлено 3 січня 2019 р. Співавтором Live Science Рейчел Росс.
