Efekt cieplarniany

Globalne ocieplenie jest prawdopodobnie skutkiem rozwoju przemysłu i motoryzacji. Wprawdzie podwyższenie temperatury jest niemal niezauważalne przez człowieka, ale wpływ ocieplania na planetę może być katastrofalny w skutkach.

Rezultatem ocieplania klimatu Ziemi mogą być susze, katastrofalne powodzie, huraganowe wiatry i pożary. Zauważalne zmiany mogą dotyczyć również świata roślin i zwierząt. Dla naukowców pytanie o przyczyny ocieplania klimatu i poszukiwanie sposobów przeciwdziała temu procesowi jest równie ważne jak przewidywanie jego skutków.

Jeśli przyczyną wzrostu temperatury na kuli Ziemskiej nie byłoby działalności człowieka, odpowiedzi należałoby szukać w naturalnych procesach, jakie od milionów lat zachodzą na Ziemi

Badając dzieje Ziemi geolodzy odkryli ślady, co najmniej kilku wielkich epok lodowych, kiedy następował gwałtowny spadek temperatury. Znaczna część naszej planety pokryła się lodem. Również w czwartorzędzie, najmłodszym okresie kenozoiku - trwającym około 2 milionów lat temu do dziś, lodowce pokryły ogromne obszary kuli ziemskiej. Młodsza epoka czwartorzędu trwająca obecnie - holocen, traktowana jest przez wielu naukowców za cieplejszy okres między dwoma glacjałami (zlodowaceniami). Wówczas lodowce zanikają lub ograniczają swój zasięg do małych obszarów. Na przestrzeni dziejów temperatura Ziemi wielokrotnie była znacznie wyższa niż obecnie. Wyraźne ocieplenie klimatu miało na przykład miejsce w pliocenie, najmłodszej epoce trzeciorzędu trwającej około 5 do ok. 2 milionów lat temu, kiedy to poziom morza był o 30-35 metrów wyższy niż obecnie. Epoki lodowcowe są najprawdopodobniej wynikiem zmiany kąta nachylenia osi Ziemskiej i jej orbity w stosunku do Słońca. Zmiany temperatury mogą mieć również związek z ilością pyłu wulkanicznego w atmosferze i wreszcie w pełnym, chodź ciągle trudnym do oszacowania stopniu z działalnością człowieka.

Naukowcy dysponują dowodami, że w ciągu ostatnich 100 lat temperatura Ziemi wzrosła o 0,5 stopnia. Obecnie rośnie prawdopodobnie o 0,3 stopnia w ciągu 10 lat. Jeśli człowiek nadal będzie zanieczyszczał atmosferę, w XXI wieku średnia temperatura Ziemi może wzrosnąć o 1 do 5 stopni.

Jedną z przyczyn wzrostu temperatury Ziemi jest nadmiernie nagromadzenie w atmosferze pary wodnej, dwutlenku węgla, tlenku azotu, dwutlenku siarki i metanu. Znaczne ilości tych gazów dostają się do atmosfery również w wyniku procesów naturalnych. Jednak za wzrost koncentracji tych związków w atmosferze w ostatnim stuleciu odpowiedzialny jest głównie człowiek. Atmosfera ziemska, podobnie jak ściany szklarni, przepuszcza krótkofalowe promieniowanie Słońca (światło i promieniowanie ultrafioletowe), dzięki czemu znaczna część energii słonecznej dociera do powierzchni Ziemi. Tu zamieniana jest na ciepło, czyli promieniowanie długofalowe, które Ziemia wypromieniowałaby z powrotem w przestrzeń kosmiczną, gdyby nie atmosfera, a właściwie para wodna i inne gazy, które są taką samą pułapką dla ciepła, jak ściana szklarni.

Część promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni Ziemi nie jest pochłaniana i zamieniana na ciepło, lecz ulega odbiciu i wraca w przestrzeń kosmiczną. Stosunek ilości promieniowania odbitego do ilości promieniowania padającego na daną powierzchnię określa się mianem albedo. Jego wartość zależy od charakteru powierzchni - szczególnie dużym albedo charakteryzuje się pokrywa śnieżna i górna powierzchnia chmur. Dlatego im mniejsze stają się obszary pokryte śniegiem, tym mniejsza część promieniowania ulega odbiciu i tym szybciej rośnie temperatura Ziemi.

Są wątpliwości, co do pochodzenia i przyczyn wahań ilości obecnych w atmosferze gazów cieplarnianych. Jednym z najważniejszych jest dwutlenek węgla. Dwutlenek węgla jest naturalnym składnikiem atmosfery, powstającym w procesach oddychania, gnicia i spalania. Gaz ten jest wdychany przez rośliny w procesie asymilacji, w którym z wody i CO2 pod wpływem światła słonecznego powstaje materia organiczna. Uzupełnieniem tego procesu jest oddychanie, w którym z materii organicznej i tlenu powstaje energia, woda i CO2 wydalony do atmosfery. W ten sposób rośliny biorą udział w regulowaniu ilości dwutlenku węgla w atmosferze. Wahania stężenia, CO2 w warstwie przyziemnej są, zatem często związane z metabolizmem roślin. W dzień jest go mniej niż w nocy w związku z intensywną asymilacją, więc w pochmurny dzień i zimą, kiedy do Ziemi dociera mniej światła a procesy asymilacyjne ulegają spowolnieniu. Duże ilości CO2 magazynowane są przez wody mórz i oceanów. Między atmosferą i oceanami zachodzi wymiana CO2, dzięki czemu stosunek ilości tego gazu w powietrzu i w wodzie jest stały. Co jakiś czas opinię publiczną alarmują doniesienia o toksycznych substancjach na wodach przybrzeżnych.

Stężenie CO2 w atmosferze wzrasta także na skutek działalności człowieka. W wielkich miastach przemysłowych, CO2 osiąga nawet do 0,05 - 0,07% szczególnie w zimie przy pochmurnej pogodzie. W tym miejscu trzeba przypomnieć, że średnie stężenie CO2 w atmosferze wynosi 0,03%. Dwutlenek węgla jest ubocznym produktem spalania drewna i paliw kopalnych - węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego. Uzależnienie naszej cywilizacji od tych paliw jako podstawowego źródła energii w połączeniu z eksplozją demograficzną spowodowały wzrost ilości dwutlenku węgla emitowanego do atmosfery.

Ogromne ilości tego gazu powstają również przy wypalaniu lasów. Efektem spalania paliw kopalnych jest również emisja dwutlenku siarki. Silniki samochodów wytwarzają tlenek azotu

Metan, który powstaje w przewodach pokarmowych bydła i innych zwierząt domowych dostaje się do atmosfery i przyczynia się do wzrostu temperatury naszej planety. Badania wykazały, że w ciągu ostatnich 100 lat ilość metanu w atmosferze podwoiła się.

Freony to gazy stosowane w chłodziarkach oraz jako gazy nośne w opakowaniach aerozolowych. Po zażyciu opakowań, bardzo trwałe gazy przedostają się do atmosfery i gromadzą w stratosferze na wysokości 20 do 25 km. Wówczas powodują rozbijanie zbudowanych z 3 atomów tlenu cząsteczek ozonu. Ta niszczona warstwa ozonowa przepuszcza do powierzchni Ziemi więcej promieniowania UV. Przyczynia się to do globalnego ocieplenia klimatu.

Globalne ocieplenie klimatu może doprowadzić do topnienia pokryw lodowych. Prawdopodobne jest, że pęknięcie, które pojawiło się w ostatnich latach w pokrywie lodowej Zachodniej Antarktydy jest właśnie wynikiem ocieplenia klimatu. Topnienie pokryw lodowych może spowodować podwyższenie poziomu mórz, a co za tym idzie zagrożenie dla milionów ludzi żyjących na nisko położonych wybrzeżach mórz i w pobliżu ujść rzek. Badania wykazały, że poziom morza podnosi się o 6 cm w ciągu 10 lat. Jeżeli temperatura na Ziemi będzie nadal wzrastać, niektóre miasta takie jak: Rotterdam, Londyn czy Wenecja znają się pod wodą. Wiadomo, że wzrost temperatury powoduje wzrost jej objętości, co może jeszcze spotęgować efekt wywołany topnieniem lodu.

W miarę ocieplania się klimatu wiele regionów nawiedzają katastrofalne susze. Obszary te stają się bardziej zagrożone pożarami.

Można powiedzieć, że człowiek przyczynia się pośrednio do globalnego ocieplenia i zmiany klimatu. W niektórych regionach brakuje wody, co powoduje obniżenie plonów w wielu dotychczas żyznych rejonach świata. Charakterystyczne dla obecnych zmian klimatu jest pojawianie się huraganów. Wzrost temperatury powoduje też uwolnienie wody uwięzionej w wysokogórskich pokrywach śnieżnych i lodowcach. Prowadzi to do zjawisk powodziowych. Katastrofalne powodzie mają też związek z wycinaniem górskich lasów. Stoki nie zatrzymują wody, są bardziej podatne na erozję i stanowią zagrożenie dla mieszkańców górskich miasteczek i wiosek. Nawet małe zmiany temperatury mają poważny wpływ na świat żywych istot. Wzrost temperatury powoduje migrację wielu gatunków zwierząt.

Obecnie wiele gatunków ptaków zakłada gniazda wcześniej niż w przeszłości i ma to związek z ociepleniem klimatu. Założenie gniazda daje potomstwu więcej czasu na przygotowanie do jesiennych wędrówek. Gatunkom nie migrującym natomiast - więcej czasu na przygotowanie do okresu zimowego

W ostatnich latach społeczność międzynarodowa podjęła próby ograniczenia emisji gazów do atmosfery. W 1993 roku 50 państw ratyfikowało postanowienie konwencji ONZ w sprawie zmian klimatycznych. Państwa sygnatariusze zobowiązane zostały do końca wieku zredukować emisję gazu do atmosfery do poziomu z roku 1990. Wielu naukowców uważa, że aby zatrzymać wzrost temperatury, emisję gazów w krajach rozwiniętych należy zredukować o 60%. Trzeba stwierdzić, że osiągnięcie celów wytyczonych w roku 1993 nie pozwoli radykalnie poprawić sytuacji. Stany Zjednoczone wytwarzają najwięcej gazów i mają, więc największy udział w globalnym ociepleniu.

Potrzeba przeciwdziałania wzrostowi temperatury Ziemi sprzyja zastosowaniu energii jądrowej. Energia ta wytwarzana w elektrowniach atomowych jest stosunkowo czysta. Elektrownie atomowe mają niewielki udział w emisji gazów. W tym miejscu należy nadmienić, że pod innymi względami stanowią równie poważne źródło zagrożenia dla środowiska.