HVILKE GASSER FÅR ATMOSFÆREN TIL AT BLIVE OVEROPHEDET? - VIDENSKAB - 2025

De gasser, der får atmosfæren til at blive overophedet, er dem, der absorberer og udsender infrarød stråling. Ligeledes bidrager gasser, der beskadiger ozonlaget til overophedning, fordi de letter større gennemtrængning af ultraviolet stråling.

Global opvarmning er stigningen i gennemsnitstemperaturen i den jordbaserede biosfære, der opstår på grund af drivhuseffekten. Denne effekt er et naturligt fænomen, der består i at blokere udgangen af ​​jordvarme (infrarød stråling) mod det ydre rum.

Gasser, der forårsager overophedning. Kilde: En løs slips

Denne blokering udøves af nogle af de gasser, der naturligt udgør jordens atmosfære, såsom vanddamp og CO2. Dette er et fænomen, der forekommer naturligt og giver planeten mulighed for at have en biologisk passende temperatur.

Hvordan varmer gasser jorden?

Den grundlæggende energikilde, der varmer jorden, er solstråling, især ultraviolet stråling. Det filtreres delvist af ozonlaget (O3) i stratosfæren.

Den ultraviolette stråling (kortbølge), der formår at trænge gennem, opvarmer jordoverfladen, og dens varme udsendes i rummet som infrarød stråling (langbølge). Der er imidlertid en menneskelig indflydelse på processen på grund af den kunstige emission af drivhusgasser.

Disse gasser absorberer og udsender varme eller ødelægger ozon, der regulerer indtræden af ​​ultraviolet stråling. De gasser, der bidrager til drivhuseffekten, enten naturligt eller ved menneskelig indflydelse, kaldes drivhusgasser (GHG).

På globalt plan er der særlig opmærksomhed på den globale opvarmning og ødelæggelsen af ​​ozonlaget. Montreal-protokollen om stoffer, der udtømmer ozonlaget, er en international traktat, der trådte i kraft i 1989 og regulerer brugen af ​​disse gasser.

Denne protokol blev ratificeret af 65 lande med Kigali-ændringen af ​​1. januar 2019. Kyoto-protokollen behandler på sin side spørgsmål vedrørende global opvarmning.

I Kyoto-protokollen overvejes seks drivhusgasser, der er kuldioxid, methan, nitrogenoxid, hydrofluorcarbon, perfluoreret carbonhydrid og svovlhexafluorid.

For at evaluere en gas, der producerer overophedning, overvejes dens brugstid og dets globale opvarmningspotentiale (GWP). GWP sammenligner mængden af ​​varme fanget af en gas med den varme fanget af CO2, hvis GWP er standardiseret til 1.

Hovedgasser får atmosfæren til at blive overophedet

Vanddamp

Vanddamp er en naturlig og vital komponent i jordens atmosfære og spiller en meget vigtig rolle i drivhuseffekten på grund af dens evne til at absorbere varme. Derudover reflekterer vand i flydende og fast tilstand solenergi, der afkøler jorden.

Kuldioxid (CO2)

Kuldioxid er den vigtigste drivhusgas, der er ansvarlig for mere end 80% af stigningen i dette fænomen. CO2-niveauerne er steget alarmerende på grund af industri- og transportaktiviteter.

Ifølge nogle estimater nåede den atmosfæriske koncentration af CO2 inden for den industrielle revolution omkring 280 ppm (dele pr. Million), og i 1998 nåede den 365 ppm. Dette repræsenterer en stigningstakt på 1,5 ppm om året og en stigning på 31% fra 1750-niveauerne.

CO2-koncentration. Kilde: Hannes Grobe 21:17, 5 november 2006 (UTC)

Ved at bestemme den isotopiske sammensætning af nuværende atmosfærisk CO2, har det vist sig, at stigningen stammer fra forbrænding af fossile brændstoffer og skovrydning. CO2 fungerer ved at absorbere og udsende infrarød stråling og har en levetid på 5 til 200 år.

Methan (CH

Metan er den anden drivhusgas, der bidrager med cirka 17% af opvarmningen gennem absorption og stråling af varme. Selvom meget af denne gas forekommer naturligt, hovedsageligt i sumpe, er der et vigtigt menneskeligt bidrag (ca. 50%).

Metankoncentration. Kilde: Metan-globalt-gennemsnit-2006.jpg: NOAAderivativt arbejde: Ortisa

Cirka 60% af den metan, der for tiden findes i atmosfæren, er produktet af menneskelige (antropiske) aktiviteter. Blandt de vigtigste antropiske kilder er husdyrkvæg, risdyrkning, udnyttelse af fossile brændstoffer og forbrænding af biomasse.

De anslåede niveauer af denne gas inden den industrielle æra er 700 ppb (dele pr. Milliard) og for 1998 nåede den 1.745 ppb, hvilket repræsenterer en stigning på 149%. Metan har imidlertid en brugstid i den nedre atmosfære og når kun 12 år.

Kvælstofoxider (NOx)

NOx, især nitrogenoxid, bidrager til ødelæggelse af stratosfærisk ozon ved at øge mængden af ​​ultraviolet stråling, der trænger ind i Jorden. Disse gasser stammer fra den industrielle produktion af salpetersyre, adipinsyre og brugen af ​​gødning.

Nitrogenoxid (N2O) havde en atmosfærisk koncentration på 270 ppb før den industrielle æra, for derefter at nå 314 ppb i 1998. Dette repræsenterer en stigning på 16% i dens koncentration, og den har en brugstid på 114 år, hvilket gør det meget problematisk.

Hydrofluorcarboner (HFC'er)

Det er gasser, der bruges i forskellige industrielle applikationer, og erstatter CFC'erne, der er begrænset af Montreal-aftalen. Imidlertid påvirker HFC'er også ozonlaget og har en høj aktiv varighed i atmosfæren (op til 260 år).

Disse gasser fandtes ikke i atmosfæren, de blev introduceret af mennesker, og i tilfælde af HFC-23 når den en koncentration på 14 ppt (dele pr. Billioner).

Perfluoreret carbonhydrid (PFC)

PFC'er produceres i forbrændingsanlæg til aluminiumssmeltningsprocessen. Ligesom HFC'er har de en høj permanens i atmosfæren og påvirker integriteten af ​​det stratosfæriske ozonlag.

Svovlhexafluorid (SF6)

Dette er en anden gas, hvis overophedningseffekt går gennem ødelæggelse af ozonlaget. Det bruges i højspændingsudstyr og til produktion af magnesium og har en høj varighed i atmosfæren.

Chlorofluorcarboner (CFC'er)

CFC er en kraftig drivhusgas, der skader stratosfærisk ozon og er reguleret under Montreal-protokollen. I nogle lande bruges det dog stadig, sådan er tilfældet med Kina.

Skader på ozonlaget er forårsaget af kloratomer, der dissocierer, når de rammes af ultraviolet stråling.

De vigtigste chlorfluorcarboner er CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 og CFC-115. Disse gasser eksisterede ikke i atmosfæren, men i 1998 nåede CFC-11 allerede 268 ppt med en brugstid på 45 år.

Methylchloroform eller trichlorethan (CH3CCL3)

Det er en bestemt type CFC, der bruges som opløsningsmiddel og til rengøring af metaller. Ved nedbrydning afgiver det chloridgasser, hvis kloratomer bidrager til ødelæggelse af ozonlaget.

Troposfærisk ozon (O3)

Den troposfæriske O3 er den ozon, der dannes i jordoverfladen, mellem overfladen og 18 km høj. Selvom stratosfærisk ozon bidrager til at reducere den globale overophedning ved at reducere indtræden af ​​ultraviolet stråling, genererer troposfærisk ozon opvarmning.

Smog i Harbin (Kina). Kilde: Fredrik Rubensson

Det er blevet argumenteret for, at virkningen af ​​troposfærisk ozon er modstridende. På den ene side genererer det en overfladisk opvarmning af jorden, men samtidig fjerner den andre drivhusgasser.

Under alle omstændigheder er O3 en giftig gas, der forårsager lungeskade ud over at forringe forskellige materialer.

Chlordifluormethan (HCFC-22)

Det kaldes R-22, en farveløs gas og indtil for nylig det mest anvendte i køleudstyr. Imidlertid er det i dag forbudt i store dele af verden på grund af dets negative virkning på ozonlaget.

Carbonchlorid eller carbontetrachlorid (CCl4)

Det er et organochlor, der nu er forbudt mange steder på grund af dets toksicitet, men det blev vidt brugt som kølemiddel, slukningsmiddel, affedtningsmiddel og pesticid. Når denne forbindelse nedbrydes genererer den derivater, der påvirker ozonlaget.

Tetrafluormethan eller perfluormethan (CF4)

Det er en gas kendt som R-14 og bruges som kølemiddel, men den har en høj kapacitet til at absorbere og udsende ultraviolet energi. Det har en levetid i atmosfæren på mere end 50.000 år og et globalt opvarmningspotentiale på 6.500.

Ifølge Guinness World Records er tetrafluormethan den mest vedvarende drivhusgas, selvom dens lave andel i atmosfæren begrænser dens virkning.

Hexafluorethan (C2F6)

Det bruges i kølemidler og i produktion af aluminium, da det takket være den høje energi i dets carbon-fluorbindinger er meget stabilt. Dette giver det en lang levetid på mindst 500 år.

Ligeledes har det et stort potentiale for at absorbere infrarød stråling, hvilket gør det til et problem for de globale temperaturer. Hexafluoroethane er på listen over drivhusgasser fra Det Mellemstatslige Panel for Klimaændringer (IPCC).

Svovlhexafluorid (SF6)

Det er en ikke-giftig gas, fem gange tungere end luft, med et GWP-indeks på 176 (20.000 gange mere end CO2). På den anden side har den en levetid på 3200 år, skønt den er så tæt, at den ikke stiger til de øverste lag af atmosfæren.

Bibliografiske referencer

1. Bolin, B. og Doos, BR Drivhuseffekt.
2. Caballero, M., Lozano, S. og Ortega, B. (2007). Drivhuseffekt, global opvarmning og klimaændringer: et jordvidenskabeligt perspektiv. University Digital Magazine.
3. Elsom, DM (1992). Atmosfærisk forurening: et globalt problem.
4. IPCC (2001). Tredje vurderingsrapport Klimaændringer 2001: Det videnskabelige grundlag.
5. IPCC (2018). Global opvarmning på 1,5 ºC.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM og Tett, SFB (1995). Klimareaktion på stigende niveauer af drivhusgasser og sulfat-aerosoler. Natur.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP og Stordal, F. (1998). Nye estimater af strålingskraft på grund af godt blandede drivhusgasser. Geofysiske forskningsbreve.
8. Rodhe, H. (1990). En sammenligning af bidraget fra forskellige gasser til drivhuseffekten. Videnskab.
9. Schneider, SH (1989). Drivhuseffekten: Videnskab og politik. Videnskab.