Skleníkové plyny

Skleníkové plyny  jsou plyny s vysokou průhledností ve viditelné oblasti a vysokou absorpcí ve střední a vzdálené infračervené oblasti. Přítomnost takových plynů v planetárních atmosférách vede ke skleníkovému efektu .

Hlavními skleníkovými plyny Země jsou vodní pára , oxid uhličitý , metan a ozón (v pořadí jejich odhadovaného dopadu na tepelnou bilanci) [1] . Ke skleníkovému efektu mohou potenciálně přispívat i antropogenní halogenované uhlovodíky a oxidy dusíku , avšak vzhledem k nízkým koncentracím v atmosféře je posouzení jejich příspěvku problematické.

Plyn
 Vzorec
 Příspěvek
(%) 		Atmosférická koncentrace
vodní pára H2O _ _ 36–72 %
Oxid uhličitý CO2 _ 9–26 % 405,5 ± 0,1 ppm [2]
Metan CH 4 4–9 % 1859±2 ppb [2]
Ozón O 3 3–7 %
Oxid dusíku N2O _ _ 329,9 ± 0,1 ppb [2]

Hlavními skleníkovými plyny v atmosférách Venuše a Marsu jsou oxid uhličitý, který tvoří 96,5 % a 95,3 % atmosféry těchto planet, v zemské atmosféře – vodní pára.

Vodní pára

Vodní pára je hlavním přírodním skleníkovým plynem odpovědným za více než 60 % účinku na Zemi.

Zvýšení teploty Země způsobené jinými faktory zároveň zvyšuje vypařování a celkovou koncentraci vodní páry v atmosféře při prakticky konstantní relativní vlhkosti , což zase zvyšuje skleníkový efekt. Určitá pozitivní zpětná vazba tedy vzniká , když s nárůstem průměrné teploty atmosféry roste objem výparu ze světového oceánu, což skleníkový efekt ještě více zesiluje. Na druhé straně zvýšení vlhkosti přispívá ke zvýšení oblačnosti a mraky v atmosféře odrážejí přímé sluneční světlo, čímž se zvyšuje albedo Země . Zvýšené albedo vede k anti-skleníkového efektu , poněkud snižuje celkové množství dopadajícího slunečního záření na zemský povrch a denní zahřívání spodních vrstev atmosféry.

Oxid uhličitý

Zdroje oxidu uhličitého v zemské atmosféře jsou vulkanické emise , životně důležitá činnost biosféry , lidská činnost ( antropogenní faktory ).

Podle nejnovějších vědeckých údajů jsou hlavním zdrojem oxidu uhličitého v atmosféře antropogenní zdroje. jako spalování fosilních paliv ; spalování biomasy, včetně odlesňování ; některé průmyslové procesy vedou k významnému uvolňování oxidu uhličitého (například výroba cementu).

Hlavními spotřebiteli oxidu uhličitého jsou rostliny (ve stavu přibližné dynamické rovnováhy však většina biocenóz produkuje v důsledku rozpadu biomasy přibližně stejné množství oxidu uhličitého, jaké absorbuje) a světový oceán [3] (uhlík Oxid je rozpuštěn ve vodě zemských oceánů stokrát více, než je přítomen v atmosféře, nachází se ve formě hydrogenuhličitanových a uhličitanových iontů , které se získávají v důsledku reakcí mezi horninami, vodou a CO 2 ) .

Antropogenní emise zvyšují koncentraci oxidu uhličitého v atmosféře, což je pravděpodobně hlavní hnací silou změny klimatu. Oxid uhličitý je v atmosféře „dlouhověký“. Podle moderních vědeckých koncepcí je možnost další akumulace CO 2 v atmosféře omezena rizikem nepřijatelných důsledků pro biosféru a lidskou civilizaci, a proto je jeho budoucí emisní rozpočet konečnou hodnotou. Koncentrace oxidu uhličitého v zemské atmosféře ve srovnání s předindustriální érou (1750) v roce 2017 vzrostla z 277 na 405 ppm o 46 % [2] .

Spolu s ročním přírůstkem 2,20 ± 0,01 ppm je v průběhu roku pozorována periodická změna koncentrace s amplitudou 3–9 ppm , která sleduje vývoj vegetačního období na severní polokouli . Vzhledem k tomu, že všechny hlavní kontinenty se nacházejí v severní části planety, dominuje ročnímu cyklu koncentrace CO 2 vliv vegetace severní polokoule . Maximum dosahuje hladina v květnu a minima v říjnu, kdy je největší množství biomasy , která provádí fotosyntézu [4] .

Metan

Životnost metanu v atmosféře je přibližně 10 let. Relativně krátká životnost v kombinaci s velkým skleníkovým potenciálem nám umožňuje přehodnotit trendy globálního oteplování v blízké budoucnosti.

Donedávna se věřilo, že skleníkový efekt metanu je 25krát silnější než skleníkový efekt oxidu uhličitého. Nyní však Mezivládní panel OSN pro změnu klimatu (IPCC) tvrdí, že „skleníkový potenciál“ metanu je ještě nebezpečnější, než se dříve odhadovalo. Jak vyplývá ze zprávy IPCC citované Die Welt , v přepočtu za 100 let je skleníková aktivita metanu 28krát silnější než u oxidu uhličitého a v perspektivě 20 let - 84krát [5] [6] .

V anaerobních podmínkách (v bažinách, podmáčených půdách, střevech přežvýkavců ) vzniká metan biogenně jako výsledek životně důležité činnosti určitých mikroorganismů.

Hlavními antropogenními zdroji metanu jsou chov zvířat , pěstování rýže , spalování biomasy (včetně odlesňování).

Jak ukázaly nedávné studie, k rychlému nárůstu koncentrace metanu v atmosféře došlo v prvním tisíciletí našeho letopočtu (pravděpodobně v důsledku rozmachu zemědělské výroby a pastevectví a vypalování lesů). Mezi lety 1000 a 1700 klesly koncentrace metanu o 40 %, ale v posledních stoletích začaly opět stoupat (pravděpodobně v důsledku nárůstu orné půdy, pastvin a vypalování lesů, využívání dřeva k vytápění, nárůstu počtu hospodářská zvířata, odpadní vody , pěstování rýže ). Úniky z rozvoje ložisek černého uhlí a zemního plynu a také emise metanu ve složení bioplynu vytvářeného na skládkách do určité míry přispívají k proudění metanu .

Analýza vzduchových bublin ve starověkých ledovcích naznačuje, že v zemské atmosféře je nyní více metanu než kdykoli za posledních 400 000 let. Od roku 1750 se průměrná globální koncentrace metanu v atmosféře zvýšila o 257 procent z přibližně 723 na 1859 dílů na miliardu objemu (ppbv [7] ) v roce 2017 [2] . Přestože koncentrace metanu v posledním desetiletí stále rostly, tempo růstu se zpomalilo. Na konci 70. let bylo tempo růstu asi 20 ppbv ročně. V 80. letech se růst zpomalil na 9-13 ppbv ročně. Mezi lety 1990 a 1998 došlo k nárůstu o 0 až 13 ppbv ročně. Nedávné studie (Dlugokencky et al.) ukazují stabilní koncentraci 1751 ppbv mezi lety 1999 a 2002. [osm]

Metan se z atmosféry odstraňuje několika procesy. Rovnováha mezi emisemi metanu a procesy odstraňování nakonec určuje atmosférické koncentrace a dobu setrvání metanu v atmosféře. Dominantní je oxidace chemickou reakcí s hydroxylovými radikály (OH). Metan reaguje s OH v troposféře za vzniku CH3 a vody. Stratosférická oxidace také hraje (malou) roli při odstraňování metanu z atmosféry. Tyto dvě reakce s OH představují asi 90 % odstranění metanu z atmosféry. Kromě reakce s OH jsou známy ještě dva procesy: mikrobiologická absorpce metanu v půdách a reakce metanu s atomy chloru (Cl) na mořské hladině. Podíl těchto procesů je 7 %, respektive méně než 2 % [9] .

Ozon

Ozón je nezbytný pro život, protože chrání Zemi před ostrým slunečním ultrafialovým zářením.

Vědci však rozlišují mezi stratosférickým a troposférickým ozonem. První (tzv. ozonová vrstva) je trvalou a hlavní ochranou před škodlivým zářením. Druhý je považován za škodlivý, protože se může přenést na povrch Země a díky své toxicitě poškozuje živé bytosti. Nárůst obsahu troposférického ozonu navíc přispěl k růstu skleníkového efektu atmosféry. Podle nejrozšířenějších vědeckých odhadů je příspěvek ozonu asi 25 % příspěvku CO 2 [10] .

Většina troposférického ozonu vzniká, když oxidy dusíku (NOx ) , oxid uhelnatý (CO) a těkavé organické sloučeniny chemicky reagují v přítomnosti kyslíku, vodní páry a slunečního světla (což může mít za následek fotochemický smog). Hlavními zdroji těchto látek v atmosféře jsou doprava, průmyslové emise a některá chemická rozpouštědla. K tvorbě ozonu přispívá i metan, jehož koncentrace v atmosféře za poslední století výrazně vzrostla. Životnost troposférického ozonu je přibližně 22 dní, hlavními mechanismy jeho odstraňování jsou vazba v půdě, rozklad působením ultrafialových paprsků a reakce s radikály OH a NO 2 [11] .

Koncentrace troposférického ozonu jsou velmi proměnlivé a nerovnoměrné v geografickém rozložení. Existuje systém sledování úrovně troposférického ozonu v USA [12] a Evropě [13] na základě satelitů a pozemního pozorování. Vzhledem k tomu, že ozón ke svému vzniku vyžaduje sluneční světlo, vysoké hladiny ozónu se obvykle vyskytují během období horkého slunečného počasí.

Zvýšení koncentrace ozonu v blízkosti povrchu má silný negativní vliv na vegetaci, poškozuje listy a inhibuje jejich fotosyntetický potenciál. V důsledku historického nárůstu koncentrací přízemního ozonu byla schopnost zemského povrchu absorbovat CO 2 pravděpodobně potlačena , a proto se ve 20. století zvýšila rychlost růstu CO 2 . Vědci (Sitch et al. 2007) se domnívají, že toto nepřímé působení klimatu téměř zdvojnásobilo příspěvek přízemního ozonu ke změně klimatu. Snížení znečištění ozónem v dolní troposféře může kompenzovat 1–2 desetiletí emisí CO 2 , zatímco ekonomické náklady budou relativně malé (Wallack a Ramanathan, 2009) [14] .

Oxidy dusíku

Skleníková aktivita oxidu dusného je 298krát vyšší než u oxidu uhličitého. Kromě toho mohou oxidy dusíku ovlivnit ozonovou vrstvu jako celek.

Od roku 1750 se průměrná globální koncentrace oxidu dusného N 2 O v roce 2017 zvýšila o 22 procent z přibližně 269 na 329 dílů na miliardu objemu (ppbv) [2] .

Freony

Skleníková aktivita freonů je 1300-8500krát vyšší než u oxidu uhličitého. Hlavním zdrojem freonu jsou sopečné plyny. Produkce freonu člověkem je asi 0,3 % přírodních emisí.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Kiehl, JT; Kevin E. Trenberth. Roční globální průměrný energetický rozpočet Země //  Bulletin Americké meteorologické společnosti   : deník. - 1997. - únor ( roč. 78 , č. 2 ). - S. 197-208 . — ISSN 0003-0007 . - doi : 10.1175/1520-0477(1997)078<0197:EAGMEB>2.0.CO;2 .
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 World Meteorological Organization 22. 11. 2018 Stav globálního klimatu Archivováno 9. prosince 2018 na Wayback Machine
  3. ↑ Vědci: oceán pohlcuje asi třetinu emisí CO2 souvisejících s člověkem . Staženo 12. prosince 2019. Archivováno z originálu 15. prosince 2019.
  4. ↑ Centrum pro analýzu informací o oxidu uhličitém ( CDIAC) – Často kladené otázky Archivováno 17. srpna 2011 na Wayback Machine 
  5. ↑ Proč ruský plyn nemá udržitelnou alternativu - BBC Russian . Získáno 14. 5. 2014. Archivováno z originálu 14. 5. 2014.
  6. ↑ IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). IPCC, 2014: Změna klimatu 2014: Souhrnná zpráva. Příspěvek pracovních skupin I, II a III k páté hodnotící zprávě Mezivládního panelu pro změnu klimatu [Core Writing Team, RK Pachauri a LA Meyer (eds.) . IPCC, Ženeva, Švýcarsko, 151 s.] (odkaz nepřístupný) . Změna klimatu 2014: Souhrnná zpráva. . IPCC (2015). Získáno 4. srpna 2016. Archivováno z originálu 12. listopadu 2018. 
  7. ↑ Části na miliardu podle objemu.
  8. ↑ Skleníkový plyn online . Datum přístupu: 21. ledna 2010. Archivováno z originálu 9. prosince 2010.
  9. ↑ Hodnotící zprávy IPCC . Získáno 21. ledna 2010. Archivováno z originálu 15. září 2017.
  10. ↑ Změna klimatu 2007. Souhrnná zpráva Mezivládního panelu pro změnu klimatu, v ruštině (nedostupný odkaz) . Získáno 18. srpna 2012. Archivováno z originálu 30. října 2012. 
  11. ↑ Stevenson a kol. Multimodelové souborové simulace současného a blízkého troposférického ozonu (nedostupný odkaz) . Americká geofyzikální unie (2006). Získáno 16. září 2006. Archivováno z originálu 4. listopadu 2011. 
  12. ↑ Index kvality ovzduší (odkaz není k dispozici) . Datum přístupu: 22. ledna 2010. Archivováno z originálu 24. listopadu 2005. 
  13. ↑ Živá mapa přízemního ozonu . Datum přístupu: 22. ledna 2010. Archivováno z originálu 19. února 2010.
  14. ↑ The Copenhagen Diagnosis: Climate Science Report . Získáno 22. ledna 2010. Archivováno z originálu 27. ledna 2010.

Literatura

Doporučená četba

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích