EFEKT CIEPLARNIANY.docx

EFEKT CIEPLARNIANY

Efekt cieplarniany jest zjawiskiem spowodowanym zdolnością atmosfery do przepuszczania dużej części promieniowania słonecznego (głównie światła) i zatrzymywania promieniowania Ziemi (m. in. cieplnego). Dzięki temu na powierzchni Ziemi oraz w dolnych warstwach jej atmosfery jest cieplej niż byłoby, gdyby atmosfera nie istniała.

W historii naszej planety zmiany nasilenia efektu cieplarnianego następowały wielokrotnie, powodując globalne zmiany klimatu Ziemi. Źródła tych wahań bywały różne, często składało się na nie wiele czynników. Zanim środowisko Ziemi osiągało powtórnie stan równowagi musiało upłynąć wiele lat, a jeszcze więcej czasu potrzebowały organizmy żywe, żeby się do nowych warunków przystosować. Te, którym się to nie udało - wymierały.

Problemem nie jest efekt cieplarniany, lecz zmiany jego nasilenia - nasilenie efektu cieplarnianego może w znacznym stopniu i w dość krótkim czasie zaburzyć warunki naszego życia oraz życia innych organizmów żywych.

Skutkiem efektu cieplarnianego może być :

·         wymieranie gatunków,

·         ubożenie gleb,

·         niedobory wody na obszarach, gdzie dotychczas nie było z nią kłopotów,

·         anomalie klimatyczne,

·         zmniejszenie się powierzchni lądów, w tym obszarów możliwych do zasiedlenia.

Mechanizm efektu cieplarnianego

Promieniowanie słoneczne docierające w okolice Ziemi napotyka na swej drodze górne warstwy atmosfery ziemskiej, które pochłaniają lub odbijają pewną jego część - większość fal z zakresu ultrafioletu (UV - promieniowanie krótkofalowe). Pozostała część podążając ku Ziemi jest częściowo pochłaniana, odbijana i rozpraszana w kolejnych warstwach atmosfery.

Jednak większość promieniowania słonecznego dociera do najniższych warstw atmosfery i do powierzchni Ziemi, gdzie jest częściowo od niej odbijane, a częściowo pochłaniane ogrzewając ją. Energia promieniowania słonecznego zamieniana jest w energię cieplną.

Ciepło jest następnie oddawane przez Ziemię, chmury i składniki atmosfery

m. in. na drodze emisji fal podczerwonych (IR - promieniowanie długofalowe).

Wypromieniowanie odbywa się we wszystkich kierunkach równomiernie, w stronę przestrzeni kosmicznej, a z chmur i z warstw atmosfery - również w stronę Ziemi. Dzięki temu obiekty na Ziemi i w dolnych warstwach atmosfery są wtórnie ogrzewane.

W przeciwieństwie do promieniowania słonecznego długofalowe promieniowanie ziemskie jest pochłaniane przez niektóre składniki atmosfery (m. in. parę wodną i dwutlenek węgla), a następnie powtórnie wypromieniowane przez te składniki równomiernie we wszystkich kierunkach - w przestrzeń kosmiczną i z powrotem - w stronę Ziemi. Po pokonaniu wielu warstw jedynie znikoma część promieniowania wyemitowanego przez Ziemię bezpowrotnie ucieka w przestrzeń międzyplanetarną. Ogromna większość zostaje "zatrzymana" przez atmosferę przyczyniając się do jej ogrzania i wzrostu temperatury powietrza przy powierzchni Ziemi.

„FOTO 1” może być na następnym slajdzie

Gaz cieplarniany (gaz szklarniowy) – gazowe składniki atmosfery ziemskiej, które dzięki swoim własnościom fizykochemicznym mają zdolność zatrzymywania energii słonecznej w obrębie atmosfery ziemskiej. Te gazy w atmosferze występują zarówno w wyniku naturalnych procesów, jak i na skutek działalności człowieka.

Do gazów cieplarnianych zalicza się:

„FOTO 2”

Wzrost stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze wywołany działalnością człowieka może być powodem ocieplenia klimatu na Ziemi.

Niektóre spośród gazów cieplarnianych są naturalnymi składnikami atmosfery, obecnymi w niej od milionów lat. Dzięki ich obecności w atmosferze, na Ziemi zaistniały warunki klimatyczne umożliwiające powstanie i rozwój życia. Ostatnio ich stężenie w powietrzu - dzięki ludzkiej działalności - stopniowo wzrasta. Pojawiły się dodatkowo gazy nieobecne w naturalnych warunkach, wykazujące podobne właściwości do promieniowania emitowanego przez naszą planetę. Równocześnie obserwowany jest wzrost średniej temperatury powietrza w najniższych - przypowierzchniowych warstwach atmosfery.

Najważniejsze gazy szklarniowe – para wodna H2O  „FOTO 3”

Para wodna jest podstawowym czynnikiem wywołującym efekt cieplarniany. Jej udział w tym zjawisku według różnych szacowań waha się w zakresie 95-99%. W dużym stopniu pochłania ona długofalowe promieniowanie podczerwone (IR) wysyłane przez powierzchnię Ziemi. Reemitując je, przyczynia się do zmniejszenia nocnych oziębień powierzchni Ziemi i dolnych warstw atmosfery. Skondensowana w postaci chmur para wodna stanowi zabezpieczenie powierzchni Ziemi przed utratą ciepła.

Im wyższa temperatura, tym większe parowanie wody, więc wzrasta zawartość pary wodnej w atmosferze, co z kolei pobudza efekt cieplarniany - wzrost temperatury.

Dominujący udział w efekcie cieplarnianym ma para wodna. Jej zawartość w atmosferze ziemskiej jest zmienna w czasie i różna nad poszczególnymi obszarami naszej planety (waha się w granicach 40% do 95%), co wynika z cyklu krążenia wody w środowisku na skutek procesów: parowania, skraplania, sublimacji i resublimacji:

„FOTO 4”

Najważniejsze gazy szklarniowe – dwutlenek węgla CO2  „FOTO 5”

Dwutlenek węgla – bezbarwny i bezwonny gaz, naturalny składnik powietrza.

Zakres absorpcji promieniowania przez dwutlenek węgla przypada w obszarze największego natężenia promieniowania ziemskiego. Dlatego, pomimo znacznie mniejszego stężenia w atmosferze, gaz ten może mieć duży wpływ na zwiększenie efektu cieplarnianego.

Dwutlenek węgla powstaje:

Obieg CO2

Emitowany do atmosfery dwutlenek węgla nie tylko jest w niej gromadzony; ulega też wielu przemianom, dzięki którym jego zawartość w atmosferze zmniejsza się.

Dwutlenek węgla jest :

·         pochłaniany w procesie fotosyntezy roślin zielonych,

·         rozpuszczany w wodach oceanów

·         wiązany w postaci węglanu wapnia, będącego budulcem skorup i muszli zwierząt, z których następnie powstają skały węglanowe.

„FOTO 7”

(Przemiany powyższe są istotnymi elementami obiegu węgla w przyrodzie, składającego się z trzech głównych cykli: +„FOTO 6” nie wiem czy to będzie wazne)

Najważniejsze gazy szklarniowe – podtlenek azotu N2O  „FOTO 8”

Podtlenek azotu (inaczej zwany gazem rozweselającym) – bezbarwny gaz o słodkim zapachu oraz słabym działaniu odurzającym i znieczulającym.

Najważniejsze gazy szklarniowe – metan CH4  „FOTO 9”

Metan – (inaczej tak zwany gaz błotny lub gaz kopalniany), najprostszy węglowodór nasycony. Bezbarwny i bezwonny gaz palny, tworzący z powietrzem mieszaniny wybuchowe.

Metan stanowi główny składnik gazu ziemnego, często występuje w pustkach skalnych w obrębie złóż np. węgla kamiennego powodując nieraz niebezpieczne eksplozje w kopalniach. Powstaje w procesie beztlenowego rozkładu szczątków organicznych.

Najważniejsze gazy szklarniowe – Freony  „FOTO 10”

Freony- są to pochodne chlorowcowe niskich węglowodorów nasyconych (głównie metanu lub etanu), zawierające w cząsteczce jednocześnie atomy fluoru i chloru, niekiedy także bromu. Niższe freony (o mniejszej masie cząsteczkowej) są bezwonnymi lub mającymi zapach eteru, bezbarwnymi, nietrującymi oraz niepalnymi gazami. Spośród wymienionych gazów szklarniowych są one jedynymi, których obecność w atmosferze jest związana praktycznie wyłącznie z działalnością człowieka. Ich powszechne zastosowanie rozpoczęło się w latach 40. XX wieku i przez kolejnych 30 lat notowano gwałtowny wzrost ich zawartości w atmosferze. Gdy w latach 70-tych zauważono niszczący wpływ freonów na warstwę ozonową, rozpoczęto na świecie działania (m.in. w ramach Programu Ochrony Środowiska Narodów Zjednoczonych - UNEP), które doprowadziły do podpisania w roku 1987 Protokołu Montrealskiego, zakładającego znaczne ograniczenia w produkcji i użytkowaniu freonów przez wiele państw. Dzięki temu od tamtej pory poziom emisji freonów do atmosfery zwiększa się nieznacznie - o około 3% w skali roku.

Niepożądane działanie freonów polega nie tylko na przechwytywaniu i zatrzymywaniu w obrębie atmosfery promieniowania ziemskiego, lecz również, powodując powstawanie dziury ozonowej, umożliwia docieranie do Ziemi większej ilości promieniowania słonecznego - ultrafioletowego.

Freony mają długi czas "życia" w atmosferze (60 - 400 lat), więc pomimo tego, że coraz mniej ich uwalniamy, ich zawartość w powietrzu niestety wciąż wzrasta.

Źródła freonów:

·         Urządzenia chłodnicze

·         Rozpylacze kosmetyczne

·         Gaśnice

·         Smary i oleje izolacyjne

Najważniejsze gazy szklarniowe – Ozon O3  „FOTO 11”

Ozon – nietrwała odmiana tlenu tworzącego cząsteczki trójatomowe. Trujący, niebieskawy gaz o ostrej woni.

Ozon w postaci warstwy ozonowej zmniejsza efekt cieplarniany ograniczając dostęp promieniowania słonecznego do najniższych warstw atmosfery. Zmniejsza w ten sposób ilość energii przyjmowanej przez Ziemię - osłabiając efekt cieplarniany. Równocześnie jednak cząsteczki ozonu absorbują pewne zakresy promieniowania emitowanego przez Ziemię, potęgując w ten sposób efekt cieplarniany.