MITKÄ KAASUT AIHEUTTAVAT ILMAKEHÄN YLIKUUMENEMISEN? - TIEDE - 2025

Kaasut, jotka aiheuttavat ilmakehän ylikuumenemisen, ovat ne, jotka absorboivat ja lähettävät infrapunasäteilyä. Samoin otsonikerrosta vaurioittavat kaasut edistävät ylikuumenemista, koska ne helpottavat ultraviolettisäteilyn parempaa tunkeutumista.

Ilmaston lämpenemisellä tarkoitetaan maanpäällisen biosfäärin keskilämpötilan nousua, joka johtuu kasvihuoneilmiöstä. Tämä vaikutus on luonnollinen ilmiö, joka koostuu maanpäällisen lämmön (infrapunasäteilyn) poistumisen estämisestä ulkoavaruuteen.

Kaasut, jotka aiheuttavat ylikuumenemisen. Lähde: löysä solmio

Jotkut maapallon ilmakehästä luonnollisesti muodostavat kaasut, kuten vesihöyry ja CO2, aiheuttavat tämän tukkeutumisen. Tämä on luonnollisesti esiintyvä ilmiö, jonka avulla planeetalla on biologisesti sopiva lämpötila.

Kuinka kaasut kuumentavat maata?

Maata lämmittävä energian lähde on auringonsäteily, erityisesti ultravioletti säteily. Sitä suodattaa osittain stratosfäärin otsonikerros (O3).

Tunkeutuva ultravioletti säteily (lyhytaalto) lämmittää maan pintaa ja sen lämpö emittoidaan avaruuteen infrapunasäteilynä (pitkä aalto). Kasvihuonekaasujen keinotekoisista päästöistä johtuen prosessiin vaikuttaa kuitenkin inhimillinen vaikutus.

Nämä kaasut absorboivat ja lähettävät lämpöä tai tuhoavat otsonia, joka säätelee ultraviolettisäteilyn pääsyä. Kaasuja, jotka vaikuttavat kasvihuoneilmiöön joko luonnollisesti tai ihmisen vaikutuksesta, kutsutaan kasvihuonekaasuiksi (GHG).

Globaalilla tasolla erityistä huomiota kiinnitetään ilmaston lämpenemiseen ja otsonikerroksen tuhoamiseen. Otsonikerrosta heikentäviä aineita koskeva Montrealin pöytäkirja on kansainvälinen sopimus, joka tuli voimaan vuonna 1989 ja jolla säännellään näiden kaasujen käyttöä.

65 maata ratifioivat tämän pöytäkirjan Kigalin muutoksella 1. tammikuuta 2019. Kioton pöytäkirja puolestaan ​​käsittelee ilmaston lämpenemistä koskevia kysymyksiä.

Kioton pöytäkirjassa harkitaan kuutta kasvihuonekaasua, jotka ovat hiilidioksidi, metaani, typpioksidi, fluorihiilivety, perfluorattu hiilivety ja rikkiheksafluoridi.

Ylikuumenemista aiheuttavan kaasun arvioimiseksi otetaan huomioon sen käyttöikä ja ilmaston lämpenemispotentiaali (GWP). GWP vertaa kaasun loukkuun jääneen lämmön määrää CO2: n loukkuun jääneen lämmön määrään, jonka GWP on standardisoitu arvoon 1.

Pääkaasut aiheuttavat ilmakehän ylikuumenemisen

Vesihöyry

Vesihöyry on luonnollinen ja elintärkeä osa maapallon ilmakehää ja sillä on erittäin tärkeä merkitys kasvihuoneilmiössä, koska se kykenee absorboimaan lämpöä. Lisäksi nestemäisessä ja kiinteässä tilassa oleva vesi heijastaa aurinkoenergiaa, jäähdyttäen maata.

Hiilidioksidi (CO2)

Hiilidioksidi on tärkein kasvihuonekaasu, joka aiheuttaa yli 80 prosenttia tämän ilmiön lisääntymisestä. CO2-tasot ovat nousseet hälyttävästi teollisuuden ja kuljetusten takia.

Joidenkin arvioiden mukaan hiilidioksidipitoisuus ilmakehässä ennen teollista vallankumousta saavutti noin 280 ppm (miljoonasosaa) ja vuonna 1998 se saavutti 365 ppm. Tämä tarkoittaa 1,5 ppm: n lisäystä vuodessa ja 31%: n kasvua vuoden 1750 tasosta.

CO2-pitoisuus. Lähde: Hannes Grobe 21:17, 5. marraskuuta 2006 (UTC)

Määrittämällä nykyisen ilmakehän hiilidioksidin isotooppinen koostumus on osoitettu, että lisäys johtuu fossiilisten polttoaineiden palamisesta ja metsien hävittämisestä. CO2 toimii absorboimalla ja lähettämällä infrapunasäteilyä, ja sen käyttöikä on 5 - 200 vuotta.

Metaani (CH

Metaani on toinen kasvihuonekaasu, jonka osuus lämmityksestä on noin 17% lämmön imeytymisestä ja säteilystä. Vaikka suuri osa tästä kaasusta esiintyy luonnossa, pääasiassa suolla, ihmisen osuus on merkittävä (noin 50%).

Metaanipitoisuus. Lähde: metaani-globaali-keskiarvo-2006.jpg: NOAA-johdannaisteos: Ortisa

Noin 60% ilmakehän nykyisestä metaanista on ihmisen (antropisen) toiminnan tuotetta. Tärkeimmistä antropolisista lähteistä kuuluvat märehtijöiden kotieläimet, riisinviljely, fossiilisten polttoaineiden hyödyntäminen ja biomassan polttaminen.

Tämän kaasun arvioidut pitoisuudet ennen teollisuuskautta ovat 700 ppb (miljardia osaa kohti) ja vuonna 1998 se saavutti 1 745 ppb, mikä tarkoittaa 149% kasvua. Metaanilla on kuitenkin käyttöikä alhaisessa ilmakehässä, ja se on vain 12 vuotta.

Typen oksidit (NOx)

NOx, erityisesti typpioksidi, myötävaikuttavat stratosfäärin otsonin tuhoamiseen lisäämällä maapallon läpi tunkeutuvan ultraviolettisäteilyn määrää. Nämä kaasut ovat peräisin typpihapon, adipiinihapon teollisesta tuotannosta ja lannoitteiden käytöstä.

Dityppioksidin (N2O) ilmakehän pitoisuus oli 270 ppb ennen teollisuuskautta, jolloin se saavutti 314 ppb vuonna 1998. Tämä tarkoittaa sen keskittymän kasvua 16 prosentilla, ja sen käyttöikä on 114 vuotta, mikä tekee siitä erittäin ongelmallisen.

Fluorihiilivedyt (HFC)

Ne ovat kaasuja, joita käytetään erilaisissa teollisissa sovelluksissa, korvaamalla Montrealin sopimuksessa rajoitetut CFC-yhdisteet. HFC-yhdisteet vaikuttavat kuitenkin myös otsonikerrokseen, ja niillä on korkea aktiivisuuspysyvyys ilmakehässä (jopa 260 vuotta).

Näitä kaasuja ei ollut ilmakehässä, ihmiset ovat ottaneet ne käyttöön ja HFC-23: n tapauksessa sen pitoisuus on 14 ppt (osaa biljoonia kohti).

Perfluoratut hiilivedyt (PFC)

PFC-yhdisteitä tuotetaan polttolaitoksissa alumiinin sulatusprosessia varten. Kuten HFC-yhdisteitä, niillä on korkea pysyvyys ilmakehässä ja ne vaikuttavat stratosfäärin otsonikerroksen eheyteen.

Rikkiheksafluoridi (SF6)

Tämä on toinen kaasu, jonka ylikuumenemisvaikutus käy läpi otsonikerroksen tuhoamisen. Sitä käytetään korkeajännitelaitteissa ja magnesiumin tuotannossa, ja sillä on korkea pysyvyys ilmakehässä.

Kloorifluorihiilivedyt (CFC)

CFC on voimakas kasvihuonekaasu, joka vahingoittaa stratosfäärin otsonia ja jota säännellään Montrealin pöytäkirjalla. Joissakin maissa sitä kuitenkin käytetään, kuten Kiina.

Otsonikerroksen vaurioituminen johtuu klooriatomien hajoamisesta ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta.

Tärkeimmät kloorifluorihiilivedyt ovat CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 ja CFC-115. Näitä kaasuja ei ollut ilmakehässä, mutta vuoteen 1998 mennessä CFC-11 oli jo 268 ppt, käyttöiän ollessa 45 vuotta.

Metyylikloroformi tai trikloorietaani (CH3CCL3)

Se on erityinen CFC-tyyppi, jota käytetään liuottimena ja metallien puhdistuksessa. Hajoaessaan se vapauttaa kloridikaasuja, joiden klooriatomit osaltaan tuhoavat otsonikerrosta.

Troposfäärin otsoni (O3)

Troposfäärin O3 on otsoni, joka muodostuu maanpinnasta, pinnan ja 18 km: n välillä. Vaikka stratosfäärin otsoni myötävaikuttaa globaalin ylikuumenemisen vähentämiseen vähentämällä ultraviolettisäteilyn pääsyä, troposfäärin otsoni aiheuttaa lämpenemistä.

Savu Harbinissa (Kiina). Lähde: Fredrik Rubensson

On väitetty, että troposfäärin otsonin vaikutus on ristiriitainen. Toisaalta se aiheuttaa maan pinnallisen lämpenemisen, mutta samalla eliminoi muut kasvihuonekaasut.

Joka tapauksessa O3 on myrkyllinen kaasu, joka aiheuttaa keuhkovaurioita erilaisten materiaalien pilaantumisen lisäksi.

Klooridifluorimetaani (HCFC-22)

Sitä kutsutaan R-22: ksi, väritöntä kaasua ja viime aikoihin asti eniten käytettyä jäähdytyslaitteissa. Nykyään se on kuitenkin kielletty suuressa osassa maailmaa, koska sillä on kielteisiä vaikutuksia otsonikerrokseen.

Hiilikloridi tai hiilitetrakloridi (CCl4)

Se on kloororgaaninen kloori, joka on nyt kielletty monissa paikoissa myrkyllisyytensä vuoksi, mutta sitä käytettiin laajasti kylmäaineena, sammutusaineena, rasvanpoistoaineena ja torjunta-aineena. Kun tämä yhdiste hajoaa, se tuottaa johdannaisia, jotka vaikuttavat otsonikerrokseen.

Tetrafluorimetaani tai perfluorimetaani (CF4)

Se on kaasu, joka tunnetaan nimellä R-14 ja jota käytetään kylmäaineena, mutta sillä on suuri kyky absorboida ja emittoida ultraviolettienergiaa. Sen elinaika ilmakehässä on yli 50 000 vuotta ja ilmaston lämpenemispotentiaali 6500.

Guinnessin maailmanrekisterin mukaan tetrafluorimetaani on kestävin kasvihuonekaasu, vaikkakin sen pieni osuus ilmakehässä rajoittaa sen vaikutusta.

Heksafluorietaani (C2F6)

Sitä käytetään kylmäaineissa ja alumiinin tuotannossa, koska hiili-fluori-sidosten korkean energian ansiosta se on erittäin vakaa. Tämä antaa sille pitkän, vähintään 500 vuoden käyttöiän.

Samoin sillä on suuri potentiaali absorboida infrapunasäteilyä, mikä tekee siitä ongelman maailman lämpötiloille. Heksafluorietaani on sisällytetty hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin (IPCC) kasvihuonekaasujen luetteloon.

Rikkiheksafluoridi (SF6)

Se on myrkytöntä kaasua, viisi kertaa raskaampaa kuin ilma, GWP-indeksin ollessa 176 (20 000 kertaa enemmän kuin CO2). Toisaalta sen käyttöikä on 3 200 vuotta, vaikka se onkin niin tiheä, että se ei nouse ilmakehän ylemmiin kerroksiin.

Bibliografiset viitteet

1. Bolin, B. ja Doos, BR Kasvihuoneilmiö.
2. Caballero, M., Lozano, S. ja Ortega, B. (2007). Kasvihuoneilmiö, ilmaston lämpeneminen ja ilmastonmuutos: maatieteellinen näkökulma. University Digital Magazine.
3. Elsom, DM (1992). Ilmakehän pilaantuminen: globaali ongelma.
4. IPCC (2001). Kolmas arviointikertomus ilmastomuutosta 2001: tieteellinen perusta.
5. IPCC (2018). Ilmaston lämpeneminen 1,5 ºC.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM ja Tett, SFB (1995). Ilmastovastuu kasvihuonekaasujen ja sulfaatti-aerosolien lisääntyneelle tasolle Nature.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP ja Stordal, F. (1998). Uudet arviot säteilypakotteista johtuen hyvin sekoitetuista kasvihuonekaasuista. Geofysikaaliset tutkimuskirjeet.
8. Rodhe, H. (1990). Vertailu erilaisten kaasujen vaikutuksesta kasvihuoneilmiöön. Science.
9. Schneider, SH (1989). Kasvihuoneilmiö: Tiede ja politiikka. Science.