Drivhuseffekt, hvordan det produceres, årsager, gasser, konsekvenser

4719
Abraham McLaughlin

Det drivhuseffekt Det er en naturlig proces, hvor atmosfæren bevarer en del af den infrarøde stråling, der udsendes af Jorden og dermed varmer den op. Denne infrarøde stråling kommer fra den opvarmning, der genereres på jordoverfladen af ​​solstråling.

Denne proces opstår, fordi jorden som en uigennemsigtig krop absorberer solstråling og udsender varme. Da der er en atmosfære, slipper varmen ikke helt ud i det ydre rum..

En del af varmen absorberes og genudsendes i alle retninger af de gasser, der udgør atmosfæren. Således opretholder jorden en vis termisk ligevægt, der etablerer en gennemsnitstemperatur på 15 ºC, hvilket garanterer et variabelt område, hvor liv kan udvikle sig..

Udtrykket "drivhuseffekt" er en lignelse med drivhuse til dyrkning af planter i klimaer, hvor den omgivende temperatur er lavere end krævet. I disse væksthuse tillader plast- eller glastaget passage af sollys, men forhindrer udstrømning af varme.

Artikelindeks

  • 1 Er drivhuseffekten god eller dårlig?
  • 2 Hvordan opstår drivhuseffekten?
    • 2.1 Solenergi
    • 2.2 Jorden
    • 2.3 Drivhuseffekt
  • 3 Årsager til drivhuseffekten
    • 3.1 - Naturlige årsager
    • 3.2 - menneskeskabte årsager (antropisk)
    • 3.3 - Kædereaktion
  • 4 Drivhusgasser
    • 4.1 Vanddamp
    • 4.2 Kuldioxid (CO2)
    • 4.3 Metan (CH4)
    • 4.4 Kvælstofoxider (NOx)
    • 4.5 Klorfluorcarboner (CFC'er)
    • 4.6 Hydrofluorcarboner (HFC'er)
    • 4.7 Perfluoreret kulbrinte (PFC)
    • 4.8 Svovlhexafluorid (SF6)
  • 5 Konsekvenser af drivhuseffekten på grund af forurening
    • 5.1 Global opvarmning
    • 5.2 Smeltning af is
    • 5.3 Klimaændringer
    • 5.4 Befolkningsubalancer
    • 5.5 Fald i fødevareproduktion
    • 5.6 Folkesundhed
  • 6 Forebyggelse
    • 6.1 Bevidsthed
    • 6.2 Juridiske rammer
    • 6.3 Teknologiske ændringer
  • 7 løsninger
    • 7.1 Kulstofvaske
    • 7.2 Kulstofudsugningspumper
  • 8 Bibliografiske referencer

Er drivhuseffekten god eller dårlig?

Drivhuseffekten er grundlæggende for livet på Jorden, da den garanterer det passende temperaturområde for dets eksistens. De fleste af de biokemiske processer, der er nødvendige for livet, kræver temperaturer mellem -18 ° C og 50 ° C..

I den geologiske fortid har der forekommet udsving i jordens gennemsnitstemperatur, enten stigende eller faldende. I de sidste to århundreder har der været en proces med vedvarende stigning i global temperatur.

Forskellen er, at stigningstakten i øjeblikket er særlig høj og synes at være forbundet med menneskelig aktivitet. Disse aktiviteter genererer drivhusgasser, der fremhæver fænomenet.

Hvordan opstår drivhuseffekten?

Den proces, hvorved drivhuseffekten frembringes, har som hovedelementer solen, jorden og atmosfæriske gasser. Solen er energikilden, Jorden modtager af denne energi og udsender varme og gasser..

Solenergi

En del af solenergien når jordens overflade og varmer den op, en anden reflekteres tilbage i det ydre rum. En anden del absorberes af atmosfærens lag, som udsender stråling overalt og varmer jorden op.

Solen udsender grundlæggende højenergistråling, det vil sige svarende til de synlige og ultraviolette bølgelængder i det elektromagnetiske spektrum. Emissionstemperaturen for denne energi når 6.000 ºC, men det meste forsvinder på vej til Jorden.

Af de 100% af solenergi, der når atmosfæren, reflekteres ca. 30% til det ydre rum (albedo-effekt). 20% absorberes af atmosfæren, hovedsageligt af suspenderede partikler og ozonlaget, og de resterende 50% varmer jordens overflade. 

Jorden

Jorden reflekterer en vigtig del af solstrålingen på grund af dens albedo (lys tone eller hvidhed). Denne albedo skyldes hovedsageligt skyer, vandmasser og is..

Under hensyntagen til albedoen og afstanden fra planeten til solen, bør jordens temperatur være -18 ºC (effektiv temperatur). Den effektive temperatur henviser til, hvad en krop kun skal have i betragtning af albedo og afstand.

Jordens reelle gennemsnitstemperatur er dog omkring 15 ° C med en forskel på 33 ° C med den effektive temperatur. I denne markante forskel mellem den faktiske og effektive temperatur spiller atmosfæren en grundlæggende rolle.

Atmosfæren

Nøglen til Jordens temperatur er dens atmosfære, hvis den ikke eksisterede, ville planeten være permanent frossen. Atmosfæren er gennemsigtig for meget af kortbølgestrålingen, men ikke for en stor del af langbølge (infrarød) stråling..

Ved at lade solstråling komme igennem, opvarmes jorden og udsender infrarød stråling (varme), men atmosfæren absorberer noget af den varme. På denne måde opvarmes lagene i atmosfæren og skyerne og udsender varme i alle retninger..

Drivhuseffekt

Processen med global opvarmning på grund af den atmosfæriske tilbageholdelse af infrarød stråling er det, der er kendt som drivhuseffekten.

Navnet stammer fra landbrugets drivhuse, hvor der dyrkes arter, der kræver en højere temperatur end den eksisterende i produktionsområdet. Til dette har disse væksthuse et tag, der tillader passage af sollys, men bevarer den udsendte varme..

På denne måde er det muligt at skabe et varmt mikroklima for de arter, der har brug for det i deres vækst..

Årsager til drivhuseffekten

Nogle industrier genererer størstedelen af ​​drivhusgasser

Selvom drivhuseffekten er en naturlig proces, ændres den ved menneskelig handling (antropisk handling). Derfor er det nødvendigt at differentiere de naturlige årsager til fænomenet og de antropiske ændringer.

- Naturlige årsager

Solenergi

Kortbølge (højenergi) elektromagnetisk stråling fra solen er det, der varmer jordens overflade. Denne opvarmning forårsager emission af langbølget stråling (infrarød), dvs. varme, til atmosfæren.

Geotermisk energi

Midten af ​​planeten er glødende og genererer yderligere varme end den, der forårsages af solenergi. Denne varme overføres gennem jordskorpen hovedsageligt gennem vulkaner, fumaroler, gejsere og andre varme kilder..

Atmosfærisk sammensætning

Egenskaberne for de gasser, der udgør atmosfæren, bestemmer, at solstråling når jorden og at infrarød stråling delvist bevares. Nogle gasser såsom vanddamp, CO2 og metan er særligt effektive til at tilbageholde atmosfærisk varme.

Naturlige bidrag fra drivhusgasser

De gasser, der bevarer infrarød stråling fra opvarmning af jordens overflade kaldes drivhusgasser. Disse gasser produceres naturligt, såsom CO2, der er bidraget ved respiration af levende væsener.

Ligeledes udveksler havene store mængder CO2 med atmosfæren, og naturlige brande bidrager også med CO2. Oceanerne er en naturlig kilde til andre drivhusgasser såsom nitrogenoxid (NOx).

På den anden side er mikrobiel aktivitet i jord også en kilde til CO2 og NOx. Derudover bidrager fordøjelsesprocesserne hos dyr med store mængder methan til atmosfæren.

- Menneskeskabte årsager (antropiske)

Industrielle aktiviteter

Industrien udsender generelt ekstra varme til atmosfæren såvel som forskellige gasser, der påvirker drivhuseffekten. Disse gasser kan absorbere og udsende varme (f.eks. CO2) eller ødelægge ozonlaget (f.eks: NOx, CFC og andre).

Biltrafik

Store koncentrationer af køretøjer i byer er ansvarlige for det meste af CO2 tilsat atmosfæren. Biltrafik bidrager med omkring 20% ​​af den samlede CO2, der genereres ved forbrænding af fossile brændstoffer.

Produktion af el og varme

Forbrænding af kul, gas og olierivater til produktion af elektricitet og opvarmning bidrager med næsten 50% af CO2.

Fremstillings- og byggebranchen

Tilsammen bidrager disse industrielle aktiviteter næsten 20% af den CO2, der produceres ved forbrænding af fossile brændstoffer..

skovbrand

Skovbrande skyldes også menneskelige aktiviteter og frigiver årligt millioner af tons drivhusgasser i atmosfæren..

Affaldsdeponier

Akkumulering af affald og gæringsprocesser, der opstår, såvel som afbrænding af affaldet er en kilde til drivhusgasser..

landbrug

Landbrugsaktiviteter bidrager med mere end 3 millioner ton metangas årligt til atmosfæren. Blandt de afgrøder, der bidrager mest i denne henseende, er ris.

En anden afgrøde, hvis ledelse genererer drivhusgasser, er sukkerrør, da den brændes inden høst og producerer en stor mængde CO2..

Drøvtyggende husdyr

Drøvtyggere som køer spiser fibrøst græs gennem gæringsprocesser udført af bakterier i deres fordøjelsessystemer. Denne gæring frigiver dagligt 3 til 4 liter metangas til atmosfæren for hvert dyr..

Kun med hensyn til kvæg estimeres et bidrag svarende til 5% af drivhusgasser.

- Kædereaktion

Stigningen i global temperatur, der forårsager stigningen i drivhusgasser, inducerer en kædereaktion. Ved at øge havenes temperatur øges frigivelsen af ​​CO2 i atmosfæren.

Ligeledes frigiver smeltning af poler og permafrost CO2, der er blevet holdt der. Også ved højere omgivelsestemperaturer er der en større forekomst af skovbrande, og der frigøres mere CO2..

Drivhusgasser

CO2, vanddamp og metangasser reflekterer solstråling

Nogle gasser såsom vanddamp og CO2 virker i den naturlige proces med drivhuseffekten. På sin side deltager andre gasser i den antropiske proces ud over CO2..

Kyoto-protokollen overvejer emissioner af seks drivhusgasser, herunder kuldioxid (CO2) og metan (CH4). Ligeledes nitrogenoxid (N2O), hydrofluorcarbon (HFC), perfluoreret carbonhydrid (PFC) og svovlhexafluorid (SF6).

Vanddamp

Vanddamp er en af ​​de vigtigste drivhusgasser for dets evne til at absorbere varme. Imidlertid genereres ligevægt, fordi vand i flydende og fast tilstand reflekterer solenergi og køler jorden..

Kuldioxid (CO2)

Kuldioxid er den vigtigste langlivede drivhusgas i atmosfæren. Denne gas er ansvarlig for 82% af stigningen i drivhuseffekten, der opstod i de seneste årtier.

I 2017 rapporterede Verdens meteorologiske organisation en global CO2-koncentration på 405,5 ppm. Dette repræsenterer en stigning på 146% sammenlignet med de niveauer, der blev estimeret før 1750 (førindustriel æra).

Metan (CH4)

Metan er den næstvigtigste drivhusgas, der bidrager med ca. 17% af opvarmningen. 40% af metan produceres af naturlige kilder, hovedsagelig vådområder, mens de resterende 60% genereres af menneskelige aktiviteter.

Disse aktiviteter omfatter drøvtyggere, dyrkning af ris, udnyttelse af fossile brændstoffer og forbrænding af biomasse. I 2017 nåede atmosfærisk CH4 en koncentration på 1.859 ppm, hvilket er 257% højere end det førindustrielle niveau..

Kvælstofoxider (NOx)

NOx bidrager til ødelæggelsen af ​​stratosfærisk ozon og øger mængden af ​​ultraviolet stråling, der trænger ind i jorden. Disse gasser stammer fra den industrielle produktion af salpetersyre og adipinsyre samt fra brugen af ​​gødning..

I 2017 nåede disse gasser en atmosfærisk koncentration på 329,9 ppm, svarende til 122% af det niveau, der blev estimeret for den førindustrielle æra..

Klorfluorcarboner (CFC'er)

Gamle aerosoler frigav CFC'er

CFC er en kraftig drivhusgas, der beskadiger stratosfærisk ozon og er reguleret under Montreal-protokollen. I nogle lande som Kina bruges det dog stadig i forskellige industrielle processer.

Hydrofluorcarboner (HFC'er)

Disse gasser bruges i forskellige industrielle applikationer til erstatning af CFC. HFC'er påvirker imidlertid også ozonlaget og har en meget høj aktiv permanentitet i atmosfæren.

Perfluoreret kulbrinte (PFC)

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

Svovlhexafluorid (SF6)

Denne gas har også en negativ effekt på ozonlaget såvel som en høj persistens i atmosfæren. Det bruges i højspændingsudstyr og til produktion af magnesium.

Konsekvenser af drivhuseffekten på grund af forurening

En af konsekvenserne af global opvarmning er smeltningen af ​​polerne

Forurening produceret af mennesker bidrager med ekstra mængder drivhusgasser og bryder den naturlige dynamiske balance. Selvom disse beløb er meget lavere end de, der genereres af naturen, er de nok til at bryde denne balance..

Dette har alvorlige konsekvenser for den planetariske termiske balance og igen for livet på jorden..

Global opvarmning

Stigningen i koncentrationen af ​​drivhusgasser genererer en stigning i den globale gennemsnitstemperatur. Faktisk anslås den gennemsnitlige globale temperatur at være steget 1,1 ° C siden den førindustrielle æra..

På den anden side er det blevet antydet, at perioden fra 2015 til 2019 har været den hotteste hidtil.

Smeltende is

Stigningen i temperatur medfører som følge af smeltning af polaris og gletschere over hele verden. Dette indebærer en stigning i havets overflade og ændring af havstrømmene..

Klima forandring

Selv om der ikke er nogen fuld enighed om processen med klimaforandringer som følge af global opvarmning, er virkeligheden, at planetens klima ændrer sig. Dette fremgår blandt andet af ændringer i havstrømme, vindmønstre og regn..

Befolkningsubalancer

Ændringen af ​​levesteder på grund af temperaturstigningen påvirker artenes population og biologiske opførsel. I nogle tilfælde er der arter, der øger deres populationer og udvider deres udbredelsesområde..

Imidlertid kan de arter, der har meget snævre temperaturområder for deres vækst og reproduktion, reducere deres bestande i høj grad..

Fald i fødevareproduktion

Mange landbrugs- og husdyrområder ser produktionen reduceret, fordi arten påvirkes af temperaturstigningen. På den anden side resulterer økologiske ændringer i spredning af skadedyr i landbruget.

Folkesundhed

Da den planetariske gennemsnitstemperatur stiger, udvider nogle sygdomsvektordyr deres geografiske rækkevidde. Således forekommer tilfælde af tropiske sygdomme uden for deres naturlige rækkevidde..

På den anden side kan stigningen i temperatur producere den såkaldte stød termisk eller hedeslag, hvilket indebærer ekstrem dehydrering. Denne situation kan forårsage alvorlig organsvigt, især hos børn og ældre..

Forebyggelse

For at forhindre stigningen i drivhuseffekten er det nødvendigt at reducere produktionen af ​​drivhusgasser. Dette indebærer en række handlinger, der inkluderer udvikling af borgernes bevidsthed, lovgivningsmæssige foranstaltninger, teknologiske ændringer..

Opmærksomhed

Et borger, der er opmærksom på problemet med den globale opvarmning, der genereres af stigningen i drivhuseffekten, er afgørende. På denne måde tilvejebringes det nødvendige sociale pres, så regeringer og økonomiske magter træffer de nødvendige foranstaltninger..

Juridiske rammer

Den vigtigste internationale aftale om problemet med drivhusgasproduktion er Kyoto-protokollen. Indtil videre har dette juridiske instrument ikke været effektivt til at reducere graden af ​​drivhusgasemissioner..

Nogle af de vigtigste industrialiserede lande med de højeste emissionsrater underskrev ikke forlængelsen af ​​protokollen for anden periode. Derfor er en strengere national og international retlig ramme nødvendig, hvis en reel virkning skal opnås..

Teknologiske ændringer

Genindvinding af industrielle processer er påkrævet for at reducere drivhusgasemissionerne. Tilsvarende er det nødvendigt at fremme brugen af ​​vedvarende energi og reducere brugen af ​​fossile brændstoffer..

På den anden side er det vigtigt at reducere produktionen af ​​forurenende affald generelt..

Løsninger

Ifølge eksperterne er det ikke nok at reducere drivhusgasemissionerne, det er også nødvendigt at reducere de nuværende koncentrationer i atmosfæren. Til dette er forskellige alternativer blevet foreslået, der kan bruge meget enkle eller sofistikerede teknologier..

Kulstof synker

Til dette anbefales det at øge dækningen af ​​skove og jungler samt implementere strategier såsom grønne tage. Planter fikserer atmosfærisk CO2 i deres plantestrukturer og ekstraherer det fra atmosfæren.

Pumper til kulstofudvinding

Indtil nu er udvinding af CO2 fra atmosfæren dyrt ud fra et energisynspunkt og har høje økonomiske omkostninger. Forskning er dog i gang med at finde effektive måder at filtrere luften og fjerne CO2..

Et af disse forslag er allerede i pilotanlægsfasen og udvikles af universiteterne i Calgary og Carnegie Mellon. Denne plante bruger en opløsning af kaliumhydroxid som en vandig fælde og kaustisk calcium, gennem hvilken luften filtreres.

I denne proces bevares CO2 i luften og danner calciumcarbonat (CaCO3). Derefter opvarmes calciumcarbonatet, og CO2 frigøres under anvendelse af den resulterende oprensede CO2 til industriel anvendelse..

Bibliografiske referencer

  1. Bolin, B. og Doos, B.R. Drivhuseffekt.
  2. Caballero, M., Lozano, S. og Ortega, B. (2007). Drivhuseffekt, global opvarmning og klimaændringer: et jordvidenskabsperspektiv. University Digital Magazine.
  3. Carmona, J.C., Bolívar, D.M. og Giraldo, L.A. (2005). Metangas i husdyrproduktion og alternativer til at måle dens emissioner og reducere dens indvirkning på miljøet og produktionen. Colombianske Journal of Livestock Sciences.
  4. Elsom, D.M. (1992). Atmosfærisk forurening: et globalt problem.
  5. Martínez, J. og Fernández, A. (2004). Klimaændringer: en udsigt fra Mexico.
  6. Schneider, S.H. (1989). Drivhuseffekten: Videnskab og politik. Videnskab.

Endnu ingen kommentarer