Efekt cieplarniany
Globalne ocieplenie jest prawdopodobnie skutkiem rozwoju przemysłu i
motoryzacji. Wprawdzie podwyższenie temperatury jest niemal niezauważalne przez
człowieka, ale wpływ ocieplania na planetę może być katastrofalny w skutkach.
Rezultatem ocieplania klimatu Ziemi mogą być susze, katastrofalne powodzie,
huraganowe wiatry i pożary. Zauważalne zmiany mogą dotyczyć również świata
roślin i zwierząt. Dla naukowców pytanie o przyczyny ocieplania klimatu i
poszukiwanie sposobów przeciwdziała temu procesowi jest równie ważne jak
przewidywanie jego skutków.
Jeśli przyczyną wzrostu temperatury na kuli Ziemskiej nie byłoby działalności
człowieka, odpowiedzi należałoby szukać w naturalnych procesach, jakie od
milionów lat zachodzą na Ziemi
Badając dzieje Ziemi geolodzy odkryli ślady, co najmniej kilku wielkich epok
lodowych, kiedy następował gwałtowny spadek temperatury. Znaczna część naszej
planety pokryła się lodem. Również w czwartorzędzie, najmłodszym okresie
kenozoiku - trwającym około 2 milionów lat temu do dziś, lodowce pokryły
ogromne obszary kuli ziemskiej. Młodsza epoka czwartorzędu trwająca obecnie -
holocen, traktowana jest przez wielu naukowców za cieplejszy okres między dwoma
glacjałami ( zlodowaceniami).Wówczas lodowce zanikają lub ograniczają swój
zasięg do małych obszarów. Na przestrzeni dziejów temperatura Ziemi
wielokrotnie była znacznie wyższa niż obecnie. Wyraźne ocieplenie klimatu miało
na przykład miejsce w pliocenie, najmłodszej epoce trzeciorzędu trwającej około
5 do ok. 2 milionów lat temu, kiedy to poziom morza był o 30-35 metrów wyższy
niż obecnie. Epoki lodowcowe są najprawdopodobniej wynikiem zmiany kąta
nachylenia osi Ziemskiej i jej orbity w stosunku do Słońca. Zmiany temperatury
mogą mieć również związek z ilością pyłu wulkanicznego w atmosferze i wreszcie
w pełnym, chodź ciągle trudnym do oszacowania stopniu z działalnością
człowieka.
Naukowcy dysponują dowodami, że w ciągu ostatnich 100 lat temperatura Ziemi
wzrosła o 0,5 stopnia. Obecnie rośnie prawdopodobnie o 0,3 stopnia w ciągu 10
lat. Jeśli człowiek nadal będzie zanieczyszczał atmosferę, w XXI wieku średnia
temperatura Ziemi może wzrosnąć o 1 do 5 stopni.
Jedną z przyczyn wzrostu temperatury Ziemi jest nadmiernie nagromadzenie w
atmosferze pary wodnej, dwutlenku węgla, tlenku azotu, dwutlenku siarki i
metanu. Znaczne ilości tych gazów dostają się do atmosfery również w wyniku
procesów naturalnych. Jednak za wzrost koncentracji tych związków w atmosferze
w ostatnim stuleciu odpowiedzialny jest głównie człowiek. Atmosfera ziemska,
podobnie jak ściany szklarni, przepuszcza krótkofalowe promieniowanie Słońca
(światło i promieniowanie ultrafioletowe), dzięki czemu znaczna część energii
słonecznej dociera do powierzchni Ziemi. Tu zamieniana jest na ciepło, czyli
promieniowanie długofalowe, które Ziemia wypromieniowałaby z powrotem w
przestrzeń kosmiczną, gdyby nie atmosfera, a właściwie para wodna i inne gazy,
które są taką samą pułapką dla ciepła, jak ściana szklarni.
Część promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni Ziemi nie jest
pochłaniana i zamieniana na ciepło, lecz ulega odbiciu i wraca w przestrzeń
kosmiczną. Stosunek ilości promieniowania odbitego do ilości promieniowania
padającego na daną powierzchnię określa się mianem albedo. Jego wartość zależy
od charakteru powierzchni - szczególnie dużym albedo charakteryzuje się pokrywa
śnieżna i górna powierzchnia chmur. Dlatego im mniejsze stają się obszary
pokryte śniegiem, tym mniejsza część promieniowania ulega odbiciu i tym
szybciej rośnie temperatura Ziemi.
Są wątpliwości, co do pochodzenia i przyczyn wahań ilości obecnych w atmosferze
gazów cieplarnianych. Jednym z najważniejszych jest dwutlenek węgla. Dwutlenek
węgla jest naturalnym składnikiem atmosfery, powstającym w procesach
oddychania, gnicia i spalania. Gaz ten jest wdychany przez rośliny w procesie
asymilacji, w którym z wody i CO2 pod wpływem światła słonecznego powstaje
materia organiczna. Uzupełnieniem tego procesu jest oddychanie, w którym z
materii organicznej i tlenu powstaje energia, woda i CO2 wydalony do atmosfery.
W ten sposób rośliny biorą udział w regulowaniu ilości dwutlenku węgla w
atmosferze. Wahania stężenia, CO2 w warstwie przyziemnej są, zatem często
związane z metabolizmem roślin. W dzień jest go mniej niż w nocy w związku z
intensywną asymilacją, więc w pochmurny dzień i zimą, kiedy do Ziemi dociera
mniej światła a procesy asymilacyjne ulegają spowolnieniu. Duże ilości CO2
magazynowane są przez wody mórz i oceanów. Między atmosferą i oceanami zachodzi
wymiana CO2, dzięki czemu stosunek ilości tego gazu w powietrzu i w wodzie jest
stały. Co jakiś czas opinię publiczną alarmują doniesienia o toksycznych
substancjach na wodach przybrzeżnych.
Stężenie CO2 w atmosferze wzrasta także na skutek działalności człowieka. W
wielkich miastach przemysłowych, CO2 osiąga nawet do 0,05 - 0,07% szczególnie w
zimie przy pochmurnej pogodzie. W tym miejscu trzeba przypomnieć, że średnie
stężenie CO2 w atmosferze wynosi 0,03%. Dwutlenek węgla jest ubocznym produktem
spalania drewna i paliw kopalnych - węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego.
Uzależnienie naszej cywilizacji od tych paliw jako podstawowego źródła energii
w połączeniu z eksplozją demograficzną spowodowały wzrost ilości dwutlenku
węgla emitowanego do atmosfery.
Ogromne ilości tego gazu powstają również przy wypalaniu lasów. Efektem
spalania paliw kopalnych jest również emisja dwutlenku siarki. Silniki
samochodów wytwarzają tlenek azotu
Metan, który powstaje w przewodach pokarmowych bydła i innych zwierząt domowych
dostaje się do atmosfery i przyczynia się do wzrostu temperatury naszej
planety. Badania wykazały, że w ciągu ostatnich 100 lat ilość metanu w
atmosferze podwoiła się.
Freony to gazy stosowane w chłodziarkach oraz jako gazy nośne w opakowaniach
aerozolowych. Po zażyciu opakowań, bardzo trwałe gazy przedostają się do
atmosfery i gromadzą w stratosferze na wysokości 20 do 25 km. Wówczas powodują
rozbijanie zbudowanych z 3 atomów tlenu cząsteczek ozonu. Ta niszczona warstwa
ozonowa przepuszcza do powierzchni Ziemi więcej promieniowania UV. Przyczynia
się to do globalnego ocieplenia klimatu.
Globalne ocieplenie klimatu może doprowadzić do topnienia pokryw lodowych.
Prawdopodobne jest, że pęknięcie, które pojawiło się w ostatnich latach w
pokrywie lodowej Zachodniej Antarktydy jest właśnie wynikiem ocieplenia
klimatu. Topnienie pokryw lodowych może spowodować podwyższenie poziomu mórz, a
co za tym idzie zagrożenie dla milionów ludzi żyjących na nisko położonych
wybrzeżach mórz i w pobliżu ujść rzek. Badania wykazały, że poziom morza
podnosi się o 6 cm w ciągu 10 lat. Jeżeli temperatura na Ziemi będzie nadal
wzrastać, niektóre miasta takie jak: Rotterdam, Londyn czy Wenecja znają się
pod wodą. Wiadomo, że wzrost temperatury powoduje wzrost jej objętości, co może
jeszcze spotęgować efekt wywołany topnieniem lodu.
W miarę ocieplania się klimatu wiele regionów nawiedzają katastrofalne susze.
Obszary te stają się bardziej zagrożone pożarami.
Można powiedzieć, że człowiek przyczynia się pośrednio do globalnego ocieplenia
i zmiany klimatu. W niektórych regionach brakuje wody, co powoduje obniżenie
plonów w wielu dotychczas żyznych rejonach świata. Charakterystyczne dla
obecnych zmian klimatu jest pojawianie się huraganów. Wzrost temperatury
powoduje też uwolnienie wody uwięzionej w wysokogórskich pokrywach śnieżnych i
lodowcach. Prowadzi to do zjawisk powodziowych. Katastrofalne powodzie mają też
związek z wycinaniem górskich lasów. Stoki nie zatrzymują wody, są bardziej
podatne na erozję i stanowią zagrożenie dla mieszkańców górskich miasteczek i
wiosek. Nawet małe zmiany temperatury mają poważny wpływ na świat żywych istot.
Wzrost temperatury powoduje migrację wielu gatunków zwierząt.
Obecnie wiele gatunków ptaków zakłada gniazda wcześniej niż w przeszłości i ma
to związek z ociepleniem klimatu. Założenie gniazda daje potomstwu więcej czasu
na przygotowanie do jesiennych wędrówek. Gatunkom nie migrującym natomiast -
więcej czasu na przygotowanie do okresu zimowego
W ostatnich latach społeczność międzynarodowa podjęła próby ograniczenia emisji
gazów do atmosfery. W 1993 roku 50 państw ratyfikowało postanowienie konwencji
ONZ w sprawie zmian klimatycznych. Państwa sygnatariusze zobowiązane zostały do
końca wieku zredukować emisję gazu do atmosfery do poziomu z roku 1990. Wielu
naukowców uważa, że aby zatrzymać wzrost temperatury, emisję gazów w krajach
rozwiniętych należy zredukować o 60%. Trzeba stwierdzić, że osiągnięcie celów
wytyczonych w roku 1993 nie pozwoli radykalnie poprawić sytuacji. Stany
Zjednoczone wytwarzają najwięcej gazów i mają, więc największy udział w
globalnym ociepleniu.
Potrzeba przeciwdziałania wzrostowi temperatury Ziemi sprzyja zastosowaniu
energii jądrowej. Energia ta wytwarzana w elektrowniach atomowych jest
stosunkowo czysta. Elektrownie atomowe mają niewielki udział w emisji gazów. W
tym miejscu należy nadmienić, że pod innymi względami stanowią równie poważne
źródło zagrożenia dla środowiska.