Először is nézzük, melyek az üvegház-hatású gázok: ezek olyan gázok, melyek elnyelik, majd kisugározzák az infravörös fénysugarakat. Mivel a molekulák a földfelszínről visszaverődő sugarakat nyelik el, majd oda sugározzák vissza. A hatás az üvegházak működését utánozza, vagyis a növények kedvezőbb körülmények között történő nevelésére szolgáló épületből nem szabadul ki a meleg, ehhez hasonló a légkörben ezen gázok működése is. Létük nélkülözhetetlen a légkörben: nélkülük a jelen számítások szerint
Ezek a gázok: széndioxid (CO2), metán (CH4), dinitrogénmonoxid (N2O ) vízgőz, ózon.
A CO2 elsődleges forrása a szén- és fosszilis tüzelés, közlekedés; a metán fő forrásai a szerves vegyipar, illetve a kérődző állatok tartása, illetve a földgáz bányászat. A N2O forrása főképp a habszivonok (tejszínhab) és a habpatronok, hiszen zsírban oldódik, így kedvezően felhasználható tejszín habosítására.
A fenti gázok hatása nem azonos: a metán például nagyjából huszonötször szorgalmasabban nyeli el az infravörös sugarakat.
A könnyebb kezelhetőség érdekében, a CO2 elnyelő képességét 1 egységnek tekintik, a többi üvegház gáz hatását ehhez viszonyítva adják meg.
Vannak olyan gázok is, melyek nagyon kis koncentrációban vannak jelen a légkörben, de hatásuk annál nagyobb: ezek többnyire halogénezett szénhidrogének. Jelenlétük annak köszönhető, hogy sokáig alkalmazták őket hűtőfolyadékként hűtőgépekben, hajtógázként dezodorokban, valamint tűzoltó készülékekben, mert az égést nem táplálják. A szerves vegyipar előszeretettel alkalmazta őket, mint szintézis anyag, segítségükkel egyszerűbben kapcsolhatók össze molekulák, de sajnos közben nagyon sok olyan anyag is keletkezett, melyek jelenléte nem kívánatos.
A technológiai hibáknak, állandó használatuknak, vagy meghibásodásoknak köszönhetően, jelenleg meglehetősen sokféle ilyen anyag van a légkörben, működésük során a már említett üvegházhatást okozzák, valamint, mivel a fény hatására bomlanak, az ózonnal is reakcióba lépnek, és az ózonréteg elvékonyodását okozzák (a leszakadó reaktív fluor és klór atomok bontják a háromatomos ózon molekulákat).
A halogénezett szénhidrogének is elnyelik és visszaverik az infravörös sugarakat, elnyelő képességük a széndioxid elnyelésének több ezer- vagy akár húszezerszerese is lehet.
Az üvegházhatású gázok mennyiségét egységesen széndioxid egyenértékben (széndioxid ekvivalensben) fejezik ki: ez határozza meg, hogy a kibocsátott gáz valójában mennyi CO2 kibocsátásával egyenértékű.
Jelenleg közel 60 Gt CO2-nak megfelelő mennyiségű üvegházhatású gáz kerül a légkörbe évente.
A csatolt ábrán láthatjátok, milyen formában mi merre sugároz infravörös sugarakat. (Lásd vezérképet.)
A nyilak szimbolizálják a hősugárzás mértékét és irányát. A Nap sugárzásából 342 Watt (W) energia érkezik egy négyzetméter területre, ebből a légkör azon nyomban 62 W-ot el is nyel, és 168 jut a felszínre, 77 W-ot pedig a felhők és a gázok vernek vissza.
A felszínnek van saját visszaverő és elnyelő képessége is, és van párolgás is. Ezek is energia-áramlást jelentenek.
A felszín által visszavert sugarak (390 Watt/m2) egy részét elnyelik a felhők, melyből 324 Watt vissza is jut a felszínre.
A felhők kibocsátanak némi hőt, illetve van egy úgynevezett ablak is, mely egyenesen kikerül a légkörből, és melyet a felszín sugároz ki.
Összességében 1 m2 területről 235 Watt hőenergia hagyja el a Földet a felhők és a légkör összetevőin keresztül.
Az energia-mérleg tehát a Föld javára pozitív, azaz több energia jut le, mint amennyi elhagyja a légkört.
Említettem az elején a permafrost kifejezést: verbálisan azt jelenti,hogy „állandóan fagyott”.
Valójában jelentése ezen felül az, hogy Földünk azon területeit definiálja, melyek állandóan fagyottak, de nem a sarkokon találhatók.
Tipikus példa a Szibériában és Alaszkában lévő állandóan fagyott északi terület, mely még nyáron sem olvad ki teljesen.
Magába zár sok növényt, rothadt növényi maradványokat és metánt.
Jelenleg közel 1400- 1700 Gt szenet (illetve annak megfelelő szén-tartalmú üvegházhatású gázt) tárol a permafrost, melynek nagy része vízben oldott gáz, talaj mikroüregeiben lévő gázok, gázbuborék a jégben, rothadó növények és tőzeg. Kutatások szerint a jelenleg kibocsátott széndioxid ekvivalens gázok 5- 10 %-ának megfelelő metán származna innen, ha elolvadna az összes jég ezeken a területeken, de ez akár rossz esetben 30 % is lehet.
A növények, így az erdők is, fényt (hőt) nyelnek el.
Korábban már volt szó az Albedo jelenségről: minél nagyobb ennek mértéke, annál erősebb a hűtő hatás, azaz a sok por és aeroszol a légkörből kifelé sugározza az infravörös sugarakat.
Lényegében az erdők termőfölddé alakítása a légkörbe kerülő por mennyiségét ugyan növeli, ezzel az Albedo is nő, de hosszú távon a talaj erózióját okozza, állatok élőhelye szűnik meg.
Az erdők ezen felül vizet is megkötnek (visszatartanak): a leeső csapadék a talajban, a gyökerek között egy ideig elraktározódik, a növények felveszik a szükséges mennyiséget, majd elpárologtatják. Ez a folyamat késlelteti a légkörbe visszakerülés folyamatát: az ugyanakkora felületű termőföldre eső csapadék sokkal hamarabb kerül vissza a légkörbe, mint az erdőből, hiszen onnan egyszerűen elpárolog, az erdőből pedig csak napok/hetek múlva kerül vissza újra.
Irodalom:
[1] The New York Times, 2011. 12. 17.: As permafrost thaws, scientists study the risks. (Download: 19. 11. 2012.)
A beillesztett képen a Rajna völgye látható. A kép a szerző saját munkája (2011. aug. 7.)