О парниковых газах

Усиление парникового эффекта повышает глобальные температуры

Сам по себе парниковый эффект является естественным процессом, без которого средняя температура на Земле была бы около -18 °С вместо нынешних около 15 °С. Однако деятельность человека увеличивает концентрацию в атмосфере как природных, так и синтетических парниковых газов (ПГ), что усиливает парниковый эффект и приводит к изменению климата.

Дополнительное тепло от улучшения теплиц приводит к изменению климата, например, изменяя погодные условия, которые, в свою очередь, влияют на экосистемы. Парниковые газы переносятся в атмосфере ветром: они могут перемещаться даже на тысячи километров. Дополнительные парниковые газы способствуют глобальному потеплению. Климат, который меняется, оказывает различное локальное воздействие по всему миру, независимо от происхождения парниковых газов.

Парниковые газы остаются в атмосфере разное количество времени, и некоторые из них более эффективно нагревают атмосферу, чем другие. Одним из способов сравнения различных ПГ и их вклада в глобальное потепление является использование так называемого потенциала глобального потепления (ПГП), который представляет собой потенциал потепления ПГ по сравнению с двуокисью углерода (CO₂) в течение определенного периода времени, например, 100 лет.Каждый парниковый газ имеет разное значение ПГП в зависимости от времени его жизни в атмосфере и характеристик поглощения электромагнитного излучения.

Источники парниковых газов

Существуют как природные, так и антропогенные парниковые газы. Естественные источники включают дыхание и разложение растений, а также выброс парниковых газов океаном в атмосферу. Многие природные парниковые газы, такие как водяной пар, двуокись углерода, метан и закись азота, естественным образом встречаются в атмосфере.

Некоторые парниковые газы синтетические, антропогенные. К ним относятся, например, хлорфторуглероды (CFC), гидрофторуглероды (HFC), перфторуглероды (PFC) и гексафторид серы (SF₆). Их можно найти, например, в аэрозольных баллончиках, кондиционерах и хладагентах, а также в электронике.

Выбросы, вызванные деятельностью человека, возникают в результате сжигания ископаемых видов топлива, таких как нефть, уголь и природный газ, а также таких видов деятельности, как вырубка лесов, сельское хозяйство и производство цемента. По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), деятельность человека является причиной почти всего увеличения выбросов парниковых газов в атмосферу за последние 150 лет.

ICOS измеряет наиболее важные парниковые газы в атмосфере, экосистемах и океане: углекислый газ (CO₂), метан (CH₄), закись азота ( N₂O) и водяной пар (H₂О). Кроме того, существуют другие парниковые газы, такие как галоидоуглероды, озон и новые синтетические парниковые газы, например, гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ) и гексафторид серы (SF₆).

Список парниковых газов

Углекислый газ

Углекислый газ (СО₂) является основным парниковым газом, способствующим усилению парникового эффекта. В то время как СО₂ имеет большое разнообразие природных источников и поглотителей, деятельность человека является причиной значительного увеличения выбросов CO.₂ в атмосфере произошло со времен промышленной революции.

СО₂ происходит естественным образом в атмосфере как часть земного углеродного цикла – естественного круговорота углерода в воздухе, воде и экосистемах.Деятельность человека изменяет углеродный цикл либо за счет добавления CO₂ в атмосферу или влияя на способность естественных поглотителей удалять CO₂ из атмосферы. Сжигание ископаемого топлива (уголь, нефть, природный газ) и древесины являются основным источником антропогенного выброса CO.₂ выбросы. На естественные стоки влияет вырубка лесов и другие изменения в землепользовании.

По данным МГЭИК, выбросы парниковых газов, вызванные деятельностью человека, увеличились с доиндустриальной эпохи и сейчас выше, чем когда-либо. В период с 1750 по 2011 год примерно половина выбросов приходится на последние 40 лет.

Около 40% антропогенных выбросов остались в атмосфере. Остальное было удалено из атмосферы и сохранено на суше в растениях и почвах, а также в океанах. Океаны поглотили около 30% CO.₂, с негативными побочными эффектами, такими как закисление океана. Однако неясно, насколько эффективно эти CO₂ поглотители будут работать в будущем в условиях меняющегося климата и усиливающегося антропогенного воздействия.

Метан

Метан (СН₄) является вторым по важности парниковым газом для усиления парникового эффекта после углекислого газа ( CO₂). Метан выбрасывается естественными и антропогенными источниками. К основным природным источникам метана относятся водно-болотные угодья, тундра, океаны и их донные отложения, а также термиты. Природные источники составляют около 36% выбросов метана. Важные человеческие источники включают свалки, животноводство (особенно кишечную ферментацию сельскохозяйственных животных), выращивание риса, сжигание биомассы, а также производство, транспортировку и использование ископаемого топлива. Техногенные источники создают большую часть выбросов метана, на их долю приходится около 64% ​​от общего объема выбросов.

Оксид азота

Закись азота (N₂O) является третьим по важности ПГ для усиления парникового эффекта после углекислого газа (CO₂) и метан (CH₄). Несмотря на относительно небольшое количество N₂О в атмосфере его время жизни велико, около 120 лет, что делает его очень важным для общего количества глобальных парниковых газов.Н₂O имеет потенциал глобального потепления почти в 300 раз больше, чем углекислый газ. Уровни закиси азота сейчас выше, чем когда-либо за последние 800 000 лет. Со времен промышленной революции количество закиси азота в атмосфере увеличилось на 16%.

Выбросы закиси азота производятся как природными, так и антропогенными источниками. Основные естественные источники включают почвы под естественной растительностью, тундру и океаны. Важные человеческие источники поступают из сельского хозяйства (удобрения закиси азота, обработка почвы), навоза домашнего скота, сжигания биомассы или ископаемого топлива и промышленных процессов. В целом, по оценкам, более одной трети выбросов приходится на деятельность человека.

Водяной пар

Вода может принимать форму невидимого газа, называемого водяным паром (H₂О). Водяной пар является наиболее существенным природным парниковым газом в атмосфере и оказывает сильное влияние на воду и климат.

Изменения концентрации водяного пара являются результатом потепления атмосферы, а не прямым результатом деятельности человека. По мере повышения температуры атмосферы больше воды испаряется из наземных хранилищ, таких как реки, океаны, водохранилища и почва. Поскольку водяной пар является парниковым газом, большее количество водяного пара в атмосфере приводит к еще большему потеплению. Эта петля положительной обратной связи, в которой задействована вода, имеет решающее значение для прогнозирования будущего изменения климата.

Озон

Озон играет две разные роли в атмосфере. На уровне земли в атмосфере Земли тропосферный озон может действовать как прямой, согревающий парниковый газ, так и как косвенный регулятор продолжительности жизни парниковых газов. Во втором слое стратосферный озон обладает охлаждающим эффектом, потому что он действует как щит, который отфильтровывает большую часть ультрафиолетового света Солнца.

Озон создается и разрушается ультрафиолетовым излучением Солнца. Он создается из кислорода лучами высокой энергии, а лучи низкой энергии разрушают его.Некоторое количество озона образуется в результате деятельности человека в результате различных видов загрязнения воздуха (автомобильные выбросы, сжигание биомассы), которые затем вступают в реакцию с солнечным светом.

По оценкам, тропосферный озон вызвал примерно одну треть всего потепления, непосредственно связанного с парниковыми газами, которое наблюдалось со времен промышленной революции. Тропосферный озон является особенно трудным для отслеживания парниковым газом из-за его короткого времени жизни в атмосфере и значительных различий в его концентрации в разных регионах.

Тропосферный озон может влиять на продолжительность жизни некоторых парниковых газов. Распад тропосферного озона под действием солнечного света приводит к образованию гидроксильных (ОН) радикалов. Эти радикалы помогают уменьшить содержание некоторых других парниковых газов, таких как метан, и, следовательно, уменьшить их потенциал глобального потепления.

Синтетические парниковые газы

Синтетические парниковые газы долговечны и чрезвычайно эффективно поглощают солнечную радиацию. Синтетические парниковые газы включают галоидоуглеводороды, такие как CFC (хлорфторуглероды), HCFC (гидрохлорфторуглероды) и HFC (гидрофторуглероды). Другими синтетическими парниковыми газами являются, например, перфторуглероды (ПФУ) и гексафторид серы (SF6).

Галогенуглероды используются, например, для пропеллентов, холодильных устройств, кондиционеров, некоторых типов тепловых насосов и пенопласта. Галогенуглероды являются долгоживущими и мощными парниковыми газами. Например, CFC может оставаться в атмосфере более 102 лет и оказывает в 3800 раз более сильное согревающее действие, чем углекислый газ (CO₂) молекула. Тем не менее, международные правила эффективно ограничивают выбросы этих газов, и концентрации большинства из этих газов в настоящее время снижаются или, по крайней мере, стабилизируются.

ГФУ используются в холодильной технике и кондиционировании воздуха, аэрозолях, противопожарной защите и производстве пенообразователей. ПФУ создаются при производстве алюминия и магния и при обогащении урана, а также используются в глазной хирургии.Элегаз используется на электростанциях в качестве изоляционного газа, в распределительных устройствах с элегазовой изоляцией и в оборудовании автоматических выключателей, а также в научных целях.