Încălzirea globală – Gazele cu efect de seră

(Concentrații de CO₂ în ultimii 800.000 de ani. )

Prin el însăși, sistemul climatic poate genera modificări aleatorii ale temperaturilor globale de-a lungul anilor până la zeci de ani, dar schimbările pe termen lung provin doar din așa-numitele forțe externe. Aceste forțe sunt „externe” pentru sistemul climatic, dar nu neapărat externe față de Pământ. Exemple de forțe externe includ schimbări în compoziția atmosferei (de exemplu, concentrații crescute de gaze cu efect de seră), lumina solară, erupții vulcanice și variații ale orbitei Pământului în jurul Soarelui.

(Schema efectului de seră care prezintă fluxurile de energie între spațiu, atmosferă și suprafața Pământului. Schimbările de energie sunt exprimate în wați pe metru pătrat (W/m²). )

Gaze cu efect de seră

Efectul de seră este procesul prin care absorbția și emisia de radiație infraroșie prin gazele din atmosfera unei planete încălzesc atmosfera și suprafața inferioară. A fost propus de Joseph Fourier în 1824, descoperită în 1860 de John Tyndall, a fost investigat pentru prima dată cantitativ de către Svante Arrhenius în 1896, iar descrierea sa științifică a fost dezvoltată în anii 1930 până în anii 1960 de către Guy Stewart Callendar.

(Emisiile globale de gaze cu efect de seră în 2010, pe sectoare.)

Pe Pământ, o atmosferă care conține cantități naturale de gaze cu efect de seră determină o temperatură a aerului aproape de suprafață să fie mai mare cu aproximativ 33 °C decât în ​​absența lor. Fără atmosfera Pământului, temperatura medie a Pământului ar fi mult sub temperatura de îngheț a apei. Principalele gaze cu efect de seră sunt vaporii de apă, ceea ce reprezintă aproximativ 36-70% din efectul de seră; dioxidul de carbon (CO₂), care provoacă 9-26%; metan (CH₄), care provoacă 4-9%; și ozon (O₃), care provoacă 3-7% din efectul de seră. Norii afectează, de asemenea, echilibrul radiațiilor, similar cu gazele cu efect de seră.

Activitatea umană de la Revoluția Industrială până în prezent a crescut cantitatea de gaze cu efect de seră din atmosferă, ceea ce a dus la creșterea forțării radiative de CO₂, metan, ozon troposferic, cluorofluorocarbon și oxid de azot. Conform lucrărilor publicate în 2007, concentrațiile de CO₂ și metan au crescut cu 36% și, respectiv, 148%, începând cu anul 1750. Aceste niveluri sunt mult mai mari decât în ​​orice moment în ultimii 800.000 de ani, perioadă pentru care s-au extras date fiabile din calota glacială. Dovezi geologice mai puțin directe indică faptul că valorile de CO₂ mai mari decât acestea au fost văzute ultima oară acum 20 de milioane de ani.

(Ponderea procentuală a emisiilor globale cumulative de CO₂ legate de energie între 1751 și 2012 în diferite regiuni.)

Combustia combustibililor fosili a produs aproximativ trei sferturi din creșterea CO₂ din activitatea umană în ultimii 20 de ani. Restul acestei creșteri se datorează în special schimbărilor în utilizarea terenurilor, în special al despăduririlor. O altă sursă semnificativă de non-combustibil pentru emisiile de CO₂ antropice este calcinarea calcarului pentru producția de clincher, un proces chimic care eliberează CO₂. Estimările emisiilor globale de CO₂ în 2011 din arderea combustibililor fosili, inclusiv producția de ciment și gazele de ardere, au fost de 34,8 miliarde de tone (9,5 ± 0,5 PgC), o creștere de 54% față de emisiile din 1990. Arserea cărbunelui a reprezentat 43% emisii de gaze cu efect de seră, ulei 34%, gaz 18%, ciment 4,9% și gaze de ardere de 0,7%.

În mai 2013, s-a raportat că citirile pentru CO₂ luate pe site-ul mondial principal de referință din Mauna Loa au depășit 400 ppm. Potrivit profesorului Brian Hoskins, aceasta este probabil prima dată când nivelurile de CO₂ au fost atât de ridicate pentru aproximativ 4,5 milioane de ani. Concentrațiile lunare globale de CO₂ au depășit 400 ppm în martie 2015, probabil pentru prima dată în câteva milioane de ani. La 12 noiembrie 2015, oamenii de știință ai NASA au raportat că dioxidul de carbon produs de om continuă să crească peste nivelurile nevăzute de sute de mii de ani; în prezent, aproximativ jumătate din dioxidul de carbon eliberat din arderea combustibililor fosili nu este absorbit de vegetație și de oceane și rămâne în atmosferă.

(Emisii globale de dioxid de carbon pe țări.)

În ultimele trei decenii ale secolului al XX-lea, produsul intern brut pe cap de locuitor și creșterea populației au fost principalii factori determinanți ai creșterii emisiilor de gaze cu efect de seră. Emisiile de CO₂ continuă să crească datorită arderii combustibililor fosili și a schimbării utilizării terenurilor. Emisiile pot fi atribuite diferitelor regiuni. Atribuțiile emisiilor datorate schimbării utilizării terenurilor sunt supuse unei incertitudini considerabile.

S-au proiectat scenarii de emisii, estimări ale modificărilor viitoarelor niveluri de emisii de gaze cu efect de seră, care depind de evoluțiile economice, sociologice, tehnologice și naturale incerte. În majoritatea scenariilor, emisiile continuă să crească în cursul secolului, în timp ce în câteva emisii sunt reduse. Rezervele de combustibili fosili sunt abundente și nu vor limita emisiile de carbon în secolul XXI. Scenariile de emisie, combinate cu modelarea ciclului de carbon, au fost utilizate pentru a produce estimări privind modificarea concentrațiilor atmosferice ale gazelor cu efect de seră în viitor. Folosind cele șase scenarii de „marker” IPCC SRES, modelele sugerează că până în anul 2100, concentrația atmosferică a CO₂ ar putea fi cuprinsă între 541 și 970 ppm. Aceasta este cu 90-250% mai mare decât concentrația din anul 1750.

Media populară și publicul confundă adesea încălzirea globală cu depleția de ozon, adică distrugerea ozonului stratosferic (de exemplu, stratul de ozon) de clorofluorocarburi. Deși există câteva domenii de legătură, relația dintre cele două nu este puternică. Ozonul stratosferic redus a avut o ușoară influență de răcire asupra temperaturilor suprafeței, în timp ce ozonul troposferic crescut a avut un efect de încălzire ceva mai mare.