Przyczyny efektu cieplarnianego

Atmosfera naszej planety to powietrze będące mieszaniną różnorodnych gazów i aerozoli. Skład atmosfery kształtuje się różnie w zależności od wysokości, na której występuje. W dużym uproszczeniu można jednak przyjąć, że to niejednorodna mieszanina gazów. Najpowszechniejsze z nich to azot (ponad 78%) i tlen (20%). Pozostałe gazy stanowią ułamkowe części składowe powietrza, ale pomimo tego nie należy bagatelizować ich znaczenia.

Podstawowym gazem cieplarnianym jest para wodna czyli woda w gazowym stanie skupienia. Zgodnie z szacunkami naukowców jest ona odpowiedzialna za efekt cieplarniany w 30 do 60 procentach. Jej obecność w atmosferze nie jest oczywiście stała i podlega wahaniom w zależności od pory dnia, pory roku czy obszaru występowania. Z pary zbudowane są chmury, jej obecność w powietrzu można łatwo stwierdzić naocznie. Para wodna ma bardzo duże znaczenie z tego względu, że z jednej strony doskonale pochłania część promieniowania słonecznego z drugiej zaś znacznie ogranicza oddawanie ciepła w postaci promieniowania podczerwonego. Jej obecność w powietrzu to efekt parowania zasobów wodnych: mórz, rzek, jezior, oceanów, ale też odparowywania wody z gruntów, roślin i innych organizmów. Atmosfera oczyszcza się z pary poprzez opady, a proces wymiany pary i generalnie obieg wody w przyrodzie pozostaje w ścisłej zależności od temperatury, a im cieplej tym zwiększa się parowanie wody, czyli rośnie zawartość pary wodnej w powietrzu a tym samym wzrasta efekt cieplarniany.

Kolejnym z gazów cieplarnianych jest dwutlenek węgla. Jego obecność w atmosferze stwierdza się od dawna i jest on jednym z czynników odpowiedzialnych za przyjazną życiu temperaturę. Jednak w wyniku emisji dwutlenku węgla w procesach spalania paliw i wypalania lasów, jego cieplarniane znaczenie wzrasta i wzrasta też wpływ na klimat. Udział dwutlenku węgla w efekcie szklarniowym ocenia się na ok. 9-26%, a zdolność pochłaniania promieniowania podczerwonego równa jest 1. Duży udział w ocieplaniu klimatu ma metan. Jest to gaz wytwarzany w procesach naturalnych, głównie przez bakterie rozkładające materię organiczną (szczątki roślin i zwierząt). Nadmiar metanu w powietrzu, a więc i spotęgowanie efektu cieplarnianego powodowany jest głównie przez przemysł wydobywczy i składowiska odpadów organicznych (wysypiska). Metan ma trzydziestokrotnie większą zdolność pochłaniania promieniowania podczerwonego od dwutlenku węgla.

Pozostałe gazy przyczyniające się do powstania i nasilenia (w wyniku emisji przez człowieka) efektu cieplarnianego to tlenki azotu, w tym podtlenek azotu, ozon i freony. Zdolność pochłaniania promieniowania cieplnego przez podtlenek azotu szacuje się na 150krotność zdolności dwutlenku węgla, a gaz ten powstaje głównie w wyniku emisji spalin i używania nawozów azotowych w rolnictwie.

Ozon, który w wyższych warstwach atmosfery tworzy ochronną ozonosferę w niższych warstwach przyczynia się do zatrzymywania ciepła wypromieniowywanego z Ziemi, a jego chłonność jest 200 razy większa niż te same zdolności dwutlenku węgla. Zawartość ozonu cieplarnianego wzrasta głównie w wyniku reakcji chemicznych tlenku węgla, węglowodorów i tlenków azotu, emitowanych w przemysłowych procesach spalania.

I wreszcie freony, które nie są naturalnym składnikiem powietrza, a zostały stworzone przez człowieka. Co prawda w powietrzu jest ich niewiele, ale z kolei zdolność zatrzymywania promieniowania przekracza o 10 do 20 tysięcy zdolności dwutlenku węgla w tym zakresie.