DRIVHUSEFFEKT: HVORDAN DEN PRODUSERES, ÅRSAKER, GASSER, KONSEKVENSER - MILJØ - 2026

Den Drivhuseffekten er en naturlig prosess hvor atmosfæren beholder en del av den infrarøde stråling fra jorden og således varmer den. Denne infrarøde strålingen kommer fra oppvarmingen som genereres på jordoverflaten av solstråling.

Denne prosessen skjer fordi jorden som et ugjennomsiktig organ absorberer solstråling og avgir varme. På samme tid, siden det er en atmosfære, slipper ikke varmen helt ut i verdensrommet.

Ordning med drivhuseffekt. Kilde: Robert A. Rohde (Dragons flight på engelsk Wikipedia), Oversettelse til spansk felix, tilpasningsoppsett Basquetteur

En del av varmen tas opp og slippes ut i alle retninger av gassene som utgjør atmosfæren. Dermed opprettholder jorden en viss termisk likevekt som etablerer en gjennomsnittstemperatur på 15 ºC, og garanterer et variabelt område der livet kan utvikle seg

Begrepet "drivhuseffekt" er en likhet med drivhus for dyrking av planter i klima der omgivelsestemperaturen er lavere enn nødvendig. I disse dyrker husene, tillater taket av plast eller glass å passere sollys, men forhindrer utslipp av varme.

På denne måten opprettholdes et varmt mikroklima gunstig for utviklingen av planter, uavhengig av den lave utetemperaturen.

De mest relevante gassene i drivhuseffekten er vanndamp, karbondioksid (CO2) og metan. Da, som et resultat av forurensning generert av mennesker, blir andre gasser innlemmet og CO2-nivåene øker.

CO2-gasser, vanndamp og metan i atmosfæren

Disse gassene inkluderer nitrogenoksider, hydrofluorkarboner, perfluorerte hydrokarboner, svovelheksafluorid og klorfluorkarboner.

Er drivhuseffekten god eller dårlig?

Drivhuseffekten er grunnleggende for livet på jorden, da den garanterer det passende temperaturområdet for dens eksistens. De fleste biokjemiske prosesser krever temperaturer mellom -18oC til 50oC.

I den geologiske fortiden har det vært svingninger i jordens gjennomsnittstemperatur, enten økende eller synkende. I løpet av de siste to århundrene har det vært en prosess med vedvarende økning i den globale temperaturen.

Forskjellen er at økningen i øyeblikket er spesielt høy og ser ut til å være assosiert med menneskelig aktivitet. Disse aktivitetene genererer klimagasser som fremhever fenomenet.

Hva er problemet da?

Mennesker har vedvarende tilført miljøgifter siden midten av 1700-tallet, som et resultat av industrialiseringen. Blant disse miljøgiftene er utslipp av gasser som bidrar til drivhuseffekten, enten fordi de tar opp varme eller skader ozonlaget.

Ozonlaget finnes i den øvre delen av stratosfæren og filtrerer ultrafiolett (høyere energi) solstråling. Jo mer ultrafiolett stråling, jo mer varme og i tillegg kan mutagene effekter genereres.

På den annen side reduserer varmebeholdende gasser som CO2 og metan utslippsvarmetapet fra jorden. Mens blant gassene som skader ozonlaget er alle fluor og klorforbindelser.

Konsekvensene av økningen i drivhuseffekten er en økning i jordens temperatur. Dette fører igjen til en rekke klimatiske forandringer, inkludert smelting av is og is.

Hvordan produseres drivhuseffekten?

- Jordens atmosfære

Lag av atmosfære

Å forstå de grunnleggende elementene i den kjemiske sammensetningen og strukturen i atmosfæren er grunnleggende for å forstå drivhuseffekten.

Kjemisk sammensetning av jordas atmosfære

Nitrogen (N) dominerer i sammensetningen av jordas atmosfære, 79% og oksygen (O2) 20%. De resterende 1% består av forskjellige gasser, hvorav de mest tallrike er Argon (Ar = 0,9%) og CO2 (0,03%).

Disse gassene kan ikke absorbere sollys, det vil si kortbølgenergien som sendes ut av solen (synlig og ultrafiolett spekter).

Lag av atmosfære

Den høyeste andelen av atmosfæriske gasser er konsentrert i stripen som går fra jordoverflaten til 50 km i høyden. Dette skyldes attraksjonen som tyngdekraften lager på gassene som utgjør atmosfæren.

I disse første 50 km atmosfæren gjenkjennes to lag, det første fra 0 til 10 km høyt og det andre fra 10 til 50 km høyt. Den første kalles troposfæren og konsentrerer omtrent 75% av atmosfærens gassmasse.

Den andre er stratosfæren som konsentrerer 24% av den atmosfæriske gassmassen og i den øvre delen er ozonlaget. Ozonlaget er nøkkelen til å forstå drivhuseffekten, da det er ansvarlig for å fikse de ultrafiolette strålene fra solen.

Selv om ytterligere tre lag strekker seg over disse lagene i atmosfæren, er de to laveste de avgjørende faktorene for drivhuseffekten.

- Drivhuseffekten

Hovedelementene i prosessen der drivhuseffekten produseres, er solen, jorden og atmosfæriske gasser. Sola er energikilden, jorden mottakeren av denne energien og utsender av varme og gasser spiller forskjellige roller i henhold til deres egenskaper.

Solenergi

Sola avgir fundamentalt høyenergistråling, det vil si tilsvarer de synlige og ultrafiolette bølgelengdene til det elektromagnetiske spekteret. Utslippstemperaturen for denne energien når 6000 ºC, men det meste av den forsvinner underveis.

Av de 100% solenergien som når atmosfæren, reflekteres omtrent 30% til det ytre rom (albedo-effekt). 20% absorberes av atmosfæren, hovedsakelig av suspenderte partikler og ozonlaget, og de resterende 50% varmer jordoverflaten. Denne videoen gjenspeiler denne prosessen:

Jorden

Som ethvert legeme avgir jorden stråling, som i dette tilfellet er langbølget stråling (infrarød). Infrarød stråling som sendes ut av jorden, kommer fra glødesenteret (geotermisk energi), men utslippstemperaturen er lav (nesten 0 ºC).

Jorda mottar imidlertid solenergi som også varmer den og avgir ekstra infrarød stråling.

På den annen side reflekterer jorden en viktig del av solstrålingen på grunn av dens albedo (lys tone eller hvithet). Denne albedoen skyldes hovedsakelig skyer, vannmasser og is.

Når man tar hensyn til albedo og avstanden fra planeten til solen, skal jordas temperatur være -18 ºC (effektiv temperatur). Den effektive temperaturen refererer til hva en kropp bare skal ha med tanke på albedo og avstand.

Jordens virkelige gjennomsnittstemperatur er imidlertid rundt 15 ºC med en forskjell på 33 ºC med den effektive temperaturen. I denne markante forskjellen mellom den faktiske og effektive temperaturen spiller atmosfæren en grunnleggende rolle.

Atmosfæren

Nøkkelen til jordens temperatur er atmosfæren, hvis den ikke eksisterte, ville planeten være frosset permanent. Atmosfæren er gjennomsiktig for mye av kortbølgesstrålingen, men ikke for en stor andel av langbølget (infrarød) stråling.

Ved å slippe solstråling gjennom, varmer jorden opp og avgir infrarød stråling (varme), men atmosfæren tar opp noe av den varmen. På denne måten blir lagene i atmosfæren og skyene varme og avgir varme i alle retninger.

Drivhuseffekt

Prosessen med global oppvarming ved atmosfærisk oppbevaring av infrarød stråling er det som kalles drivhuseffekten.

Drivhus i Kew Gardens (England). Kilde: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kew_gardens_greenhouse.JPG

Navnet kommer fra landbruksdrivhusene, hvor det dyrkes arter som krever høyere temperaturer enn det som eksisterer i produksjonsområdet. For dette har disse dyrkede husene et tak som gjør det mulig å passere sollys, men beholder varmen som sendes ut.

På denne måten er det mulig å lage et varmt mikroklima for de artene som krever det i sin vekst.

Fører til

Selv om drivhuseffekten er en naturlig prosess, endres den av menneskelig handling (antropisk handling). Derfor er det nødvendig å differensiere de naturlige årsakene til fenomenet og antropiske endringer.

- Naturlige årsaker

Solenergi

Kortbølget (høyenergi) elektromagnetisk stråling fra solen er det som varmer jordens overflate. Denne oppvarmingen forårsaker utslipp av langbølget (infrarød) stråling, det vil si varme, inn i atmosfæren.

Geotermisk energi

Sentrum av planeten er glødende og genererer ekstra varme enn den forårsaket av solenergi. Denne varmen overføres gjennom jordskorpen hovedsakelig gjennom vulkaner, fumaroler, geysirer og andre varme kilder.

Atmosfærisk sammensetning

Egenskapene til gassene som utgjør atmosfæren, bestemmer at solstråling når jorden og at infrarød stråling delvis beholdes. Noen gasser som vanndamp, CO2 og metan er spesielt effektive til å beholde atmosfærisk varme.

Naturlige bidrag fra klimagasser

De gassene som beholder infrarød stråling fra oppvarming av jordoverflaten kalles drivhusgasser. Disse gassene produseres naturlig som CO2 som blir bidratt med respirasjon av levende vesener.

Havene bytter også ut store mengder CO2 med atmosfæren, og naturlige branner bidrar også med CO2. Havene er en naturlig kilde til andre klimagasser som nitrogenoksid (NOx).

På den annen side er mikrobiell aktivitet i jord også en kilde til CO2 og NOx. I tillegg bidrar fordøyelsesprosessene til dyr store mengder metan til atmosfæren.

- Antropogene årsaker

Varmeutvikling

Menneskelige aktiviteter bidrar ikke bare med gasser som øker drivhuseffekten, men gir også ekstra varme. En del av varmen som leveres kommer fra forbrenning av fossilt brensel og en annen fra nedgangen i albedo-effekten.

Temperaturfordeling på jordoverflaten. Kilde: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SurfaceTemperature.jpg

Det siste skyldes den større absorpsjonen av solenergi av mørke kunstige overflater som asfalt. Ulike undersøkelser har vist at store byer genererer en netto varmeinngang på mellom 1,5 og 3 ºC.

Industrielle aktiviteter

Industri generelt avgir ekstra varme til atmosfæren, så vel som forskjellige gasser som påvirker drivhuseffekten. Disse gassene kan absorbere og avgi varme (eks: CO2) eller ødelegge ozonlaget (eks: NOx, CFC og andre).

Biltrafikk

Store konsentrasjoner av kjøretøyer i byene er ansvarlige for det meste av CO2 som tilføres atmosfæren. Biltrafikk bidrar med rundt 20% av den totale CO2 som genereres ved forbrenning av fossilt brensel.

Produksjon av strøm og oppvarming

Forbrenning av kull, gass og oljederivater for produksjon av elektrisitet og oppvarming bidrar med nesten 50% av CO2.

Produksjon og byggebransje

Til sammen bidrar disse industrielle aktivitetene nesten 20% av CO2 produsert ved å brenne fossilt brensel.

skogbranner

Skogbranner er også forårsaket av menneskelige aktiviteter og frigjør årlig millioner av tonn klimagasser ut i atmosfæren.

Avfallsdumper

Akkumulering av avfall og gjæringsprosessene som foregår, samt forbrenning av nevnte avfall, er en kilde til klimagasser.

jordbruk

Landbruksaktivitet bidrar årlig mer enn 3 millioner tonn metangass til atmosfæren. Blant avlingene som bidrar mest i denne forbindelse er ris.

Når det gjelder ris, kommer metanbidraget fra økosystemet som genereres av dyrkingssystemet. Dette er fordi risen er plantet i et ark vann, og dermed skaper en kunstig sump.

I sumper bryter bakterier ned organisk materiale under anaerobe forhold som produserer metan. Denne avlingen kan bidra med opptil 20% av metan som injiseres i atmosfæren.

En annen avling hvis forvaltning genererer klimagasser er sukkerrør, siden den brennes før høsting og produserer en stor mengde CO2.

Drøvtyggende husdyr

Drøvtyggere som kyr forbruker fibrøst gress gjennom gjæringsprosesser utført av bakterier i fordøyelsessystemene. Nevnte gjæring frigjør 3 til 4 liter metangass ut i atmosfæren daglig for hvert dyr.

Bare hensyn til storfe vurderes et bidrag som tilsvarer 5% av klimagassene.

- Kjedereaksjon

Økningen i den globale temperaturen som forårsaker økningen i klimagasser, induserer en kjedereaksjon. Når temperaturen i havene øker, øker frigjøringen av CO2 i atmosfæren.

På samme måte frigjør smelting av polene og permafrosten CO2 som har blitt fanget der. Også ved høyere omgivelsestemperaturer er det større forekomst av skogbranner og mer CO2 frigjøres.

Drivhusgasser

Noen gasser som vanndamp og CO2 virker i den naturlige prosessen med drivhuseffekten. For den del involverer den antropiske prosessen andre gasser i tillegg til CO2.

Globale trendkurver for akkumulering av forskjellige klimagasser. Kilde: Gases_de_efecto_invernadero.png: DouglasGreenderivative work: Ortisa (talk) derivative work: Ortisa

Kyoto-protokollen vurderer utslippene av seks klimagasser, inkludert karbondioksid (CO2) og metan (CH4). Også nitrogenoksid (N2O), hydrofluorkarbon (HFC), perfluorert hydrokarbon (PFC) og svovelheksafluorid (SF6).

Vanndamp

Vanndamp er en av de viktigste klimagassene for sin evne til å absorbere varme. Imidlertid genereres likevekt fordi vann i flytende og fast tilstand reflekterer solenergi og kjøler jorden.

Karbondioksid (CO2)

Karbondioksid er den viktigste langlivede klimagassen i atmosfæren. Denne gassen er ansvarlig for 82% av økningen i drivhuseffekten som har skjedd de siste tiårene.

I 2017 rapporterte Verdens meteorologiske organisasjon en global CO2-konsentrasjon på 405,5 ppm. Dette representerer en økning på 146% over nivåene estimert for før 1750 (førindustriell æra).

Metan (CH

Metan er den nest viktigste klimagassen, og bidrar med rundt 17% av oppvarmingen. 40% av metan er produsert av naturlige kilder, hovedsakelig våtmarker, mens de resterende 60% er generert av menneskelige aktiviteter.

Blant disse aktivitetene er drøvtygger, risdyrking, utnyttelse av fossilt brensel og forbrenning av biomasse. I 2017 nådde atmosfærisk CH4 en konsentrasjon på 1 859 ppm, som er 257% høyere enn det preindustrielle nivået.

Nitrogenoksider (NOx)

NOx bidrar til ødeleggelse av stratosfærisk ozon, og øker mengden ultrafiolett stråling som trenger inn i jorden. Disse gassene stammer fra industriell produksjon av salpetersyre og adipinsyre samt fra bruk av gjødsel.

I 2017 nådde disse gassene en atmosfærisk konsentrasjon på 329,9 ppm, tilsvarer 122% av nivået estimert for den førindustrielle æra.

Hydrofluorkarboner (HFC)

Disse gassene brukes i forskjellige industrielle applikasjoner for å erstatte KFK-er. Imidlertid påvirker HFC-er også ozonlaget og har en veldig høy aktiv varighet i atmosfæren.

Perfluorert hydrokarbon (PFC)

PFC produseres i forbrenningsanlegg for aluminiumsmelteprosessen. I likhet med HFC-er har de en høy permanens i atmosfæren og påvirker integriteten til det stratosfæriske ozonlaget.

Svovelheksafluorid (SF6)

Denne gassen har også en negativ effekt på ozonlaget, så vel som høy utholdenhet i atmosfæren. Det brukes i høyspenningsutstyr og til produksjon av magnesium.

Klorfluorkarboner (CFC)

CFC er en kraftig klimagass som skader stratosfærisk ozon og er regulert under Montreal-protokollen. I noen land som Kina brukes det imidlertid fortsatt i forskjellige industrielle prosesser.

Hva er drivhuseffekten for levende vesener?

- Grensebetingelser

Livet slik vi kjenner det er ikke mulig over visse temperaturnivåer. Bare noen termofile bakterier er i stand til å bebo miljøer med temperaturer over 100 ºC.

Vital temperatur

Generelt varierer amplituden av temperaturvariasjon som tillater det meste av aktivt liv fra -18 ºC til 50 ºC. På samme måte kan livsformer eksistere i en latent tilstand ved temperaturer på -200 ºC og 110 ºC.

De fleste arter av dyr og planter har enda mer begrensede toleranser for romtemperatur.

- Den dynamiske temperaturen i temperaturen

Drivhuseffekten er en positiv naturlig prosess for livet på planeten, siden den garanterer det viktige temperaturområdet. Men dette er så lenge den rette balansen opprettholdes mellom solenergiinngang og infrarød stråling.

Balansen

Balanse er garantert fordi naturen produserer nesten like mange klimagasser som den immobiliserer. Havet produserer omtrent 300 gigatonn CO2, men absorberer litt mer.

På samme måte produserer vegetasjonen rundt 440 gigatonn CO2, samtidig som den fikserer rundt 450.

Konsekvenser av drivhuseffekten på grunn av forurensning

Antropisk forurensning bidrar med ekstra mengder klimagasser, og bryter den naturlige dynamiske balansen. Selv om disse mengdene er mye mindre enn de som genereres av naturen, er de nok til å bryte denne balansen.

Dette har alvorlige konsekvenser for den planetariske termiske balansen og i sin tur for livet på jorden.

Global oppvarming

Økningen i konsentrasjonen av klimagasser genererer en økning i den globale gjennomsnittstemperaturen. Faktisk anslås den gjennomsnittlige globale temperaturen å ha steget 1,1 ° C siden den førindustrielle æra.

På den annen side har det blitt indikert at perioden fra 2015 til 2019 har vært den hotteste på rekorden så langt.

Smelting av isen

Økningen i temperatur fører til smelting av polaris og breer over hele verden. Dette innebærer en økning i havnivået og endring av havstrømmene.

Klima forandringer

Selv om det ikke er noen full enighet om prosessen med klimaendringer som følge av global oppvarming, er realiteten at planetens klima endrer seg. Dette er dokumentert i endring av havstrømmer, vindmønster og nedbør, blant andre aspekter.

Ubalanser i befolkningen

Endring av naturtyper på grunn av temperaturøkningen påvirker artenes befolkning og biologiske atferd. I noen tilfeller er det arter som øker bestanden og utvider spredningsområdet.

Imidlertid kan de artene som har veldig smale temperaturområder for vekst og reproduksjon, redusere populasjonene betydelig.

Nedgang i matproduksjonen

Mange landbruks- og husdyrområder ser at produksjonen reduseres fordi artene påvirkes av økningen i temperatur. På den annen side resulterer økologiske endringer i spredning av jordbruksskadedyr.

Folkehelse

Vektorbårne sykdommer

Når den gjennomsnittlige planetstemperaturen øker, utvider noen sykdomsvektordyr sitt geografiske område. Dermed forekommer tilfeller av tropiske sykdommer utenfor deres naturlige rekkevidde.

Sjokk

Økningen i temperatur kan gi den såkalte termiske støt eller heteslag, noe som innebærer ekstrem dehydrering. Denne situasjonen kan forårsake alvorlig organsvikt, spesielt hos barn og eldre.

Forebygging og løsninger

For å forhindre økning i drivhuseffekten, er det nødvendig å redusere utslippene av gassene som forårsaker den. Dette krever tiltak som spenner fra offentlig bevissthet, gjennom nasjonal og internasjonal lovgivning, til teknologiske endringer.

I følge klimapanelet (IPCC) er det imidlertid ikke nok å redusere utslippene. I tillegg er det nødvendig å redusere den nåværende konsentrasjonen av klimagasser i atmosfæren for å stoppe den globale oppvarmingen.

Slik sett er en løsning å øke vegetasjonsdekningen for å fikse atmosfærisk CO2. En annen er å implementere teknologiske luftfiltreringssystemer for å trekke ut CO2 og fikse det i industriprodukter.

Så langt har ikke forsøket på å nå internasjonale avtaler som Kyoto-protokollen oppfylt deres mål. På den annen side er den teknologiske utviklingen for å trekke ut atmosfærisk CO2 bare på prototypenivå.

Forebygging

For å forhindre en økning i drivhuseffekten, er det nødvendig å redusere produksjonen av klimagasser. Dette innebærer en rekke handlinger som inkluderer utvikling av innbyggerens samvittighet, lovgivningsmessige tiltak, teknologiske endringer.

bevissthet

Et statsborgerskap som er klar over problemet med global oppvarming som følge av økningen i drivhuseffekten, er grunnleggende. På denne måten blir det nødvendige sosiale presset gitt slik at regjeringer og økonomiske makter treffer de nødvendige tiltak.

Juridisk rammeverk

Den viktigste internasjonale avtalen for å takle problemet med generering av klimagasser er Kyoto-protokollen. Hittil har dette juridiske instrumentet imidlertid ikke vært effektivt for å redusere frekvensen av klimagassutslipp.

Noen av de viktigste industrilandene med de høyeste utslippstallene signerte ikke protokollforlengelsen for sin andre periode. Derfor er et strengere nasjonalt og internasjonalt juridisk rammeverk nødvendig for å oppnå reell effekt.

Teknologiske endringer

Reengineering av industrielle prosesser er nødvendig for å redusere klimagassutslipp. Tilsvarende er det nødvendig å fremme bruken av fornybare energier og redusere bruken av fossile brensler.

På den annen side er det viktig å redusere produksjonen av forurensende avfall generelt.

Solutions

Ifølge eksperter er det ikke nok å redusere klimagassutslipp, i tillegg er det nødvendig å redusere dagens konsentrasjoner i atmosfæren. For dette er det foreslått forskjellige alternativer som kan bruke svært enkle eller sofistikerte teknologier.

Karbon synker

For dette anbefales det å øke dekningen av skog og jungler, samt implementere strategier som grønne tak. Planter fikser atmosfærisk CO2 i plantestrukturene sine, og trekker den ut fra atmosfæren.

Karbonavsugspumper

Fram til nå er det kostbart å hente ut CO2 fra atmosfæren energisk og har høye økonomiske kostnader. Imidlertid pågår forskning for å finne effektive måter å filtrere luften og fjerne CO2.

Et av disse forslagene er allerede i pilotanleggsfasen og utvikles av Universitetene i Calgary og Carnegie Mellon. Denne planten bruker en løsning av kaliumhydroksyd som vannlås og kaustisk kalsium, gjennom hvilken luften filtreres.

I denne prosessen blir CO2-innholdet i luften beholdt og danner kalsiumkarbonat (CaCO3). Deretter blir kalsiumkarbonatet oppvarmet og CO2 frigjort ved å anvende den resulterende rensede CO2 til industriell bruk.

Bibliografiske referanser

1. Bolin, B. og Doos, BR Drivhuseffekt.
2. Caballero, M., Lozano, S. og Ortega, B. (2007). Drivhuseffekt, global oppvarming og klimaendringer: et jordvitenskapelig perspektiv. University Digital Magazine.
3. Carmona, JC, Bolívar, DM og Giraldo, LA (2005). Metangass i husdyrproduksjon og alternativer for å måle dens utslipp og redusere dens innvirkning på miljø og produksjon. Colombianske tidsskrift for livestock Sciences.
4. Elsom, DM (1992). Atmosfærisk forurensning: et globalt problem.
5. Martínez, J. og Fernández, A. (2004). Klimaendringer: utsikt fra Mexico.
6. Schneider, SH (1989). Drivhuseffekten: vitenskap og politikk. Vitenskap.