HVILKE GASSER FÅR ATMOSFÆREN TIL Å OVEROPPHETES? - VITENSKAP - 2025

Gassene som får atmosfæren til å overopphetes er de som absorberer og avgir infrarød stråling. På samme måte bidrar gasser som skader ozonlaget til overoppheting, fordi de letter større penetrering av ultrafiolett stråling.

Global oppvarming er økningen i gjennomsnittstemperaturen i den terrestriske biosfæren som oppstår på grunn av drivhuseffekten. Denne effekten er et naturlig fenomen som består i å blokkere utgangen av landvarme (infrarød stråling) mot det ytre rom.

Gasser som forårsaker overoppheting. Kilde: En løs slips

Denne blokkeringen utøves av noen av gassene som naturlig utgjør jordens atmosfære, for eksempel vanndamp og CO2. Dette er et fenomen som oppstår naturlig og lar planeten ha en biologisk passende temperatur.

Hvordan varmer gasser jorda?

Den grunnleggende energikilden som varmer jorden er solstråling, spesielt ultrafiolett stråling. Det filtreres delvis av ozonlaget (O3) i stratosfæren.

Den ultrafiolette strålingen (kortbølgen) som klarer å trenge gjennom, varmer jordoverflaten og dens varme slippes ut i rommet som infrarød stråling (langbølge). Imidlertid er det en menneskelig innflytelse på prosessen på grunn av den kunstige utslipp av klimagasser.

Disse gassene absorberer og avgir varme eller ødelegger ozon som regulerer inntreden av ultrafiolett stråling. Gassene som bidrar til drivhuseffekten, enten naturlig eller av menneskelig påvirkning, kalles drivhusgasser (GHG).

På globalt nivå blir spesiell oppmerksomhet rettet mot global oppvarming og ødeleggelse av ozonlaget. Montreal-protokollen om stoffer som tømmer ozonlaget er en internasjonal traktat som trådte i kraft i 1989 og regulerer bruken av disse gassene.

Denne protokollen ble ratifisert av 65 land med Kigali-endringen fra 1. januar 2019. Kyoto-protokollen tar for sin del spørsmål om global oppvarming.

I Kyoto-protokollen er det vurdert seks klimagasser som er karbondioksid, metan, lystgass, hydrofluorokarbon, perfluorert hydrokarbon og svovelheksafluorid.

For å evaluere en gass som produserer overoppheting, vurderes dens brukstid og dets globale oppvarmingspotensial (GWP). GWP sammenligner mengden varme fanget av en gass med varmen fanget av CO2, hvis GWP er standardisert til 1.

Hovedgasser får atmosfæren til å overopphetes

Vanndamp

Vanndamp er en naturlig og vital komponent i jordens atmosfære og spiller en veldig viktig rolle i drivhuseffekten på grunn av dens evne til å absorbere varme. I tillegg reflekterer vann i flytende og fast tilstand solenergi som kjøler jorden.

Karbondioksid (CO2)

Karbondioksid er den viktigste klimagassen, og er ansvarlig for mer enn 80% av økningen i dette fenomenet. CO2-nivåene har økt alarmerende på grunn av industri- og transportaktiviteter.

I følge noen estimater, før den industrielle revolusjonen, nådde den atmosfæriske konsentrasjonen av CO2 omtrent 280 ppm (deler per million), og i 1998 nådde den 365 ppm. Dette representerer en økning på 1,5 ppm per år og en 31% økning fra 1750 nivåer.

CO2-konsentrasjon. Kilde: Hannes Grobe 21:17, 5 november 2006 (UTC)

Ved å bestemme den isotopiske sammensetningen av gjeldende atmosfærisk CO2, har det vist seg at økningen kommer fra forbrenning av fossilt brensel og avskoging. CO2 fungerer ved å absorbere og avgi infrarød stråling og har en levetid på 5 til 200 år.

Metan (CH

Metan er den andre klimagassen som bidrar med omtrent 17% av oppvarmingen gjennom absorpsjon og stråling av varme. Selv om mye av denne gassen forekommer naturlig, hovedsakelig i sumper, er det et viktig menneskelig bidrag (ca. 50%).

Metankonsentrasjon. Kilde: Metan-global-gjennomsnitt-2006.jpg: NOAAderivativt arbeid: Ortisa

Omtrent 60% av metan som for tiden eksisterer i atmosfæren, er et produkt av menneskelige (antropiske) aktiviteter. Blant de viktigste antropiske kildene er husdyrhold, risdyrking, utnyttelse av fossilt brensel og forbrenning av biomasse.

De estimerte nivåene av denne gassen før den industrielle epoken er 700 ppb (deler per milliard) og for 1998 nådde den 1.745 ppb, noe som representerer en økning på 149%. Imidlertid har metan en brukbar levetid i den nedre atmosfæren, og når bare 12 år.

Nitrogenoksider (NOx)

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

Nitrogenoksid (N2O) hadde en atmosfærisk konsentrasjon på 270 ppb før den industrielle epoken, for deretter å nå 314 ppb i 1998. Dette representerer en økning på 16% i konsentrasjonen, og den har en levetid på 114 år som gjør det veldig problematisk.

Hydrofluorkarboner (HFC)

Dette er gasser som brukes i forskjellige industrielle applikasjoner, og erstatter CFC-er som er begrenset av Montreal-avtalen. Imidlertid påvirker HFC-er også ozonlaget og har en høy aktiv varighet i atmosfæren (opptil 260 år).

Disse gassene fantes ikke i atmosfæren, de ble introdusert av mennesker, og når det gjelder HFC-23 når den en konsentrasjon på 14 ppt (deler per billion).

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)

Dette er en annen gass hvis overopphetingseffekten går gjennom ødeleggelsen av ozonlaget. Det brukes i høyspenningsutstyr og i produksjon av magnesium, og har en høy permanens i atmosfæren.

Klorfluorkarboner (CFC)

CFC er en kraftig klimagass som skader stratosfærisk ozon og er regulert under Montreal-protokollen. Imidlertid er det i noen land det fortsatt brukes, slik er Kina.

Skader på ozonlaget er forårsaket av kloratomer som dissosierer når de rammes av ultrafiolett stråling.

De viktigste klorfluorkarbonene er CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 og CFC-115. Disse gassene fantes ikke i atmosfæren, men i 1998 nådde CFC-11 allerede 268 ppt, med en levetid på 45 år.

Metylkloroform eller trikloretan (CH3CCL3)

Det er en spesiell type CFC, brukt som løsemiddel og til rengjøring av metaller. Ved nedbryting avgir den kloridgasser, hvis kloratomer bidrar til ødeleggelse av ozonlaget.

Troposfærisk ozon (O3)

Troposfæren O3 er ozonet som dannes på bakkenivå, mellom overflaten og 18 km høy. Selv om stratosfærisk ozon bidrar til å redusere global overoppheting ved å redusere inntreden av ultrafiolett stråling, genererer troposfærisk ozon oppvarming.

Smog i Harbin (Kina). Kilde: Fredrik Rubensson

Det har blitt hevdet at effekten av troposfærisk ozon er motstridende. På den ene siden genererer det en overfladisk oppvarming av jorden, men samtidig eliminerer den andre klimagasser.

Uansett er O3 en giftig gass som forårsaker lungeskader, i tillegg til at forskjellige materialer forringes.

Klordifluormetan (HCFC-22)

Den kalles R-22, en fargeløs gass og inntil nylig den mest brukte i kjøleutstyr. Imidlertid er den i dag forbudt i store deler av verden på grunn av den negative effekten på ozonlaget.

Karbonklorid eller karbontetraklorid (CCl4)

Det er et organoklor som nå er forbudt mange steder på grunn av dets giftighet, men det ble mye brukt som kjølemiddel, slukemiddel, avfettingsmiddel og sprøytemidler. Når denne forbindelsen brytes ned, genererer den derivater som påvirker ozonlaget.

Tetrafluormetan eller perfluormetan (CF4)

Det er en gass kjent som R-14 og brukes som kjølemiddel, men den har en høy kapasitet til å absorbere og avgi ultrafiolett energi. Den har en levetid i atmosfæren på mer enn 50 000 år og et globalt oppvarmingspotensial på 6 500.

I følge Guinness World Records er tetrafluormetan den mest vedvarende klimagassen, selv om den lave andelen i atmosfæren begrenser effekten.

Hexafluoroethane (C2F6)

Det brukes i kjølemedier og i produksjon av aluminium, siden det er veldig stabilt takket være den høye energien i karbon-fluorbindingen. Dette gir en lang levetid på minst 500 år.

På samme måte har det et stort potensiale for å absorbere infrarød stråling, noe som gjør det til et problem for globale temperaturer. Hexafluoroethane er på listen over klimagasser fra Intergo Governmental Panel on Climate Change (IPCC).

Svovelheksafluorid (SF6)

Det er en giftfri gass, fem ganger tyngre enn luft, med en GWP-indeks på 176 (20 000 ganger mer enn CO2). På den annen side har den en levetid på 3200 år, selv om det fordi den er så tett, ikke stiger til de øvre lagene i atmosfæren.

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. Elsom, DM (1992). Atmosfærisk forurensning: et globalt problem.
4. IPCC (2001). Tredje vurderingsrapport Klimaendringer 2001: Det vitenskapelige grunnlaget.
5. IPCC (2018). Global oppvarming på 1,5 ºC.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM og Tett, SFB (1995). Klimarespons på økende nivåer av klimagasser og sulfat-aerosoler. Natur.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP og Stordal, F. (1998). Nye estimater av strålingsmakt på grunn av godt blandede klimagasser. Geofysiske forskningsbrev.
8. Rodhe, H. (1990). En sammenligning av bidraget fra forskjellige gasser til drivhuseffekten. Vitenskap.
9. Schneider, SH (1989). Drivhuseffekten: vitenskap og politikk. Vitenskap.