Artykuły

W każdym wieku tworzymy klimat. Sztuczne podgrzewanie atmosfery

Atmosfera to tak naprawdę cienka ochronna osłona. Stosunek jej grubości do wielkości Ziemi można porównać do skórki sporego jabłka. Obecna temperatura powierzchni Ziemi jest wynikiem równowagi pomiędzy dochodzącym do niej promieniowaniem słonecznym a uchodzącym z niej promieniowaniem podczerwonym.

By nie dochodziło do „przegrzania” Ziemi, promieniowanie podczerwone powinno opuszczać atmosferę. Jednak napotyka ono przeszkodę w postaci dwutlenku węgla i pary wodnej, znajdującej się w troposferze. Gazy te są prawie nieprzepuszczalne. Promieniowanie podczerwone ogrzewa zatem dolną atmosferę, a tym samym wtórnie Ziemię. Tę pułapkę energetyczną nazywamy efektem cieplarnianym. Dotychczas zasadniczą rolę w tym procesie odgrywała para wodna. Dziś rośnie rola drugiego i trzeciego gazu cieplarnianego, czyli dwutlenku węgla i metanu. Jeśli poziom stężenia tych gazów będzie wzrastał, możemy spodziewać się, że letnie temperatury, które dotychczas notowane były jako rekordowe, staną się przeciętne. Ekstremalne susze staną się normą, podobnie jak nawałnice i powodzie o niespotykanej dotąd skali. Także nasze wysiłki związane z przystosowaniem do zmian klimatu mogą okazać się niewystarczające.

 

400 cząsteczek na milion

Zdaniem naukowców nie ma żadnych wątpliwości co do tego, że człowiek jest odpowiedzialny za wzrastający poziom koncentracji CO2 w atmosferze. Większość antropogenicznych emisji pochodzi z sektora energetycznego, przede wszystkim ze spalania paliw kopalnych. Na początku rewolucji przemysłowej poziom CO2 w atmosferze wynosił 280 ppm (cząsteczek na milion, czyli cząsteczek CO2 na milion innych obecnych w atmosferze), ale w roku 1958 (kiedy rozpoczęła pomiary stacja na Hawajach) wartość ta wzrosła do 316 ppm. Niestety w 2012 roku średnie stężenie CO2 wynosiło już 393, 82 ppm, a w roku ubiegłym osiągnęło krytyczny poziom 400 ppm. Oznacza to, że od początku XVII stulecia do dziś przybyło nam w atmosferze około 180 miliardów ton węgla. Koncentracja CO2 z roku na rok rośnie o 2 cząsteczki na milion i proces ten przyspiesza. Do czego może to doprowadzić? Doskonale widać to zjawisko w szklarniach, gdzie jest cieplej niż na zewnątrz. Do nich bez przeszkód dopływa energia słoneczna (promieniowanie krótkofalowe), zaś promieniowanie zwrotne z wnętrza szklarni (długofalowe) jest w całości pochłaniane przez folię i szkło.

 

Za dużo mięsa…

Z jednego z ostatnich raportów Światowej Organizacji Wyżywienia i Rolnictwa ONZ wynika, że zagrożeniem dla środowiska i globalnego klimatu nie są jedynie elektrownie i samochody, ale też… krowy! Jak to możliwe? Otóż hodowla bydła jest źródłem emisji 18 proc. gazów cieplarnianych. Jest to więcej niż ilość CO2 emitowanego przez samochody, samoloty i wszystkie inne środki transportu łącznie. Ponadto paliwa zużywane do wytwarzania nawozów sztucznych (do intensyfikacji produkcji pasz), wraz z ich transportem, są źródłem 9 proc. całkowitej emisji CO2. Hodowla bydła skutkuje emisją ponad 100 różnych gazów, w tym amoniaku, jednego ze sprawców kwaśnych opadów. Głównym oskarżonym jest tu jednak metan. Co prawda rozpad molekuły metanu w atmosferze nie jest długi (średnio 10 lat), ale wzrost koncentracji tego gazu jest dużo szybszy niż CO2. Nie tylko hodowla bydła okazuje się zgubna dla środowiska. Otóż większy jednostkowy wpływ na zmiany klimatu mają owce. Wyprodukowanie kilograma baraniny wiąże się z emisją do atmosfery 17,4 kg CO2. Dla porównania: w przypadku wołowiny jest to 12,98 kg, wieprzowiny – 6,35 kg i mięsa drobiowego – 4,57 kg.

Oczywiście różne gazy różnią się wpływem na globalne ocieplenie. Ustalono, że 1 tona metanu ma taki sam wpływ, jak 23 tony CO2, natomiast 1 tona tlenku azotu działa na środowisko tak, jak 296 ton CO2. Można więc łatwo obliczyć, że 1 tona baraniny ociepla klimat tak samo, jak 1300 kg wołowiny, 2,5 tony wieprzowiny lub 4 tony drobiu.

 

Nie tylko CO2

W ostatnich latach badacze zmian klimatu coraz częściej zwracają uwagę na inne cieplarniane gazy kierowane do troposfery (najniższej części atmosfery). Wystarczy tu wspomnieć o tlenkach azotu, ozonie i freonach. Podtlenek azotu (N2O) to intensywnie pochłaniający promieniowanie podczerwone gaz. Obecność podtlenku azotu wywołana jest nadużywaniem nawozów sztucznych oraz spalaniem paliw i biomasy. Ponieważ jednak głównym źródłem N2O jest uprawa gleby, możemy spodziewać się wzrostu koncentracji tego gazu, nawet po ustaniu przyczyn. Zwłaszcza że jest to substancja bardzo trwała (rozpad cząsteczki trwa 100-200 lat).

Problemy mamy także z ozonem. Chroni on Ziemię przed zabójczym promieniowaniem ultrafioletowym, ale jego koncentracja zmniejsza się w stratosferze, czyli górnej granicy atmosfery. Zwiększa się natomiast ilość ozonu w troposferze, co skutkuje tworzeniem się w miastach smogu fotochemicznego, toksycznej kompozycji zanieczyszczeń gazowych, przede wszystkim związanych z motoryzacją.

Rozwój cywilizacji niestety nie tylko potęguje wzrost naturalnych dla atmosfery gazów, ale wiąże się też z syntetyzowaniem gazów wykazujących skrajnie wysokie działanie cieplarniane przez wyjątkowo dobre absorbowanie promieniowania długofalowego. Niewątpliwą rolę w procesie cieplarnianym odgrywają freony 11 i 12, które są emitowane do atmosfery w ilości 6 i 8 ton. Niestety trwałość freonów jest taka sama, jak w przypadku podtlenku azotu, zatem dopiero pełny zakaz ich używania może zatrzymać wzrost koncentracji.

Na globalne ocieplenie mają także wpływ inne mechanizmy uruchamiane przez człowieka. Wystarczy wspomnieć o potężnych porcjach energii uwalnianych w procesach chłodzenia urządzeń energetycznych (zwłaszcza w elektrowniach) i pojazdów. Duże miasta ze względu na emisję ciepła i zmianę podłoża (pochłaniające w wysokim stopniu ciepło sztuczne nawierzchnie i zabudowa) to swoiste wyspy znacznie cieplejsze od otoczenia. Tworzą się tu strefy o odmiennym składzie atmosfery, gdzie zachodzą specyficzne procesy łączenia się substancji gazowych. To także miejsca skrajnie niezdrowe. O tym, że nie są to mity, może świadczyć np. fakt, że w Warszawie jest zwykle cieplej o 1-3 stopnie niż w pobliskiej Puszczy Kampinoskiej…

 

Już dziś zapraszamy do lektury następnego artykułu z cyklu „W każdym wieku tworzymy klimat”, który ukaże się w marcowym wydaniu „Żyjmy Dłużej”. Opowiemy w nim o ekstremalnych suszach, powodziach i zmianach poziomu mórz.

Na podstawie książki „O ociepleniu klimatu na chłodno” pod red. Witolda Lenarta