Siltumnīcas efekts: definīcija, cēloņi un ietekme uz klimatu

Uzzini, kas ir siltumnīcas efekts, kā CO2 un metāns to pastiprina un kā tas ietekmē klimatu — cēloņi, sekas un iespējamie risinājumi.

Siltumnīcas efekts rodas, kad dažas gāzes Zemes atmosfērā (gaisā ap Zemi) aiztur infrasarkano starojumu. Tādējādi planēta kļūst siltāka, līdzīgi kā tas notiek siltumnīcā. Atmosfēras un Saules starojuma līdzsvars nosaka, cik daudz enerģijas atgriežas kosmosā un cik daudz paliek pie Zemes; siltumnīcas gāzu palielināšanās maina šo līdzsvaru, radot papildu sasilšanu.

Galvenās siltumnīcefekta gāzes

Siltumnīcas efektu rada siltumnīcefektu izraisošās gāzes; svarīgākās siltumnīcefekta gāzes Zemes atmosfērā ir ūdenstvaiks, oglekļa dioksīds (_CO2) un metāns. Bez tām Zemes virsma nebūtu tik silta, taču, ja gaisā ir vairāk siltumnīcefekta gāzu, atmosfērā uzkrājas vairāk siltuma. Tāpat būtisku iespaidu atsevišķos procesos var radīt slāpekļa oksīdi (N2O) un mākslīgi fluorētas gāzes (piemēram, HFC), kas arī spēj absorbēt infrasarkano starojumu.

Dabiskais un pastiprinātais siltumnīcas efekts

Siltumnīcas efekts ir dabisks un būtisks dzīvības pastāvēšanai uz Zemes. Bez tā Zemes vidējā temperatūra būtu aptuveni -18 vai -19 grādi pēc Celsija (0 vai 1 grāds pēc Fārenheita), savukārt realitātē Zemes vidējā temperatūra ir aptuveni 14 °C (57 °F). Problēma ir tā, ka pēdējās desmitgadēs siltumnīcas efekts ir pastiprinājies cilvēka darbības dēļ, izraisot klimata pārmaiņas un globālo sasilšanu.

Cēloņi — kā cilvēka darbība pastiprina efektu

• Fosilā kurināmā sadedzināšana (oglēs, naftā, dabasgāzē) izdala lielu daudzumu oglekļa dioksīda; to norāda arī dati par fosilā kurināmā izmantošanu.
• Mazāk pamanāmas, bet nozīmīgas emisijas rada lauksaimniecība un lopkopība (piem., metāns no dzīvnieku zarnām un padišanās).
• Mazāka nozīme, tomēr būtiski — industriālie procesi (fluorētās gāzes) un slāpekļa mēslojuma izmantošana, kas palielina N2O emisijas.
• Mežu izciršana samazina dabisko oglekļa krājumu (sintēzi un uzglabāšanu), palielinot CO2 līmeni atmosfērā.

Skaitlisks piemērs un vēsture

Pirms aptuveni 10 000 gadiem, pirms cilvēki sāka plaši izmantot un dedzināt fosilā kurināmā, oglekļa dioksīda (CO2) koncentrācija atmosfērā bija apmēram 260–280 ppm; tagad tā pārsniedz 400 ppm (2020.–2023. gados ap ~415–420 ppm). Lielākā daļa klimata pētnieku uzskata, ka 350 ppm vai mazāk būtu drošāks ilgtermiņa līmenis, un augstāks līmenis jau rada nopietnas sekas, piemēram, okeānu paskābināšanos, kas ietekmē jūras organismu apmetņus.

Siltumnīcas efektu 1824. gadā pirmo reizi ierakstīja un izskaidroja Žozefs Furjē, bet viens no pirmajiem, kurš prognozēja, ka fosilā kurināmā sadegšanas radītais oglekļa dioksīds var izraisīt globālo sasilšanu, bija Svante Arrēniuss. Siltumnīcas efekts novērojams arī citās planētās ar atmosfēru — piemēram, Marsā un īpaši Venerā, kur, pateicoties milzīgajam _CO2 daudzumam, gaisa spiediens un siltums padara Veneru krietni karstāku nekā Merkurs, lai gan Merkurs atrodas tuvāk Saulei.

Atsauksmes un atgriezeniskās saites

Sistēmā darbojas vairāki atgriezeniskās saites mehānismi, kas var pastiprināt vai vājināt sasilšanu:

• Ūdens tvaika atgriezeniskā saite: siltākā atmosfērā var saturēt vairāk ūdens tvaiku, kas pats par sevi ir spēcīga siltumnīcas gāze — tas pastiprina sasilšanu.
• Ledus un sniega albedos: kušanas rezultātā samazinās baltā virsmas atstarošanās (albedo), tādējādi vairāk Saules enerģijas tiek absorbēts un tiek veicināta tālāka sasilšana.
• Permafrosts: sasilstot, var atbrīvoties oglekļa dioksīds un metāns no iepriekš sasalušiem organiskajiem materiāliem, kas vēl vairāk paātrinātu emisijas.

Ietekme uz klimatu un sabiedrību

Pastiprinātais siltumnīcas efekts izraisa plašu seku loku:

• Jūras līmeņa celšanās (ledāju kušana un siltuma izplešanās ūdenī).
• Biežākas un intensīvākas ekstrēmas parādības — karstuma viļņi, spēcīgākas vētras, lietusgāzes un sausumi.
• Ekosistēmu un sugu pārkārtošanās, migrācijas, izmiršana un produktivitātes izmaiņas lauksaimniecībā.
• Veselības riski — karstuma stresa, izmaiņas slimību izplatībā (piem., insektu pārnēsātas slimības) un pārtikas drošības traucējumi.
• Ekonomiskas sekas — infrastruktūras bojājumi, ražas zudumi un pielāgošanās izmaksas.

Risinājumi — mazināšana un pielāgošanās

Lai ierobežotu pastiprināto siltumnīcas efektu un tā radītās sekas, nepieciešama gan emisiju samazināšana (mitigācija), gan sabiedrības un infrastruktūras pielāgošanās (adaptācija). Galvenie soļi:

• Samazināt fosilā kurināmā izmantošanu, pārejot uz atjaunojamiem energoresursiem (vējš, saule, hidroenerģija) un uzlabojot energoefektivitāti.
• Veicināt mežu atjaunošanu un saglabāšanu, attīstīt ilgtspējīgu lauksaimniecību un augsnes oglekļa uzkrāšanu.
• Samazināt metāna emisijas no lauksaimniecības, atkritumu apsaimniekošanas un enerģētikas sektora.
• Ieguldīt tehnoloģijās, kas samazina vai uztur CO2 no atmosfēras (piemēram, oglekļa uztveršana un uzglabāšana) — šīs pieejas ir papildinājums, nevis aizvietotājs reālai emisiju samazināšanai.
• Izstrādāt un ieviest politikas, starptautiskas vienošanās (piem., Parīzes nolīgums) un vietēja mēroga pielāgošanās pasākumus.

Situācija prasa gan starptautisku sadarbību, gan vietēja līmeņa pasākumus, jo klimata pārmaiņas ietekmē gan globālu sistēmu, gan vietējās kopienas. Jau šobrīd zinātniskie dati un vēsturiski novērojumi (kopš Fourier un Arrhenius laikiem) rāda, ka siltumnīcas gāzu koncentrācijas un cilvēku darbība ir cieši saistītas ar klimata svārstībām — tāpēc rīcība ir nepieciešama jau tagad, lai mazinātu nākotnes riskus.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir siltumnīcas efekts?

J: Kādas ir dažas no svarīgākajām siltumnīcefekta gāzēm Zemes atmosfērā?

J: Kā siltumnīcefekta gāzu līmeņa palielināšanās ietekmē klimata pārmaiņas un globālo sasilšanu?

J: Kas notiktu, ja uz Zemes nepastāvētu dabiskais siltumnīcas efekts?

J: Kā cilvēka darbība ir veicinājusi CO2 līmeņa izmaiņas atmosfērā?

J: Kurš pirmais ierosināja, ka CO2 pieaugums varētu izraisīt globālo sasilšanu?

Meklēt pēc burta