Nie tylko gazy wpływają na klimat

W wyniku ludzkiej działalności stężenie niektórych gazów cieplarnianych  stopniowo narasta. Pojawiły się dodatkowo gazy nieobecne w naturalnych warunkach, wykazujące podobne właściwości do naturalnych. Dotyczą one zdolności absorpcji promieniowania emitowanego przez naszą planetę. Równocześnie obserwowany jest wzrost średniej temperatury powietrza w najniższych – przypowierzchniowych warstwach atmosfery.

Gazy cieplarniane to te składniki atmosfery ziemskiej, które dzięki swoim właściwościom fizyko-chemicznym mają zdolność zatrzymywania energii słonecznej w obrębie atmosfery ziemskiej. Niektóre z nich  są naturalnymi składnikami atmosfery, obecnymi w niej od milionów lat. Dzięki ich obecności w atmosferze zaistniały warunki klimatyczne umożliwiające powstanie i rozwój życia na Ziemi.

Dominujący udział w efekcie cieplarnianym ma para wodna. Jej zawartość w atmosferze ziemskiej jest odmienna w czasie i różna nad poszczególnymi obszarami naszej planety – waha się w granicach 40% do 95%, co wynika z cyklu krążenia wody w środowisku na skutek procesów  parowania, skraplania, sublimacji (bezpośrednie przejście ze stanu stałego w  stan gazowy z pominięciem stanu ciekłego) oraz  resublimacji ( bezpośrednie przejście ze stanu gazowego w stan stały z pominięciem stanu ciekłego). Działalność ludzka ma znikomy bezpośredni wpływ na zawartość tego gazu  w atmosferze.    

Dwutlenek węgla jest drugim, istotnym dla efektu cieplarnianego składnikiem atmosfery ziemskiej. Jego udział w tym zjawisku jest o  wiele mniejszy od udziału pary wodnej. Dwutlenek węgla powstaje w wyniku spalania i oddychania, tworzy się przy utlenianiu i fermentacji substancji organicznych.  Jest wykorzystywany przez rośliny w procesie fotosyntezy.

Działalność ludzka ma  wpływ na jego obecność w atmosferze. Od początku ery przemysłowej zawartość dwutlenku węgla w powietrzu systematycznie wzrasta i przewiduje się, że w 2100 roku będzie go w powietrzu dwa razy więcej niż dziś.

W przemyśle mamy z nim do czynienia najczęściej  w kopalniach, cukrowniach, gorzelniach, wytwórniach win, silosach zbożowych, browarach i studzienkach kanalizacyjnych. W większych stężeniach dwutlenek węgla jest szkodliwy dla zdrowia a nawet zabójczy. Jego działanie powoduje powstawanie hiperkapni, a co za tym idzie kwasicy oddechowej i w następstwie obrzęku mózgu.

Udział w efekcie cieplarnianym mają także: metan, podtlenek azotu i freony, które również są uwalniane w różnych procesach przemysłowych.

Metan powstaje w  naturze w wyniku beztlenowego rozkładu szczątek roślinnych. Stanowi  główny składnik gazu ziemnego.  Wykorzystuje się go jako gaz opałowy i surowiec do syntezy wielu innych związków organicznych.

Potencjał cieplarniany metanu jest 21 razy większy niż dwutlenku węgla, a średnia zawartość w atmosferze wynosi 1,7 ppm. – w ciągu ostatnich 200 lat wzrosła ponad dwukrotnie.

Podtlenek azotu jest zwany gazem rozweselającym  –  stosowany jest do znieczulania anestezjologicznego. Bardzo szybko i dobrze wchłania się z płuc do krwi i przenika do tkanek organizmu. Jest też poprzez płuca szybko usuwany. W jednostce objętości gaz ten zawiera ponad dwa razy więcej tlenu niż jest w powietrzu atmosferycznym.

Freony, to pochodne chlorowcowe węglowodorów nasyconych (alkanów), zawierające w cząsteczce jednocześnie atomy fluoru i chloru, niekiedy także bromu. Niższe freony mają dużą prężność pary w niskich temperaturach i duże ciepło parowania, są  nietrujące i niepalne, nie powodują korozji metali, są łatwe do skroplenia, odznaczają się małym napięciem powierzchniowym i lepkością.

Wyższe freony wykorzystywane są jako smary i oleje izolacyjne. Gazowe freony były szeroko stosowane w urządzeniach chłodniczych oraz jako gazy nośne w rozpylaczach kosmetycznych i gaśnicach. Obecnie są wycofywane ze względu na degradujące działanie wywierane przez nie na warstwę ozonową w stratosferze, gdzie pod wpływem promieniowania UV o długościach fal w zakresie 190-220 nm freony ulegają fotolizie, prowadzącej do uwolnienia atomów chloru. Stężenie freonów w dolnej stratosferze dochodzi do 5 ppb i ma tendencję wzrostową.

Klimat jest wypadkową wielu czynników.

Wzrost stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze wywołany działalnością człowieka jest jedną z przyczyn ocieplania się klimatu. Poza tym na długotrwałe zmiany klimatu mają wpływ:  wahania natężenia promieniowania słonecznego spowodowane zmienną aktywnością Słońca – cykl 11-letni; zmienne natężenie promieniowania kosmicznego – cykl 50 – 90-letni; zmiany nachylenia osi ziemi (linia prosta będąca osią obrotu Ziemi, łącząca geograficzne bieguny: północny z południowym); zmiany połączenia kontynentów.

Czynniki ziemskie: zanieczyszczenia atmosfery pyłami i gazami, cyrkulacja wód oceanicznych – np. anomalie pogodowe, powstające gdy pasaty (pasat – stały ciepły wiatr o umiarkowanej sile) wiejące nad równikiem zmieniają swój kierunek lub zanikają – w efekcie przyczyniają się do powstawania anomalii klimatycznych bardziej krótkotrwałych – trwających kilka lub kilkanaście lat.

Klimat zatem jest kompilacją tych oraz wielu innych czynników, które razem tworzą stan równowagi klimatycznej. Podczas zmian klimatycznych często obserwuje się efekt domina, gdyż zmiana jednego z czynników powoduje powstanie nowego układu warunków, które wtórnie napędzają proces kształtowania się klimatu.