Efek rumah kaca- Ini adalah keterlambatan radiasi termal planet oleh atmosfer bumi. Setiap dari kita pernah mengamati efek rumah kaca: di rumah kaca atau rumah kaca suhunya selalu lebih tinggi daripada di luar. Hal yang sama juga terlihat pada skala Bola dunia: energi matahari yang melewati atmosfer memanaskan permukaan bumi, namun energi panas yang dipancarkan bumi tidak dapat keluar kembali ke luar angkasa, karena atmosfer bumi menahannya, bertindak seperti polietilen di dalam rumah kaca: menyebabkan arus pendek gelombang cahaya dari Matahari ke Bumi dan menunda gelombang panas (atau inframerah) panjang yang dipancarkan oleh permukaan bumi. Terjadi efek rumah kaca.Efek rumah kaca terjadi akibat adanya gas-gas di atmosfer bumi yang mempunyai kemampuan memerangkap gelombang panjang.Mereka disebut gas “rumah kaca” atau “rumah kaca”.
Gas rumah kaca hadir di atmosfer pada jumlah kecil(di dekat 0,1%) sejak pembentukannya. Jumlah ini cukup untuk menjaga keseimbangan termal bumi pada tingkat yang sesuai untuk kehidupan akibat efek rumah kaca. Inilah yang disebut efek rumah kaca alami, tanpa adanya efek rumah kaca suhu rata-rata permukaan bumi akan berkurang 30°C, yaitu. bukan +14° C seperti sekarang, tapi -17° C.
Sejak saat itu, efek rumah kaca alami tidak menimbulkan ancaman bagi Bumi atau umat manusia total gas-gas rumah kaca dipertahankan pada tingkat yang sama karena siklus alam, terlebih lagi kita berhutang nyawa padanya, asalkan keseimbangannya tidak terganggu.
Namun peningkatan konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer menyebabkan peningkatan efek dan gangguan rumah kaca keseimbangan panas Bumi. Inilah yang terjadi dalam dua abad terakhir peradaban. Pembangkit listrik tenaga batu bara, knalpot mobil, cerobong asap pabrik, dan sumber polusi buatan manusia lainnya mengeluarkan sekitar 22 miliar ton gas rumah kaca ke atmosfer setiap tahunnya.
Peran efek rumah kaca
Iklim bumi sangat dipengaruhi oleh keadaan atmosfer, khususnya jumlah uap air dan karbon dioksida tersedia di dalamnya. Peningkatan konsentrasi uap air menyebabkan peningkatan kekeruhan dan akibatnya penurunan jumlah panas matahari yang mencapai permukaan. Dan perubahan konsentrasi karbon dioksida CO 2 di atmosfer menjadi penyebab melemah atau menguatnya efek rumah kaca, di mana karbon dioksida menyerap sebagian panas yang dipancarkan bumi jangkauan inframerah spektrum dengan emisi ulang berikutnya ke arah permukaan bumi. Akibatnya suhu permukaan dan lapisan bawah atmosfer meningkat. Dengan demikian, fenomena efek rumah kaca sangat mempengaruhi moderasi iklim bumi. Jika tidak ada, suhu rata-rata planet ini akan menjadi 30-40°C lebih rendah dari suhu sebenarnya, dan bukan +15°C, melainkan -15°C, atau bahkan -25°C. Pada suhu rata-rata seperti itu, lautan akan dengan cepat tertutup es, berubah menjadi titik beku yang sangat besar, dan kehidupan di planet ini menjadi mustahil. Jumlah karbon dioksida dipengaruhi oleh banyak faktor, yang utama adalah aktivitas gunung berapi dan aktivitas kehidupan organisme darat.
Namun dampak terbesar terhadap keadaan atmosfer, dan akibatnya, terhadap iklim bumi dalam skala planet, disebabkan oleh faktor-faktor astronomi eksternal, seperti perubahan fluks radiasi matahari akibat variabilitas. aktivitas matahari dan perubahan parameter orbit bumi. Teori astronomi fluktuasi iklim terjadi pada tahun 20-an abad kedua puluh. Telah ditetapkan bahwa perubahan eksentrisitas orbit bumi dari kemungkinan minimum 0,0163 ke kemungkinan maksimum 0,066 dapat menyebabkan perbedaan jumlah energi matahari yang jatuh ke permukaan bumi pada aphelion dan perihelion sebesar 25% per tahun. Tergantung pada apakah itu musim panas atau musim dingin (untuk belahan bumi utara) Bumi sedang melewati perihelionnya, perubahan fluks radiasi matahari seperti itu dapat menyebabkan pemanasan atau pendinginan umum di planet ini.
Teori tersebut memungkinkan untuk menghitung waktu terjadinya zaman es di masa lalu. Hingga kesalahan dalam menentukan tanggal geologi, abad dari selusin peristiwa lapisan es sebelumnya bertepatan dengan pembacaan teori. Hal ini juga memungkinkan kita menjawab pertanyaan kapan lapisan es terdekat berikutnya akan terjadi: saat ini kita hidup di era interglasial, dan hal ini tidak mengancam kita selama 5.000-10.000 tahun ke depan.
Apa efek rumah kaca?
Konsep efek rumah kaca terbentuk pada tahun 1863. Tyndall.
Contoh sehari-hari dari efek rumah kaca adalah pemanasan dari dalam mobil ketika mobil diparkir di bawah sinar matahari dengan jendela tertutup. Alasannya di sini adalah itu sinar matahari menembus melalui jendela dan diserap oleh kursi dan benda lain di dalam kabin. Dalam hal ini, energi cahaya berubah menjadi panas, benda memanas dan melepaskan panas dalam bentuk radiasi inframerah, atau termal. Berbeda dengan cahaya, cahaya tidak menembus kaca ke luar, sehingga ditangkap di dalam mobil. Hal ini menyebabkan suhu meningkat. Hal yang sama terjadi di rumah kaca, dari situlah nama efek ini berasal, efek rumah kaca (atau rumah kaca Memengaruhi). Secara global, karbon dioksida di udara mempunyai peran yang sama dengan kaca. Energi cahaya menembus atmosfer, diserap oleh permukaan bumi, dan diubah menjadi atmosfer energi termal, dan dilepaskan dalam bentuk radiasi infra merah. Namun, karbon dioksida dan beberapa gas lainnya, tidak seperti yang lain elemen alami atmosfer, ia diserap. Pada saat yang sama, ia memanas dan pada gilirannya memanaskan atmosfer secara keseluruhan. Artinya, semakin banyak karbon dioksida yang dikandungnya, semakin banyak sinar infra merah yang diserap dan suhu akan semakin hangat.
Suhu dan iklim yang biasa kita alami dijamin oleh konsentrasi karbon dioksida di atmosfer sebesar 0,03%. Sekarang kita meningkatkan konsentrasi ini, dan tren pemanasan mulai muncul.
Ketika para ilmuwan prihatin beberapa dekade lalu memperingatkan umat manusia tentang meningkatnya efek rumah kaca dan ancamannya pemanasan global, pada awalnya mereka dipandang sebagai lelaki tua yang lucu dari sebuah komedi lama. Namun tak lama kemudian hal itu menjadi bukan bahan tertawaan sama sekali. Pemanasan global sedang terjadi dan sangat cepat. Iklim sedang berubah di depan mata kita: panas yang belum pernah terjadi sebelumnya di Eropa dan Amerika Utara menyebabkan tidak hanya serangan jantung besar-besaran, tetapi juga bencana banjir.
Pada awal tahun 60an di Tomsk, suhu beku 45° merupakan hal biasa. Pada tahun 70an, penurunan termometer di bawah 30° di bawah nol telah menimbulkan kebingungan di benak orang Siberia. Dekade terakhir ini semakin jarang membuat kita takut dengan cuaca dingin seperti ini. Namun angin topan yang kuat telah menjadi hal biasa di sini, menghancurkan atap rumah, mematahkan pohon, dan memutus kabel listrik. Bahkan 25 tahun lalu di wilayah Tomsk fenomena serupa sangat jarang! Untuk meyakinkan seseorang bahwa pemanasan global telah menjadi fakta, tidak cukup hanya dengan melihat pemberitaan pers, baik domestik maupun internasional. Kekeringan parah, banjir besar, angin topan, badai yang belum pernah terjadi sebelumnya - sekarang kita semua tanpa sadar menjadi saksi dari fenomena ini. DI DALAM tahun terakhir Ada suhu panas yang belum pernah terjadi sebelumnya di Ukraina, dan ada hujan tropis yang menyebabkan banjir dahsyat.
Aktivitas manusia di awal XXI berabad-abad menyebabkan peningkatan pesat konsentrasi polutan di atmosfer, yang mengancam rusaknya lapisan ozon dan perubahan mendadak iklim, khususnya pemanasan global. Untuk mengurangi ancaman global krisis ekologi Penting untuk secara signifikan mengurangi emisi gas berbahaya ke atmosfer di mana pun. Tanggung jawab untuk mengurangi emisi tersebut harus dipikul bersama di antara seluruh anggota komunitas global, yang berbeda secara signifikan dalam banyak hal: tingkat perkembangan industri, pendapatan, tatanan sosial dan orientasi politik. Karena perbedaan-perbedaan ini, timbul pertanyaan mengenai sejauh mana pemerintah nasional harus mengendalikan emisi udara. Permasalahan ini semakin diperdebatkan dengan fakta bahwa hingga saat ini belum ada kesepakatan yang dicapai mengenai dampak meningkatnya efek rumah kaca terhadap lingkungan. Namun, terdapat pemahaman yang berkembang bahwa, mengingat ancaman pemanasan global dengan segala konsekuensi buruknya, membatasi emisi berbahaya ke atmosfer menjadi tugas yang sangat penting.
Sebelum ancaman nyata hilangnya ternyata daerah pesisir Azov dan Laut Hitam. Bencana banjir yang sudah kita hadapi juga akan lebih sering terjadi. Misalnya, bendungan Dnieper, khususnya bendungan Kiev, dibangun dengan mempertimbangkan banjir paling dahsyat yang pernah terjadi di Dnieper.
Pesatnya pertumbuhan industri dan polutan udara lainnya telah menyebabkan peningkatan dramatis efek rumah kaca dan konsentrasi gas yang merusak lingkungan. lapisan ozon. Misalnya, sejak awal Revolusi Industri, konsentrasi karbon dioksida CO 2 di atmosfer telah meningkat sebesar 26%, dengan lebih dari separuh peningkatan tersebut terjadi sejak awal tahun 1960-an. Konsentrasi berbagai gas klorida, terutama gas perusak ozon klorofluorokarbon (CFC), hanya dalam waktu 16 tahun (1975 hingga 1990) meningkat sebesar 114%. Tingkat konsentrasi gas lain yang terlibat dalam menciptakan efek rumah kaca, metana bab 4 , telah meningkat sebesar 143% sejak dimulainya Revolusi Industri, dengan sekitar 30% dari pertumbuhan ini terjadi sejak awal tahun 1970an. Hingga tindakan segera diambil untuk mengatasinya tingkat internasional, pertumbuhan penduduk yang pesat dan peningkatan pendapatan akan diiringi dengan percepatan konsentrasi bahan kimia tersebut.
Sejak pencatatan pola cuaca secara cermat dimulai, tahun 1980-an merupakan dekade terpanas. Tujuh tahun terpanas yang pernah tercatat adalah tahun 1980, 1981, 1983, 1987, 1988, 1989, dan 1990, dengan tahun 1990 sebagai tahun terpanas yang pernah tercatat. Namun, hingga saat ini, para ilmuwan belum bisa memastikan apakah pemanasan iklim tersebut merupakan tren akibat efek rumah kaca atau hanya fluktuasi alami. Bagaimanapun, iklim pernah mengalami perubahan dan fluktuasi serupa sebelumnya. Selama jutaan tahun terakhir, delapan zaman es terjadi, ketika hamparan es raksasa mencapai garis lintang Kyiv di Eropa, dan New York di Amerika. Zaman es terakhir berakhir sekitar 18 ribu tahun yang lalu, dan pada saat itu suhu rata-rata 5° lebih rendah dibandingkan sekarang. Oleh karena itu, permukaan laut dunia menjadi 120 m lebih rendah dibandingkan saat ini.
Selama yang terakhir zaman Es kandungan CO 2 di atmosfer turun menjadi 0,200, sedangkan untuk dua periode terakhir pemanasannya adalah 0,280. Begitulah keadaannya awal XIX abad. Kemudian secara bertahap mulai meningkat dan mencapai nilai saat ini sekitar 0,347. Oleh karena itu, dalam 200 tahun sejak dimulainya Revolusi Industri, pengendalian alami karbon dioksida di atmosfer melalui siklus tertutup antara atmosfer, lautan, tumbuh-tumbuhan, dan proses pembusukan organik dan anorganik telah sangat terganggu.
Masih belum jelas apakah parameter pemanasan iklim ini benar-benar signifikan secara statis. Misalnya, beberapa peneliti mencatat bahwa data yang mengkarakterisasi pemanasan iklim jauh lebih rendah daripada indikator yang dihitung menggunakan perkiraan komputer berdasarkan data tingkat emisi pada tahun-tahun sebelumnya. Para ilmuwan mengetahui bahwa beberapa jenis polutan sebenarnya dapat memperlambat proses pemanasan melalui refleksi ruang angkasa sinar ultraviolet. Jadi apakah perubahan iklim terjadi secara konsisten atau hanya bersifat sementara, upaya untuk menutupi dampak jangka panjang dari peningkatan gas rumah kaca dan penipisan ozon masih menjadi perdebatan. Meskipun aktif tingkat statistik Hanya ada sedikit bukti bahwa pemanasan iklim merupakan tren yang berkelanjutan, namun penilaian terhadap potensi konsekuensi bencana dari pemanasan iklim telah mendorong seruan luas untuk melakukan tindakan pencegahan.
Manifestasi penting lainnya dari pemanasan global adalah pemanasan lautan di dunia. Pada tahun 1989, A. Strong dari National Atmospheric and Oceanic Administration melaporkan: “Pengukuran satelit terhadap suhu permukaan laut antara tahun 1982 dan 1988 menunjukkan bahwa lautan di dunia mengalami pemanasan secara bertahap namun terasa sekitar 0,1°C per tahun.” Hal ini sangat penting, karena karena kapasitas panasnya yang sangat besar, lautan hampir tidak bereaksi terhadap hal-hal yang tidak disengaja perubahan iklim. Tren pemanasan yang terdeteksi membuktikan betapa seriusnya masalah ini.
Terjadinya efek rumah kaca :
Alasan yang jelas terjadinya efek rumah kaca adalah penggunaan sumber energi tradisional oleh industri dan pengendara. Alasan yang kurang jelas mencakup penggundulan hutan, pengolahan limbah, dan penambangan batu bara. Yang secara signifikan meningkatkan efek rumah kaca adalah klorofluorokarbon (CFC), karbon dioksida CO 2, metana CH 4, oksida belerang dan nitrogen.
Namun, karbon dioksida masih memainkan peran terbesar dalam proses ini, karena siklus hidup di atmosfer relatif panjang dan volumenya terus meningkat di semua negara. Sumber CO 2 dapat dibagi menjadi dua kategori utama: produksi industri dan lainnya, masing-masing menyumbang 77% dan 23% dari total emisi ke atmosfer. Seluruh kelompok negara berkembang (sekitar 3/4 populasi dunia) berjumlah kurang dari 1/3 volume keseluruhan emisi CO2 industri. Jika kita mengecualikan kelompok negara ini, Tiongkok, angka ini akan turun menjadi sekitar 1/5. Karena di negara-negara kaya tingkat pendapatan, dan konsumsi, lebih tinggi, volume emisi berbahaya ke atmosfer per kapita jauh lebih tinggi. Misalnya, emisi per kapita di Amerika Serikat 2 kali lipat rata-rata Eropa, 19 kali rata-rata Afrika, dan 25 kali lipat angka emisi di India. Namun, di Akhir-akhir ini di negara-negara maju (khususnya Amerika Serikat), terdapat kecenderungan untuk secara bertahap mengurangi dampak buruknya lingkungan dan produksi populasi dan mentransfernya ke jumlah yang lebih sedikit negara-negara maju. Oleh karena itu, pemerintah AS prihatin dalam menjaga situasi lingkungan yang menguntungkan di negaranya, sekaligus menjaga kesejahteraan ekonominya.
Meskipun kontribusi negara-negara dunia ketiga dalam emisi CO 2 industri relatif kecil, negara-negara tersebut menyumbang hampir seluruh volume emisi lainnya ke atmosfer. Alasan utamanya adalah penggunaan teknik pembakaran hutan untuk membuka lahan baru untuk pertanian. Indikator volume emisi ke atmosfer untuk pasal ini dihitung sebagai berikut: diasumsikan seluruh volume CO 2 yang terkandung dalam tumbuhan masuk ke atmosfer pada saat dibakar. Diperkirakan penggundulan hutan akibat kebakaran menyumbang 25% dari seluruh emisi ke atmosfer. Mungkin lebih nilai yang lebih tinggi memiliki fakta bahwa dalam proses penggundulan hutan, sumber oksigen atmosfer hancur. Basah hutan hujan mewakili mekanisme penting untuk pemulihan ekosistem, karena pohon menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen melalui fotosintesis. Penghancuran hutan tropis mengurangi kemampuan lingkungan untuk menyerap karbon dioksida. Dengan demikian, inilah ciri-ciri proses pengolahan tanah di dalamnya negara berkembang menentukan kontribusi yang signifikan terhadap peningkatan efek rumah kaca.
Di biosfer alami, kandungan karbon dioksida di udara dipertahankan pada tingkat yang sama, karena asupannya sama dengan pembuangannya. Proses ini didorong oleh siklus karbon, di mana jumlah karbon dioksida yang diekstraksi dari atmosfer oleh tanaman fotosintesis diimbangi dengan respirasi dan pembakaran. Saat ini, masyarakat secara aktif mengganggu keseimbangan ini dengan menebangi hutan dan menggunakan bahan bakar fosil. Membakar setiap ponnya (batubara, produk minyak bumi dan gas alam) menghasilkan pembentukan sekitar tiga pon, atau 2 m 3, karbon dioksida (beratnya menjadi tiga kali lipat karena setiap atom karbon bahan bakar mengikat dua atom oksigen selama pembakaran dan konversi menjadi karbon dioksida). Rumus kimia pembakaran karbon terlihat seperti ini:
C + O 2 → CO 2
Setiap tahun, sekitar 2 miliar ton bahan bakar fosil dibakar, yang berarti hampir 5,5 miliar ton karbon dioksida masuk ke atmosfer. Sekitar 1,7 miliar ton lainnya berasal dari pembukaan dan pembakaran hutan tropis dan oksidasi bahan organik tanah (humus). Dalam hal ini, masyarakat berusaha mengurangi emisi gas berbahaya ke atmosfer sebanyak mungkin dan mencari cara baru untuk memenuhi kebutuhan tradisional mereka. Sebuah contoh yang menarik Hal ini dapat dicapai melalui pengembangan AC baru yang ramah lingkungan. Pendingin udara (AC) mempunyai peranan penting dalam terjadinya “efek rumah kaca”. Penggunaannya menyebabkan peningkatan emisi kendaraan. Ditambah lagi dengan hilangnya cairan pendingin yang sedikit namun tidak dapat dihindari, yang menguap pada tekanan tinggi, misalnya melalui segel pada sambungan selang. Pendingin ini mempunyai dampak iklim yang sama seperti gas rumah kaca lainnya. Oleh karena itu, peneliti mulai mencari refrigeran yang ramah lingkungan. Hidrokarbon dengan sifat pendinginan yang baik tidak dapat digunakan karena sifatnya yang mudah terbakar. Oleh karena itu, para ilmuwan memilih karbon dioksida. CO 2 adalah komponen alami udara. CO 2 yang dibutuhkan untuk pengkondisian udara muncul sebagai produk sampingan dari banyak hal produksi industri. Selain itu, CO 2 alami tidak memerlukan pembangunan seluruh infrastruktur untuk pemeliharaan dan pengolahannya. CO 2 tidak mahal dan dapat ditemukan di seluruh dunia.
Karbon dioksida telah digunakan sebagai bahan pendingin dalam penangkapan ikan sejak abad terakhir. Pada tahun 30-an, CO 2 digantikan oleh zat sintetis dan berbahaya bagi lingkungan. Mereka memungkinkan penggunaan teknologi yang lebih sederhana di bawah tekanan tinggi. Para ilmuwan sedang mengembangkan komponen untuk sistem pendingin yang benar-benar baru dengan menggunakan CO 2 . Sistem ini mencakup kompresor, pendingin gas, expander, evaporator, manifold dan penukar panas internal. Diperlukan untuk CO 2 tekanan tinggi dengan mempertimbangkan materi yang lebih maju dari sebelumnya, tidak mewakili bahaya besar. Meskipun ketahanannya terhadap tekanan meningkat, komponen baru ini memiliki ukuran dan berat yang sebanding dengan unit konvensional. Pengujian AC mobil baru menunjukkan bahwa penggunaan karbon dioksida sebagai pendingin dapat mengurangi sepertiga emisi gas rumah kaca.
Peningkatan konstan dalam jumlah bahan bakar organik yang terbakar (batubara, minyak, gas, gambut, dll.) menyebabkan peningkatan konsentrasi CO 2 di udara atmosfer (pada awal abad kedua puluh - 0,029%, hari ini - 0,034%). Perkiraan menunjukkan hal itu terjadi di pertengahan XXI abad ini, kandungan CO 2 akan berlipat ganda, yang akan menyebabkan peningkatan tajam efek rumah kaca, dan suhu di planet ini akan meningkat. Dua masalah berbahaya lainnya akan muncul: mencairnya gletser dengan cepat di Arktik dan Antartika, “permafrost” di tundra, dan naiknya permukaan Samudra Dunia. Perubahan tersebut akan dibarengi dengan perubahan iklim yang bahkan sulit diramalkan. Akibatnya, masalahnya bukan hanya efek rumah kaca, tetapi pertumbuhan buatan yang dihasilkan oleh aktivitas manusia, perubahan kandungan optimal gas rumah kaca di atmosfer. Aktivitas industri manusia menyebabkan peningkatan yang nyata dan munculnya ketidakseimbangan yang mengancam. Jika umat manusia gagal mengambil tindakan efektif untuk membatasi emisi gas rumah kaca dan melestarikan hutan, suhu, menurut PBB, akan meningkat sebesar 3° lagi dalam 30 tahun. Salah satu solusi permasalahan tersebut adalah sumber energi ramah lingkungan yang tidak menambah karbon dioksida dan jumlah besar panas ke atmosfer. Misalnya, pembangkit listrik tenaga surya kecil yang menggunakan panas matahari sebagai pengganti bahan bakar sudah berhasil digunakan.
Dalam satu dekade terakhir, ungkapan “efek rumah kaca” praktis tidak pernah lepas dari layar televisi maupun halaman surat kabar. Program pembelajaran beberapa disiplin ilmu sekaligus menyediakan studi menyeluruhnya, dan signifikansi negatifnya terhadap iklim planet kita hampir selalu ditunjukkan. Namun, fenomena ini sebenarnya jauh lebih beragam daripada yang terlihat pada kebanyakan orang.
Tanpa efek rumah kaca, kehidupan di bumi akan terancam
Kita bisa mulai dengan fakta bahwa efek rumah kaca telah ada di planet kita sepanjang sejarahnya. Fenomena ini tidak bisa dihindari bagi mereka benda langit, yang, seperti Bumi, memiliki atmosfer yang stabil. Tanpanya, misalnya, Samudra Dunia sudah lama membeku, dan bentuk yang lebih tinggi kehidupan tidak akan muncul sama sekali. Para ilmuwan telah lama membuktikan secara ilmiah bahwa jika tidak ada karbon dioksida di atmosfer kita, yang keberadaannya merupakan komponen penting dari proses efek rumah kaca, maka suhu di planet ini akan berfluktuasi dalam kisaran -20 0 C, sehingga akan terjadi tidak ada pembicaraan tentang munculnya kehidupan sama sekali.
Penyebab dan inti dari efek rumah kaca
Menjawab pertanyaan: “Apa yang dimaksud dengan efek rumah kaca?”, pertama-tama perlu diperhatikan nama yang diberikan fenomena fisik diperoleh dengan analogi dengan proses yang terjadi di rumah kaca di kalangan tukang kebun. Di dalamnya, terlepas dari waktu sepanjang tahun, suhunya selalu beberapa derajat lebih hangat daripada di ruang sekitarnya. Masalahnya adalah tanaman menyerap sinar matahari tampak, yang dapat dengan bebas melewati kaca, polietilen, dan secara umum melalui hampir semua penghalang. Setelah itu, tanaman itu sendiri juga mulai mengeluarkan energi, tetapi dalam jangkauan inframerah, sinarnya tidak lagi dapat dengan bebas mengatasi kaca yang sama, sehingga terjadi efek rumah kaca. Oleh karena itu, alasan fenomena ini justru terletak pada ketidakseimbangan antara spektrum cahaya tampak sinar matahari dan radiasi yang memancar ke dalamnya lingkungan luar tanaman dan barang lainnya.
Dasar fisik dari efek rumah kaca
Sedangkan untuk planet kita secara keseluruhan, efek rumah kaca di sini muncul karena adanya atmosfer yang stabil. Untuk menjaga keseimbangan suhu, Bumi harus mengeluarkan energi sebanyak yang diterimanya dari Matahari. Namun, keberadaan karbon dioksida dan air di atmosfer, yang menyerap sinar infra merah, sehingga berperan sebagai kaca dalam rumah kaca, menyebabkan terbentuknya apa yang disebut gas rumah kaca, yang beberapa di antaranya kembali ke Bumi. Gas-gas ini menciptakan “efek selimut” yang meningkatkan suhu di permukaan planet.
Efek rumah kaca di Venus
Dari penjelasan di atas kita dapat menyimpulkan bahwa efek rumah kaca tidak hanya terjadi di Bumi, tetapi juga di semua planet dan benda langit lainnya yang atmosfernya stabil. Memang, penelitian yang dilakukan oleh para ilmuwan telah menunjukkan bahwa, misalnya, di dekat permukaan Venus, fenomena ini jauh lebih banyak terjadi karakter yang diucapkan, yang pertama-tama disebabkan oleh fakta bahwa itu amplop udara Hampir seratus persen terdiri dari karbon dioksida.
Suatu ketika Philippe de Saussure melakukan percobaan: dia menjemur kaca yang ditutup tutupnya di bawah sinar matahari, setelah itu dia mengukur suhu di dalam dan di luar kaca. Suhu di dalam dan di luar berbeda - sedikit lebih hangat di kaca tertutup. Beberapa saat kemudian, pada tahun 1827, fisikawan Joseph Fourier berhipotesis bahwa kaca di ambang jendela dapat berfungsi sebagai model planet kita - hal yang sama terjadi di bawah lapisan atmosfer.
Dan ternyata dia benar, sekarang setiap anak sekolah setidaknya pernah mendengar istilah “efek rumah kaca”, inilah yang sekarang terjadi di Bumi, yang sekarang terjadi pada kita. Masalah efek rumah kaca merupakan salah satu masalah lingkungan global yang dapat menyebabkan kerusakan besar bagi planet kita, flora dan faunanya. Mengapa efek rumah kaca berbahaya? Apa penyebab dan akibatnya? Apakah ada cara untuk mengatasi masalah ini?
Definisi
Efek rumah kaca merupakan peningkatan suhu permukaan bumi dan udara sehingga menyebabkan terjadinya perubahan iklim. Bagaimana ini bisa terjadi?
Bayangkan kita berada di kaca yang sama di ambang jendela di laboratorium Philippe de Saussure. Cuaca di luar hangat, sinar matahari yang mengenai kaca menembus kaca, memanaskan bagian bawahnya. Hal ini, pada gilirannya, melepaskan energi yang diserap dalam bentuk radiasi infra merah ke udara di dalam kaca, sehingga memanaskannya. Radiasi infra merah tidak dapat menembus dinding sehingga meninggalkan panas di dalam. Suhu di dalam gelas meningkat dan kita menjadi panas.
Dalam kasus skala planet Bumi, semuanya bekerja sedikit lebih rumit, mengingat bahwa kita memiliki lapisan atmosfer alih-alih kaca dan, bersama dengan sinar matahari, banyak faktor lain yang menciptakan efek rumah kaca.
Penyebab terjadinya efek rumah kaca
Aktivitas manusia merupakan salah satu faktor utama terbentuknya efek rumah kaca. Patut dicatat bahwa efek rumah kaca sudah ada beberapa abad sebelumnya kemajuan teknis dan industri, tapi itu sendiri tidak menimbulkan ancaman apa pun. Namun dengan polusi udara dari pabrik, emisi zat berbahaya, serta pembakaran batu bara, minyak dan gas, situasinya semakin memburuk. Karbon dioksida dan senyawa berbahaya lainnya yang terbentuk dalam proses ini tidak hanya berkontribusi pada pertumbuhan kanker di kalangan penduduk, tetapi juga pada peningkatan suhu udara.
Mobil dan truk juga berkontribusi terhadap campuran zat berbahaya yang dilepaskan ke udara, sehingga meningkatkan efek rumah kaca.
Kelebihan populasi membuat mesin konsumsi dan permintaan bekerja lebih produktif: pabrik-pabrik baru dan peternakan sapi dibuka, lebih banyak mobil diproduksi, meningkatkan beban atmosfer ratusan kali lipat. Salah satu solusi yang ditawarkan kepada kita oleh alam itu sendiri adalah hamparan hutan tak berujung yang mampu menjernihkan udara dan menurunkan kadar karbon dioksida di atmosfer. Namun, jumlah orangnya sangat banyak menebang hutan.
Dalam industri pertanian, mereka digunakan dalam sebagian besar kasus pupuk kimia, mendorong pelepasan nitrogen - salah satu gas rumah kaca. Ada pertanian organik yang bisa Anda baca di sini. Ini sama sekali tidak berbahaya bagi atmosfer bumi, karena hanya menggunakan pupuk alami, namun sayangnya, persentase pertanian tersebut sangat kecil untuk “menutupi” pertanian non-organik dengan aktivitasnya.
Pada saat yang sama, tempat pembuangan sampah yang sangat besar berkontribusi pada peningkatan gas rumah kaca, sampah yang terkadang terbakar atau membusuk secara spontan dalam waktu yang sangat lama, mengeluarkan gas rumah kaca yang sama.
Akibat dari efek rumah kaca
Peningkatan suhu yang tidak wajar menyebabkan perubahan iklim di wilayah tersebut, dan akibatnya, punahnya banyak perwakilan flora dan fauna yang tidak beradaptasi dengan iklim tertentu. Satu masalah ekologi menimbulkan hal lain - penipisan spesies.
Selain itu, karena berada dalam kondisi “ruang uap”, gletser merupakan “deposit” yang sangat besar. air tawar! - perlahan tapi pasti mencair. Oleh karena itu, permukaan laut akan naik, yang berarti akan membanjiri wilayah pesisir, dan luas daratan akan berkurang.
Beberapa ahli ekologi memperkirakan bahwa permukaan laut akan menurun dalam 200 tahun. Ini akan mulai mengering secara perlahan saat terkena suhu tinggi. Tidak hanya suhu udara yang meningkat, tetapi juga suhu air, yang berarti banyak organisme yang mengalami peningkatan sistem kehidupan itu terorganisir dengan sangat baik sehingga perubahan suhu 1-2 derajat bersifat merusak. Misalnya, seluruh terumbu karang sudah punah dan berubah menjadi tumpukan endapan mati.
Dampaknya terhadap kesehatan masyarakat tidak boleh diabaikan. Peningkatan suhu udara berkontribusi terhadap penyebaran aktif virus yang mengancam jiwa seperti demam Ebola, penyakit tidur, flu burung, demam kuning, TBC, dll. Kematian akibat dehidrasi dan serangan panas akan meningkat.
Solusi
Meskipun masalahnya bersifat global, solusinya terletak pada beberapa langkah sederhana. Kesulitannya adalah sebanyak mungkin orang harus melakukannya.
6. Mendidik kerabat, sahabat dan kenalan, menanamkan pada anak perlunya menjaga alam. Bagaimanapun, masalah apa pun bisa diselesaikan dengan bertindak bersama.
bumi akibat dampaknya aktivitas ekonomi orang. Yang menjadi perhatian khusus adalah peningkatan konsentrasi gas rumah kaca di tahun , yang menyebabkan pemanasan permukaan bumi dan lapisan atmosfer yang lebih rendah dan mungkin menjadi salah satu alasan utama terjadinya pemanasan global. dekade terakhir pemanasan iklim.
Gas rumah kaca alam yang paling signifikan adalah uap air H20. Ia menyerap dan memancarkan radiasi infra merah gelombang panjang dalam rentang panjang gelombang 4,5 - 80 mikron. Pengaruh uap air terhadap efek rumah kaca sangat menentukan dan terutama disebabkan oleh pita serapan 5 - 7,5 mikron. Namun, sebagian radiasi permukaan bumi pada daerah spektral 3 - 5 mikron dan 8 - 12 mikron, yang disebut jendela transparansi, melewati atmosfer menuju luar angkasa. Efek rumah kaca dari uap air ditingkatkan oleh pita serapan karbon dioksida, yang masuk ke atmosfer sebagai akibat dari aktivitas gunung berapi, siklus karbon alami di alam, dan pembusukan. bahan organik di dalam tanah ketika dipanaskan, serta aktivitas manusia, terutama akibat pembakaran bahan bakar fosil (batubara, minyak, gas) dan perusakan hutan.
Selain karbon dioksida, kandungan gas rumah kaca seperti metana, dinitrogen oksida, dan ozon troposfer juga meningkat di atmosfer. Metana memasuki atmosfer dari rawa-rawa dan retakan yang dalam kerak bumi. Peningkatan konsentrasinya difasilitasi oleh perkembangan produksi pertanian (terutama perluasan sawah beririgasi melimpah), peningkatan jumlah ternak, pembakaran biomassa dan produksi gas alam. Konsentrasi oksida nitrat meningkat karena penggunaan pupuk nitrogen, emisi pesawat terbang, dan proses oksidasi. Akibatnya ozon di troposfer meningkat reaksi kimia di bawah pengaruh sinar matahari antara hidrokarbon dan nitrogen oksida yang terbentuk akibat pembakaran bahan bakar fosil, konsentrasi gas-gas ini meningkat lebih cepat daripada konsentrasi karbon dioksida, dan di masa depan kontribusi relatifnya terhadap efek rumah kaca di atmosfer dapat meningkat. . Pertumbuhan atmosfer juga difasilitasi oleh peningkatan konsentrasi aerosol asal industri (jelaga) yang memiliki daya serap tinggi dengan radius partikel 0,001 - 0,05 mikron. Peningkatan gas rumah kaca dan aerosol dapat meningkat secara signifikan suhu global dan menyebabkan iklim, lingkungan dan lainnya konsekuensi sosial yang masih sulit diprediksi.
Gas-gas rumah kaca
Gas rumah kaca merupakan gas yang diyakini menyebabkan efek rumah kaca global.
Gas rumah kaca utama, berdasarkan perkiraan dampaknya terhadap keseimbangan termal bumi, adalah uap air, karbon dioksida, metana, ozon, halokarbon, dan dinitrogen oksida.
uap air
Uap air adalah gas rumah kaca alami utama yang bertanggung jawab atas lebih dari 60% dampaknya. Langsung dampak antropogenik pada sumber ini tidak signifikan. Pada saat yang sama, peningkatan suhu bumi yang disebabkan oleh faktor-faktor lain meningkatkan penguapan dan konsentrasi total uap air di atmosfer pada kelembapan relatif yang hampir konstan, yang pada gilirannya meningkatkan efek rumah kaca. Dengan demikian, beberapa umpan balik positif terjadi.
metana
Letusan besar metana yang terakumulasi di bawah dasar laut 55 juta tahun lalu menghangatkan bumi sebesar 7 derajat Celcius.
Hal yang sama bisa terjadi sekarang - asumsi ini dikonfirmasi oleh para peneliti dari NASA. Dengan menggunakan simulasi komputer terhadap iklim kuno, mereka mencoba untuk lebih memahami peran metana dalam perubahan iklim. Saat ini, sebagian besar penelitian tentang efek rumah kaca berfokus pada peran karbon dioksida dalam efek ini, meskipun potensi metana dalam menahan panas di atmosfer melebihi kemampuan karbon dioksida sebanyak 20 kali lipat.
Berbagai peralatan rumah tangga bertenaga gas turut berkontribusi terhadap peningkatan kandungan metana di atmosfer.
Selama 200 tahun terakhir, jumlah metana di atmosfer meningkat dua kali lipat akibat penguraian bahan organik di rawa-rawa dan dataran rendah basah, serta kebocoran dari benda-benda buatan manusia seperti pipa gas, tambang batu bara, peningkatan irigasi, dan pembuangan gas dari sumber-sumber energi. ternak. Namun ada sumber lain metana - bahan organik yang membusuk di sedimen laut, yang terawetkan dalam keadaan beku di bawah dasar laut.
Biasanya suhu rendah dan tekanan tinggi menjaga metana di bawah laut tetap stabil, namun hal ini tidak selalu terjadi. Selama periode pemanasan global, seperti suhu maksimum Paleosen akhir, yang terjadi 55 juta tahun lalu dan berlangsung selama 100 ribu tahun, pergerakan lempeng litosfer, khususnya di anak benua India, telah menyebabkan penurunan tekanan dasar laut dan dapat menyebabkan pelepasan metana dalam jumlah besar. Ketika atmosfer dan lautan mulai menghangat, emisi metana bisa meningkat. Beberapa ilmuwan percaya bahwa pemanasan global saat ini dapat mengarah pada perkembangan peristiwa berdasarkan skenario yang sama - jika lautan memanas secara signifikan.
Ketika metana memasuki atmosfer, ia bereaksi dengan molekul oksigen dan hidrogen menghasilkan karbon dioksida dan uap air, yang masing-masing dapat menyebabkan efek rumah kaca. Menurut perkiraan sebelumnya, semua metana yang dilepaskan akan berubah menjadi karbon dioksida dan air dalam waktu sekitar 10 tahun. Jika hal ini benar, maka peningkatan konsentrasi karbon dioksida akan menjadi penyebab utama pemanasan bumi. Namun, upaya untuk mengkonfirmasi alasan tersebut dengan mengacu pada masa lalu tidak berhasil - tidak ada jejak peningkatan konsentrasi karbon dioksida 55 juta tahun yang lalu yang ditemukan.
Model yang digunakan dalam studi baru menunjukkan bahwa ketika tingkat metana di atmosfer meningkat tajam, kandungan oksigen dan hidrogen yang bereaksi dengan metana di dalamnya berkurang (sampai reaksi berhenti), dan sisa metana tetap berada di udara selama ratusan tahun. tahun, hal itu sendiri menjadi penyebab pemanasan global. Dan ratusan tahun ini cukup untuk menghangatkan atmosfer, mencairkan es di lautan, dan mengubah seluruh sistem iklim.
Sumber utama metana antropogenik adalah fermentasi pencernaan pada hewan ternak, penanaman padi, dan pembakaran biomassa (termasuk penggundulan hutan). Penelitian terbaru menunjukkan bahwa peningkatan pesat konsentrasi metana di atmosfer terjadi pada milenium pertama Masehi (mungkin sebagai akibat dari perluasan produksi pertanian dan peternakan serta pembakaran hutan). Antara tahun 1000 dan 1700, konsentrasi metana turun sebesar 40%, namun mulai meningkat lagi pada beberapa abad terakhir (mungkin sebagai akibat dari perluasan lahan subur dan padang rumput serta pembakaran hutan, penggunaan kayu untuk pemanas, peningkatan jumlah ternak, pembuangan limbah, dan limbah. , dan penanaman padi). Beberapa kontribusi terhadap pasokan metana berasal dari kebocoran selama pengembangan lapangan batu bara dan gas alam, serta emisi metana dari biogas yang dihasilkan di tempat pembuangan limbah
Karbon dioksida
Sumber karbon dioksida di atmosfer bumi adalah emisi gunung berapi, aktivitas vital organisme, dan aktivitas manusia. Sumber antropogenik meliputi pembakaran bahan bakar fosil, pembakaran biomassa (termasuk penggundulan hutan), dan beberapa proses industri (misalnya produksi semen). Konsumen utama karbon dioksida adalah tumbuhan. Biasanya, biocenosis menyerap karbon dioksida dalam jumlah yang kira-kira sama dengan yang dihasilkannya (termasuk melalui peluruhan biomassa).
Pengaruh karbon dioksida terhadap intensitas efek rumah kaca.
Masih banyak yang perlu dipelajari mengenai siklus karbon dan peran lautan sebagai penyimpan karbon dioksida dalam jumlah besar. Seperti disebutkan di atas, setiap tahun umat manusia menambah 7 miliar ton karbon dalam bentuk CO 2 dari 750 miliar ton yang ada. Namun hanya sekitar setengah dari emisi kita – 3 miliar ton – yang tersisa di udara. Hal ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa sebagian besar CO 2 digunakan oleh tumbuhan darat dan laut, terkubur dalam batuan sedimen laut, dan diserap. air laut atau diserap. Dari sebagian besar CO 2 (sekitar 4 miliar ton), lautan menyerap sekitar dua miliar ton karbon dioksida di atmosfer setiap tahunnya.
Semua ini meningkatkan jumlah pertanyaan yang belum terjawab: Bagaimana tepatnya? air laut berinteraksi dengan udara atmosfer, menyerap CO 2? Berapa banyak lagi karbon yang dapat diserap oleh lautan, dan seberapa besar tingkat pemanasan global yang dapat mempengaruhi kapasitas lautan? Berapa kapasitas lautan dalam menyerap dan menyimpan panas yang terperangkap akibat perubahan iklim?
Peran awan dan partikel tersuspensi dalam arus udara yang disebut aerosol tidak mudah untuk diperhitungkan saat membangunnya model iklim. Awan menaungi permukaan bumi sehingga menyebabkan pendinginan, namun bergantung pada ketinggian, kepadatan, dan kondisi lainnya, awan juga dapat memerangkap panas yang dipantulkan dari permukaan bumi sehingga meningkatkan intensitas efek rumah kaca. Efek aerosol juga menarik. Beberapa di antaranya mengubah uap air, mengembunkannya menjadi tetesan kecil yang membentuk awan. Awan ini sangat padat dan mengaburkan permukaan bumi selama berminggu-minggu. Artinya, mereka menghalangi sinar matahari hingga jatuh bersama presipitasi.
Dampak gabungannya bisa sangat besar: letusan Gunung Pinatuba di Filipina pada tahun 1991 melepaskan sejumlah besar sulfat ke stratosfer, menyebabkan penurunan suhu di seluruh dunia yang berlangsung selama dua tahun.
Oleh karena itu, polusi yang kita alami, yang sebagian besar disebabkan oleh pembakaran batu bara dan minyak yang mengandung sulfur, mungkin dapat mengimbangi dampak pemanasan global untuk sementara waktu. Para ahli memperkirakan bahwa aerosol mengurangi jumlah pemanasan sebesar 20% selama abad ke-20. Secara umum, suhu telah meningkat sejak tahun 1940an, namun telah menurun sejak tahun 1970. Efek aerosol dapat membantu menjelaskan anomali pendinginan di pertengahan abad terakhir.
Pada tahun 2006, emisi karbon dioksida ke atmosfer mencapai 24 miliar ton. Sekelompok peneliti yang sangat aktif menentang gagasan bahwa aktivitas manusia adalah salah satu penyebab pemanasan global. Menurutnya, hal utama terletak pada proses alami perubahan iklim dan peningkatannya aktivitas matahari. Namun menurut Klaus Hasselmann, kepala Pusat Klimatologi Jerman di Hamburg, hanya 5% yang dapat dijelaskan oleh penyebab alami, dan 95% sisanya merupakan faktor buatan manusia yang disebabkan oleh aktivitas manusia.
Beberapa ilmuwan juga tidak menghubungkan peningkatan CO2 dengan peningkatan suhu. Mereka yang skeptis mengatakan bahwa jika peningkatan suhu harus disalahkan atas kenaikan emisi CO 2, maka suhu pasti meningkat selama ledakan ekonomi pasca perang, ketika bahan bakar fosil dibakar dalam jumlah besar. Namun, Jerry Mallman, direktur Laboratorium Dinamika Fluida Geofisika, menghitung bahwa peningkatan penggunaan batu bara dan minyak dengan cepat meningkatkan kandungan sulfur di atmosfer, sehingga menyebabkan pendinginan. Setelah tahun 1970, efek termalnya bertahan lama lingkaran kehidupan CO 2 dan metana menekan pembusukan aerosol dengan cepat sehingga menyebabkan kenaikan suhu. Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa pengaruh karbon dioksida terhadap intensitas efek rumah kaca sangat besar dan tidak dapat disangkal.
Namun, meningkatnya efek rumah kaca mungkin bukan sebuah bencana besar. Memang benar, suhu tinggi mungkin diterima di tempat yang jarang terjadi. Sejak tahun 1900, pemanasan terbesar terjadi di wilayah 40 hingga 70 0 lintang utara, termasuk Rusia, Eropa, dan Amerika Serikat bagian utara, tempat emisi gas rumah kaca industri dimulai paling awal. Kebanyakan pemanasan terjadi pada malam hari, terutama karena meningkatnya tutupan awan, yang memerangkap panas yang keluar. Akibatnya, musim tanam diperpanjang seminggu.
Selain itu, efek rumah kaca mungkin merupakan kabar baik bagi sebagian petani. Konsentrasi CO 2 yang tinggi dapat terjadi efek positif pada tumbuhan, karena tumbuhan menggunakan karbon dioksida selama fotosintesis, mengubahnya menjadi jaringan hidup. Oleh karena itu, lebih banyak tanaman berarti lebih banyak penyerapan CO 2 dari atmosfer, sehingga memperlambat pemanasan global.
Fenomena ini dipelajari oleh para ahli Amerika. Mereka memutuskan untuk membuat model dunia dengan jumlah CO2 di udara dua kali lipat. Untuk melakukan ini, mereka menggunakan hutan pinus berumur empat belas tahun di California Utara. Gas dipompa melalui pipa-pipa yang dipasang di antara pepohonan. Fotosintesis meningkat 50-60%. Namun efeknya justru sebaliknya. Pepohonan yang mati lemas tidak mampu menahan volume karbon dioksida sebesar itu. Keuntungan dalam proses fotosintesis pun hilang. Ini adalah contoh lain bagaimana caranya manipulasi manusia menyebabkan hasil yang tidak diharapkan.
Tapi ini kecil aspek positif efek rumah kaca tidak dapat dibandingkan dengan efek negatifnya. Ambil contoh, percobaan pada hutan pinus, dimana volume CO2 meningkat dua kali lipat, dan pada akhir abad ini konsentrasi CO2 diperkirakan meningkat empat kali lipat. Bisa dibayangkan betapa dahsyatnya dampak yang ditimbulkan terhadap tanaman. Dan hal ini, pada gilirannya, akan meningkatkan volume CO 2, karena semakin sedikit tanaman, semakin besar konsentrasi CO 2.
Akibat dari efek rumah kaca
iklim gas efek rumah kaca
Ketika suhu meningkat, penguapan air dari lautan, danau, sungai, dll akan meningkat. Karena udara panas dapat menampung lebih banyak uap air, hal ini menimbulkan efek yang kuat masukan: Semakin panas suhunya, semakin tinggi kandungan uap air di udara, dan hal ini selanjutnya meningkatkan efek rumah kaca.
Aktivitas manusia mempunyai pengaruh yang kecil terhadap jumlah uap air di atmosfer. Namun kita juga mengeluarkan gas rumah kaca lainnya, yang membuat efek rumah kaca semakin kuat. Para ilmuwan percaya bahwa peningkatan emisi CO2, sebagian besar dari pembakaran bahan bakar fosil, menjelaskan setidaknya sekitar 60% pemanasan bumi sejak tahun 1850. Konsentrasi karbon dioksida di atmosfer meningkat sekitar 0,3% per tahun, dan saat ini meningkat sekitar 30% dibandingkan sebelum revolusi industri. Jika kita menyatakannya secara absolut, maka setiap tahun umat manusia menambah sekitar 7 miliar ton. Meskipun ini bagian kecil sehubungan dengan jumlah total karbon dioksida di atmosfer - 750 miliar ton, dan bahkan lebih sedikit dibandingkan dengan jumlah CO 2 yang terkandung di Samudra Dunia - sekitar 35 triliun ton, hal ini masih sangat signifikan. Menyebabkan: proses alami berada dalam kesetimbangan, sejumlah CO 2 memasuki atmosfer dan dikeluarkan dari sana. Dan aktivitas manusia hanya menambah CO2.
