1 efekt cieplarniany 1 Planeta Wenus - bardzo podobna do Ziemi po względem rozmiarów i masy róŜni się bardzo istotnie składem chemicznym atmosfery (96,5 % CO 2) oraz temperaturą (ponad 460 0C). Hipoteza Intensywne wysokoenergetyczne promie- niowanie UV prowadziło do fotodysocjacji pary wodnej. Lekki wodór uchodził w przestrzeń kosmiczną a cząsteczkowy tlen wchodził w reakcje z węglem tworząc dwutlenek węgla. Mechanizm ten ma charakter samonapędzający – wzrost temperatury – intensyfikacja procesów parowania – wzrost zawartości dwutlenku węgla. Rozbuchany efekt cieplarniany uczynił z Wenus prawdziwe piekło. Temperatura Ziemi jest na razie zbyt niska, aby doszło na niej do podobnego zjawiska, ale za miliard lub więcej lat, w miarę, jak będzie rosła moc Słońca, los ten stanie się równieŜ udziałem Ziemi. Świat Nauki czerwiec 2006 2 efekt cieplarniany 2 Świat Nauki październik 2006 3 promieniowanie słoneczne Z termodynamicznego punktu widzenia Ziemię jako planetę moŜna traktować jako układ zamknięty, tzn. taki, który nie wymienia z otoczeniem masy ale wymienia energię. Transport energii odbywa się poprzez promieniowanie, przewodnictwo i konwekcję. NatęŜenie promieniowania słonecznego w róŜnych zakresach fal, docierającego do zewnętrznych warstw atmosfery Ziemi, po przejściu przez atmosferę i przenikającego przez chmury (wg Gatesa, 1980) Rozkład długości fal promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi (biała strzałka) i emitowanego z powierzchni Ziemi (czarna strzałka): białe pole- promieniowanie przechodzące przez atmosferę od 0 do 100 %, czarne pola – promieniowanie pochłonięte, białe trójkąty – zakresy nieprzezroczyste ze względu na obecność w atmosferze określonych gazów) (wg Gatesa, 1980,1985) 4 temperatura efektywna Ziemi 4 e z T E δ σ = Ilość wypromieniowanej z powierzchni Ziemi energii równowaŜącej insolację określa prawo Stefana – Boltzmanna σ- stała Stefana – Boltzmanna, 56,679 10-9 W/(m2 K4) δ- względna zdolność emisyjna („stopień czerni” ciała), dla Ziemi δ = 0,95 K 9 , 255 S T 4 a e = σ δ = Stała słoneczna S 0- strumień energii promieniowania słonecznego padającego prostopadle na jednostkę powierzchni znajdującą się w średniej odległości od Słońca (róŜne źródła: 1353, 1366, 1380 W/m2) Albedo A – stosunek ilości promieniowania odbitego i
(…)
… 0,2 % rocznie
(4-krotnie szybciej niŜ w ciągu 200 lat)
(26-krotnie szybciej niŜ w ciągu 200 lat)
CH4 – stabilizacja w okresie ostatnich
10 lat (1998-2008)
Freony - od około 15 lat stabilizacja
z lekkim trendem spadkowym
8
wymuszenie radiacyjne w latach 1979-2007
Absorbowane długości IR, nm
H2O, CO2, CH4
<8 000, > 12 000
N2O, freony,
ozon troposferyczny
8 000 – 12 000
dane dla 2000 roku
CO2
370
ppmv
1,5
Wm-2
0,004
Wm-2/ppmv
CH4
1,77
ppmv
0,5
Wm-2
0,283
Wm-2/ppmv
0,315
0,15
0,476
ppmv
Wm-2
Wm-2/ppmv
0,0005
0,3
600
ppmv
Wm-2
Wm-2/ppmv
N2 O
CFC-12
Źródło:Australian Government -Bureau of Meteorology
1 cząstka CH4 daje efekt termiczny 70 razy silniejszy niŜ 1 cząstka CO2
1 cząstka N2O daje efekt termiczny 120 razy silniejszy niŜ 1 cząstka CO2
1 cząstka freonu daje efekt termiczny 150 000 razy…
…
ZagroŜenie 3
rosnące zakwaszenie (wzrost o 30 %) stanowi zagroŜenie dla oceanicznej
flory i fauny
rozpuszczenie: CO2 (atmosferyczny) → CO2 (rozpuszczony w wodzie)
konwersja do kwasu węglowego: CO2 (rozpuszczony w wodzie) + H2O → H2CO3
pierwsza jonizacja:
H2CO3 → H+ + HCO3− (aniony wodorowęglanowe)
druga jonizacja:
HCO3− → H+ + CO3 2− (aniony węglanowe)
23
trendy klimatyczne 1
Zmiana w masie pokrywy lodowej…
…
Podtlenek azotu
1,4 deg
150
Freon 11 i 12
<0,8 deg
65-130
Zmiana koncentracji gazów cieplarnianych
w atmosferze (ppmv – części na milion, ppmbczęści na miliard, pptb-części na bilion) oraz
wymuszenie radiacyjne w W/m2 dotyczące
okresu industrialnego
W okresie 200 lat koncentracja poszczególnych
gazów wzrosła odpowiednio:
CO2 o 32 % (0,16 % rocznie)
CH4 o 135 % (0,675 % rocznie),
N2O o 1,5 % (0,0075…
… profilu temperatury w atmosferze ziemskiej
stratosfera
troposfera
Wzrost temperatury w troposferze, obniŜenie temperatury w stratosferze
TO – temperatura efektywna, TS – temperatura na powierzchni lądów i oceanów dla okresu
przedindustrialnego, TG - temperatura na powierzchni lądów i oceanów wywołana
antropogeniczną emisją gazów cieplarnianych
Źródło:Australian Government -Bureau of Meteorology
13…
… zmian temperatury do lat 2070-2100 względem średniej z lat 1960-1990.
Źródło: Global Warming Predictions Map
26
prognozy na II poł. XXI wieku 2
• znikną lodowce górskie, w tym w Andach i Himalajach, zapewniające wodę setkom
milionów ludzi;
• stopnieją lody Arktyki, jak lustro odpijające światło Słońca, co spowoduje dalsze
ocieplanie się klimatu;
• rozpad wiecznej zmarzliny spowoduje…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)