(kontynuacja artukułu
))Duży (33K)
efekt cieplarniany na Ziemi, znacznie większy niż ten na Marsie (+3)
ale mniejszy niż na Wenus (ponad 400K) jest wynikiem właściwego składu
atmosfery.
Atmosfera
ziemska, składająca się głównie z azotu i tlenu, jest dla światła
widzialnego znakomicie przejrzysta. Jest ona mniej przejrzysta dla
nadfioletu, którego w świetle słonecznym jest co prawda tylko 10%, ale
jest ono zabójcze dla życia. I tak, najbardziej energetyczne
promieniowanie UV, poniżej 200 nm (rys.1a) jest absorbowane przez
cząsteczkowy (i atomowy) tlen i azot. Niezwykle ważną rolę spełnia
ozon, którego jest w atmosferze niewiele : ozon „zamyka” okno w
nadfiolecie między 200 a 300 nm, (rys. 1b).
Umiarkowanie duży
efekt cieplarniany zawdzięczamy na Ziemi „właściwym” proporcjom między
dwutlenkiem węgla a parą wodną. Naturalna zawartość dwutlenku węgla
przez ostatnie 10 tys. lat to około 270 ppm (części na milion). Dopiero
od początku ery przemysłowej ten poziom zaczął się podnosić (rys. 2b).
Zawartość pary
wodnej nieco trudniej zdefiniować. Tak zwana 100%
wilgotność (względna!) oznacza, w temperaturze 20ºC oznacza, że pary
wodnej jest w atmosferze 4%.
Widma absorpcji cząsteczek H2O i CO2 w fazie
gazowej przedstawia rys.
3. Cząsteczka H2O, zgięta (tzn. o różnych momentach
bezwładności
względem trzech prostopadłych osi obrotu) i polarna (tzn. posiadająca
trwały moment dipolowy) wykazuje niezwykle bogate widmo absorpcji w
podczerwieni. Dwutlenku węgla w atmosferze jest niewiele, ale „zamyka”
on okno między różnymi pasma absorpcji wody. Dlatego ma on tak
decydujące znacznie w zmianach klimatycznych. Emisja w podczerwieni z
powierzchni Ziemi jest w dużej mierze zatrzymywana w atmosferze (i
mniej więcej połowa wraca z powrotem na Ziemię).
Wykres 2a
pokazuje nie tylko zmiany zawartości CO2 (i metanu) w
ostatnich setkach
tysięcy lat, ale również zmiany temperatury. Zakres tych zmian wynosił
tylko kilka stopni Celsjusza, ale zmiany te miały charakter skokowy;
szczególnie gwałtowne były ocieplenia klimatu. Przyczyny astronomiczne
(precesja osi Ziemi, zmiany eliptyczności orbity) prowadzą do zmian
łagodnych, o okresach rzędu setek tysięcy. Nagłość obserwowanych
przeskoków temperatury świadczy o występowaniu innych efektów –
dodatnich sprzężeń zwrotnych. Przebieg zmian klimatycznych przypomina
piszczenie głośników, jeśli położymy zbyt blisko nich mikrofon.
Co jest przyczyną tego rodzaju sprzężeń? Właśnie obecność wody w
atmosferze! Rosnąca temperatura powoduje większą zawartość pary wodnej
w atmosferze i lepsze ekranowanie uciekającego promieniowania
podczerwonego – w konsekwencji powoduje to dalszy wzrost temperatury.
Podobnie z pokrywą lodową – śnieg znacznie efektywniej odsyła
promieniowanie słoneczne z powrotem w kosmos niż powierzchnia oceanu
lub ląd (ma tzw. wyższe albedo). Rosnąca temperatura to topnienie lodów
i mniejsze albedo, czyli dalszy wzrost temperatury.
Czy są jakieś czynniki dające ujemne
sprzężenie zwrotne, czyli
stabilizację klimatu? Bez wątpienia roślinność – rosnąca temperatura to
większa wegetacja, czyli większe pochłanianie dwutlenku węgla (a
właściwie jego „zakopywanie” w postaci pokładów węgla, ropy naftowej a
także w skorupach małży i ślimaków, odkładających się w warstwach
wapienia o kilometrowych, jak w Alpach, grubościach.
Przeczytaj
więcej: Dlaczego
zimą jest ciepło - czyli o efekcie cieplarnianym
Tekst: GK
WWW: KS
