Wat is de essentie van het broeikaseffect en wat is het gevaar? Is het mogelijk om de wereldwijde klimaatverandering te stoppen en hoe dit te doen?
Van de vele problemen waarmee de moderne mensheid geconfronteerd wordt, is klimaatverandering ongetwijfeld een van de meest significante en ernstige. De opwarming van de aarde, een snelle achteruitgang van de biodiversiteit, het broeikaseffect, het smelten van gletsjers, die leiden tot een stijging van het niveau van de oceanen, kunnen allemaal rampzalige gevolgen hebben en het leven van mensen op deze planeet eenvoudig ondraaglijk maken.
Wetenschappers waarschuwen dat het klimaatprobleem niet langer op de lange baan kan worden geschoven: tegen 2030 zal de schade aan het ecosysteem van de planeet onherstelbaar zijn. Dat wil zeggen, jij en ik hebben nog maar 12 jaar over. Als mensen in de nabije toekomst geen oplossing voor dit probleem zullen vinden, zullen de gevolgen van het opwarmen van de atmosfeer eeuwenlang en zelfs millennia voelbaar zijn. En dit is geen kwestie van ecologie, maar van het voortbestaan van de mensheid. Waarom wordt het steeds heter op onze planeet? Beschuldig het effect van het broeikaseffect, dat is ontstaan als gevolg van menselijke activiteiten.
Een theorie of waarom de planeet opwarmt?
Het broeikaseffect is de verwarming van de lagere lagen van de atmosfeer van de aarde, die optreedt als gevolg van een toename van de concentratie van bepaalde gassen daarin. De essentie is vrij eenvoudig: de zonnestralen verwarmen het oppervlak van de planeet, maar tegelijkertijd blijft er warmte over en kan deze niet terugkeren naar de ruimte - gassen interfereren hiermee. Als gevolg van deze processen neemt de temperatuur van de planeet toe.
Een aanzienlijk deel van de zonnestraling (tot 75%) die op de aarde valt, valt op het zichtbare en nabij-infrarode deel van het spectrum (400-1500 nm). De atmosfeer haalt het praktisch niet, en thermische energie bereikt vrijelijk het oppervlak van onze planeet. De aarde, die op haar beurt weer opwarmt, begint straling uit te stralen met een golflengte van 7,8 - 28 micron, die wordt uitgestoten in de ruimte en bijdraagt aan de afkoeling van de planeet. De belangrijkste oorzaak van het broeikaseffect is een hogere atmosferische transparantie voor licht in het optische bereik dan in het infrarood. Het is een feit dat sommige gassen in de lucht de straling absorberen of reflecteren die van de aarde komt. Ze heten broeikas. Hoe hoger hun concentratie, hoe meer zonnewarmte in de atmosfeer blijft.
Broeikasgassen verstoren de warmtebalans van de planeet, die grotendeels het klimaat bepaalt.
De essentie van het broeikaseffect is bekend bij de zomerbewoners en tuinders, die kassen op hun percelen hebben. Het schema lijkt erg op elkaar: de zonnestralen, binnenkomen, de bodem verwarmen en het dak en de muren laten de warmte niet de structuur verlaten. Daarom is de temperatuur in een kas, zelfs zonder verwarming, altijd hoger dan buiten.
Nu praten ze veel over opwarming van de aarde en klimaatverandering. Er is een onjuiste mening dat het voorkomen van het broeikaseffect een gebeurtenis van de afgelopen jaren of decennia is, en de oorzaak ervan is uitsluitend menselijke activiteit. Dit effect is inherent aan elke atmosfeer en zonder dat zou het leven op aarde onmogelijk zijn geweest.
Ons probleem is in feite de snelle toename van het broeikaseffect dat de afgelopen jaren is waargenomen. Dit proces kan tot rampzalige resultaten leiden.
De geschiedenis van de studie van dit probleem
De studie van het probleem van het broeikaseffect begon in de eerste helft van de 19e eeuw. In 1827 verscheen het werk van Joseph Fourier 'Een notitie over de temperatuur van de bol en andere planeten', waarin hij in detail de mechanismen van klimaatvorming onderzocht, evenals de factoren die hem beïnvloeden. Deze wetenschapper beschreef voor het eerst het fenomeen van het broeikaseffect, waarbij als model een glazen vat werd gebruikt dat werd blootgesteld aan zonlicht. Glas is bijna ondoorzichtig voor infraroodstraling, dus deze ervaring toont vrij nauwkeurig de essentie van het fenomeen. Het concept van het broeikaseffect kwam pas veel later in wetenschappelijk gebruik.
Later werden deze studies voortgezet door de Zweedse natuurkundige Arrhenius. Hij was het die de theorie naar voren bracht dat de afname van de concentratie van kooldioxide in de lucht een van de belangrijkste oorzaken is van de ijstijden in de geschiedenis van de planeet.
De actieve studie van het broeikaseffect en de effecten van dit fenomeen begon echter pas in de tweede helft van de vorige eeuw. Wetenschappers hebben de verandering in de flux van zonnestraling bestudeerd die optreedt wanneer de hoeveelheid broeikasgassen in de lucht toeneemt. Om de processen in de atmosfeer te simuleren, zijn nu de modernste en meest geavanceerde computers gebruikt. Maar hun macht is vaak niet genoeg, omdat het planetaire klimaat een uiterst complex en nog niet volledig bestudeerd systeem is.
De afgelopen decennia zijn op internationaal niveau de eerste serieuze stappen gezet om dit probleem aan te pakken. In 1992 werd het Raamverdrag van de Verenigde Naties inzake klimaatverandering aangenomen. In 1997 werden daaraan het Kyoto-protocol en de Overeenkomst van Parijs (2015) toegevoegd. Over dit document regelen maatregelen om emissies te verminderen.
Broeikasgassen en andere oorzaken van opwarming
Wetenschappers geloven dat het broeikaseffect optreedt als gevolg van de volgende gassen:
- methaan;
- kooldioxide;
- waterdamp;
- ozon.
De grootste bijdrage aan de toename van de mondiale temperatuur wordt geleverd door waterdamp (van 36 tot 72%), gevolgd door CO2 (ongeveer 9-26%), gevolgd door methaan (4-9%) en ozon (van 3 tot 7%). Andere gassen hebben extreem lage concentraties in de lucht, dus hun invloed op klimaatprocessen is minimaal.
De hoeveelheid waterdamp is sterk afhankelijk van de temperatuur van de onderste lagen van de atmosfeer. Hoe lager het is, hoe lager de vochtigheid en hoe zwakker het broeikaseffect. In dit geval verandert overtollig vocht in een sneeuwijslaag op de polen van de planeet, waardoor de reflectiviteit (albedo) wordt verhoogd en de lucht nog kouder wordt. Globale opwarming (of afkoeling) is dus een zichzelf onderhoudend proces, dat onder bepaalde omstandigheden heel snel kan blijven toenemen en ontwikkelen. Om het te starten heb je alleen een "trigger" nodig en de antropogene factor kan dat wel zijn. In dit geval hebben we te maken met een typisch voorbeeld van positieve feedback.
De periodes van opwarming en afkoeling die eerder op onze planeet plaatsvonden, correleren perfect met de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer. De toename ervan leidt tot een toename van het broeikaseffect en een langdurige temperatuurstijging.
Bovendien beïnvloeden de roetdeeltjes en vaste aërosoldeeltjes die de bovenste atmosfeer binnendringen ook de warmtebalans van de aarde. Hun belangrijkste bronnen zijn vulkanische activiteit en industriële emissies. Stof en roet verstoren de penetratie van zonlicht, waardoor de temperatuur van de planeet afneemt.
Waar komen broeikasgassen vandaan?
Momenteel bestaat er een consensus onder wetenschappers dat de huidige klimaatverandering gepaard gaat met een toename van de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer en het broeikaseffect - een gevolg van dit proces. En de opwarming is al heel lang aan de gang. De belangrijkste reden voor het vergroten van het broeikaseffect is menselijke activiteit, die een krachtige planetaire factor is geworden. Sinds het begin van de industriële revolutie - dat wil zeggen, in de afgelopen 250 - 300 jaar zijn de concentraties van methaan en koolstofdioxide in de atmosfeer gestegen met respectievelijk 149% en 31%. Hier zijn de belangrijkste bronnen van broeikasgassen:
- De snelle groei van de industrie. De belangrijkste energiebron voor onze fabrieken, fabrieken en voertuigen is fossiele brandstoffen - olie, aardgas en steenkool. Als gevolg van hun gebruik wordt koolstofdioxide gevormd, waardoor het broeikaseffect toeneemt. Ongeveer de helft van de gassen die in de loop van menselijke economische activiteit worden geproduceerd, blijft in de atmosfeer, de rest wordt opgenomen door de oceaan en de terrestrische vegetatie. Elk jaar neemt de populatie van de aarde toe, en daarom is er steeds meer voedsel, industriële goederen, auto's nodig, wat leidt tot een nog grotere uitstoot van koolstofdioxide, waardoor het fenomeen van het broeikaseffect zal toenemen. En als de temperatuur in de afgelopen eeuw met 0,74 graden is gestegen, voorspellen wetenschappers in de toekomst een groei van 0,2 graden voor elk decennium;
- Ontbossing en landbouwontwikkeling. Een andere belangrijke reden voor het verhogen van de concentratie van CO2 in de atmosfeer is de massale vernietiging van bossen. Tijdens het fotosyntheseproces nemen bomen koolstofdioxide op en geven ze zuurstof af, omdat ze een natuurlijke regulator van broeikasgasconcentraties zijn. Ontbossing is vooral nodig om nieuw bouwland te bemachtigen om de snelgroeiende menselijke bevolking te voeden. Landbouw draagt ook zijn steentje bij aan de toename van de temperatuur op aarde. Vee wordt geassocieerd met de vorming van een enorme hoeveelheid methaan, dat kooldioxide overtreft in zijn broeikas eigenschappen;
- Stortplaats. Verwacht wordt dat de bevolkingsgroei de verspilling zal vergroten. Tegenwoordig worden stortplaatsen bezet door uitgestrekte gebieden met duizenden hectares. Elk van hen zendt tienduizenden kubieke meter methaan en koolstofdioxide de atmosfeer in. Een effectieve oplossing voor dit probleem bestaat nog niet - het betekent dat de uitstoot van "afvalgassen" alleen maar zal toenemen.
Wat bedreigt het broeikaseffect?
De geschiedenis van de aarde heeft ongeveer 4,5 miljard jaar, en gedurende deze tijd is het klimaat van de planeet constant aan het veranderen. In sommige tijdperken bedekte weelderige tropische vegetatie het van pool tot paal, in andere was het een bal bedekt met een multi-meter ijslaag. In vergelijking met dergelijke catastrofes, lijkt een temperatuurstijging van een of twee graden een echt kleinigheidje te zijn: je zult denken, we zullen ook besparen op verwarming! Maar niet alles is zo eenvoudig, de gevolgen van klimaatverandering kunnen veel ernstiger blijken te zijn, hier zijn er slechts enkele van:
- Een temperatuurstijging zal leiden tot het smelten van gletsjers en een stijging van het niveau van de wateren van de oceanen, die grote gebieden dreigen te overspoelen. Natuurlijk verandert de planeet niet in een "waterwereld", maar veel kuststeden en territoria kunnen eronder lijden. Weinig mensen weten het, maar sinds het begin van de 20e eeuw is het niveau van de oceaan met 17 cm gestegen en sinds het midden van de jaren 90 is deze stijging gestegen tot 3,2 - 3,4 mm per jaar. Dit probleem wordt nog verergerd door het feit dat het merendeel van de bevolking van de aarde in kustgebieden leeft, er is ook een aanzienlijk deel van de wereldeconomie;
- Een verhoging van de temperatuur zal onvermijdelijk leiden tot veranderingen in de verdeling van de neerslag, evenals hun hoeveelheid. En dit resultaat is waarschijnlijk nog ernstiger dan de overstroming van bepaalde gebieden. In sommige delen van de wereld zullen regens zeer zeldzaam worden en zullen ze geleidelijk veranderen in woestijnen, terwijl in andere gebieden de bewoners zullen lijden aan regelmatige orkanen, overstromingen, tsunami's en andere rampen. Volgens wetenschappers zal een verdere toename van de luchttemperatuur leiden tot lagere opbrengsten van belangrijke gewassen in de tropische en subtropische gebieden van de planeet, wat kan leiden tot honger en sociale onrust;
- Hogere temperaturen hebben een nadelig effect op de gezondheid van mensen. Artsen verwachten een toename van het aantal hart- en vaatziekten, luchtwegaandoeningen en zelfs psychische stoornissen.
Het broeikaseffect en de mogelijke gevolgen ervan zullen niet alleen de mens, maar ook het ecosysteem van de planeet als geheel ernstig treffen. Klimaatverandering zal veel soorten van hun normale bereik beroven, en het is niet een feit dat alle "onze kleinere broers" in staat zullen zijn zich aan dergelijke dramatische veranderingen aan te passen. Het verdwijnen van sommige soorten zal de gebruikelijke voedselketens doorbreken, wat kan leiden tot een echt "domino-effect". Het verhogen van de concentratie van koolstofdioxide in de atmosfeer en het verhogen van de temperatuur van de lucht leidt tot verzuring van de oceaan, wat een negatieve invloed heeft op iedereen die erin leeft.
Hoe ermee om te gaan?
De mens heeft herhaaldelijk de klimaatverandering ervaren. Bovendien waren ze een van de drijvende krachten achter de historische vooruitgang. Droogte en overstromingen veroorzaakten meer dan eens of tweemaal oorlogen en revoluties, massale migraties van mensen, het verval van staten en hele beschavingen. Hoe kunnen we de catastrofale gevolgen vermijden die ons te wachten staan bij een ernstige klimaatverandering? Is er een kans om het zogenaamde broeikaseffect te verminderen? Wat kan hier voor gedaan worden?
Vandaag kennen we alle factoren die leiden tot de accumulatie van broeikasgassen en een verhoging van de luchttemperatuur. Het zal heel moeilijk zijn om de huidige trend om te keren, omdat het de inspanningen van de hele mensheid en een radicale herstructurering van de wereldeconomie vereist. Om te beginnen moet je gewoon begrijpen dat het broeikaseffect een wereldwijd probleem is dat niet alle staten, maar alle mensen bedreigt.
Deskundigen zijn van mening dat de volgende maatregelen nodig zijn om de uitstoot van broeikasgassen in de atmosfeer te verminderen:
- Het is noodzakelijk om de energiesector fundamenteel te herbouwen en de hoeveelheid industriële emissies te verminderen. De belangrijkste bron van CO2 vandaag is het verbranden van fossiele brandstoffen: olie, kolen en gas. Om ze te verminderen, moet de mensheid overschakelen naar de zogenaamde hernieuwbare energie: de zon, wind, water. In de afgelopen jaren is hun aandeel in het totale saldo vrij snel gegroeid, maar deze percentages zijn duidelijk niet genoeg. We moeten ook afzien van het gebruik van auto's met interne verbrandingsmotoren en overzetten op elektrische voertuigen. Het is duidelijk dat al het bovenstaande investeringen met miljarden dollars en tientallen jaren hard werken vereist. Maar je moet het vandaag beginnen;
- Verbetering van de energie-efficiëntie, en dit is van toepassing op industriële productie en energieproductie en op huisvesting en gemeenschappelijke diensten. De energie-intensiteit van de producten moet aanzienlijk worden verminderd. We hebben nieuwe technologieën nodig die het milieu niet schaden. Zelfs elementaire isolatie van gevels van gebouwen, installatie van moderne ramen en vervanging van verwarmingsinstallaties kan een aanzienlijk effect hebben op het gebied van energiebesparing en daardoor de brandstofkosten verlagen en schadelijke emissies verminderen;
- Een zeer effectieve manier om het broeikaseffect tegen te gaan, is het verminderen van verspilling. Een persoon moet opnieuw leren middelen te gebruiken, dit zal het elimineren van stortplaatsen, die een serieuze bron van methaan zijn, mogelijk maken, of in ieder geval aanzienlijk het volume verminderen;
- Het is noodzakelijk om de roofvernietiging van bossen te stoppen en deel te nemen aan het herstel van groene gebieden. Kappen moet gepaard gaan met het planten van nieuwe bomen.
De strijd tegen het broeikaseffect en de groei van de gemiddelde jaartemperatuur moet op internationaal niveau worden gevoerd, in nauwe samenwerking tussen verschillende landen. De eerste stappen in deze richting zijn al gezet en de beweging moet doorgaan. Wetenschappers stellen voor de strijd tegen klimaatverandering op het niveau van de grondwetten van staten te consolideren. De rol van niet-gouvernementele organisaties die dit onderwerp voortdurend aankaarten is ook geweldig. We moeten duidelijk begrijpen hoe klein onze planeet is en hoe kwetsbaar het voor de mens is.
