Üvegházhatás

Az üvegházhatás a légkör hőmegtartó tulajdonsága, ami számos dologtól függ: a Nap sugárzásától, az üvegházhatású gázok légköri koncentrációjától, illetve az atmoszféra sűrűségétől.

Nem csak Földre jellemző, hatása különösen intenzív a Vénuszon, amit állandó felhőréteg borít és felszíni hőmérséklete 500 °C körül van. Hasonló, de nem azonos folyamat alakul ki jóval kisebb mértékben a fóliasátrakban és az üvegházakban is – a jelenség nevét ez utóbbiról kapta.

Joseph Fourier fedezte fel 1824-ben, számszerűleg először 1896-ban Svante Arrhenius svéd kémikus vizsgálta. 1998–ban Buenos Airesben 180 ország részvételével ENSZ-konferenciát tartottak az üvegházhatás káros következményeinek csökkentése érdekében.

A folyamatot nem lehet megérteni a Föld légkörének ismerete nélkül, így egy összefoglaló mindenképp szükséges annak felépítéséről, tulajdonságairól.
A Földre a Napból az energia elektromágneses sugárzás formájában érkezik. A légkörbe lépő sugárzás teljesítménye 1368 +/-6% watt/négyzetméter, a napsugarakra merőleges felületen. A Föld teljes felületére számítva ez 342 watt/négyzetméter. A beérkező energia 30%-a visszaverődik a világűrbe, míg a fennmaradó rész (mintegy 240 watt/négyzetméter teljesítmény, az első ábrán: 235) elnyelődik, melegítve a felszínt és a légkört. A visszavert sugárzás és a beérkező sugárzás hányadosa az albedo. Az albedo a Földön függ a felhőborítottságtól és azok tulajdonságaitól, a felszínt borító anyagtól (sötét anyag kevésbé visszaverő) és a napsugárzás beesési szögétől (minél kisebb a beesési szög, annál nagyobb a visszaverődés). Következésképpen a legnagyobb visszaverődés a sarkokon alakul ki, ahol a felszínt hó és jég borítja és a napsugarak beesési szöge nagyon alacsony.

Az elnyelt energia infravörös sugárzás formájában távozik, melegíti a légkört, de közben az elnyelő felületek lehűlnek. A Föld által elnyelt és a világűr felé kisugárzott energia évi mérlege nulla. Ha ez nem így lenne, a Föld hőmérséklete szakadatlanul növekedne.

Ekkor lép be az üvegházhatás jelensége. Az üvegházhatású gázok egyfajta falat alkotnak a Föld felszíne és a világűr közt, visszaverve a világűr felé kisugárzódó energiát, ezzel melegedést okozva. Vagyis „lefelé” átengedik a napsugárzást, de nem engedik át a földfelszínről „felfelé” haladó hősugárzást.
Az üvegházhatást okozó gázok mennyiségének változása

Az üvegházhatás szót használjuk mind a természetes, mind a mesterséges folyamatra. Már jóval az ember előtt voltak üvegházhatású gázok a légkörben, így az üvegházhatás korábban is lejátszódott.

Ekkor a vízgőz, a szén-dioxid, a metán és az ózon voltak a fő összetevők. A földi élet kifejlődése nem lett volna lehetséges ezek nélkül, hisz a természetes üvegházhatás nélkül kb. 30 °C-kal lenne alacsonyabb a Föld átlaghőmérséklete. A múltban az idő nagy részében egyensúly állt fenn a légkör összetételében, így háborítatlanul tudott végbemenni a jótékony hatás.

A probléma ott kezdődött, amikor a modern kori társadalom óriási mennyiségben kezdte a fosszilis eredetű (szén, kőolaj, földgáz) energiahordozókat elégetni, kiirtani az erdőket, a megnövekedett élelemszükséglet fedezésére megsokszorozni a mezőgazdasági területeket és az állatállományt. Ezzel drasztikusan megnőtt a levegőben a szén-dioxid, nitrogén-oxidok, metán, klórozott szén-hidrogén és egyéb üvegházhatású gázok mennyisége.

1800-ban – az iparosodás elindulása előtt – a szén-dioxid szintje kb. 280 ppm volt. Az 1800-as évek végére ennek mértéke megközelítette a 330 ppm értéket, napjainkra pedig elérte az eddigi 350 ppm-es csúcsot és továbbra is növekvő tendenciát mutat.

A légkörbe bocsátott szén-dioxid a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből, a növényekből (a növények a fotoszintézis során felszívják a gázt, de kiengedik azt, amikor elrothadnak vagy elégetik őket) és az állatok kilégzéséből származik. A légköri metán szerves anyagok bomlásakor (így emésztéskor és a szemét lebomlásakor is!), valamint a földgáz bányászatakor, szállításakor és elégetésekor kap „utánpótlást”. A nitrogén-oxidokat a fosszilis tüzelőanyagok elégetése, a kipufogógázok és a nitrogén-műtrágyázott talajok juttatják a légkörbe.

Tudományos jóslatok szerint ezeknek a gázoknak az együttes koncentrációja 2030-ra eléri a szén-dioxidban-ban megadott 560 ppm-es értéket, ami az iparosodás előtti szint kétszerese.

Az antropogén eredetű üvegházhatás következménye a globális felmelegedés, ami pedig klímaváltozáshoz vezet. A klímaváltozás egyes földrajzi helyeken, mint például Európa vagy Észak-Amerika, akár lehűlést is jelenthet.

Korántsem biztos azonban, hogy ezt csak az üvegházhatás okozza, lehet hogy a klíma természetes ingadozása miatt következett be. Egyes tudósok szerint a felmelegedés nem a légszennyezés, hanem egy földtörténeti jégkorszakból való kimenet következménye. Egyes becslések szerint 2020-ra a Föld átlaghőmérséklete 1,3 °C-kal melegebb lesz, mint most, 2070-re pedig már 3 °C-kal lesz több.

Az üvegházhatású gázok kibocsátását energiatakarékossággal, az erdők kiirtásának leállításával és több fa ültetésével lehetne legjobban ellensúlyozni. Ezek a lépések még soha nem tapasztalt globális méretű együttműködést igényelnek.

A globális felmelegedés visszaszorításának egyik fontos intézkedése volt az 1997-es kiotói egyezmény, melynek lényege, hogy a világ 38 fejlett ipari országa vállalta, hogy 2012-re 5,2%-kal az 1990-es szint alá csökkenti az üvegházhatást előidéző hat fő anyag kibocsátását.