VILKA GASER FÅR ATMOSFÄREN ATT ÖVERHETTAS? - VETENSKAP - 2025

Gaserna som får atmosfären att överhettas är de som absorberar och avger infraröd strålning. På samma sätt bidrar gaser som skadar ozonskiktet till överhettning, eftersom de underlättar större penetrering av ultraviolett strålning.

Global uppvärmning är ökningen i medeltemperaturen i den markbaserade biosfären som uppstår på grund av växthuseffekten. Denna effekt är ett naturligt fenomen som består av att blockera utloppet av markvärme (infraröd strålning) mot yttre rymden.

Gaser som orsakar överhettning. Källa: En lös slips

Denna blockering utövas av några av de gaser som naturligt utgör jordens atmosfär, som vattenånga och CO2. Detta är ett fenomen som förekommer naturligt och gör det möjligt för planeten att ha en biologiskt lämplig temperatur.

Hur värmer gaser jorden?

Den grundläggande energikällan som värmer jorden är solstrålning, särskilt ultraviolett strålning. Det filtreras delvis av ozonskiktet (O3) i stratosfären.

Den ultravioletta strålningen (kortvåg) som lyckas tränga igenom värmer upp jordytan och dess värme släpps ut i rymden som infraröd strålning (lång våg). Det finns emellertid ett mänskligt inflytande på processen på grund av den konstgjorda utsläpp av växthusgaser.

Dessa gaser absorberar och avger värme eller förstör ozon som reglerar inträde av ultraviolett strålning. Gaserna som bidrar till växthuseffekten, antingen naturligt eller genom mänskligt inflytande, kallas växthusgaser (GHG).

På global nivå ägnas särskild uppmärksamhet åt den globala uppvärmningen och förstörelsen av ozonskiktet. Montrealprotokollet om ämnen som tappar ut ozonskiktet är ett internationellt fördrag som trädde i kraft 1989 och reglerar användningen av dessa gaser.

Detta protokoll ratificerades av 65 länder med Kigali-ändringen av 1 januari 2019. Kyoto-protokollet behandlar för sin del frågor som rör global uppvärmning.

I Kyoto-protokollet övervägs sex växthusgaser som är koldioxid, metan, lustgas, hydrofluorkol, perfluorerat kolväte och svavelhexafluorid.

För att utvärdera en gas som producerar överhettning beaktas dess livslängd och dess globala uppvärmningspotential (GWP). GWP jämför mängden värme som fångas av en gas med värmen som fångas av CO2, vars GWP är standardiserad till 1.

Huvudgaserna får atmosfären att överhettas

Vattenånga

Vattenånga är en naturlig och viktig del av jordens atmosfär och spelar en mycket viktig roll i växthuseffekten på grund av dess förmåga att ta upp värme. Dessutom återspeglar vatten i flytande och fast tillstånd solenergi och kyler jorden.

Koldioxid (CO2)

Koldioxid är den viktigaste växthusgasen och svarar för mer än 80% av ökningen av detta fenomen. CO2-nivåerna har stigit alarmerande på grund av industri- och transportaktiviteter.

Enligt vissa uppskattningar, före den industriella revolutionen, nådde den atmosfäriska koncentrationen av CO2 ungefär 280 ppm (delar per miljon) och 1998 nådde den 365 ppm. Detta representerar en ökningstakten på 1,5 ppm per år och en 31% ökning från 1750 nivåerna.

CO2-koncentration. Källa: Hannes Grobe 21:17, 5 november 2006 (UTC)

Genom att bestämma den isotopiska sammansättningen av nuvarande atmosfärisk CO2 har det visats att ökningen kommer från förbränning av fossila bränslen och avskogning. CO2 fungerar genom att absorbera och avge infraröd strålning och har en livslängd på 5 till 200 år.

Metan (CH

Metan är den andra växthusgasen som bidrar med cirka 17% av uppvärmningen genom absorption och strålning av värme. Även om mycket av denna gas förekommer naturligt, främst i träsk, finns det ett viktigt mänskligt bidrag (cirka 50%).

Metankoncentration. Källa: Metan-global-genomsnitt-2006.jpg: NOAAderivativt arbete: Ortisa

Cirka 60% av metan som för närvarande finns i atmosfären är produkten av mänskliga (antropiska) aktiviteter. Bland de viktigaste antropiska källorna är boskap från idisslare, odling av ris, utnyttjande av fossila bränslen och förbränning av biomassa.

De uppskattade nivåerna av denna gas före industritiden är 700 ppb (delar per miljard) och för 1998 nådde den 1 745 ppb, vilket motsvarar en ökning med 149%. Metan har dock en livslängd i den nedre atmosfären och når endast 12 år.

Kväveoxider (NOx)

NOx, särskilt kväveoxid, bidrar till att förstöra stratosfärisk ozon genom att öka mängden ultraviolett strålning som tränger igenom jorden. Dessa gaser kommer från den industriella produktionen av salpetersyra, adipinsyra och användningen av gödselmedel.

Kväveoxid (N2O) hade en atmosfärisk koncentration av 270 ppb före industritiden, för att sedan nå 314 ppb 1998. Detta representerar en ökning av koncentrationen på 16% och har en livslängd på 114 år vilket gör det mycket problematiskt.

Hydrofluorkolväten (HFC)

Det är gaser som används i olika industriella tillämpningar och ersätter de CFC: er som begränsas av Montrealavtalet. Men HFC: er påverkar också ozonskiktet och har en hög aktiv permanentitet i atmosfären (upp till 260 år).

Dessa gaser fanns inte i atmosfären, de infördes av människor och i fallet med HFC-23 når det en koncentration av 14 ppt (delar per biljon).

Perfluorerat kolväte (PFC)

PFC: er produceras i förbränningsanläggningar för aluminiumsmältningsprocessen. Liksom HFC: er har de en hög permanentitet i atmosfären och påverkar integriteten hos det stratosfäriska ozonskiktet.

Svavelhexafluorid (SF6)

Detta är en annan gas vars överhettningseffekt går genom förstörelsen av ozonskiktet. Det används i högspänningsutrustning och vid produktion av magnesium och har en hög permanentitet i atmosfären.

Klorfluorkolväten (CFC)

CFC är en kraftfull växthusgas som skadar stratosfärisk ozon och regleras enligt Montrealprotokollet. Men i vissa länder används det fortfarande, vilket är fallet med Kina.

Skador på ozonskiktet orsakas av kloratomer som dissocierar när de drabbas av ultraviolett strålning.

De huvudsakliga klorfluorkolvätena är CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-113, CFC-114 och CFC-115. Dessa gaser fanns inte i atmosfären, men 1998 uppnådde CFC-11 redan 268 ppt, med en livslängd på 45 år.

Metylkloroform eller trikloretan (CH3CCL3)

Det är en viss typ av CFC, som används som lösningsmedel och för rengöring av metaller. Vid sönderdelning avger det kloridgaser, vars kloratomer bidrar till att ozonskiktet förstörs.

Troposfäriskt ozon (O3)

Troposfärisk O3 är ozon som bildas på marknivå, mellan ytan och 18 km hög. Även om stratosfärisk ozon bidrar till att minska den globala överhettningen genom att minska inträde av ultraviolett strålning genererar troposfärisk ozon uppvärmning.

Smog i Harbin (Kina). Källa: Fredrik Rubensson

Det har hävdats att effekten av troposfärisk ozon är motsägelsefulla. Å ena sidan genererar den en ytlig uppvärmning av jorden, men samtidigt eliminerar den andra växthusgaser.

I vilket fall som helst är O3 en giftig gas som orsakar lungskador, förutom att försämras olika material.

Klordifluormetan (HCFC-22)

Det kallas R-22, en färglös gas och tills nyligen den mest använda i kylutrustning. Men idag är det förbjudet i stora delar av världen på grund av dess negativa effekt på ozonskiktet.

Kolklorid eller koltetraklorid (CCl4)

Det är ett organoklor som nu är förbjudet på många ställen på grund av dess toxicitet, men det användes allmänt som kylmedel, släckmedel, avfettningsmedel och bekämpningsmedel. När denna förening bryts ner genererar den derivatämnen som påverkar ozonskiktet.

Tetrafluormetan eller perfluormetan (CF4)

Det är en gas känd som R-14 och används som köldmedium, men den har en hög kapacitet att absorbera och avge ultraviolett energi. Den har en livstid i atmosfären på mer än 50 000 år och en global uppvärmningspotential på 6 500.

Enligt Guinness World Records är tetrafluormetan den mest ihållande växthusgas, även om dess låga andel i atmosfären begränsar effekten.

Hexafluoroetan (C2F6)

Det används i köldmedier och i produktion av aluminium, eftersom det är mycket stabilt tack vare den höga energin i dess kol-fluorbindningar. Detta ger en lång livslängd på minst 500 år.

På samma sätt har den en stor potential för att absorbera infraröd strålning, vilket gör det till ett problem för globala temperaturer. Hexafluoroethane finns på listan över växthusgaser från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC).

Svavelhexafluorid (SF6)

Det är en giftfri gas, fem gånger tyngre än luft, med ett GWP-index på 176 (20 000 gånger mer än CO2). Å andra sidan har den en livslängd på 3 200 år, även om den är så tät att den inte stiger till de övre lagren i atmosfären.

Bibliografiska referenser

1. Bolin, B. och Doos, BR växthuseffekt.
2. Caballero, M., Lozano, S. och Ortega, B. (2007). Växthuseffekt, global uppvärmning och klimatförändringar: ett jordvetenskapligt perspektiv. University Digital Magazine.
3. Elsom, DM (1992). Atmosfärisk förorening: ett globalt problem.
4. IPCC (2001). Tredje utvärderingsrapport Klimatförändring 2001: Den vetenskapliga grunden.
5. IPCC (2018). Global uppvärmning på 1,5 ºC.
6. Mitchell, JFB, Johns, TC, Gregory, JM och Tett, SFB (1995). Klimatrespons på ökande nivåer av växthusgaser och sulfat-aerosoler. Natur.
7. Myhre, G., Highwood, EJ, Shine, KP och Stordal, F. (1998). Nya uppskattningar av strålkraft på grund av välblandade växthusgaser. Geofysiska forskningsbrev.
8. Rodhe, H. (1990). En jämförelse av bidraget från olika gaser till växthuseffekten. Vetenskap.
9. Schneider, SH (1989). Växthuseffekten: vetenskap och politik. Vetenskap.