Bu kadar az miktarda karbondioksitin dünya üzerinde büyük bir etkisi olabilir mi?
Karbondioksit içeriği sandığınız kadar küçük değil
Karbondioksitin dünya atmosferinin% 0,04'ünü oluşturduğunu duydum. % 0.4 veya% 4 değil,% 0.04! Bu kadar küçük bir parçaysa, küresel ısınma için nasıl bu kadar önemli olabilir?
İnsanlar sık sık bana karbondioksit konsantrasyonunun dünya atmosferinin sadece% 0,041'i olduğunu soruyorlar, bu durumda küresel iklim üzerinde nasıl önemli bir etkisi var? İnsan faaliyetleri, bunların yalnızca% 32'sini oluşturmaktadır.
Atmosferik gazların hava kirliliği ve iklim değişikliği üzerindeki önemini inceliyorum. Karbondioksitin iklim üzerindeki büyük etkisinin anahtarı, dünya yüzeyinden yayılan ısıyı emme ve ısının uzaya kaçmasını önleme yeteneğidir.
Erken Sera Bilimi
Karbondioksitin iklim için önemini 1850'lerde ilk kez keşfeden bilim adamları, etkisiyle de şaşırdılar. Sırasıyla İngiliz John Tyndall ve Amerikan Eunice Foote, karbondioksit, su buharı ve metanın ısıyı emebildiğini, daha büyük miktarlarda gazın ise yapamadığını buldu.
Bilim adamları, dünya yüzeyine ulaşan güneş ışığı miktarını hesaba katarak, dünyanın sıcaklığının normalden 59 derece Fahrenheit (33 santigrat) daha yüksek olduğunu hesapladılar. Bu farkın en iyi açıklaması, atmosferin dünyayı ısıtmak için ısıyı muhafaza etmesidir.
Tyndall ve Foote'un araştırması, atmosferin% 99'unu oluşturan nitrojen ve oksijenin, ısıyı absorbe etmedikleri için dünyanın sıcaklığı üzerinde temelde hiçbir etkisinin olmadığını gösteriyor. Bunun yerine, daha küçük bir gaz konsantrasyonunun ısıyı emerek dünyayı yaşanabilir bir sıcaklıkta tutarak doğal bir sera etkisi yarattığını buldular.
Atmosferde bir battaniye
Resim atmosferi gösteriyor. Kaynak: Google
Dünya sürekli olarak güneşten enerji alır ve onu tekrar uzaya yayar. Dünyanın sıcaklığını sabit tutabilmek için güneşten aldığı net ısının yaydığı ısı ile dengelenmesi gerekir.
Güneş çok sıcak olduğu için, başta ultraviyole ve görünür ışık olmak üzere kısa dalga radyasyonu şeklinde enerji açığa çıkarır. Dünya çok daha soğuktur, bu nedenle daha uzun bir dalga boyuna sahip olan kızılötesi radyasyon formunda ısı açığa çıkarır.
Karbondioksit ve diğer endotermik gazların moleküler yapısı, kızılötesi radyasyonu emmelerine izin verir. Bir moleküldeki atomlar arasındaki bağlar, tıpkı bir piyano telinin perdesi gibi belirli bir şekilde titreşebilir. Fotonun enerjisi molekülün frekansına tekabül ettiğinde foton emilir ve enerjisi moleküle aktarılır.
Karbondioksit ve diğer endotermik gazların üç veya daha fazla atomu vardır ve bunların frekansı, dünya tarafından yayılan kızılötesi radyasyona karşılık gelir. Oksijen ve nitrojen moleküllerinde sadece iki atom vardır ve bunlar kızılötesi radyasyonu emmezler.
Resim, karbondioksit molekülünün şematik diyagramını göstermektedir. Kaynak: Google
Güneşten gelen kısa dalga ışımalarının çoğu, emilmeden atmosferden geçer. Ancak yayılan kızılötesi radyasyonun çoğu atmosferdeki endotermik gaz tarafından emilir. Daha sonra, kızılötesi radyasyon yayabilirler veya ısıyı yeniden yayabilirler; bunların bir kısmı dünyanın yüzeyine geri dönerek onu diğer yerlerden daha sıcak hale getirir.
Resim kısa dalga radyasyonunu göstermektedir. Kaynak: Google
Isı transferi araştırması
Soğuk Savaş sırasında insanlar, kızılötesi radyasyonun çeşitli gazlar tarafından emilimi konusunda kapsamlı araştırmalar yaptılar. Bu çalışma ABD Hava Kuvvetleri tarafından yürütüldü ve o sırada ısı arayan füzeler geliştiriyorlardı ve havadaki ısıyı nasıl tespit edeceklerini anlamaları gerekiyordu.
Bu araştırma, bilim insanlarının kızılötesi sinyallerini gözlemleyerek güneş sistemindeki tüm gezegenlerin sıcaklığını ve atmosferik bileşimini anlamalarını sağlar. Örneğin, Venüs'ün sıcaklığı yaklaşık 870 Fahrenheit (470 santigrat derece) 'dir, çünkü kalın atmosferinin% 96,5'i karbondioksittir.
Ayrıca, atmosferde ne kadar kızılötesi radyasyon kaldığını ve dünya yüzeyine geri döndüğünü ölçmelerine olanak tanıyan hava tahminleri ve iklim modelleri için bilgi sağlar.
İnsanlar bazen bana karbondioksitin iklim için neden bu kadar önemli olduğunu soruyor, çünkü su buharı daha çok kızılötesi radyasyonu emerken, bu iki gaz aynı dalga boyunun birkaçını emiyor. Bunun nedeni, dünyanın üst atmosferinin uzaya yayılan radyasyonu kontrol etmesidir. Üst atmosfer, yere yakın atmosferden çok daha az yoğun ve çok daha az su buharı içeriyor, bu da daha fazla karbondioksit eklemenin uzaya yayılan kızılötesi radyasyon miktarını önemli ölçüde etkileyeceği anlamına geliyor.
Sera etkisini gözlemleyin
Ortalama sıcaklık aynı olsa bile çölün geceleri ormandan daha soğuk olduğunu fark ettiniz mi? Çöl üzerindeki atmosferde çok fazla su buharı olmadığı için yaydıkları radyasyon kolayca uzaya kaçabilir. Nemli alanlarda, zeminden gelen radyasyon havadaki su buharı tarafından yakalanır. Aynı şekilde bulutlu bir gece, açık bir geceden daha sıcaktır çünkü daha fazla su buharı vardır.
Karbondioksitin etkisi, geçmiş iklim değişikliklerinden görülebilir. Son milyonlarca yıldaki buz çekirdekleri, sıcak dönemlerde karbondioksit konsantrasyonunun yaklaşık% 0,028 gibi yüksek olduğunu gösteriyor. Buzul çağı boyunca, dünyanın sıcaklığı, 20. yüzyıla göre 7 ila 13 Fahrenheit (4 ila 7 Santigrat derece) daha düşüktü ve karbondioksit, atmosferin yalnızca% 0,018'ini oluşturuyordu.
Su buharı doğal sera etkisi için daha önemli olsa da, karbondioksitteki değişiklikler geçmiş sıcaklık değişikliklerine neden oldu. Aksine, atmosferdeki su buharı içeriği sıcaklığa duyarlıdır. Dünya ısındıkça, atmosferi daha fazla su buharı tutabilir ve bu da "su buharı geri beslemesi" adı verilen ilk ısıtma sürecini güçlendirir. Bu nedenle, karbondioksitteki değişiklikler geçmişte iklim değişikliğini etkileyen ana faktörler olmuştur.
Resim, su buharı geri bildirimini göstermektedir. Kaynak: Google
Küçük değişim, büyük etki
Atmosferdeki az miktarda karbondioksitin çok büyük bir etkiye sahip olması şaşırtıcı değildir. Aldığımız ilaçlar, vücut ağırlığımızın sadece küçük bir kısmını hesaba katıyor, ancak bunların bizi etkilemesini bekliyoruz.
Bugün, karbondioksit içeriği insanlık tarihindeki herhangi bir zamandan daha yüksektir. Bilim adamları genellikle, 1880'lerden bu yana, dünya yüzeyinin ortalama sıcaklığının yaklaşık 2 derece Fahrenheit (1 derece Santigrat) arttığına ve karbondioksit ve diğer ısı emici gazlardaki insan yapımı artışların büyük olasılıkla suçlu olduğuna inanıyor.
Resim endüstriyel karbondioksit emisyonlarını göstermektedir. Kaynak: Google
Emisyonları kontrol etmek için hiçbir önlem alınmazsa, 2100 yılına kadar karbondioksit atmosferin% 0.1'ine, yani sanayi devriminden önceki miktarın üç katından fazlasına ulaşabilir. Bu, geçmişte heykellerin dünya üzerindeki büyük etkisinin dönüşümünden daha hızlı bir değişim olacak. Hiçbir önlem alınmazsa, atmosferin bu küçük alanı büyük sorunlara neden olacaktır.
Referans
1. WJ Ansiklopedisi
2. Astronomik terimler
3. Jason West-Me ve My Little Star
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden basım için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
