Ùvod :
V záujme efektívneho riešenia vzťahov človeka a prírody, zameraného na racionálne využívanie geologického prostredia a jeho zdrojov, musíme si na každom kroku uvedomovať, že predovšetkým treba pochopiť zákony prírodných procesov, ich vzájomnú citlivosť na umelé zásahy a reguláciu. Na to sú však nevyhnutne systémové prístupy, ktoré nás spravidla vedú akoby cez džungľu navzájom poprepletaných javov a ich vývoja. Najväčšie úskalia stoja pred vedou v riešení takých problémov, ktoré majú globálny charakter. Je to otázka tzv. ,,skleníkového efektu" vplyvom nahromadenia kysličníka uhličitého v ovzduší a následky tohto javu na klímu a na geologicky vývoj planéty- globálne otepľovanie. Globálnym otepľovaním vedci nazývajú proces všeobecného otepľovania zemskej atmosféry. Globálne otepľovanie sa rozlišuje na prirodzené a na zapríčinené človekom. O existencii prirodzeného globálneho otepľovania niet pochýb a ani sa o ňom v medzinárodných kruhoch nevedú búrlivé diskusie. Je jednoducho faktom že priemerné teploty sa (už od doby ľadovej) zvyšujú, problémom však je pravé ono otepľovanie zapríčinené človekom.
Skleníkový efekt
Naša planéta je chránená tenkou pokrývkou rôznych plynov. Niektoré z nich, hlavne oxid uhličitý, vodná para, metán, oxid dusný, ozón a freóny sa označujú ako skleníkové plyny. Tieto plyny pohlcujú teplo zo zemského povrchu a zo Slnka a tým udržujú našu atmosféru v rozmedzí určitých teplôt, ktoré umožňujú, aby na Zemi existoval život. Naviac svojím pôsobením vlastne zaisťujú, že rovnováha medzi teplom, ktoré na Zem prichádza a teplom, ktoré sa vracia do vesmíru, sa stále obnovuje.
Oxid uhličitý nepatrí k toxickým a škodlivým plynom a jeho prítomnosť v atmosfére sa nepovažuje za jej znečistenie. Produkcia oxidu uhličitého v súčasnosti však nezodpovedá spotrebe zelených rastlín, pretože stromov neustále ubúda, čo má za následok narastanie oxidu uhličitého v ovzduší, čo sa odráža na celkovej tepelnej bilancii Zeme. Vrstva oxidu uhličitého v ovzduší zadržiava tepelné žiarenie vyžarované povrchom Zeme a dochádza ku vzniku skleníkového efektu.
Keď je povrch zahriaty na určitú teplotu, vydáva sám infračervené žiarenie. Časť infračerveného žiarenia pohltia práve skleníkové plyny a časť žiarenia uniká atmosférou spät do vesmíru, odkiaľ vlastne predtým slnečné lúče prišli. Teplo vyžiarené zo zemského povrchu späť do atmosféry je vo forme dlhovlnného infračerveného žiarenia. Tieto dlhé vlny neprechádzajú voľne do vesmíru, ale sú absorbované atmosférickým CO2 a vodnými parami, ktoré potom transformujú túto energiu do atmosféry. Teda hlavným zdrojom energie atmosféry je vyžarovanie zo Zeme a nie priamo zo Slnka. Spôsob, ktorým je atmosféra ohrievaná zo spodu sa nazýva skleníkový efekt. Atmosféra sa teda správa ako veľký skleník s atmosferickými plynmi, ktoré absorbujú infračervené žiarenie ako okná skleníka.
Takéto chemické diery, ktorými energia zo zemského povrchu uniká, nazývame radiačné okná. Do atmosféry však uniká stále viac oxidu uhličitého a ďalších plynov, ktoré dokážu zavrieť tieto radiačné okná, čím dôjde ku globálnemu otepleniu.
Klimatológovia predpokladajú, že ak nedôjde k výraznému zníženiu emisie skleníkovývh plynov, bude koncom 21.storočia na Zemi priemerná teplota vzduchu o 2-5 °C vyššia, ako bol priemier v rokoch 1951-1980.
Popis skleníkového efektu: Predstavme si, že slnečné lúče dopadajú na steny skleníka. Časť slnečného svetla (žiarenia) sa od stien odraz časť žiarenia, predovšetkým vo viditeľnej oblasti spektra (s vlnovou dĺžkou 400 - 760 nm) sklenené steny prepustia. Energiou tohto prepusteného žiarenia sa ohreje v skleníku všetko, na čo slnečné dopadnú. V zmysle Planckovho zákona každé teleso ohriate na teplotu vyššiu ako je absolútna nula, je žiaričom energie, čiže aj slnečným svetlom ohriate predmety vo vnútri skleníka sú žiaričmi energie. Avšak vzhľadom na svoju teplotu má toto žiarenie podstatne dlhšiu vlnovú dĺžku, spadajúcu už do oblasti neviditeľného infračerveného žiarenia (780nm - 1mm). Žiarenie tejto vlnovej dĺžky už sklenené steny neprepustia, ale čiastočne ho pohltia čím sa steny ohrejú, čiastočne sa odrazia a postup sa opakuje, až sa celá energia pôvodného slnečného žiarenia využije na zvýšenie teploty v priestore ohraničenom stenami skleníka.
Opísané efekty spôsobujú, že teplota vo vnútri skleníka sa oproti okoliu zvyšuje, čo je podkladom pre súborné označenie týchto procesov ako "skleníkový efekt". Skleníkový efekt je prirodzený jav, záleží však na veľkosti efektu. Ak by Zem nemala atmosféru, tak by teplota nad jej povrchom veľmi silne kolísala. Cez deň by bolo horúco a v noci zasa veľmi zima. Zem teda hospodári so svojou energiou, pričom teplota povrchu zeme je v priemere 150C.
Skleníkový efekt atmosféry je teda podobný jav, aký pozorujeme v záhradných skleníkoch, len funkciu skla preberajú v atmosfére "skleníkové plyny" (medzinárodná skratka GHG). Krátkovlnné slnečné žiarenie voľne prepúšťajú, to dopadá na zemský povrch a zohrieva ho. Dlhovlnné (infračervené) žiarenie, ktoré vyžaruje zemský povrch je z väčšej časti týmito plynmi zachytené a čiastočne spätne vyžiarené smerom k zemskému povrchu. Priemerná teplota prízemnej atmosféry je v jeho dôsledku o 35°C teplejšia, ako by bola bez skleníkových plynov, čo vlastne umožňuje život na našej planéte. Rast koncentrácie skleníkových plynov v atmosfére (vyvolaný antropogénnou emisiou) vedie k zosilňovaniu SE. Globálne otepľovanie spôsobované dodatočným skleníkovým efektom je jedným z najvýznamnejších environmentálnych problémov v doterajšej histórii ľudstva.
Podiel týchto tzv. skleníkových plynov sa vplyvom odpadových plynov z priemyslu v atmosfére zvyšuje, tým sa zachytáva príliš veľa tepelného žiarenia a povrch Zeme sa začína otepľovať. Iba v tomto storočí sa priemerná globálna teplota zvýšila o pol stupňa Celzia. Vedci predpokladajú ďalší zvýšenie teploty o 1.5 až 4.5 °C do polovice nasledujúceho storočia. Otepľovanie zemského povrchu a atmosféry nepriaznivo ovlyvňuje ekosystémy prírody a ľudstvo ako také. Medzi prejavy skleníkového efektu napríklad patrí: roztápanie arktických a najmä antarktických ľadovcov, tým aj stúpanie hladiny oceánov a následné za zaplavovanie pobrežných oblastí.
Podstatou skleníkového efektu je narušenie prírodnej rovnováhy. Fosílne palivá ako ropa sa vytvorili v dávnej minulosti z organickej hmoty (z odumretých rastlín a živočíchov) obsahujúcej uhlík. Mnoho miliónov rokov boli ukryté pod zemským povrchom. Človek tým, že tieto palivá ťaží a spaľuje, spôsobuje emisie uhlíka vo forme CO2 do atmosféry a narušuje rovnovážnu koncentráciu skleníkových plynov v nej.
Napriek tomu, že zastúpenie týchto plynov predstavuje len jednu tisícinu objemu atmosféry, skleníkové plyny, ktoré sú prirodzené zložky atmosféry, majú pre nás nesmierny význam. Koncentrácia týchto plynov v atmosfére bola v rovnováhe, prebiehal prirodzený kolobeh uhlíka v ovzduší. Avšak uvoľňovanie stále väčšieho množstva skleníkových plynov spôsobuje zvyšovanie priemernej teploty na Zemi.
Súčasná koncentrácia CO2 v atmosfére je o 30% vyššia ako v čase pred priemyselnou revolúciou, ktorá odštartovala proces spaľovania fosílnych palív. Tento proces sa stále zrýchľuje. V dôsledku ľudskej činnosti boli približne 2/3 oxidu uhličitého v atmosfére nahromadené od obdobia skončenia druhej svetovej vojny. Ak bude súčasný trend emisií pokračovať, potom k zdvojnásobneniu predindustrálnej koncentrácie CO2 v atmosfére dôjde v rokoch 2025-2050.
Problémom je aj životnosť CO2 v atmosfére, ktorá je približne 50-200 rokov. Znamená to, že ak by sa dnes okamžite znížili emisie CO2 na nulu, v roku 2100 by sa v atmosfére nachádzala stále ešte polovica emisií CO2 pochádzajúca z ľudskej činnosti.
CO2 prepúšťa slnečné žiarenie, intenzívne pohlcuje tepelné vyžarovanie zemského povrchu a nad zemským povrchom plní funkciu akejsi “strechy skleníka”, ktorá nebráni teplu prenikať dnu, ale neprepúšťa ho von. Preto tento jav dostal názov skleníkový efekt.
Skleníkový efekt spôsobuje zvyšovanie priemernej teploty atmosféry a ovplyvňuje zmeny jej rozloženia na zemskom povrchu. Zmenšuje sa rozdiel teplôt medzi rovníkom a pólmi, čím ochabuje cirkulácia atmosféry a prenos vlahy.
Pravdepodobne sa zvýšia dažďové zrážky nad dnes síce suchými, ale relatívne úrodnými oblasťami, zlepšia sa poľnohospodárske podmienky v severných oblastiach, ale suché pásma sa stanú ešte suchšími a polopúšte sa premenia na púšte. Pásmo sahel sa stane prakticky neobývateľné.
Skleníkový efekt na iných planétach
V súčasnej dobe sa všeobecne uznáva, že SE sa musí prejavovať na všetkých planétach a mesiacoch, ktoré majú atmosféru, napríklad okrem Venuše a Zeme i na Marse, na Saturnovom mesiaci Titane a pod. Veľkosť alebo účinnosť SE sa pre kozmické objekty posudzuje podľa tzv. modulu SE, ktorý predstavuje pomer skutočnej povrchovej teploty daného telesa Ts (v jednotkách absolútnej teploty) a tzv. rovnovážnej, podľa niektorých autorov efektívnej teploty Te. Za rovnovážnu teplotu sa považuje teplota, akú na príslušnom telese vyvolá slnečná radiácia v danej vzdialenosti od Slnka s prihliadnutím na veľkosť telesa. Zem by podľa týchto výpočtov mala mať rovnovážnu teplotu -27°C (246 K), takže pri priemernej teplote 14°C vychádza modul SE 1,18. Venuša má hodnotu SE modulu veľmi vysokú (3,22).
Atmosféra Zeme je oproti atmosfére Venuše podstatne "redšia", ako to potvrdzuje nižší atmosférický tlak - na povrchu Zeme je to asi 0,1 MPa (1 atm), na Venuši 9,2 MPa (92 atm). Veľké rozdiely sú aj v chemickom zložení. Atmosféra Zeme obsahuje priemerne (v obj. percentách): 78,09 dusíka, 20,95 kyslíka, 0,93 argónu, 0,002 ostatných vzácnych plynov, 0,03 CO2, 0,1 až 2,88 vody. Nepatrne je v atmosfére zastúpený metán CH4(1,5.10-4), oxid siričitý (1.10-4), oxid dusný N2O (5,1.10-5), oxid dusičný NO2 (5,10-8 až 2.10-6), oxid uhoľnatý CO (6.10-6 až 1.10-4). Hlavné pozemské plyny, dusík a kyslík, majú veľmi nízku schopnosť absorbovať svetelné žiarenie. Dusík viditeľné svetlo prepúšťa úplne. Absorpcia bola zistená len v ultrafialovom svetle a v oblasti röntgenového žiarenia. Kyslík má v infračervenej oblasti veľmi slabú absorpciu svetla, má však v UV oblasti (s vlnovými dĺžkami od 80 do 180 nm) a v röntgenových lúčoch absorpciu vysokú. Ozón O3 je hlavným "zachytávačom" UV žiarenia s vlnovými dĺžkami nad 200 nm. Vzhľadom na nízke obsahy ozónu v atmosfére Zeme je však jeho príspevok k skleníkovému efektu Zeme nepatrný.
Oxid uhličitý má veľmi silnú absorpciu v úzko vymedzených vlnových dĺžkach (15,0 a 4,3 nm) a v niektorých ďalších mimo oblasť viditeľného svetla. V ultrafialovej oblasti vykazuje tak plynný ako aj tekutý CO2 veľmi slabú absorpciu svetla až úplnú transparentnosť. Pre veľmi nízky obsah CO2 v atmosfére je účasť CO2 na pozemskom SE veľmi nepatrná. Obsah CO2 v pozemskej atmosfére za 30 rokov (1953 - 1985) vzrástol z pôvodných 0,028 na 0,034 obj. percent. Príčin môže byť viac, najčastejšie sa uvádza zvýšená spotreba fosílnych palív, avšak po ropnej kríze v 70. rokoch, keď došlo k ich podstatnému obmedzeniu, sa to v poklese obsahu CO2 v atmosfére neprejavilo.
Dôvodom môže byť aj vyslovene prírodný proces úniku CO2 z morskej vody. V studených vodách vo veľkých hĺbkach je totiž značné množstvo CO2. Pri vertikálnych pohyboch morskej vody sa dostávajú k morskej hladine, otepľujú sa, rozpustnosť CO2 podstatne klesne a uvoľňuje sa do atmosféry.
Proti zvýšeniu obsahu CO2 v atmosfére má však Zem svoje obranné mechanizmy. Ak by zvýšený obsah CO2 mal viesť k zvýšenej teplote atmosféry zemského povrchu i oceánov, znamenalo by to zvýšený výpar vody. Zvýšený výpar vody v atmosfére by spôsobil zníženú priepustnosť slnečného žiarenia a následne pokles teploty zemského povrchu.
Zaujímavý jav zaznamenali anglickí odborníci z Výskumného oceánografického ústavu. Zistili, že ak sa v určitom období zvýšil obsah CO2 v atmosfére, zvýšila sa aj tvorba morského fytoplanktónu. Najväčším obranným mechanizmom Zeme proti "nadprodukcii" CO2 sú však vodné hladiny. Asi 70 percent zemského povrchu pokrývajú oceány a moria, ktoré permanentne udržujú rovnováhu medzi obsahom CO2 v atmosfére a vo vode. Zvýšený obsah CO2 v atmosfére zvyšuje jeho rozpúšťanie vo vode a vedie k ďalším jeho reakciám v morskom prostredí.
Situácia okolo vzťahu vody a jej skupenských modifikácií (ľadu, kvapalnej vody, vodnej pary) k SE na Zemi je podstatne zložitejšia, než tomu bolo pri predchádzajúcich látkach (N2, O2, CO2). Predovšetkým treba zdôrazniť, že geochemický o vode v atmosfére Zeme, 0,1 až 2,88 obj. percent, vystihuje jej veľké kolísanie, tak ako to všetci poznáme z bezoblačnej i oblačnej oblohy, z dennej i nočnej doby, z rôzneho ročného obdobia a pod. Vo všetkých týchto situáciách sa voda osobitým spôsobom zúčastňuje na tvorbe SE, ktorý sa na Zemi mení z miesta na miest, tak ako sa menia fyzikálne a chemické podmienky v zemskej atmosfére.
Absorpcia svetla kvapalnou vodou je veľmi veľká, pri niektorých vlnových dĺžkach svetla dokonca takmer 100 percentná. V rozmedzí 0 až 100°C sa absorpcia v niektorých vlnových dĺžkach s teplotou výrazne znižuje, v iných naopak zvyšuje. S prechodom z viditeľného do ultrafialového svetla (od 400 do 180 nm) sa najprv pomaly, ale ku koncu výrazne zvyšuje. So stúpajúcou teplotou sa absorpcia svetla vo všetkých vlnových dĺžkach znižuje, s tlakom zvyšuje.
Vznik skleníkového efektu
Práce v oblasti vyhľadávania, distribúcie a spotreby zemného plynu vplývajú v oveľa väčšej miere na zmenu klímy na našej planéte, než sme si v nedávnej minulosti mysleli. Metán, dominantná chemická látka v zemnom plyne, veľmi negatívne ovplyvňuje klimatické podmienky v oblastiach, kde sa ťaží, distribuuje a spotrebováva. Od predpriemyselnej éry koncentrácia metánu (CH4) v atmosfére kontinuálne rastie, a to hlavne vplyvom ľudského pôsobenia. Metán je aktívny plyn, ktorý zabraňuje prepusteniu tepelného žiarenia do okolitého priestoru z dopadajúceho slnečného infračerveného žiarenia a prispieva k zvýšeniu atmosférických porúch a kontinuálnemu rastu povrchovej zemskej teploty. Tento efekt špeciálne nazývame "celkový skleníkový efekt". Metán identifikujeme po oxide uhličitom (CO2) ako druhého najväčšieho prispievateľa k celkovému zohrievaniu atmosféry.
Emisiami metánu, spôsobmi minimalizácie týchto emisií a hľadaním účinných technológií v tejto oblasti sa v triéniu 2000-2003 zaoberala pracovná komisia 8 pri IGU.
Cieľom práce bolo objektívne posúdiť všetky problémy týkajúce sa emisií metánu do atmosféry, identifikovať a kvantifikovať hlavné zdroje emisií a predstaviť niektoré cenovo-priaznivé nástroje ich redukovania. Na úrovni IGU, EÚ a aj OSN je snaha ustanoviť medzinárodnú korporáciu "spoločenstvo pre redukciu škodlivých emisií", ktorá položí základný medzinárodný štatút na precíznu evidenciu množstva vypúšťaných emisií do ovzdušia a bude vytvárať strategické plány, ako problémom nežiaducich emisií v budúcnosti predchádzať. Ráta sa s tým, že členom tohto spoločenstva by sa mal stať každý významnejší producent emisií. Predpokladá sa, že prioritné členstvo v tomto spoločenstve sa bude vyžadovať od sektorov poľnohospodárstva, produkcie a skladovania odpadov a produkcie, distribúcie a využívania všetkých foriem energií (vrátane distribúcie a využívania zemného plynu). Je potrebné, aby si významnejší producenti emisií metánu uvedomili, že politika redukcie emisií metánu je veľmi dôležitým prvkom v stratégii zabránenia celkovej zmeny podnebia, najmä ak prihliadneme k faktu, že stratégia redukcie metánu má okamžitejší dosah na celkový skleníkový efekt Zeme v porovnaní s prijatím zákona o meraní emisií oxidu uhličitého. Redukcia emisií metánu sa javí ako spoľahlivá stratégia pre rozvoj a zlepšenie podnebia v zemskej atmosfére, pričom sa predpokladá, že to bude jeden z kľúčových prvkov ochrany životného prostredia.
Samozrejme nie je možné znížiť emisie metánu do atmosféry okamžite. Preto veľmi dôležitou časťou tohto procesu bude dosahovať redukciu emisií metánu za určené časové obdobie (Konferencia o zmene klímy - FCCC v Kjóte, tzv. Kjótsky protokol), pričom bude potrebné dbať na priaznivý pomer medzi úpravami na technológii produkujúcej emisie metánu a cenou, za ktorú bude nová technológia prístupná v určitom časovom horizonte. Nakoniec je možné, že nové, hlbšie analýzy problému emisií metánu privedú EÚ a OSN k tomu, aby sa uvedený problém riešil a sledoval striktne na medzinárodnej úrovni.V celosvetovom meradle sú tri hlavné zdroje emisií metánu: poľnohospodárstvo,odpady a hospodárenie s energiami. Kvantifikované celkové zdroje sú v grafoch na obr. 1a 2
Pre znižovanie emisií metánu v sektore energetiky je dôležité implementovať technológie hlavne v oblasti ťažby a distribúcie zemného plynu. IGU prezentovala súbor technológií, pomocou ktorých sú emisie metánu do ovzdušia maximálne limitované. Ide hlavne o typ zariadení na elektrické roztáčanie turbosústrojov, komory na zachytávanie zemného plynu pri odtlakovávaní turbosústrojov, komory na zachytávanie metánu použité pri rekonštrukciách plynárenských sietí, systémy "utesňovacích pások" na turbosústroje a ich prídavné zariadenia.
Počas práce triénia 2003-2006 bolo zdokladované, že použitím týchto technológií je možné minimalizovať úniky emisií metánu až o 60%.
Minimalizácia javov spôsobujúcich skleníkový efekt a najmä minimalizácia emisií metánu je v rámci ochrany životného prostredia jednou z najdôležitejších činností v medzinárodnom kontexte, pričom potreba spoločného prístupu (napríklad v rámci projektov IGU) je dôležitejšia ako prístup krajín - jednotlivcov.
Skleníkové plyny
ide o plyny, ktoré absorbujú infračervené (dlhovlnné) žiarenie.
Absorbcia dlhovlnného žiarenia jednotlivými plynmi v atmosfére
Väčšina dlhovlnného žiarenia vyžarovaného zo Zeme, sa absorbuje. Existuje len jedna oblasť slabej absorpcie v atmosfére, tzv. "atmosférické okno", ktoré dovoľuje časti infračerveného žiarenia uniknúť do vesmíru a zabraňuje prehrievaniu Zeme na teploty, ktoré sú škodlivé pre život. Keďže väčšina dlhovlnného žiarenia je absorbovaná v atmosfére, tá sa zohrieva a vyžaruje dlhovlnné žiarenie späť k zemskému povrchu a zohrieva ho. Tento jav, ktorý udržuje Zem teplejšiu ako je jej efektívna teplota vyžarovania, tj. (-18 stupňov celzia), je známy ako "prirodzený skleníkový efekt". Prirodzený skleníkový efekt udržuje Zem približne o 33 stupňov Celzia teplejšiu ako by bola, keby nemala žiadnu atmosféru.
Avšak tento prirodzený proces človek narúša produkciou skleníkových plynov, ktoré zvyšujú teplotu atmosféry a spôsobujú tak globálne otepľovanie.
Najvýznamnejším skleníkovým plynom v atmosfére je vodná para (H2O), ktorá spôsobuje asi dve tretiny celkového skleníkového efektu. Jej obsah v atmosfére nie je priamo ovplyvňovaný ľudskou činnosťou, v zásade je determinovaný prirodzeným kolobehom vody veľmi zjednodušene povedané, rozdielom medzi výparom a zrážkami. Po nej nasleduje oxid uhličitý (CO2) s príspevkom 30% k skleníkovému efektu, metán (CH4) oxid dusný (N2O) a ozón (O3) spolu 3%. Skupina umelých látok; chlorofluorokarbony (CFCs), ich substituenty hydrofluorokarbony (HCFCs, HFCs) a ďalšie ako fluorizované uhľovodíky (PFCs) a SF6 sú tiež skleníkové plyny. Existujú ďalšie fotochemicky aktívne plyny ako oxid uhoľnatý (CO), oxidy dusíka (NOx) a nemetánové prchavé organické uhľovodíky (NMVOC), ktoré nie sú skleníkovými plynmi, ale prispievajú nepriamo k skleníkovému efektu atmosféry. Spoločne sú evidované ako prekurzory ozónu, pretože ovplyvňujú vznik a rozpad ozónu v atmosfére.
Keď hovoríme o emisiách skleníkových plynov, máme na mysli v podstate CO2, CH4 a N2O ako najvýznamnejšie. Hoci patria medzi prirodzené zložky ovzdušia, ich súčasný obsah v atmosfére je významne ovplyvnený ľudskou činnosťou.
Antropogénne emisie skleníkových plynov
Koncentrácie skleníkových plynov v atmosfére sú vytvárané rozdielom medzi ich emisiou (vypúšťaním do ovzdušia) a záchytom. Z toho potom vyplýva, že zvyšovanie ich obsahu v atmosfére prebieha dvoma mechanizmami:
1.emisiami do atmosféry
2.zoslabovaním prirodzených záchytných mechanizmov
Globálne ročná antropogénna emisia CO2 sa pohybuje okolo 4-8 mld. ton C (cca 4 t CO2/obyv. zemegule). Najvýznamnejším zdrojom "nového" CO2 je spaľovanie fosílnych palív a výroba cementu. CO2 sa uvoľňuje aj z pôdy (odlesňovanie, lesné požiare, konverzia lúk na poľnohospodársku pôdu), ale tento príspevok je zložitejšie kvantifikovať. Oxid uhličitý v atmosfére je veľmi stabilný, má životnosť desiatky rokov (60-200). Z atmosféry je odstraňovaný komplexom prirodzených záchytných mechanizmov. Predpokladá sa, že 40% dnes emitovaného CO2 je absorbovaných oceánmi. Ďalším dôležitým záchytným mechanizmom je fotosyntéza vegetáciou a morským planktónom, avšak len prechodným, nakoľko po odumretí (zjedení) rastliny sa CO2 opäť uvoľní.
Hladinu metánu v ovzduší ovplyvňuje ľudská činnosť viacerými spôsobmi. Transformácia pôdy na poľnohospodársku (hlavne ryžové polia), chov dobytka, ťažba uhlia, ťažba, transport a využívanie zemného plynu a spaľovanie biomasy sú antropogénne činnosti. Ale napríklad aj arktické oblasti sú zdrojom tým, že uvoľňujú CH4 zmrznutý v ľade. Prírodné zdroje metánu nie sú zatiaľ plne preskúmané, takže úloha CH4 v mechanizme klimatickej zmeny nie je celkom jasná. Na rozdiel od CO2 dochádza k jeho deštrukcii chemickými reakciami v atmosfére (OH radikálom), doba života 10-12 rokov. Celková ročná antropogénna emisia sa dnes udáva okolo 0,4 mld. ton CH4, emisia z prírodných zdrojov je okolo 0,16 mld. ton. (IPCC 1994).
CFC, HCFC, HFC (chlorofluorkarbony, halony, bromokarbony...) sa dostávajú do atmosféry len vplyvom ľudskej činnosti ako nosné plyny v sprayoch, náplne chladiacich systémov, rozpúšťadlá. Okrem toho, že atakujú stratosférický ozón, sú to veľmi "silné" inertné skleníkové plyny s dobou života napr. CFC12 okolo 102 rokov a perfluormetán (CF4) dokonca 50 000 rokov. To znamená, že aj malé emisie majú veľký negatívny vplyv.
Koncentrácie prízemného ozónu narastajú v dôsledku emisií CO, NOx a uhľovodíkov (NMVOC), ktorých veľmi významným zdrojom sú výfukové plyny, spaľovanie fosílnych palív a pri NMVOC aj používanie rozpúšťadiel.
N2O sa dostáva do atmosféry z viacerých malých zdrojov. Najvýznamnejším sa javia emisie z pôdy (prebytky dusíka ako dôsledok intenzívneho hnojenia a nevhodných agrotechnických postupov). Zdrojom emisií je aj spaľovanie palív, niektoré priemyselné technológie, veľkochovy dobytka a odpadové vody. Celosvetová antropogénna emisia sa odhaduje na 3-7 mil. ton N/rok. Prírodné zdroje sú asi 2x väčšie ako antropogénne. N2O je odbúravaný hlavne fotolyticky v stratosfére.
Globálne otepľovanie
OTEPLENIE ZEME A JEHO NÁSLEDKY.
Priemerná teplota nižších vrstiev atmosféry vzrastá. Meranie teploty vzduchu pri zemskom povrchu zaznamenávané po celej planéte od roku 1900 až 1950 dokazujú, že teplota nižších vrstiev atmosféry vzrastá. Priemerná globálna teplota od konca 19.storočia vzrástla o 0,6 +/- 0,2 stupňa Celšia. Pozorovania od roku 1976 naznačujú významné zvyšovanie tejto teploty o 0,17 stupňov Celšia každých 10 rokov. Pozorovane zvýšenie teploty na severnej pologuli je vyššie ako na južnej pologuli. Samozrejme existujú oblasti, kde priemerne teploty sú vyššie alebo nižšie ako globálny priemer. Existuj preto oblasti s veľkými zmenami priemernej teploty. Napríklad merania vykonávané vo Švajčiarsku od 70. rokov 20. storočia ukazuj zvýšenie priemernej teploty o 1 až 2 stupne Celšia, CO zodpovedá zvýšeniu o 0,5 stupňa Celšia za 10 rokov. Nie je prekvapivé, že niektoré oblasti na Zemi sú naopak chladnejšie.V súvislosti s globálnym otepľovaním sú na celej planéte zaznamenane nasledujúce javy:
- S výnimkou Antarktídy a niekoľkých ďalších miest docháza k rýchlemu rozpúšťaniu ľadovcov. Dramatické zmeny sú pozorovane na Aljaške, v Grónsku, v Himalájach a v Severnom ľadovom oceáne. Veľkosť niektorých alpských ľadovcov sa tak zmenšila, že tieto zmeny zaznamenali tiež lyžiari, ktorí pravidelne navštevujú niektere ľadovce po dobu niekoľko rokov.
- Zimné obdobie je v mnohých oblastiach sveta kratšie a teplejšie.
Snehová pokrývka a množstvo zimných zrážok je výrazné menšie.
- Vysokohorská vegetácia sa v mnohých ekosystémoch kvôli zmenám teploty postupne mení. Miznú niektoré druhy rastlín a na ich miesto prenikajú druhy z nižších nadmorských výšok. V súvislosti so zmenami vegetácie možno pozorovať také zmeny druhového zloženia hmyzu, rýb, plazov, vtákov a savcov, najmä endemitických ruhov,ktoré sú potravinovo viazané na určitý ekosystém.
Prognózy hovoria, že zdvojnásobenie CO2 v atmosfére bude znamenať vzostup teploty zemského povrchu v rozpätí od 1,5 do 4 stupňov Celzia. Otepľovanie planéty Zem vyvolá zmeny morských prúdov (aj teplého Golfského prúdu), ktoré spolu s oteplením spôsobia roztápanie ľadovcov a tým zvýšenie hladín svetových morí a oceánov. Do roku 2050 môžeme počítať so zvýšením ich hladiny od 0,3 metra do 1,2 metra. Toto zvýšenie spôsobí zaplavovanie prímorských, pobrežných oblastí s malou nadmorskou výškou, eróziou pobreží, zasolenie sladkej vody, ohrozí ekonomický, obchodný i každodenný život ľudí na pobreží. Už za posledných 100 rokov stúpla morská hladina približne o 10 až 20 centimetrov a priemerná teplota prízemných vrstiev vzduchu vzrástla o 0,5 stupňov Celzia.
Podľa meteorologických záznamov bol júl roku 1998 najteplejším mesiacom v histórii a poukazuje na trvalý proces globálneho otepľovania. Toto konštatovanie vyhlásil vo Washingtone viceprezident USA Ad Gore. Navyše dodal, že "už nie je možné ignorovať fakt, že sa niečo deje. To niečo sa vola globálne otepľovanie". Problematika globálnych klimatických zmien pravdepodobne ovládne svetové dianie v budúcich desaťročiach. Prehlásenie veľkej väčšiny svetových klimatológov je jasne: ak ľudstvo radikálne neobmedzí emisie skleníkových plynov do atmosféry, speje do obrovských problémov. Pokiaľ bude zvyšovanie emisii pokračovať súčasným tempom, priemerná teplota na Zemi by sa mohla zvýšiť asi o 1 st. Celia za necelých 30 rokov. Odvtedy CO človek chodí po Zemi, sa rýchlosť otepľovania ani len nepriblížila k tak vysokým hodnotám. Aj keď 1 st. Celia sa môže zdať malo, z hľadiska celosvetovej klímy je to dramatické oteplenie, veď priemerná teplota na Zemi počas poslednej doby ľadovej (pred asi 12000 rokmi kedy ľadovec pokrýval väčšiu časť Európy) bola len o 3 až 5 st. Celia nižšia ako je v súčasnosti. Globálne oteplenie v dôsledku skleníkového efektu by mohlo viesť k eliminovaniu potrebných teplotných a hustotných gradientov oceánskej vody, spôsobujúcich jej prúdenie.
Vody Golfského prúdu sa v okolí ostrova Island ochladzujú z 12 st.C až 13 st.C na 2 st.C až 3 st.C, ich hustota sa zvyšuje a poklesnú do väčších hĺbok. K zvyšovaniu hustoty a salinity vody Golfského prúdu prispieva aj intenzívnejšie vyparovanie tohto teplého prúdu. V hĺbke začne voda prúdu prúdiť opačným smerom – na juh, čo pôsobí ako „motor„ globálneho systému morských prúdov.
Pokiaľ by teda v dôsledku skleníkového efektu a globálneho otepľovania došlo k roztápaniu grónskych ľadovcov, ľadovcová voda by zriedila hustú vodu Golfského prúdu a tento by sa začal ponárať do hĺbky, v dôsledku čoho by tento prúd prestal ohrievať klímu Britských ostrovov, Západnej Európy a východnej Kanady.
Degradácia Golfského prúdu by potom mohla za istých okolností spôsobiť zaľadnenie severného Atlantiku a vznik novej doby ľadovej. Pravdepodobnejším sa však zdá byť predpoklad, že v dôsledku ochladenia by sa po nejakom čase roztápanie ľadovcov zastavilo a Golfský prúd by sa postupne vrátil ku svojmu súčasnému režimu.
Tento proces bol podľa Broeckera (1990) najpravdepodobnejším dôvodom striedania glaciálov a interglaciálov, ktoré sa prerušilo pred 10 tisíc rokmi. Ostatných 10 tisíc rokov sa vyznačuje mimoriadne stabilnými klimatickými podmienkami, ktoré umožnili rozvoj poľnohospodárstva a ľudskej spoločnosti.
V tejto súvislosti je potrebné spomenúť aj ďalší mechanizmus globálnej regulácie zemského teplotného režimu. Narastaniu obsahu oxidu uhličitého v ovzduší a následnému prehrievaniu planéty bráni tvorba karbonátov a hydrolytické zvetrávanie granitových hornín, bohatých na živec. Obidva tieto procesy spotrebúvajú veľa vzdušného oxidu uhličitého Z hornín bohatých na apatit sa uvoľňuje veľké množstvo fosforu, ktorý rieky odnášajú do morí .Fosfor je jednou zo základných živín umožňujúcich búrlivý rozvoj organizmov, ktoré vo svojich telách viažu množstvo uhlíka odčerpávaného z atmosféry. Ak sa tento pokles kombinuje so znižovaním prísunu slnečného tepla počas výchyliek v orbitálnom režime planéty, rastie množstvo zrážok a rýchlejší rast rastlín v predtým pustinných oblastiach viaže oxid uhličitý). Znižovanie jeho obsahu v ovzduší vedie k poklesu teploty na zemskom povrchu, v usadeninách hlbokých morí sa tvoria hydráty metánu viažúce ďalší uhlík z atmosféry Znižovanie teploty v subpolárnych oblastiach umožňuje pretrvávanie snehovej prikrývky a morského ľadu. Biely povrch týchto oblastí odráža veľkú časť slnečného žiarenia naspäť do kozmického priestoru, teplota zemského povrchu naďalej klesá, až sa pokryje trvalou vrstvou snehu a ľadu. Hladina oceánu klesá, pretože stále väčšiu masa vody viažu ľad a sneh. Poklesom hladiny sa odkrývajú sedimenty, v ktorých je viazaný hydrát metánu. Ak sa tento zahreje slnečným alebo zemským teplom, začne sa rýchlo uvoľňovať.
Rast obsahu skleníkových plynov v atmosfére vedie k jej zahrievaniu, topeniu snehu a ľadu. Obnovenie cirkulácie v moriach, vrátane výstupných prúdov, zvyšovanie morskej hladiny, zvýšenie prínosu živín z pevnín, vyvolávajú vyššiu produkciu organických spoločenstiev
Dnešné teplé obdobie končí, ale práve vplyvom človeka sa môže zdeformovať jeho priebeh. Pre nás však môže mať veľký význam aj celkom malá odchýlka na pravidelne sa opakujúcej krivke. Bez vplyvu človeka by prirodzené otepľovanie mohlo pokračovať zhruba do roku 2 400 a potom možno očakávať náhle ochladenie. Globálne otepľovanie je nehomogénny jav - severný a južný pol sa otepľujú rýchlejšie ako rovníkové oblasti, pričom kontinenty sa otepľujú rýchlejšie ako oceány. V roku 1995 Národné Klimatické Dátové Centrum USA oznámilo, že z analýzy počasia v USA za niekoľko desaťročí vyplýva, že teplotne a zrážkové extrémy sú oveľa častejšie v poslednom období ako to bolo v minulosti a sú v zhode s nárastom koncentrácie skleníkových plynov v atmosfére. Vedci tvrdia, že nastavajúce obdobie rýchlych klimatických zmien bude značné nepredvídateľné. Globálna aj lokálna klíma sa môže meniť náhle a nebezpečné.
Na základe posledných štúdii sa predpokladá, že tak ako bude narastať priemerná teplota Zeme budeme svedkami stále väčšieho výskytu zaplav, ničivých búrok, sucha, požiarov a veľkých teplotných výkyvov. Podľa mnohých klimatológov je otepľovanie atmosféry už dnes príčinou zaplav a uragánov, ktoré stále častejšie postihujú viaceré krajiny sveta. Teplejšie podnebie a teplejšie moria spôsobujú väčšiu výmenu energie a kľúčovou mierou prispievajú k vzniku tropických cyklónov, tornád a silných búrok. Tieto väzby neboli definitívne potvrdene, ale posledný vývoj počasia na Zemi nasvedčuje, že silne búrky sú dnes oveľa neznesie, ako boli v minulosti. Podľa niektorých meteorológov nárast teploty mori o 3 až 4 stupne ako vyplýva z atmosférických modelov, môže spôsobiť nárast ničivého potenciálu hurikánov až o 50 % a vyvolávať pravidelne búrky, v ktorých rýchlosť vetra bude dosahovať aj 350 km/hod.
Topenie ľadovcov a tepelne zväčšovanie objemu morskej vody môže spôsobiť nárast morskej hladiny a ohrozenie nízko ležiacich oblasti. Predpokladá sa, že otepľovanie atmosféry môže do roku 2030 spôsobiť nárast hladiny mori o 18 cm, pričom rýchlosť tohto nárastu už dnes predstavuje 3 až 10 mm za rok. Ak bude súčasný trend v emisiách skleníkových plynov pokračovať ďalej, očakáva sa že hladina mori sa zvýši o 65 cm do roku 2100. Situácia je o to závažnejšia, že aj keby došlo k stabilizácii koncentrácie skleníkových plynov v atmosfére, vzhľadom na veľkú zotrvačnosť celého klimatického systému, hladina mori bude naďalej stúpať ešte niekoľko desaťročí .
Klimatické zmeny na Slovensku
Zmenu klímy potvrdzujú aj merania zo Slovenska. V Druhej národnej správe o klimatických zmenách vypracovanej ministerstvom životného prostredia v roku 1997 sa uvádza, že z analýzy doterajšieho vývoja a zmien klímy na Slovensku vyplýva, že:
* trend priemernej ročnej teploty vzduchu u náš je významné rastúci.
V Hurbanove vzrástla priemerná teplota o 1 st. Celia od roku 1901
s maximom rastu v posledných 7 rokoch. Podobne trendy boli zaznamenane aj na iných miestach Slovenska.
* Trend ročných úhrnov zrážok je významné klesajúci. V Hurbanove predstavuje pokles zrážok asi 90 mm od roku 1901 (CO je 17% z normálu 1961-1990) s minimom v poslednom 14-rocnom období.
* Trend odparovania vody z pôdy je významné rastúci s maximom
v poslednom 7-rocnom období.
* Priemerná vlhkosť pôdy je významné klesajúca od roku 1901. Na juhozápadnom Slovensku je tento pokles vysni ako v iných oblastiach
Slovenska.
* Výskyt mimoriadnych hodnoť v období 1981-1994 je oveľa častejší ako
pred rokom 1981.
Klimatické charakteristiky v Hurbanove :
OBDOBIE Priem. Priem.
teplota zrážky
ř C mm
1901-1931 9,5 586
1931-1961 9,9 572
1961-1990 10,0 553
1981-1990 10,1 496
1988-1993 10,5 498
Záver:
Je veľmi pravdepodobné,že ľudia si vplyvom globálneho otepľovania a skleníkového efektu začnú klásť nasledujúce otázky:
Ako sa zmenia choroby? Ako sa zmenia ekosystémy? Čo sa stane z úrodou, zdrojmi pitnej vody, aké budú následky požiarov v prírode? Čím rýchlejšie sa bude meniť podnebie, tým menej budeme schopný niečo predvídať. Nato, aby sme mohli prijímať nejaké opatrenia, musíme byť schopný určiť, čo sa deje a čo sa bude diať. Príroda potrebuje k prispôsobeniu oveľa viac času ako my. Jednoducho povedané, bude dochádzať k odumieraniu živočíšnych druhov a kto vie k akým následkom to všetko povedie.
Bude dochádzať k presunu lesného porastu po celej Zemi. Bude dochádzať k presunu porastu smerom k pólom, ale tento presun je pomalší, než ako si to vyžadujú klimatické zmeny. Lesy budú v teplých oblastiach odumierať veľkou rýchlosťou.
Michael Soule na Michiganskej univerzite rozosmial svojich študentov, keď obrazne predviedol, čo budú stromy robiť, keď sa začne počasie otepľovať. Ako príklad uviedol rastlinu v kvetináči, ktorú kopnutím uviedol do pohybu tak, že putovala cez celú miestnosť. Soule povedal, že takúto rýchlosť bude musieť rastlina vynaložiť nato, aby sa zachránila pred klimatickou zmenou. Strom bude musieť doslova vstať a odísť preč. Z rýchlosti presunu vegetácie po poslednej doba ľadovej Soule vypočítal, že pri náraste teploty o obyčajné 2 st.Celzia by sa stromy museli dať do pohybu rýchlosťou 1 m/h, aby zostali trvalo v dosahu priaznivej klímy.
Je celkom isté, že v spaľovaní fosílnych palív sa bude pokračovať v rovnakej miere aj naďalej, že emisie skleníkových plynov sa neznížia a budú sa vyrubovať lesy.
Časom bude pre človeka- jedného z najprispôsobivejších bytostí na tejto planéte- obrovský problém stačiť tempu otepľovania, ktorého sme svedkami už dnes, a ktoré sa bude zvyšovať.
Obsah:
Názov kapitoly: číslo strany:
Úvod………………………………………………1
Skleníkový efekt..................................................2-5
Skleníkový efekt na iných planétach ................ 5-7
Vznik skleníkového efektu................................7-10
Skleníkové plyny.............................................10-11
Antropogénne emisie skleníkových plynov....11-12
Globálne otepľovanie......................................13-16
Klimatické zmeny na Slovensku..........................17
Záver.....................................................................18
