Podstata skleníkového efektu

Na Zem prenikajú elektromagnetické vlny zo Slnka, ktoré majú dĺžku v rozmedzí 290 až 5000 nm. Rozlišujeme tri druhy žiarenia:

1.      Ultrafialové žiarenie (od 400 nm). Preniká len v malom množstve, väčšinou je zachytené v stratosfére vrstvou ozónu. Vo väčších dávkach je životu nebezpečné (má poškodzujúce účinky na živé bunky, osobitne na štruktúru genetického materiálu).

2.      Viditeľné svetlo (od 400 – 800 nm). Pre zelené rastliny je zdrojom energie.

3.      Infračervené žiarenie (od 800 nm). Predstavuje tepelnú zložku. 

 Infračervené žiarenie je zemskou atmosférou sčasti odrazené alebo rozptýlené, sčasti ale preniká a dopadá na zemský povrch, ktorý zahrieva. Zahriaty povrch potom spätne vyžaruje infračervené žiarenie, ktoré má ale menšiu energiu ako to, ktoré prenikalo z atmosféry. Preto je toto žiarenie lepšie pohlcované tzv. skleníkovými plynmi a tým sú zahrievané oni sami a spolu s nimi aj atmosféra. Zohriata atmosféra potom vyžaruje tiež v infračervených vlnových dĺžkach. Časť tohto žiarenia sa vracia na zemský povrch a ohrieva ho.

Skleníkové plyny

Niekedy sa označujú ako radiačné aktívne plyny. Existovali takmer počas celej histórie Zeme. Medzi prirodzené skleníkové plyny patrí hlavne vodná para, ozón a oxid uhličitý. Bez ich pôsobenia by bola teplota zemského povrchu o 33°C nižšia ako je teraz. Vhodná teplota je jednou z podmienok života a ak by bola teplota planéty o 33°C menšia, na väčšine povrchu Zeme by bola teplota niekoľko stupňou pod nulou (v priemere -19°C a nočné teploty by presahovali -50°C), teda prítomnosť týchto plynov v atmosfére výrazne ovplyvnila vznik života. Skleníkové plyny sú napríklad aj na planétach ako je Mesiac a Mars ale ich vrstva je veľmi tenká a  nedokáže zachytiť také množstvo žiarenia, aby teploty neklesali k extrémne nízkym teplotám. V súčasnosti človek svojou činnosťou zvyšuje koncentráciu týchto plynov a pridáva k nim nové, ktoré sú oveľa účinnejšie a spravidla majú dlhšiu životnosť. Takže ktoré plyny to sú?

N       Oxid uhličitý. Súčastný ročný prírastok uhlíka v jeho prirodzenom kolobehu medzi atmosférou a „zásobami“ na Zemi (organizmy, pôda, oceány) je 0,5%. Keď to takto bude pokračovať, bude za 200 rokov od počiatku priemyselnej éry pridané do ovzdušia také množstvo uhlíka, koľko je ho vo všetkej živej hmote.

N       Metán. Jeden kg metánu spôsobí 63 krát väčšie oteplenie ako 1 kg oxidu uhličitého. Vzniká pri anaeróbnom rozklade. Hlavnými zdrojmi sú ryžové polia, biochemické procesy v črevách živočíchov a úniky zemného plynu, ktorého súčasťou je metán. Ročne pribudne do atmosféry asi 1% metánu a jeho životnosť je 10 rokov.

N       Oxid dusný (N2O). Je účinnejší ako metán. Jedna jeho molekula je asi 230 krát účinnejšia ako molekula oxidu uhličitého a jeho životnosť je 150 rokov. Jeho zdrojom sú reakcie v pôde podporovanej hnojením, rozklad organického odpadu, spaľovanie biomasy, odlesňovanie, výmena plynov s oceánom a výfukové plyny automobilov, ktoré obsahujú aj ďalšie oxidy dusíka.

N       Freóny. Okrem skleníkového efektu sa podieľajú aj na ničení ozónovej vrstvy. Freóny sú 20 000 krát účinnejšie v pohlcovaní žiarenia ako oxid uhličitý a jedna molekula freónu je schopná zničiť až 100 000 molekúl ozónu. Životnosť freónov je až 130 rokov.

N       Ozón. Tzv. „fotochemický smog“, ktorý vzniká pôsobením slnečného svetla na plynné škodliviny (teda na ďalšie skleníkové plyny) ako produkt tohto procesu, pôsobí ako skleníkový plyn v spodnej vrstve atmosféry.
Dôsledky skleníkového efektu

 Existuje niekoľko optimistických a pesimistických prognóz, čo sa môže stať. Tieto prognózy sa líšia pre neschopnosť odhadnúť ako skleníkové plyny reagujú na samotné zvyšovanie ich koncentrácie (teda tzv. spätné väzby) a na procesy, ktoré môžu nastať počas ich pomerne dlhej existencie. Navyše dnešná produkcia emisií sa prejaví až za niekoľko desaťročí až storočí.

V dobe ľadovej, keď bola oblasť dnešného New Yorku pokrytá kilometrovou vrstvou ľadu a New York je približne v rovnakej zemepisnej šírke ako sme my, bol celosvetový priemer teplôt menší len o 6 °C. Postupné otepľovanie prebiehalo pozvoľne niekoľko tisícročí. V súčasnosti dochádza k zmenám za podstatne kratšiu dobu.

Teória spätných väzieb

Klimatický systém má 5 zložiek: atmosféru, hydrosféru, kryosféru, biosféru a geosféru. Ide teda o systém rôznych činiteľov, ktoré sa navzájom ovplyvňujú. Zvýšením koncentrácie skleníkových plynov došlo k porušeniu rovnováhy medzi týmito zložkami. Teória spätných väzieb vyplýva práve z existencie tohto systému a funguje na princípe „akcia a reakcia“.

Túto teóriu možno chápať dvoma spôsobmi:

1. Nárast skleníkových plynov naštartuje také mechanizmy, ktoré dokážu eliminovať zvyšovanie teploty.

2. Kladná spätná väzba znamená, že sa rozbehnú také mechanizmy, ktoré tento proces urýchlia. Tento druhý variant je horší, ale pravdepodobnejší.

Príklad:

Zem má obranné mechanizmy proti nadprodukcii CO2 - a to je jeho vlastná rozpustnosť vo vode. Zvýšený obsah CO2 v atmosfére zvyšuje jeho rozpúšťanie vo vode a vedie k ďalším jeho reakciám v morskom prostredí.

Preto jedna z optimistických teórií predpokladá, že svetový oceán môže absorbovať o to viac CO2, čím viac je ho v atmosfére. Jeho rozpustnosť vo vode však klesá so zvyšujúcou sa teplotou, čo je jeden z dôsledkov skleníkového efektu a teda zvyšovania samotnej koncentrácie CO2.

Ďalšou teóriou opierajúcou sa o prirodzené procesy je schopnosť lesných porastov viazať CO2 pre potreby svojho metabolizmu. Rôznymi pokusmi sa však dokázalo, že stromy dokážu absorbovať a premeniť na rastlinnú hmotu len 10% CO2 produkovaného ľudskou činnosťou. Čo nestačí na riešenie problému globálneho otepľovania. Navyše schopnosť rastlín vytvárať organickú hmotu klesá s narastajúcou teplotou.

 Nezáleží na tom, ktorý z variantov vývoja Zeme je správny. Ak sa splnia pesimistické scenáre riskujeme, že bude príliš neskoro, aby sme naštartované globálne otepľovanie zastavili.
Prognózy vplyvu skleníkového efektu

I malá zmena v priemerných teplotách má obrovské účinky na charakter klímy. Každé jeho narušenie potom môže výrazne ovplyvniť distribúciu zrážok, intenzitu búrok a období sucha, smery prevažujúcich vetrov a morských prúdov i nástup veľkého kolísania teplôt s extrémnymi hodnotami v oboch smeroch.

Tieto prognózy sú to len možné klimatické zmeny spôsobené zvýšením koncentrácie skleníkových plynov:

M   Veľké ochladenie stratosféry (takmer isté).

M   Globálne zvýšenie priemernej teploty na zemskom povrchu (veľmi pravdepodobné). Dlhodobé priemerné oteplenie zemského povrchu sa odhaduje v rozpätí 1,5 až 4,5 °C. Skutočná rýchlosť otepľovania bude daná rýchlosťou prírastku skleníkových plynov, prirodzenými spätnými reakciami klimatického systému a reakcií pomaly sa prispôsobujúcich častí klimatického systému (teda morí a ľadovcového príkrovu).

M   Zvýšenie priemerných globálnych zrážok (veľmi pravdepodobné).

M   Obmedzenie zaľadnenia morí (veľmi pravdepodobné).

M   Oteplenie polárnych oblastí v zimnom období (veľmi pravdepodobné). To povedie k roztápaniu ľadovcov a pôdy, ktorá viaže CO2. Pri jej roztápaní bude tento oxid uhličitý unikať do atmosféry.

M   Letné kontinentálne oteplenie a sucho (pravdepodobné v dlhodobom výhľade). Táto predpoveď sa týka vnútrozemských oblastí mierneho podnebného pásma. Zväčšovanie suchých oblastí bude mať vplyv na produkciu potravín. Zväčšenie sucha sa prejaví aj nedostatkom alebo horším nahrádzaním podzemných vôd.

M   Zvýšenie hladiny svetového oceánu (pravdepodobné). Zvýšenie morskej hladiny je všeobecne predpovedané ako následok teplotnej rozpínavosti morskej vody. Každé zvýšenie hladiny ohrozuje život približne 70% svetovej populácie, ktorá žije v pobrežných oblastiach.

M   Posun podnebných zón (smerom k pólom).

M   V niektorých regiónoch môže skleníkový efekt viesť naopak k ochladeniu, spôsobeného zmenami morských prúdov. Napríklad oblasť severného Atlantiku, ktorého brehy otepľuje Golfský prúd. Jeho zoslabenie by viedlo ku značnému poklesu teplôt a dokonca k opätovnému postupu pevninského ľadovca.

M   Zmeny klímy spôsobia aj zmeny podmienok pre prírodné ekosystémy ako aj pre sociálne a ekonomické sektory spoločnosti.

Dôsledky pre biosféru

F     Otepľovanie Zeme má priamy vplyv na ľudskú úmrtnosť. Výrazné oteplenie prinesie zvýšenie úmrtnosti na kardiovaskulárne a cerebrovaskulárne choroby a vzrastie výskyt chorôb dýchacích ciest.

F     Najmä v trópoch sa začnú rozširovať choroby parazitického charakteru (malária, trypanozóma = spavá choroba ...) a je možné, že začnú prenikať do oblastí, kde dovtedy neboli. Vplyvom teplejšieho podnebia sa urýchli vývoj a zvýši výskyt komárov, múch, kliešťov .... teda enktoparazitov prenášajúcich rôzne choroby.

F     Otepľovanie bude mať vplyv aj na správanie sa človeka a živočíchov. Živočíchy a ľudia budú migrovať za lepšími životnými podmienkami. Podľa Červeného kríža v roku 1998 vyhnali meteorologické katastrofy viac uprchlíkov ako vojenské konflikty.
F     Mnohé druhy živočíchov a rastlín sa môžu stať ohrozenými alebo úplne vymrieť (napr. letný medveď – hrozí mu vyhynutie do konca storočia). Do roku 2100 by mohla v dôsledku klimatických zmien zmiznúť až tretina prírodných biotopov.

F     Severské krajiny budú zo zmien podnebia profitovať v hospodárskej oblasti, ale štáty tretieho sveta budú strácať. Klimatické zmeny zvýšia počet ľudí trpiacich podvýživou o 80 miliónov, z toho 55 až 70 miliónov predstavujú obyvatelia Afriky.

F     Ľudia budú trpieť stresom a psychickými problémami. A celková napätá situácia sa môže vyhrotiť a vzniknú lokálne alebo dokonca globálne konflikty.

F     Celková zmena klímy bude mať za následok zmeny, ktoré povedú k prírodným katastrofám (napr. záplavám, zemetraseniu), takže ľudský život bude ohrozený i po tejto stránke.

Vie že?:

- Výsledky ukazujú, že jednou z príčin chudnutia ozónovej vrstvy sú aj skleníkové plyny.

- Priemyselne vyspelé štáty sa v roku 1997 na samite v japonskom Kjótu dohodli na znižovaní emysií CO2 a ďalších plynov v období 2008 a 2012 v priemere o 5,2 percenta. USA by mali redukovať množstvo emisií o sedem percent a štáty európskej zóny dokonca o osem percent. Bohužiaľ, do uznesenia z Kjóty nesú zahrnuté emisie z lietadiel, ktoré sa na skleníkovom efekte podieľajú až 10 percentami.

- Vedci zistili, že ak sa v určitom období zvýšil obsah CO2 v atmosfére, zvýšila sa aj tvorba morského fytoplanktónu.

- Predpokladá sa, že v roku 2050 bude koncentrácia CO2 dvakrát väčšia ako je v súčasnosti.

- Predpokladá sa, že vplyvom otepľovania sa zvýšia prejavy El Nina, ktorý ovplyvňuje rovníkové prúdy.