ما الغازات التي تسبب ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي؟ - علم - 2025

الغازات التي تسبب ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي هي تلك التي تمتص الأشعة تحت الحمراء وتنبعث منها. وبالمثل ، فإن الغازات التي تضر بطبقة الأوزون تساهم في ارتفاع درجة الحرارة لأنها تسهل اختراقًا أكبر للأشعة فوق البنفسجية.

الاحترار العالمي هو الزيادة في متوسط ​​درجة الحرارة في الغلاف الحيوي الأرضي الذي يحدث بسبب تأثير الاحتباس الحراري. هذا التأثير هو ظاهرة طبيعية تتكون من منع خروج الحرارة الأرضية (الأشعة تحت الحمراء) نحو الفضاء الخارجي.

الغازات التي تسبب سخونة زائدة. المصدر: ربطة عنق فضفاضة

يحدث هذا الانسداد بسبب بعض الغازات التي تشكل الغلاف الجوي للأرض بشكل طبيعي ، مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون. هذه ظاهرة تحدث بشكل طبيعي وتسمح للكوكب بالحصول على درجة حرارة مناسبة بيولوجيًا.

كيف تسخن الغازات الأرض؟

المصدر الأساسي للطاقة التي تعمل على تدفئة الأرض هو الإشعاع الشمسي ، وخاصة الأشعة فوق البنفسجية. يتم ترشيحه جزئيًا بواسطة طبقة الأوزون (O3) في الستراتوسفير.

تعمل الأشعة فوق البنفسجية (الموجة القصيرة) التي تمكن من اختراق سطح الأرض على تسخين وتنبعث حرارتها في الفضاء مثل الأشعة تحت الحمراء (الموجة الطويلة). ومع ذلك ، هناك تأثير بشري على العملية بسبب الانبعاث الاصطناعي لغازات الدفيئة.

تمتص هذه الغازات وتنبعث منها الحرارة أو تدمر الأوزون الذي ينظم دخول الأشعة فوق البنفسجية. الغازات التي تساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري ، سواء بشكل طبيعي أو من خلال التأثير البشري ، تسمى غازات الاحتباس الحراري (GHG).

على المستوى العالمي ، يتم إيلاء اهتمام خاص للاحتباس الحراري وتدمير طبقة الأوزون. بروتوكول مونتريال بشأن المواد المستنفدة لطبقة الأوزون هو معاهدة دولية دخلت حيز التنفيذ في عام 1989 وتنظم استخدام هذه الغازات.

تم التصديق على هذا البروتوكول من قبل 65 دولة مع تعديل كيغالي في 1 يناير 2019. من جانبه ، يعالج بروتوكول كيوتو القضايا المتعلقة بالاحترار العالمي.

ينص بروتوكول كيوتو على ستة من غازات الدفيئة وهي ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز ومركبات الكربون الهيدروفلورية والهيدروكربون المشبع بالفلور وسادس فلوريد الكبريت.

لتقييم غاز ينتج عنه سخونة زائدة ، يؤخذ في الاعتبار عمره الإنتاجي وقدرته على الاحترار العالمي. يقارن GWP كمية الحرارة المحتجزة بواسطة غاز مع الحرارة المحتجزة بواسطة CO2 ، والتي تم توحيد GWP لها إلى 1.

تتسبب الغازات الرئيسية في ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي

بخار الماء

يعد بخار الماء مكونًا طبيعيًا وحيويًا للغلاف الجوي للأرض ويلعب دورًا مهمًا جدًا في تأثير الاحتباس الحراري نظرًا لقدرته على امتصاص الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، يعكس الماء في الحالة السائلة والصلبة الطاقة الشمسية ، مما يؤدي إلى تبريد الأرض.

ثاني أكسيد الكربون (CO2)

ثاني أكسيد الكربون هو غاز الدفيئة الرئيسي ، وهو مسؤول عن أكثر من 80 ٪ من الزيادة في هذه الظاهرة. ارتفعت مستويات ثاني أكسيد الكربون بشكل مخيف بسبب النشاط الصناعي والنقل.

وفقًا لبعض التقديرات ، قبل الثورة الصناعية ، بلغ تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي حوالي 280 جزءًا في المليون (أجزاء في المليون) وفي عام 1998 بلغ 365 جزءًا في المليون. ويمثل هذا معدل زيادة 1.5 جزء في المليون سنويًا وزيادة بنسبة 31٪ عن مستويات 1750.

تركيز ثاني أكسيد الكربون. المصدر: Hannes Grobe 21:17 ، 5 تشرين الثاني (نوفمبر) 2006 (UTC)

من خلال تحديد التركيب النظائري لثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي الحالي ، فقد تبين أن الزيادة تأتي من حرق الوقود الأحفوري وإزالة الغابات. يعمل ثاني أكسيد الكربون عن طريق امتصاص وانبعاث الأشعة تحت الحمراء وله عمر إنتاجي يتراوح من 5 إلى 200 عام.

الميثان (CH

الميثان هو ثاني غازات الدفيئة ، حيث يساهم بحوالي 17٪ من الاحترار ، من خلال امتصاص وإشعاع الحرارة. على الرغم من أن الكثير من هذا الغاز يحدث بشكل طبيعي ، بشكل رئيسي في المستنقعات ، إلا أن هناك مساهمة بشرية مهمة (حوالي 50٪).

تركيز الميثان. المصدر: Methane-global-average-2006.jpg: NOA العمل المشتق: Ortisa

ما يقرب من 60 ٪ من الميثان الموجود حاليًا في الغلاف الجوي هو نتاج أنشطة بشرية (بشرية). من بين المصادر البشرية الرئيسية الحيوانات المجترة ، وزراعة الأرز ، واستغلال الوقود الأحفوري واحتراق الكتلة الحيوية.

كانت المستويات المقدرة لهذا الغاز قبل العصر الصناعي 700 جزء في المليار (جزء في المليار) وفي عام 1998 وصلت إلى 1745 جزء في المليار ، وهو ما يمثل زيادة بنسبة 149٪. ومع ذلك ، فإن الميثان له عمر مفيد في الغلاف الجوي السفلي ، حيث يصل إلى 12 عامًا فقط.

أكاسيد النيتروجين (NOx)

يساهم أكاسيد النيتروجين ، وخاصة أكسيد النيتروز ، في تدمير أوزون الستراتوسفير عن طريق زيادة كمية الأشعة فوق البنفسجية التي تخترق الأرض. تنشأ هذه الغازات من الإنتاج الصناعي لحمض النيتريك وحمض الأديبيك واستخدام الأسمدة.

أكسيد النيتروز (N2O) كان له تركيز في الغلاف الجوي يبلغ 270 جزء في البليون قبل العصر الصناعي ، ليصل بعد ذلك إلى 314 جزء في البليون في عام 1998. وهذا يمثل زيادة بنسبة 16٪ في تركيزه ، ويبلغ عمره الإنتاجي 114 عامًا مما يجعله مشكلة كبيرة.

مركبات الكربون الهيدروفلورية (HFCs)

وهي غازات تستخدم في تطبيقات صناعية مختلفة لتحل محل مركبات الكربون الكلورية فلورية المحدودة بموجب اتفاقية مونتريال. ومع ذلك ، تؤثر مركبات الكربون الهيدروفلورية أيضًا على طبقة الأوزون ولها تأثير نشط عالٍ في الغلاف الجوي (حتى 260 عامًا).

لم تكن هذه الغازات موجودة في الغلاف الجوي ، فقد تم إدخالها من قبل البشر وفي حالة HFC-23 يصل تركيزها إلى 14 جزء من المليون (جزء لكل تريليون).

الهيدروكربون المشبع بالفلور (PFC)

يتم إنتاج البيروفلوروكربون في منشآت الحرق من أجل عملية صهر الألومنيوم. مثل مركبات الكربون الهيدروفلورية ، لها ديمومة عالية في الغلاف الجوي وتؤثر على سلامة طبقة الأوزون الستراتوسفير.

سادس فلوريد الكبريت (SF6)

هذا هو غاز آخر يمتد تأثيره المحموم إلى تدمير طبقة الأوزون. يتم استخدامه في معدات الجهد العالي وفي إنتاج المغنيسيوم ، وله ديمومة عالية في الغلاف الجوي.

مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs)

الكلوروفلوروكربون هو أحد الغازات الدفيئة القوية التي تلحق الضرر بأوزون الستراتوسفير وهي منظمة بموجب بروتوكول مونتريال. ومع ذلك ، في بعض البلدان لا يزال يستخدم ، مثل حالة الصين.

يحدث تلف طبقة الأوزون بسبب انفصال ذرات الكلور عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية.

مركبات الكربون الكلورية فلورية الرئيسية هي CFC-11 و CFC-12 و CFC-13 و CFC-113 و CFC-114 و CFC-115. لم تكن هذه الغازات موجودة في الغلاف الجوي ، ولكن بحلول عام 1998 ، وصل مركب الكلوروفلوروكربون -11 بالفعل إلى 268 جزء من الألف ، مع عمر إنتاجي يبلغ 45 عامًا.

ميثيل كلوروفورم أو ثلاثي كلورو الإيثان (CH3CCL3)

إنه نوع معين من مركبات الكربون الكلورية فلورية ، يستخدم كمذيب وفي تنظيف المعادن. عند تحللها ، تنبعث منها غازات الكلوريد ، التي تساهم ذرات الكلور فيها في تدمير طبقة الأوزون.

أوزون التروبوسفير (O3)

التروبوسفير O3 هو الأوزون الذي يتكون على مستوى الأرض ، بين السطح و 18 كم. على الرغم من أن أوزون الستراتوسفير يساهم في تقليل ارتفاع درجة الحرارة العالمية عن طريق الحد من دخول الأشعة فوق البنفسجية ، فإن أوزون التروبوسفير يولد الاحترار.

الضباب الدخاني في هاربين (الصين). المصدر: فريدريك روبنسون

لقد قيل أن تأثير الأوزون التروبوسفيري متناقض. من ناحية ، فإنه يولد ارتفاعًا سطحيًا في درجة حرارة الأرض ، ولكنه في نفس الوقت يزيل غازات الدفيئة الأخرى.

على أي حال ، O3 هو غاز سام يسبب تلف الرئة ، بالإضافة إلى تدهور المواد المختلفة.

كلورو ثنائي فلورو الميثان (HCFC-22)

يطلق عليه R-22 ، وهو غاز عديم اللون وحتى وقت قريب هو الأكثر استخدامًا في معدات التبريد. ومع ذلك ، يتم حظره اليوم في معظم أنحاء العالم بسبب تأثيره السلبي على طبقة الأوزون.

كلوريد الكربون أو رابع كلوريد الكربون (CCl4)

وهو عبارة عن كلور عضوي محظور الآن في العديد من الأماكن بسبب سميته ، ولكنه كان يستخدم على نطاق واسع كمبرد ، وعامل إطفاء ، ومزيل للدهون ومبيد للآفات. عندما يتحلل هذا المركب ، فإنه يولد مواد مشتقة تؤثر على طبقة الأوزون.

رباعي فلورو ميثان أو بيرفلورو ميثان (CF4)

إنه غاز معروف باسم R-14 ويستخدم كمبرد ، لكن له قدرة عالية على امتصاص وانبعاث الطاقة فوق البنفسجية. لها عمر في الغلاف الجوي لأكثر من 50000 سنة وإمكانية الاحترار العالمي من 6500.

وفقًا لموسوعة جينيس للأرقام القياسية ، فإن رباعي فلورو الميثان هو أكثر غازات الدفيئة ثباتًا ، على الرغم من أن انخفاض نسبته في الغلاف الجوي يحد من تأثيره.

Hexafluoroethane (C2F6)

يتم استخدامه في المبردات وفي إنتاج الألمنيوم ، لأنه بفضل الطاقة العالية لروابط الكربون والفلور ، فهو مستقر للغاية. هذا يمنحها عمر خدمة طويل لا يقل عن 500 سنة.

وبالمثل ، فإن لديها قدرة عالية على امتصاص الأشعة تحت الحمراء ، مما يجعلها مشكلة بالنسبة لدرجات الحرارة العالمية. Hexafluoroethane مدرج في قائمة غازات الاحتباس الحراري من الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC).

سادس فلوريد الكبريت (SF6)

إنه غاز غير سام ، أثقل بخمس مرات من الهواء ، مع مؤشر احترار عالمي يبلغ 176 (20000 مرة أكثر من ثاني أكسيد الكربون). من ناحية أخرى ، يبلغ عمرها الإنتاجي 3200 عام ، على الرغم من أنها كثيفة للغاية لا ترتفع إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوي.

مراجع ببليوغرافية

1. Bolin، B. and Doos، BR Greenhouse effect.
2. كاباليرو إم ، لوزانو ، إس وأورتيجا ، ب. تأثير الاحتباس الحراري والاحتباس الحراري وتغير المناخ: منظور علم الأرض. مجلة الجامعة الرقمية.
3. السوم ، مارك ألماني (1992). تلوث الغلاف الجوي: مشكلة عالمية.
4. IPCC (2001). تقرير التقييم الثالث تغير المناخ 2001: الأساس العلمي.
5. الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (2018). الاحترار العالمي 1.5 درجة مئوية.
6. ميتشل ، JFB ، Johns ، TC ، Gregory ، JM and Tett ، SFB (1995). الاستجابة المناخية لمستويات متزايدة من غازات الاحتباس الحراري وهباء الكبريتات. طبيعة.
7. Myhre ، G. ، Highwood ، EJ ، Shine ، KP and Stordal ، F. (1998). تقديرات جديدة للتأثير الإشعاعي بسبب غازات الاحتباس الحراري المختلطة جيدًا. رسائل البحث الجيوفيزيائي.
8. روض ، هـ. (1990). مقارنة بين مساهمة الغازات المختلفة في تأثير الاحتباس الحراري. علم.
9. شنايدر ، SH (1989). تأثير الاحتباس الحراري: العلم والسياسة. علم.