ก๊าซเรือนกระจก: สาเหตุแหล่งที่มาและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

เบื้องหลังปรากฏการณ์ของภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศการเพิ่มขึ้นของก๊าซเรือนกระจกในบรรยากาศของเรา ก๊าซเรือนกระจกเป็นสารประกอบก๊าซใด ๆ ในชั้นบรรยากาศที่สามารถดูดซับได้รังสีอินฟราเรดดังนั้นดักจับความร้อนในบรรยากาศ โดยการเพิ่มความร้อนในชั้นบรรยากาศเรือนกระจกก๊าซมีหน้าที่รับผิดชอบต่อผลกระทบเรือนกระจกซึ่งในที่สุดก็นำไปสู่ภาวะโลกร้อน (ผลของภาวะโลกร้อนสามารถมองเห็นได้ทั่วโลก)

ที่เกี่ยวข้อง:10 สัญญาณว่าสภาพภูมิอากาศของโลกอยู่นอกรางรถไฟ

รังสีแสงอาทิตย์และ "เอฟเฟกต์เรือนกระจก"

ภาวะโลกร้อนไม่ได้เป็นแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ล่าสุด พื้นฐานของปรากฏการณ์ได้ผลดีกว่าศตวรรษที่ผ่านมาโดยนักฟิสิกส์ชาวสวีเดนและนักเคมี Svante Arrhenius ในปี 1896 บทความของเขาตีพิมพ์ในนิตยสารปรัชญาและวารสารวิทยาศาสตร์เป็นคนแรกที่หาปริมาณการมีส่วนร่วมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า "เอฟเฟกต์เรือนกระจก-

เอฟเฟกต์เรือนกระจกเกิดขึ้นเนื่องจากดวงอาทิตย์ทิ้งระเบิดโลกด้วยรังสีจำนวนมหาศาลที่โจมตีบรรยากาศของโลกในรูปแบบของแสงที่มองเห็นได้รวมถึงอัลตราไวโอเลต (UV), อินฟราเรด (IR) และรังสีประเภทอื่น ๆ ที่มองไม่เห็นต่อตามนุษย์ รังสี UV มีความยาวคลื่นที่สั้นกว่าและระดับพลังงานที่สูงกว่าแสงที่มองเห็นได้ในขณะที่การแผ่รังสี IR มีความยาวคลื่นนานขึ้นและระดับพลังงานที่อ่อนแอกว่า ประมาณ 30% ของการแผ่รังสีที่กระทบกับโลกสะท้อนกลับไปยังอวกาศโดยเมฆน้ำแข็งและพื้นผิวสะท้อนแสงอื่น ๆ ส่วนที่เหลืออีก 70% จะถูกดูดซึมโดยมหาสมุทรที่ดินและบรรยากาศตามหอสังเกตการณ์โลกของนาซ่า-

ในขณะที่พวกเขาร้อนขึ้นมหาสมุทรที่ดินและบรรยากาศปล่อยความร้อนในรูปแบบของการแผ่รังสีความร้อน IR ซึ่งผ่านออกจากชั้นบรรยากาศและสู่อวกาศ มันเป็นความสมดุลของการแผ่รังสีที่เข้าและขาออกซึ่งทำให้โลกอยู่อาศัยได้โดยมีอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 59 องศาฟาเรนไฮต์ (15 องศาเซลเซียส)นาซ่า- หากไม่มีความสมดุลในบรรยากาศโลกจะเย็นและไร้ชีวิตเหมือนดวงจันทร์หรือร้อนแรงเหมือนวีนัส ดวงจันทร์ซึ่งแทบจะไม่มีบรรยากาศอยู่เกี่ยวกับลบ 243 F (ลบ 153 C) ในด้านมืด ในทางกลับกันวีนัสมีบรรยากาศที่หนาแน่นมากที่ดักการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ ค่าเฉลี่ยอุณหภูมิบนวีนัสอยู่ที่ประมาณ 864 F (462 C)

การแลกเปลี่ยนการแผ่รังสีที่เข้ามาและขาออกที่ทำให้โลกอบอุ่นมักถูกเรียกว่าเอฟเฟกต์เรือนกระจกเพราะเรือนกระจกเกษตรทำงานในลักษณะเดียวกัน รังสี UV คลื่นสั้นที่เข้ามาผ่านผนังกระจกของเรือนกระจกได้อย่างง่ายดายและถูกดูดซึมโดยพืชและพื้นผิวที่แข็งภายใน อย่างไรก็ตามการแผ่รังสี IR ที่อ่อนแอกว่ามีความยากลำบากในการผ่านผนังกระจกและติดอยู่ข้างในทำให้เกิดความร้อนจากเรือนกระจก

ก๊าซเรือนกระจกทำให้เกิดภาวะโลกร้อนได้อย่างไร

ก๊าซในชั้นบรรยากาศที่ดูดซับรังสีเรียกว่า "ก๊าซเรือนกระจก" (ตัวย่อเป็น GHG) เพราะส่วนใหญ่รับผิดชอบต่อผลกระทบของเรือนกระจก ในทางกลับกันเอฟเฟกต์เรือนกระจกเป็นหนึ่งในสาเหตุสำคัญของภาวะโลกร้อน ก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญที่สุดตามหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม(EPA) คือ: ไอน้ำ (H2O), คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2), มีเธน (CH4) และไนตรัสออกไซด์ (N2O)

"ในขณะที่ออกซิเจน(O2) เป็นก๊าซที่อุดมสมบูรณ์เป็นอันดับสองในชั้นบรรยากาศของเรา O2 ไม่ดูดซับรังสีอินฟราเรดความร้อน "Michael Daley รองศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมที่ Lasell College ในรัฐแมสซาชูเซตส์กล่าวกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต

ภาวะโลกร้อนและก๊าซเรือนกระจกที่ทำให้เกิดขึ้นตามธรรมชาติ - หากไม่มีพวกเขาอุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ยของโลกจะเป็นองศาที่เป็นศูนย์ของเจลิด F (ลบ 18 C) แต่ปริมาณก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศพุ่งสูงขึ้นสู่ระดับที่เป็นอันตรายในประวัติศาสตร์ที่ผ่านมา

ที่เกี่ยวข้อง:คาร์บอนไดออกไซด์ทะยานขึ้นเพื่อบันทึกระดับการแตกที่ไม่เห็นในอย่างน้อย 800,000 ปี

ในช่วงระยะเวลา 20,000 ปีก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม CO2 บรรยากาศผันผวนระหว่างประมาณ 180 ส่วนต่อล้าน (ppm) ในช่วงอายุน้ำแข็งและ 280 ppm ในช่วงที่อบอุ่น interglacial อย่างไรก็ตามตั้งแต่จุดเริ่มต้นของการปฏิวัติอุตสาหกรรมในปี 1750 จำนวน CO2 ได้เพิ่มขึ้นเกือบ 50%พอร์ทัลการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกของนาซ่า- วันนี้ระดับ CO2 อยู่ที่ 410 ppm

ก๊าซฟลูออไรด์ - ก๊าซที่องค์ประกอบฟลูออรีนได้รับการเพิ่ม - ถูกสร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการอุตสาหกรรมและยังถือว่าเป็นก๊าซเรือนกระจก เหล่านี้รวมถึง hydrofluorocarbons, perfluorocarbons และ sulfur hexafluoride แม้ว่าพวกเขาจะอยู่ในชั้นบรรยากาศในระดับความเข้มข้นเล็ก ๆ น้อย ๆ แต่พวกเขาก็ดักความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้พวกเขาสูง "ศักยภาพของภาวะโลกร้อน" (GWP)

Chlorofluorocarbons (CFCs) ซึ่งครั้งหนึ่งเคยใช้เป็นสารทำความเย็นและใบพัดของละอองลอยจนกว่าพวกเขาจะถูกยกเลิกโดยข้อตกลงระหว่างประเทศก็เป็นก๊าซเรือนกระจก

ที่เกี่ยวข้อง:ภาวะโลกร้อนกับการระบายความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์: การเปิดไพ่เริ่มขึ้นในปี 2020

มีสามปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อระดับที่ก๊าซเรือนกระจกจะมีผลต่อภาวะโลกร้อน: ความอุดมสมบูรณ์ในชั้นบรรยากาศระยะเวลาอยู่ในบรรยากาศและ GWP นานแค่ไหน ตัวอย่างเช่นไอน้ำเป็นก๊าซเรือนกระจกที่อุดมสมบูรณ์มากที่สุด แต่คาร์บอนไดออกไซด์มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อภาวะโลกร้อนเนื่องจากความอุดมสมบูรณ์ในชั้นบรรยากาศบวกกับอายุการใช้งานที่ค่อนข้างยาวนานของบรรยากาศ 300 ถึง 1,000 ปีนาซ่า- ในทางกลับกันไอน้ำมีชีวิตในบรรยากาศไม่เกิน 10 วันตามการศึกษาปี 2020 ที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์บรรยากาศ-

มีเธนมีประสิทธิภาพมากกว่า 21 เท่าในการดูดซับรังสีมากกว่า CO2 ทำให้มีการจัดอันดับ GWP ที่สูงขึ้นแม้ว่ามันจะอยู่ในชั้นบรรยากาศเพียงประมาณ 12 ปีอนุสัญญาสหประชาชาติกรอบการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (UNFCCC)- แม้ว่ามีเธนและ GHGs อื่น ๆ สามารถดักจับความร้อนได้มากกว่า CO2 แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงพิจารณาคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นก๊าซเรือนกระจกที่โดดเด่นเนื่องจากผลกระทบของภาวะโลกร้อนนั้นมีผลต่อผลกระทบของผู้อื่นหลายศตวรรษ

แหล่งก๊าซเรือนกระจก

ก๊าซเรือนกระจกบางแห่งเช่นมีเธนผลิตผ่านการปฏิบัติทางการเกษตรในรูปแบบของปุ๋ยคอกปศุสัตว์ อื่น ๆ เช่น CO2 ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากกระบวนการทางธรรมชาติเช่นการหายใจและจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิลเช่นถ่านหินน้ำมันและก๊าซ

แหล่งหลักหลักอีกประการหนึ่งของ CO2 คือตัดไม้ทำลายป่า- เมื่อต้นไม้ถูกนำไปผลิตสินค้าหรือความร้อนพวกเขาจะปล่อยคาร์บอนที่เก็บไว้ตามปกติการสังเคราะห์ด้วยแสง- กระบวนการนี้ปล่อยคาร์บอนสูงถึง 4.8 พันล้านเมตริกตันเข้าสู่ชั้นบรรยากาศทุกปีตามข้อมูลของสถาบันทรัพยากรโลก-

การป่าไม้และการปฏิบัติที่ใช้ที่ดินอื่น ๆ สามารถชดเชยการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเหล่านี้ได้ "การปลูกฝังช่วยลดการสะสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศในขณะที่ต้นไม้ที่กำลังเติบโตแยกคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง" Daley บอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต "อย่างไรก็ตามป่าไม่สามารถแยกแยะคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมดที่เราเปล่งออกมาสู่ชั้นบรรยากาศผ่านการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและการลดการปล่อยเชื้อเพลิงฟอสซิลยังคงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการสะสมในชั้นบรรยากาศ"

ทั่วโลกผลผลิตของก๊าซเรือนกระจกเป็นแหล่งที่มาของความกังวลร้ายแรง ตามnoaa's cimate.govในช่วง 60 ปีที่ผ่านมา CO2 บรรยากาศเพิ่มขึ้นในอัตรารายปีที่เร็วกว่าการเพิ่มขึ้นตามธรรมชาติก่อนหน้านี้ 100 เท่า ครั้งสุดท้ายที่จำนวนคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศทั่วโลกสูงถึง 3 ล้านปีที่แล้วเมื่ออุณหภูมิสูงถึง 5.4 องศา F (3 องศา c) สูงกว่าในช่วงยุคก่อนอุตสาหกรรม อันเป็นผลมาจากภาวะโลกร้อนที่เกิดจาก CO2 ในปัจจุบันปี 2016 เป็นปีที่อบอุ่นที่สุดในการบันทึกด้วยการจัดอันดับ 2019 และ 2020 เป็นอันดับที่อบอุ่นที่สุดตามลำดับ ในความเป็นจริงหกปีที่ร้อนแรงที่สุดในการบันทึกเกิดขึ้นตั้งแต่ปี 2558 ตามข้อมูลองค์การอุตุนิยมวิทยาโลก-

“ ภาวะโลกร้อนที่เราสังเกตเห็นส่งผลกระทบต่อการไหลเวียนของบรรยากาศซึ่งส่งผลกระทบต่อรูปแบบปริมาณน้ำฝนทั่วโลก” Josef Werne รองศาสตราจารย์ในภาควิชาธรณีวิทยาและวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่มหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์กกล่าว "สิ่งนี้จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมครั้งใหญ่และความท้าทายสำหรับผู้คนทั่วโลก"

อนาคตของโลกของเรา

หากแนวโน้มปัจจุบันยังคงดำเนินต่อไปนักวิทยาศาสตร์เจ้าหน้าที่ของรัฐและประชาชนจำนวนมากขึ้นกลัวว่าสิ่งที่เลวร้ายที่สุดผลของภาวะโลกร้อน- สภาพอากาศที่รุนแรงระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นพืชและสัตว์สูญพันธุ์การเป็นกรดในมหาสมุทรการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในสภาพภูมิอากาศและความวุ่นวายทางสังคมที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน - จะหลีกเลี่ยงไม่ได้

ในความพยายามที่จะต่อสู้กับภาวะโลกร้อนที่เกิดจาก GHG รัฐบาลสหรัฐฯได้สร้างกแผนปฏิบัติการภูมิอากาศในปี 2013 และในเดือนเมษายน 2559 ตัวแทนจาก 73 ประเทศลงนามข้อตกลงปารีสข้อตกลงระหว่างประเทศเพื่อต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโดยการลงทุนในอนาคตที่ยั่งยืนและคาร์บอนต่ำunfccc- แม้ว่าสหรัฐอเมริกาถอนตัวออกจากข้อตกลงปารีสในปี 2560 มีการเข้าร่วมอีกครั้งในช่วงปลายเดือนมกราคม 2564 การบริหารของประธานาธิบดีไบเดนได้กำหนดเป้าหมายของลดการปล่อยมลพิษของสหรัฐลง 50-52%ระดับปี 2548 ภายในปี 2573 (การปล่อยมลพิษเป็นประจำเมื่อเทียบกับในปี 2548 ซึ่งเป็นปีที่การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของสหรัฐฯสูงสุดเกือบ 6 พันล้านตัน)

ในปี 2020 การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วโลกลดลง 6.4% (13% ในสหรัฐอเมริกาเพียงอย่างเดียว) - ครั้งแรกในรอบทศวรรษที่อัตรารายปีไม่ได้เพิ่มขึ้นรายงานธรรมชาติ- นี่เป็นส่วนหนึ่งเนื่องจากการลดลงของการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลที่เกิดจากเปลี่ยนเป็นก๊าซธรรมชาติจากถ่านหินแต่ส่วนใหญ่เป็นเพราะการหยุดชะงักในกิจกรรมทางเศรษฐกิจสังคมและการขนส่งเพื่อตอบสนองต่อ Covid-19การระบาดใหญ่- นักวิทยาศาสตร์คาดว่าการปล่อยมลพิษประจำปีจะลดลงจริงกว่าที่เคยเป็นมา แต่การปล่อยมลพิษดีดตัวขึ้นเนื่องจากข้อ จำกัด ถูกยกขึ้นในบางประเทศและกิจกรรมที่ฟื้นตัวในช่วงปลายปี 2563

ที่เกี่ยวข้อง:การปล่อยก๊าซคาร์บอนทั่วโลกลดลงอย่างไม่เคยมีมาก่อน 17% ในระหว่างการล็อคโคโรนาไวรัส - และมันไม่เปลี่ยนแปลงอะไรเลย

เพื่อ จำกัด ภาวะโลกร้อนให้อยู่ในเป้าหมาย 2.7 องศา F (1.5 องศา C) ที่กำหนดโดยข้อตกลงปารีสโลกยังคงต้องลดการปล่อย CO2 ลง 7.6% สำหรับทศวรรษหน้าสภาพแวดล้อมของโปรแกรม-

นักวิจัยทั่วโลกยังคงทำงานเพื่อหาวิธีที่จะลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและลดผลกระทบของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์วิธีแก้ปัญหาที่มีศักยภาพหนึ่งกำลังตรวจสอบคือการดูดคาร์บอนไดออกไซด์บางส่วนออกจากชั้นบรรยากาศและฝังอยู่ใต้ดินอย่างไม่มีกำหนด ผู้สนับสนุนยืนยันว่าการจับคาร์บอนและการจัดเก็บเป็นเป็นไปได้ทางเทคโนโลยีแต่กลไกตลาดได้ป้องกันการยอมรับอย่างกว้างขวาง

ไม่ว่าจะเป็นการลบคาร์บอนที่ปล่อยออกมาจากบรรยากาศแล้วหรือไม่การป้องกันภาวะโลกร้อนในอนาคตนั้นจำเป็นต้องหยุดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ความพยายามที่ทะเยอทะยานที่สุดในการป้องกันภาวะโลกร้อนในขณะนี้คือข้อตกลงปารีสปี 2559 สนธิสัญญาระหว่างประเทศที่ไม่ผูกมัดนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ความอบอุ่น "ต่ำกว่า 2 องศาเซลเซียสเหนือระดับก่อนอุตสาหกรรมและเพื่อพยายาม จำกัด อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเป็น 1.5 องศาเซลเซียส" ตามสหประชาชาติ แต่ละคนลงนามในสนธิสัญญาตกลงที่จะกำหนดขีด จำกัด การปล่อยก๊าซเรือนกระจกโดยสมัครใจของตนเองและทำให้พวกเขาเข้มงวดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป นักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพภูมิอากาศกล่าวว่าการปล่อยมลพิษที่เกิดขึ้นภายใต้ข้อตกลงจะไม่ทำให้ความร้อนต่ำถึง 1.5 หรือ 2 องศาเซลเซียส แต่มันจะเป็นการปรับปรุงสถานการณ์ "ธุรกิจตามปกติ"

ทรัพยากรเพิ่มเติม

• ค้นหาการวิจัยและการปรับปรุงนโยบายล่าสุดเกี่ยวกับภาวะโลกร้อนผ่านทางผ่านพอร์ทัล climate.gov ของ noaa-
• เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับไฟล์โครงการคาร์บอนทั่วโลก-
• อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบของ COVID-19 ในปี 2020 การปล่อย CO2 ตามข้อมูลของบทสรุปคาร์บอน-