وراء النضال لمعالجة الاحترار العالمي وتغير المناخ تكمن الزيادة في غازات الدفيئة في غلافنا الجوي. غازات الدفيئة هي أي مركب غازي في الغلاف الجوي قادر على امتصاص الأشعة تحت الحمراء ، وبالتالي احتباس الحرارة والاحتفاظ بها في الغلاف الجوي. من خلال زيادة الحرارة في الغلاف الجوي ، تكون غازات الدفيئة مسؤولة عن تأثير الدفيئة ، مما يؤدي في النهاية إلى الاحترار العالمي.
الإشعاع الشمسي و "تأثير الدفيئة"
الاحتباس الحراري ليس مفهومًا جديدًا في العلوم. تم وضع أساسيات هذه الظاهرة قبل أكثر من قرن من قبل Svante Arrhenius في عام 1896. كانت ورقته المنشورة في مجلة فلسفية ومجلة العلوم ، أول من حدد مساهمة ثاني أكسيد الكربون في ما يسميه العلماء الآن "الدفيئة تأثير."
يحدث تأثير الاحتباس الحراري لأن الشمس تقصف الأرض بكميات هائلة من الإشعاع ، والتي تضرب الغلاف الجوي للأرض في شكل ضوء مرئي ، بالإضافة إلى الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) والأشعة تحت الحمراء (IR) وأنواع أخرى من الإشعاع غير مرئية للعين البشرية. حوالي 30 في المائة من الإشعاع الذي يضرب الأرض ينعكس إلى الفضاء من خلال السحب والجليد والأسطح العاكسة الأخرى. ووفقًا لوكالة ناسا ، تمتص المحيطات والأرض والجو نسبة 70 في المائة المتبقية.
عندما تمتص الإشعاع وتسخن ، تطلق المحيطات والأرض والجو حرارة على شكل إشعاع حراري الأشعة تحت الحمراء ، والذي يمر من الغلاف الجوي إلى الفضاء. وفقًا لوكالة ناسا ، فإن التوازن بين الإشعاع الوارد والصادر يحافظ على متوسط درجة الحرارة الإجمالية للأرض عند حوالي 59 درجة فهرنهايت (15 درجة مئوية).
يشار إلى هذا التبادل من الإشعاع الوارد والصادر الذي يسخن الأرض باسم تأثير الدفيئة لأن الدفيئة تعمل بنفس الطريقة تقريبًا. يمر الأشعة فوق البنفسجية الواردة بسهولة عبر الجدران الزجاجية لبيت زجاجي ويتم امتصاصه بواسطة النباتات والأسطح الصلبة في الداخل. ومع ذلك ، فإن إشعاع الأشعة تحت الحمراء الأضعف يواجه صعوبة في الخروج من خلال الجدران الزجاجية ويحتجز في الداخل ، ويسخن الدفيئة.
كيف تؤثر غازات الدفيئة على الاحتباس الحراري
تُعرف الغازات الموجودة في الغلاف الجوي التي تمتص الإشعاع باسم "غازات الاحتباس الحراري" (تُختصر أحيانًا باسم غازات الدفيئة) لأنها مسؤولة إلى حد كبير عن تأثير الاحتباس الحراري. إن ظاهرة الاحتباس الحراري بدورها هي أحد الأسباب الرئيسية لظاهرة الاحتباس الحراري. وأهم غازات الدفيئة هي بخار الماء (H2O) وثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثان (CH4) وأكسيد النيتروز (N2O) ، وفقًا لوكالة حماية البيئة (EPA). قال مايكل دالي ، الأستاذ المساعد في علوم البيئة بكلية لاسيل في ماساتشوستس: "في حين أن الأكسجين (O2) هو ثاني أكثر الغازات وفرة في غلافنا الجوي ، فإن O2 لا يمتص الأشعة تحت الحمراء الحرارية".
في حين يجادل البعض بأن الاحترار العالمي هو عملية طبيعية وأنه كانت هناك دائمًا غازات دفيئة ، فقد ارتفعت كمية الغازات في الغلاف الجوي بشكل كبير في التاريخ الحديث. قبل الثورة الصناعية ، تذبذب ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بين حوالي 180 جزءًا في المليون (ppm) خلال العصور الجليدية و 280 جزء في المليون خلال فترات الدفء بين الجليدية. منذ الثورة الصناعية ، على الرغم من أن كمية ثاني أكسيد الكربون زادت 100 مرة أسرع من الزيادة عندما انتهى العصر الجليدي الأخير ، وفقًا للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA).
يتم إنشاء الغازات المفلورة - أي الغازات التي أضيف إليها عنصر الفلور - بما في ذلك مركبات الهيدروفلوروكربون ، ومركبات الهيدروكربون المشبع بالفلور وسداسي فلوريد الكبريت ، أثناء العمليات الصناعية وتعتبر أيضًا غازات دفيئة. على الرغم من وجودها بتركيزات صغيرة جدًا ، فإنها تحجز الحرارة بشكل فعال للغاية ، مما يجعلها عالية "احترار عالمي" (GWP) غازات.
كما أن مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs) ، التي كانت تستخدم في السابق كمبردات ووقود هباء حتى يتم التخلص منها بموجب اتفاقية دولية ، هي أيضًا غازات دفيئة.
هناك ثلاثة عوامل تؤثر على درجة تأثير أي غاز دفيئة على الاحتباس الحراري ، على النحو التالي:
- وفرة في الغلاف الجوي.
- إلى متى يبقى في الجو.
- إمكانية الاحترار العالمي.
ثاني أكسيد الكربون له تأثير كبير على الاحترار العالمي ويرجع ذلك جزئياً إلى وفرته في الغلاف الجوي. وفقًا لوكالة حماية البيئة ، في عام 2016 ، بلغ إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الولايات المتحدة 6،511 مليون طن متري (7،177 مليون طن) من مكافئ ثاني أكسيد الكربون ، وهو ما يعادل 81 بالمائة من جميع غازات الاحتباس الحراري التي يسببها الإنسان - بانخفاض 2.5 بالمائة عن العام السابق. بالإضافة إلى ذلك ، يبقى ثاني أكسيد الكربون في الجو لآلاف السنين.
ومع ذلك ، فإن الميثان أكثر كفاءة بحوالي 21 مرة في امتصاص الإشعاع من ثاني أكسيد الكربون ، مما يمنحه تصنيفًا أعلى للقدرة على إحداث الاحترار العالمي ، على الرغم من أنه يبقى في الغلاف الجوي حوالي 10 سنوات فقط ، وفقًا لوكالة حماية البيئة.
مصادر غازات الدفيئة
يتم إنتاج بعض غازات الدفيئة ، مثل الميثان ، من خلال الممارسات الزراعية ، بما في ذلك روث الماشية. وينتج البعض الآخر ، مثل ثاني أكسيد الكربون ، إلى حد كبير من العمليات الطبيعية مثل التنفس وحرق الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط والغاز.
السبب الثاني لإطلاق ثاني أكسيد الكربون هو إزالة الغابات ، وفقًا لبحث نشرته جامعة ديوك. عندما تقتل الأشجار لإنتاج السلع أو الحرارة ، فإنها تطلق الكربون المخزن عادة لعملية التمثيل الضوئي. تطلق هذه العملية ما يقرب من مليار طن من الكربون في الغلاف الجوي سنويًا ، وفقًا لتقييم موارد الغابات العالمية لعام 2010.
يمكن للغابات وممارسات استخدام الأراضي الأخرى أن تعوض بعض انبعاثات غازات الدفيئة هذه ، وفقًا لوكالة حماية البيئة.
وقال دالي لـ Live Science: "إن إعادة الزرع يساعد على الحد من تراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي حيث تقوم الأشجار المتزايدة باحتجاز ثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي". "ومع ذلك ، لا يمكن للغابات عزل كل ثاني أكسيد الكربون الذي ننبعثه في الغلاف الجوي من خلال حرق الوقود الأحفوري ، ولا يزال خفض انبعاثات الوقود الأحفوري ضروريًا لتجنب تراكمه في الغلاف الجوي."
في جميع أنحاء العالم ، يعد إنتاج غازات الدفيئة مصدر قلق بالغ. منذ أن بدأت الثورة الصناعية حتى عام 2009 ، زادت مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بنسبة 38 في المائة تقريبًا ، وزادت مستويات الميثان بنسبة 148 في المائة ، وفقًا لوكالة ناسا ، وكان معظم هذه الزيادة في الخمسين عامًا الماضية. بسبب الاحترار العالمي ، كان عام 2016 هو العام الأكثر دفئًا على الإطلاق ، ومع عام 2018 على المسار الصحيح ليكون رابع أكثر دفئًا ، جاءت 20 من أكثر السنوات سخونة على الإطلاق بعد عام 1998 ، وفقًا للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية.
قال جوزيف ويرن ، الأستاذ المساعد في قسم الجيولوجيا وعلوم الكواكب في جامعة بيتسبرغ: "يؤثر الاحترار الذي نلاحظه على دوران الغلاف الجوي ، مما يؤثر على أنماط هطول الأمطار على مستوى العالم". "سيؤدي ذلك إلى تغييرات وتحديات بيئية كبيرة للناس في جميع أنحاء العالم."
مستقبل كوكبنا
إذا استمرت الاتجاهات الحالية ، يخشى العلماء والمسؤولون الحكوميون وعدد متزايد من المواطنين من أن أسوأ آثار الاحترار العالمي - الطقس المتطرف وارتفاع مستويات البحار وانقراض النبات والحيوان وتحمض المحيطات والتحولات الرئيسية في المناخ والاضطراب الاجتماعي غير المسبوق - ستكون المحتوم.
ردا على المشاكل الناجمة عن الاحترار العالمي بسبب غازات الدفيئة ، وضعت حكومة الولايات المتحدة خطة عمل بشأن المناخ في عام 2013. وفي أبريل 2016 ، وقع ممثلون من 73 دولة اتفاقية باريس ، وهي اتفاقية دولية لمكافحة تغير المناخ من خلال الاستثمار في التنمية المستدامة مستقبل منخفض الكربون ، وفقًا لاتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ (UNFCCC). تم تضمين الولايات المتحدة من بين الدول التي وافقت على الاتفاقية في عام 2016 ، لكنها بدأت إجراءات الانسحاب من اتفاقية باريس في يونيو 2017.
وفقًا لوكالة حماية البيئة ، انخفضت انبعاثات غازات الدفيئة بنسبة 12 بالمائة في عام 2016 مقارنة بعام 2005 ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى الانخفاض الكبير في احتراق الوقود الأحفوري الناتج عن التحول إلى الغاز الطبيعي من الفحم. كما أدت ظروف الشتاء الأكثر دفئًا خلال تلك السنوات إلى تقليل الحاجة إلى العديد من المنازل والشركات لإثارة الحرارة.
يواصل الباحثون حول العالم العمل على إيجاد طرق لخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتخفيف آثارها. قالت دينا ليتش ، الأستاذة المساعدة في العلوم البيولوجية والبيئية في جامعة لونغوود في فيرجينيا ، إن أحد الحلول المحتملة التي يدرسها العلماء هو امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ودفنه تحت الأرض إلى أجل غير مسمى.
وقال ليتش: "ما يمكننا القيام به هو تقليل كمية الكربون التي نضعها هناك ، ونتيجة لذلك ، تقليل تغير درجة الحرارة". لكن نافذة العمل تغلق بسرعة ».
مصادر إضافية:
- EPA - تغير المناخ: معلومات أساسية
- ناسا: تغير المناخ العالمي
- ناشيونال جيوغرافيك - معلم المناخ: مستوى ثاني أكسيد الكربون في الأرض يمر 400 جزء في المليون
تم تحديث هذه المقالة في 3 يناير 2019 ، من قبل مساهمة العلوم الحية Rachel Ross.
