ÉGHAJLATVÁLTOZÁS

Az üvegházhatás okai és következményei, és a lehetséges tennivalók

Az utóbbi időkig, a Föld lakossága nem változott számottevően, köszönhetően a háborúknak, járványoknak, stb... Viszont mióta az orvostudomány és az általános egészségügyi ellátás ilyen hatalmasat fejlődött az emberek száma megsokszorozódott, hisz csökkent a halandóság és jelentősen nőtt az átlagéletkor. Az emberek számának megduplázódásához már közel sem kell annyi idő, mint régen és a jövőben is egyre kevesebb kell ehhez. A népesség növekedésével ugrásszerűen nőtt a fogyasztás és ennek következtében a termelés is. A növekvő igények hatására technikai újításokra lett igény. A hirtelen jött iparosodásnak nyersanyagra, és üzemanyagra lett növekvő mértékben szüksége. Ám mindezek kitermelése, és a tüzelőanyagok elégetése komoly hatásokat gyakorolt a természetre. A légkör összetételének megváltozása bizonyítottan a hőmérséklet megváltozását és ezzel a globális éghajlat változását idézte elő. A hőmérsékletet az úgynevezett üvegházhatású gázok változtatják meg. Ha ezeknek nő a koncentrációja a légkörben, akkor emelkedik a hőmérséklet. Ilyen gáz elsősorban a széndioxid (CO2), de mellette ilyen hatással vannak egyes ipari gázok is: metán, dinitrogén-oxid (N2O), halogénezett szénhidrogének, amelyek az ózon keletkezésében játszanak szerepet és természetesen az ózon is. Ezek a gázok csak igen kis mennyiségben voltak jelen a légkörben az ipari forradalomig, addig legfeljebb vulkáni tevékenységek következtében kerültek oda, de azóta a fosszilis üzemanyagok elégetésének, az erdőirtásnak és egyéb ipari és mezőgazdasági tevékenységnek köszönhetően mennyiségük nagyon megnőtt.

A légkört a különféle gázok mellett cseppfolyós és szilárd részek alkotják. A gázokat megkülönböztethetjük aszerint, hogy mennyi ideig tartózkodnak a légkörben, eszerint vannak a csak pár napig tartózkodó erősen változó gázok, a pár évig tartózkodó változó gázok és a nem igazán változó, állandó gázok. A felmelegedés, klímaváltozás a különböző gázok sugárzás elnyelési sajátosságából adódik.

A felmelegedés, klímaváltozás a különböző gázok sugárzás elnyelési sajátosságából adódik. Minden anyag (ami az abszolút nullánál magasabb hőmérsékleten van) bocsát ki magából elektromágneses sugárzást. A sugárzás hullámhossza az anyag hőmérsékletétől függ: minél melegebb az anyag, annál rövidebb a hullámhossz. A napsugárzásnak, melynek döntő része a látható tartományba esik, csak egy kisebb részét nyeli el a légkör. Az úgynevezett UV sugárzásnak a nagy részét, ami az élő szervezetekre káros lehet, az emberre szintén mérgezően ható ózon (O3) nyeli el, melynek 90%-a sztratoszférában található. A többi légköri gáz viszont átengedi a napsugárzást, mely a földfelszínre jutva elnyelődik, és ott nagy hullámhosszú infravörös sugárzássá, azaz hősugárzássá alakul. Az infravörös sugárzást viszont már sok légköri gáz elnyeli, úgy mint a vízgőz, szén-dioxid, szén-monoxid, metán, nitrózus gázok, ammónia, ózon és a freonok. Tehát az üvegházhatás lényege az, hogy a hősugárzássá alakult napsugárzást az előbb felsorolt gázok nem engedik át, hanem egy bizonyos részét elnyelik, és ezzel emelik a légkör hőmérsékletét.

Az előbb felsorolt gázok (a vízgőz kivételével) az üvegházgázok. Ezekből eredetileg csak nagyon kevés volt a légkörben, de már ez is elegendő volt az úgynevezett természetes üvegházhatáshoz, ami a Földi élet egyik alapja, aminek köszönhetően a Föld átlaghőmérséklete +15oC és nem -18 oC. A felmelegedésben fő szerepe a vízgőznek van. A másik fő felelős a szén-dioxid.
A szén-dioxid a legjelentősebb üvegházgáz, az antropén üvegházhatás 50%-ért felelős. A szén-dioxid az utóbbi időkig állandó gáz volt, mivel a szén körforgásakor ugyanannyi szén-dioxid termelődött, mint nyelődött el. Viszont az utóbbi száz évben a szén-dioxid mennyisége 25%-al 250 ppm koncentrációról 350 ppm-re nőtt. Ennek okozója főleg a fosszilis üzemanyagok elégetése, aminek köszönhetően mostanában évi 5 000 000 000 tonna szén kerül a levegőbe. Az OECD országokban a kibocsátás 30%-a a gépjárművekből származik. A szén-dioxid kibocsátásért főleg a fejlettebb országok felelősek, de mivel olyan nagymértékben (65 %-al) kellene a kibocsátást mérsékelni, ahhoz hogy a legalább a mostani koncentráció ne növekedjen tovább, hogy ennek a költségeit senki sem akarná vállalni. A tápláléklánc során a szén 90%-a visszaalakul szén-dioxiddá, de bizonyos mennyiséget a tengerek kivonnak a forgalomból, ugyanis a tengerek felületén belép a szén-dioxid, ahol a különböző növények és planktonok azt cukrokká alakítják, majd miután elpusztultak az egész lesüllyed a tenger fenekére. A globális felmelegedés viszont, árt ennek a folyamatnak, ugyanis minél hidegebb a tengervíz, annál több széndioxidot tud elnyelni. Komoly hatással van a mérsékelt övi és trópusi erdők szén-dioxid megkötő képessége és ezzel kapcsolatban az erdőirtások és az erdő pusztulások a levegő szén-dioxid tartalmára.
Egy másik üvegházgáz a nitrogén-dioxid, ami főleg gyáron termelődik a túltrágyázás következtében, de üzemanyag égetésnél is keletkezik valamennyi, egyrészt a szerves anyagokban kötött nitrogénből, másrészt a levegő nitrogénjéből. A nitrogén-dioxid amellett, hogy üvegházhatású ózontermelő is, ugyanis UV-fény hatására nitrogén-monoxiddá alakul, az pedig atomos oxigénre bomlik tovább, viszont az atomos oxigén a légköri oxigénnel ózonná egyesül.
Szintén fontos üvegházgáz a metán, mely különböző szerves anyagok bomlásakor keletkezhet. Ezért is a rothadó mocsarak a fő metán kibocsátok. Sok metán keletkezik a mezőgazdasági termelés során pl.: az árasztásos rizstermesztésnél és szarvasmarha tenyésztésnél. Metán kerülhet a levegőbe kőszénbányászatkor is. Annak ellenére, hogy a metánból sokkal kevesebb van a légkörben, mint szén-dioxidból, mégis legalább annyira veszélyes, ugyanis egy metán molekula húszszor annyi hőt nyel el, mint egy szén-dioxid molekula.
A freonoknak kettős szerepük van a Föld ökológia egyensúlyának megbontásában, ugyanis üvegházgáz szerepük, mellett főleg ők a felelősek a sztratoszférikus ózon bontásáért. A reakció mechanizmusa miatt egyetlen freon molekula képes több ezer ózon molekulát elbontani.

Az éghajlat melegedését több összetett pozitív és negatív visszacsatolás határozza meg. Pozitív visszacsatolás például, hogy ha melegszik a levegő, akkor a vízfelszín jobban párolog, és a melegebb levegő több vízpárát tud befogadni, és ezzel növeli az üvegházhatást. Ha növekszik a levegő vízgőztartalma, akkor megindul a felhősödés, amin viszont kevesebb napsugárzás jut át, és ezzel csökken a hőmérséklet. Ez egy negatív visszacsatolás. Szintén pozitív visszacsatolás, az hogy melegebb víz kevesebb szén-dioxidot tud befogadni, és ezzel növeli az üvegházhatást.

Az üvegházhatás következményei lehetnek a sarki jégsapkák megolvadásai. Az Antarktisz jege a déli féltekei óceán túlsúly miatt egyhamar nem fog megolvadni (ennek a megolvadása akár 60 méterrel emelné a tengervizek szintjét), viszont az északi jégsapkák a XXI. század végére a grönlandi jégtakaróval együtt 6 méteres tengervízszint emelkedést eredményezve feloldódhatnak. Ennek eredményeként alacsonyabban fekvő területeket (pl.: folyami deltákat, alacsonyabban fekvő szigeteket) elöntheti a víz. Ugyanakkor a felemelkedett tengerszint sóval szennyezheti a talajvizet. Másik hatása, hogy az 50. északi szélességtől északra melegebb és csapadékosabb lesz az éghajlat, délebbre viszont csökken a csapadék mennyisége, és ezzel növekszik a sivatagosodás veszélye. A jobban termő vidékek északabbra csúsznak. Úgyszintén megváltozhatnak a szél és tengeráramlások és a trópusi területeken egyre gyakoribbak lesznek a hurrikánok. A nagy széláramlások megváltozása jelentős klímaváltozásokat okozhat például, ha lecsökken a mérsékelt övi nyugati széláramlás, akkor a belsőbb területek szárazabbá válnak. Azokon a területek, melyek szárazabbak lettek a mezőgazdaság szinten tartásához öntözésre lesz szükség, sőt a termelési terület is lecsökkenhet. Ezzel szemben bizonyos északi területeken, ahol eddig túl hideg volt a mezőgazdasági termeléshez a felmelegedéssel új lehetőségek nyílnak. A folyok vízhozama is csökkenhet majd, hisz a hőmérséklet növekedésével nő a párolgás is. Ezzel párhuzamosan szennyezettebbé is válnak a folyók, ugyanis nem várható, hogy a folyók vízhozamának csökkenésével a vízszennyezés is csökkeni fog. A levegő szén-dioxid tartalmának növekedése kedvezően hat a fotoszintézisre, aminek hatására nő a biomassza. Az egyik fő probléma azonban az lehet, hogy az élővilág nem fog tudni kellő gyorsasággal alkalmazkodni az új körülményekhez, és ez egyes fajokra végzetes hatással lehet.

Mindezek megelőzésére globális összefogásra lenne szükség, ugyanis ez nem oldható meg csak egyes országokban. Elsősorban a tüzelőanyagok megváltoztatására lenne szükség. A fosszilis tüzelőanyagok helyett jobban ki kéne használni a megújuló energiaforrásokat, úgy mint a napenergia, vízenergia, szélenergia, a biomassza energiája és a geotermikus energia. A napenergiát közvetlenül elektromos árammá alakítják a napelemek, viszont a legtöbb áram felhasználási területen a napenergia még költségesebb, mint a hagyományos áramtermelő módszerek. Viszont a jövőben ez lehet a harmadik világ kistelepüléseinek a leggazdaságosabb energiaforrása. A vízenergia nagyon jó eredménnyel kihasználható nagy esésű folyókon épült kisebb teljesítményű vízerőműveknél, viszont síkvidéki, alacsony esésű folyókon épült hatalmas duzzasztógátaknak kiszámíthatatlan környezeti hatásai lehetnek. A szélenergia szintén régóta sikerrel alkalmazott, viszont nagyon az adott hely éghajlatától függő energiaforrás. A geotermikus energia például a földalatti forró kőzetek, vizek, gázok hőjéből származik. Már működnek vulkánikus tevékenységet felhasználó erőművek, sőt Izlandon a legtöbb házat hévízzel fűtik. Az ár-apály energiát szűk öblökben, ahol nagy az ár-apály szint közti különbség hasznosíthatják gazdaságosan.

A gépjárműforgalom várhatóan egyre nagyobb lesz, és mivel a gépjármű motorok tökéletesítésétől nem várható számottevő változás az üvegházgázok kibocsátásában, ezért javulást csak a kőolaj-eredetű üzemanyagoknak alternatív üzemanyagokra való cserélésétől várhatunk. Alternatív üzemanyagként metanol etanol, etanol, cellulóz alapanyagok, hidrogén és elektromos áram jöhet számításba. Etanolt lehet mezőgazdasági alapanyagokból (pl.: gabonák, kukorica, burgonya) erjeszteni. Viszont az etanolnak van egy olyan melléktulajdonsága, hogyha benzinhez keverjük, akkor több nitrózus gáz keletkezik. A metanol elégetésekor pedig mérgező formaldehid is keletkezik melléktermékként.

Ahhoz, hogy csökkentsük, vagy legalábbis szinten tartsuk az üvegházgázok mennyiségét a légkörben az előző teendőkön túl abba kellene hagyni az erdőirtást, helyette fokozni kéne az erdőtelepítést, meg kellene szüntetni a freon kibocsátást, és új környezetkímélő technikákat kellene alkalmazni mind az iparban, mind a mezőgazdaságban.