Preuzmite Efekat staklene baste i više Beleške u PDF od Zaštita životne sredine samo na Docsity!
UNIVERZITET U TUZLI
RGGF
PREDMET: ZAŠTITA OKOLIŠA I URBANE SREDINE
Problem staklene bašte
Seminarski rad
Mentor: Student:
Dr. Sc. Edin Delić, red. prof. Edin Muratović
Sadržaj:
- UVOD..................................................................................................................................................... 3
- MEHANIZMI DJELOVANJA EFEKTA SAKTLENE BAŠTE............................................................ 5
- GASOVI STAKLENE BAŠTE.............................................................................................................. 9
3.1. Vodena para................................................................................................................................... 3.2. Ugljen-dioksid.............................................................................................................................. 10
3.3. Metan............................................................................................................................................ 3.4. Azot-suboksid............................................................................................................................... 3.5. Jedinjenja fluora............................................................................................................................
- OSTALI FAKTORI KOJI UTIČU NA EFEKAT STAKLENE BAŠTE.............................................. 16
- NEGATIVNO DJELOVANJE EFEKTA STAKLENE BAŠTE........................................................... 17
- MEHANIZMI POVRATNE SPREGE................................................................................................. 21
- HISTORIJA PROUČAVANJA EFEKTA STAKLENE BAŠTE...........................................................
- RJEŠAVANJE PROBLEMA EFEKTA STAKLENE BAŠTE..............................................................
- UTICAJ ENERGETIKE.......................................................................................................................
- ZAKLJUČAK...................................................................................................................................
- LITERATURA:.................................................................................................................................
1. UVOD
Efekat staklene bašte je proces zagrijavanja planete Zemlje koji je nastao
poremećajem energetske ravnoteže između količine zračenja koje Zemljina površina prima od Sunca i vraća u svemir. Dio toplotnog zračenja, koje stiže do Zemljine kore, odbija se u atmosferu i, umjesto da ode u svemir, absorbuju ga neki gasovi u atmosferi i ponovno dozračuju na Zemlju.
Efekat nastaje na sličan način kao u konvecionalnoj staklenoj bašti odnosno stakleniku gdje Sunčevi zraci vidljivog i ultraljubičastog dijela spektra prodiru kroz staklo i griju tlo ispod
2. MEHANIZMI DJELOVANJA EFEKTA SAKTLENE BAŠTE
Efekat staklene bašte je rezultat interakcije Sunčevog zračenja i sloja Zemljine atmosfere koji se proteže do 100 km iznad Zemljine površine. Sunčevo zračenje sadrži spektar zračenja različitih talasnih dužina, što je poznato kao Sunčev spektar i ono uključuje vidljivo, infracrveno, gama, rendgensko i ultraljubičasto zračenje. Kada Sunčevo zračenje dospije do atmosfere, oko 26% energije koju nosi biva odbijeno od oblaka i drugih atmosferskih komponenati nazad u međuplanetarni prostor. Oko 19% upije atmosfera. Na primjer,molekuli gasa u najvišim slojevima atmosfere apsorbuju Sunčevo gama i rendgensko zračenje. Sunčevo ultraljubičasto zračenje apsorbuje sloj ozona koji se nalazi na visini od 19 do 48 km iznad Zemljine površine.
Oko 50% Sunčeve energije, mahom u obliku vidljive svjetlosti, kao kratkotalasno zračenje prolazi kroz atmosferu i dospijeva do Zemljine površine. Veliki dio ove enregije, oko 85 % otpada na zagrijavanje zemljišta, vodenih površina (u prvom redu okeani) ili na potrošnju od
strane biljaka a jedan dio biva reflektovan u atmosferu, najviše od strane izrazito reflektivnih površina kao što su snijeg, led i pješčane pustinje. Konačno, dio Sunčevog kratkotalasnog zračenja koje dođe do površine Zemlje pretvara se u dugotalasno toplotno (infracrveno) zračenje i vraća se nazad u atmosferu. Kada zračenje prolazi kroz atmosferu, na njega utiču različiti gasovi i aerosoli iz vazduha. Ovi sastavni elementi atmosfere mogu propustiti radijativnu energiju, mogu da rasiju energiju putem refleksije ili da apsorbuju energiju. Kako atomi u gasnim molekulama vibriraju i međusobno se približavaju ili udaljavaju (vibraciona energija), ili kako rotiraju jedni oko drugih (rotaciona energija), oni apsorbuju i emituju energiju na određenim talasnim dužinama. Kada je frekvencija ovih molekularnih kretanja približna frekvenciji energije koja na njih pada, onda molekul može da apsorbuje tu energiju. Radijativno aktivni gasovi koji apsorbuju talasne dužine iznad 4 μm zovu se gasovi staklene bašte. Najvažniji gasovi staklene bašte su vodena para (H 2O), ugljen-dioksid (CO2), metan (CH (^) 4) i azot-suboksid (N (^) 2O). Pošto se ovi gasovi zagrijavaju, oni reemituju infracrveno zračenje u svim smjerovima čineći tako da se dio ovako nastale toplote vraća se ka Zemljinoj površini koju dodatno zagrijeva a dio biva vraćen u svemir. Ovakav protok toplotnog zračenja stvara ravnotežu između ukupne količine toplote koja dolazi od Sunca i količine toplote koja se otpusti u svemir. Ova ravnoteža ili energetski balans između Zemljine površine, atmosfere i svemira od velikog je značaja za održavanje klime koja omogućava opstanak života na Zemlji.
Slika 2. Apsorpcija kao funkcija talasne dužine za pojedine gasove i ukupna apsorpcija u atmosferi, prikazana kao spektar dolazećeg Sunčevog zračenja i odlazna toplotna energija sa Zemljine površine
Bez ovih gasova, toplotna energija apsorbovana i odbijena od Zemljine površine lako bi se vratila nazad u svemir, pa bi prosječna temperatura na Zemljinoj površini bila oko -19°C, za razliku od sadašnjih 15°C. Jedan način da kvantifikujemo efekat staklene bašte jeste poređenje efektivne temperature Te sa stvarnom temperaturom Zemljine površine Ts. Veličina efekta staklene bašte jednaka je njihovoj razlici. Dakle, pošto je stvarna temperatura Zemlje 15°C, a njena efektivna temperatura je -19°C, možemo da kažemo da efekat staklene bašte dodaje 34°C zagrijevanju Zemljine površine.
Da bi se ilustrovao značaj efekta staklena bašte u formiranju klime koja omogućava opstanak velikog broja živih bića može se izvršiti poređenje sa drugima planetama. Mars ima tanku atmosferu koja sadrži niske koncentracije gasova koji bi mogli zadržavati toplotu unutar nje. Kao posledica, Mars ima slab efekat staklene bašte što rezultira većinom smrznutom površinom koja ne pokazuje tragove života. Sa druge strane, Venera ima atmosferu koja sadrži visoku koncentraciju ugljen-dioksida. Ovaj gas sprečava toplotu koja dolazi od površine planete da napusti atmosferu, pa je prosječna temperatura površine Venere oko 462°C, što je previše za opstanak bilo kog poznatog oblika života.
Slika 3. Emisija gasova staklene bašte
3.1. Vodena para
Vodena para je najefikasniji apsorber dugotalsnog zračenja učestvujući sa 60 do 70% u stvaranju efekta staklene bašte. Količina vodene pare u vazduhu mijenja se od ekvatora prema polovima u istom odnosu kao i temperatura. To znači da se količina vodene pare u jedinici zapremine vazduha smanjuje sa povećanjem geografske širine. Ona se naglo smanjuje i sa povećanjem visine, tako da je u stratosferi (iznad 10-16 km) uopšte nema.
Prisustvo vodene pare u atmosferi ima ogroman značaj za život na Zemlji i za skoro sva fizičko-meteorološka zbivanja u atmosferi. Apsorbujući Sunčevo zračenje i Zemljino izračivanje, znatno utiče na toplotne uslove u troposferi i u površinskom sloju Zemlje sto se vidno odražava na energetski bilans atmosfere. Ona ima važnu ulogu u obrazovanju oblaka i padavina bez kojih je ljudska djelatnost teško zamisliva, posebno u poljoprivredi. Čovjek nema nekog većeg direktnog uticaja na količinu vodene pare u atmosferi. Ipak, kako čovjekova aktivnost sve više uzima maha i utiče na povećanje koncentracije ostalih gasova staklene bašte što dovodi do zagrijavanja i procesa isparavanja okeana, jezera i reka, a transpiracija biljaka postaja intenzivnija i povećava se količina vodene pare u atmosferi.
3.2. Ugljen-dioksid
Ugljen-dioksid neprekidno cirkuliše u velikom broju prirodnih procesa poznatim pod nazivom ciklus ugljenika. Vulkanske erupcije i razlaganje biljnih i životinjskih ostataka oslobađaju ovaj gas u atmosferu. Jedan od produkata disanja jeste i ugljen-dioksid, koji životinje izdišu. Okeani, jezera i rijeke apsorbuju ugljen-dioksid iz atmosfere. U procesu fotosinteze, biljke uzimaju ugljen-dioksid da bi proizvele skrob, pritom ga ugrađujući u novo biljno tkivo i ujedno oslobađaju kiseonik u okolinu kao ko-produkt.
Da bi pdmirio svoje rastuće potrebe za energijom čovek sagorijeva supstance koji sadrže ugljenik, kao što su fosilna goriva (ugalj, nafta i prirodni gas), drvo i neki čvrsti materijali. Prilikom njihovog sagorijevanja, ugljen-dioksid biva oslobođen u vazduh. Pritom, čovjek dodatno otežava situaciju nekontrolisanom sječom velikih šumskih površina da bi obezbijedio
drvo ili zemljište za potrebe zemljoradnje ili naseljavanja. Ovaj proces, poznat pod nazivom deforestacija, može i da oslobodi ugljen-dioksid iz drveća i da smanji broj stabala koja bi ga apsorbovala.
Rezultat ovih ljudskih aktivnosti jeste mnogo brže nagomilavanje ugljen-dioksida nego što se on može apsorbovati u nekim prirodnim procesima.. Prva kontinuirana, precizna i direktna mjerenja atmosferskog ugljen-dioksida počela su 1957. na Južnom polu, i 1958. u Mauna Loa, na Havajima. Analizirajući mjehuriće vazduha zarobljene u glečerima starim i po nekoliko vjekova, naučnici su utvrdili da je koncentracija ugljen-dioksida u atmosferi porasla za oko 30% od 1750. godine, a pošto ovaj gas može da ostane u atmosferi vijekovima, naučnici predviđaju udvostručavanje ili čak utrostručavanje njegove koncentracije u toku sledećeg vijeka, ako se njen sadašnji rast nastavi u istoj mjeri.
Na slici je dat grafički prikaz promjene koncetracije ugljen-dioksida na osnovu mjerenja u Mauna Loi. Periodični ciklusi koji se mogu uočiti posledica su sezonske varijacije usled apsorpcije biljaka.
raspoloživog OH, smanjuje se stopa uklanjanja CH 4 i time se produžava atmosferski rok trajanja preostalog metana. Uz duži vijek trajanja metana u atmosferi, on duže apsorbuje infracrvene zrake i time povećava potencijal globalnog zagrijavanja. Još jedan indirektan uticaj na razgradnju organskih materija jeste da kada metan reaguje sa hidroksilom on proizvodi vodenu paru, što je kao što je poznato, takođe gas staklene bašte. Uništavanje metana proizvodi porast ozona, još jednog gasa staklene bašte. Zbir svih ovih indirektnih efekata značajno povećava uticaj metana.
Koncetracija metana u atmosferi godinama je održavala konstantan nivo sve do 1800. i početaka industralizacije kada počinje njen nagli rast. Atmosferske koncentracije metana su mnogo manje od koncentracije ugljen-dioksida, a i metan se zadržava u atmosferi tek otprilike jednu deceniju. Međutim, naučnici smatraju da je metan veoma efektan gas staklene bašte (jedan molekul metana je 20 puta efikasniji u zadržavanju infracrvenog zračenja odbijenog sa Zemljine površine od molekula ugljen-dioksida).
Slika 5. Promjena koncetracije metana
3.4. Azot-suboksid
Ovaj gas se oslobađa prilikom sagorijevanja fosilnih goriva i u automobilskim izduvnim gasovima.Takođe, mnogi zemljoradnici koriste đubriva na bazi azota da bi biljkama obezbedili hranljive sastojke. Kada ova đubriva dospiju u zemljište, ona emituju azot-suboksid u vazduh. Pored toga, ovaj gas se oslobađa i oranjem zemljišta iz korjena biljaka. Novoraščišićeno šumsko zemljište pokriva se travnatim zemljištem i proizvodi značajne emisije N (^) 2O. Ostali izvori obuhvataju trosmjerne katalitičke konvertore na automobilima i razne industrijski procese kao što je proizvodnja najlona.
Antropogeni izvori predstavljaju oko 40% ukupne emisije ovog gasa. Skoro dvije trećine antropogene emisije je rezultat poljoprivrednih aktivnosti. Od 1750. godine, koncentracija ovog oksida porasla je za 11% u atmosferi. Iako je ovaj porast manji od porasta koncentracije drugih gasova staklene bašte, jedan molekul ovog gasa zadržava oko 300 puta više toplote od ugljen- dioksida i može ostati u atmosferi i do sto godina.
Gas Koncetracija
- godine
Današnja koncetracija
Promjena u procentima
Prirodni i ljudski izvori
CO 2 280 ppm 360 ppm 29% Šumski požari, vulkani,sagorijevanje fosilnih goriva,krčenje šuma, promjena u korišćenju zemljišta CH 4 0.7 ppm^ 1.7 ppm^ 143%^ Močvare,termiti,eksploatacija nafte i gasa,sagorevanje biomase,uzgajanje pirinča,stoka,deponije N 2 O 280 ppb^ 310 ppb^ 11%^ Šume, livade, okeani, njive, đubriva,sagorevanje biomase i fosilnih goriva CFC 0 900 ppt - Frižideri, sprejevi, rastvori za čišćenje
Tabela 1. Promjene koncetracije i izvori pojedinih gasova staklene bašte
3. OSTALI FAKTORI KOJI UTIČU NA EFEKAT STAKLENE BAŠTE
Aerosoli, čestice koje lebde u vazduhu takođe imaju izvjestan uticaj u efektu staklene bašte. Primjeri prirodnih aerosoli su oblaci, čestice prašine nošene vjetrom ili čestice dima iz vulkanskih erupcija. Čovjek svojom aktivnošću, npr. sagorijevanjem fosilnih goriva takođe utiče na nagomilavanje aerosoli u atmosferi. I ako aerosoli ne zadržavaju toplotno zračenje oni takođe utiču na prenos toplotne energije između Zemlje i svemira. Tačan uticaj aerosoli na klimatske promjene još nije potpuno razjašnjen, ali se u naučnim krugovima smatra da svjetlo obojeni aerosoli hlade Zemljinu površinu za razliku od tamno obojenih, koji čine suprotno. Porast temperature u proteklom vijeku je manji od očekivanog a neki naučnici vjeruju da razlog tome leži upravo u aerosolima. Ipak, ne očekuje se da će aerosoli imati veću ulogu u smanjenju globalnog zagrijavanja. Pored toga, aerosoli predstavljaju kao zagađivači prijetnju zdravlju.Dalje, stručnjaci ne očekuju da če količina aerosola rasti u 21. veku istom brzinom kao količina gasova staklene bašte.
4. NEGATIVNO DJELOVANJE EFEKTA STAKLENE BAŠTE
Najistaknutije posledice koje prate efekat staklene bašte su:
- Povećanje globalne temperature atmosfere
Slika 7. Globalne promjene temperature
Simulacije numeričkim modelima pokazuju da se zbog zagrijavanja može očekivati ubrzanje hidrološkog ciklusa, što bi se odrazilo na opšti porast srednje količine padavina i isparavanja za 3% do 15%.
Date vrijednosti daju samo opštu procjenu klimatskih promjena. Neophodno je bar približno saznati kako će se te promjene odraziti u pojedinim područjima. Rezultati simulacija svih modela pokazuju neke zajedničke crte u prostornoj raspodjeli klimatskih promjena. Prema svim modelima očekuje se da otopljenje u tropskim predjelima bude manje od prosječnog globalnog zagrijavanja i to zbog povećanog utroška energije na povećano isparavanje. Većina modela predviđa da u kopnenim krajevima umjerenih širina sjeverne polulopte temperatura ljeti poraste i iznad iznosa prosječnog globalnog zagrijevanja. To se objašnjava smanjenim isparavanjem iznad predjela koji su i inače suvi, što umanjuje oblačnost, pa se najveći deo toplotne energije tla troši na grijanje vazduha.
Svi modeli pokazuju na povećanje količine padavina u tropskim zonama i višim geografskim širinama tokom cijele godine, a u umjerenim širinama zimi. U suvim suptropskim područjima promjene su male, a zbog velike prirodne promjenljivosti količine padavina, ne može se tvrditi da su statistički značajne. Promjene količine padavina za subkontinentalna područja, kao što su monsunski krajevi jugoistočne Azije, pojedini modeli ocenjuju različito, ali većina ipak predviđa pojačanje monsuna. Mnogi modeli upućuju na određeno smanjivanje ljetnje
količine padavina u kopnenim područjima umjerenih širina. većina rezultata mora uzeti sa oprezom.
S temperaturnom promjenom u uskoj je vezi i promjena nivoa vode svjetskih okeana i mora. Predviđa se da bi se zbog zagrijavanja dosadašnji porast nivoa vode od 1 do 2 mm godišnje mogao u budućnosti povećati 3 do 6 puta. Uz najnepovoljnije zadate uslove proizilazi da bi do
- godine nivo vode porastao za 18cm. Takvom porastu najviše doprinosi toplotno širenje okeana (10cm), otapanje palninskih glečera (7cm) i leda na Grenlandu (2cm), a ledeni pokrivač na Antarktiku bi se, zbog povećane količine padavina čak i povećao na račun okeanske vode (-1cm). Iako i pri najnepovoljnije zadatim uslovima modeli ne pokazuju porast nivoa vode veći od 1m do kraja vijeka, ipak bi i relativno mala promjena mogla imati velike posledice na niskim obalama.
Jasno je da će zagrevanje Zemljine atmosfere dovesti do broja ozbiljnih promjena u životnoj sredini. Satelitski snimci pokazuju da se površina sniježnog pokrivača sjeverne hemisfere smanjila za 10 % od 1960. godine. To utiče na biljni i životinjski svijet ovih oblasti. Porast temperature za oko 2 °C pomjerio bi granice staništa šuma na sjevernoj polulopti za oko 300 km ka sjeveru. Pritom^ će neke vrste uspjevati da prate ta pomjeranja, dok druge neće biti u stanju i na taj način će biti ugrožen njihov opstanak. Porast temperature i podizanje nivoa će izazvati stalne poplave pojedinih gusto naseljenih područja, što će opet, rezultirati brojnim klimatskim izbjeglicama(ljudi koji će usled posledica klimatskih promjena biti prisiljeni da promjene svoje stanište).
Vremenske prilike već jesu i biće modifikovane: broj radikalno toplih dana će se povećati, učestalost i ozbiljnost oluja, uragana, poplava, suša i šumskih požara će se povećati, intenzivnije padavine će škoditi nekim oblastima, a u isto vreme uticaće i na zalihe plitke vode u nekim regijama, posebno u već pogođenim, sušnim oblastima.
Procijenjene posljedice globalnog zagrijavanja nisu uvijek negativne. Globalno zagrijavanje vodi promjeni klime, a to će imati pozitivne učinke u nekim regijama, dok će neke druge regije osjetiti negativne posljedice klimatskih promjena. Naučnici trenutno nisu u mogućnosti tačno predvidjeti šta će se desiti i koliki će biti opseg posledica globalnog zagrijavanja. Iz tih razloga nije moguće procijeniti korisnost pozitivnih efekata globalnog rasta temperature i šteta koje će se dogoditi. Mnogi stručnjaci upozoravaju da je sama nesigurnost šta
