ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΣΥΝΕΙΣΦΕΡΟΥΝ
ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι ένα φυσικό φαινόμενο το οποίο αναφέρεται στην αλλαγή της σταθερής κατάστασης της θερμοκρασίας ενός πλανήτη ή ενός δορυφόρου με την παρουσία μιας ατμόσφαιρας η οποία περιέχει αέρια που απορροφούν και εκπέμπουν την υπέρυθρη ακτινοβολία. Τα αέρια του θερμοκηπίου, που περιλαμβάνουν τους υδρατμούς, το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο, ζεσταίνουν την ατμόσφαιρα απορροφώντας αποτελεσματικά την θερμική υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από την επιφάνεια της Γης, από την ίδια την ατμόσφαιρα και από τα σύννεφα. Σαν αποτέλεσμα αυτής της θέρμανσης, η ατμόσφαιρα ακτινοβολεί επίσης υπέρυθρες προς όλες τις κατευθύνσεις, και προς την επιφάνεια της Γης. Γι’ αυτό τα αέρια του θερμοκηπίου παγιδεύουν θερμότητα μέσα στο σύστημα επιφάνειας-τροπόσφαιρας. Αυτός ο μηχανισμός διαφέρει βασικά από το μηχανισμό του πραγματικού θερμοκηπίου, όπου η θερμότητα δε χάνεται και απομονώνεται μέσα στο θερμοκήπιο. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου ανακαλύφθηκε από τον Joseph Fourier το 1824, επαληθεύτηκε πειραματικά πρώτα από τον John Tyndall. Το 1858 και δημοσιεύτηκε από τον Svante Arrhenius το 1896.
Απουσία του φαινομένου του θερμοκηπίου και μιας ατμόσφαιρας, η μέση θερμοκρασία επιφάνειας της Γης αντί για 14 βαθμούς κελσίου θα ήταν περίπου -18 βαθμοί κελσίου.
Η ανθρωπογενής παγκόσμια θέρμανση, μια πρόσφατη θέρμανση της κατώτερης ατμόσφαιρας της Γης όπως προκύπτει από την ανώμαλη τάση της παγκόσμιας μέσης θερμοκρασίας πιστεύεται ότι είναι το αποτέλεσμα του «ενισχυμένου» φαινομένου του θερμοκηπίου κυρίως λόγω των ανθρώπινα παραγόμενων, αυξημένων συγκεντρώσεων των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα και των αλλαγών στη χρήση της γης(αποδάσωση..)
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι ένας από τους πολλούς παράγοντες που επηρεάζουν τη θερμοκρασία της Γης. Άλλες θετικές ή αρνητικές αναδράσεις αποδυναμώνουν ή ενισχύουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Βασικός μηχανισμός
Η Γη δέχεται ενέργεια από την Ήλιο κυρίως με την μορφή του ορατού φωτός. Ο όγκος αυτής της ενέργειας δεν απορροφάται από την ατμόσφαιρα καθώς η ατμόσφαιρα είναι διάφανη στο ορατό φως. Το 50% της ενέργειας του ήλιου φτάνει στη Γη και απορροφάται από την επιφάνεια με τη μορφή θερμότητας. Εξαιτίας της θερμοκρασίας της, η επιφάνεια της Γης ακτινοβολεί ενέργεια σε υπέρυθρο μήκος κύματος. Τα αέρια του θερμοκηπίου δεν είναι διάφανα στην υπέρυθρη ακτινοβολία κι έτσι την απορροφούν. Η υπέρυθρη ακτινοβολία απορροφάται από όλες τις διευθύνσεις και περνά σα θερμότητα σε όλα τα αέρια της ατμόσφαιρας. Η ατμόσφαιρα ακτινοβολεί επίσης σε υπέρυθρο μήκος κύματος(εξαιτίας της θερμοκρασίας, με τον ίδιο τρόπο που συμβαίνει στην επιφάνεια της Γης) προς όλες τις κατευθύνσεις. Η επιφάνεια και η κατώτερη ατμόσφαιρα ζεσταίνονται εξαιτίας των αερίων του θερμοκηπίου και καθιστούν δυνατή τη ζωή στον πλανήτη μας.
Η Γη δέχεται ενέργεια από τον Ήλιο με τη μορφή ακτινοβολίας. Η περισσότερη ενέργεια βρίσκεται σε ορατά μήκη κύματος και σε υπέρυθρα μήκη κύματος που βρίσκονται κοντά στα ορατά. Η Γη αντανακλά περίπου το 30% της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας. Το υπόλοιπο 70% απορροφάται, ζεσταίνοντας την ξηρά, τους ωκεανούς και την ατμόσφαιρα.
Για να βρίσκεται η θερμοκρασία της Γης σε σταθερή κατάσταση ώστε να μη θερμαίνεται ή ψύχεται απότομα, η απορροφούμενη αυτή ηλιακή ακτινοβολία πρέπει να ισορροπείται στενά από την ενέργεια που ακτινοβολείται πίσω στο διάστημα με υπέρυθρα μήκη κύματος.
Ανθρωπογενές φαινόμενο του θερμοκηπίου:
Από τα ανθρωπίνως παραγόμενα αέρια του θερμοκηπίου, το μόνο που συνεισφέρει στον όγκο(bulk) σε όρους της ενισχυτικής ακτινοβολίας είναι το διοξείδιο του άνθρακα. Η παραγωγή του διοξειδίου του άνθρακα από την αυξημένη βιομηχανική δραστηριότητα(καύση ορυκτών καυσίμων) και άλλες ανθρώπινες δραστηριότητες όπως η παραγωγή τσιμέντου και η τροπική αποψίλωση έχει αυξήσει τις συγκεντρώσεις στην ατμόσφαιρα. Μετρήσεις διοξειδίου του άνθρακα από το Mauna Loa παρατηρητήριο δείχνουν ότι οι συγκεντρώσεις τις ατμόσφαιρας έχουν αυξηθεί από περίπου 313 ppm το 1960 σε περίπου 375 ppm το 2005. Το ποσό διοξειδίου του άνθρακα που παρατηρείται σήμερα υπερβαίνει το γεωλογικό μέγιστο των περίπου 300 ppm που προκύπτει από δεδομένα των πυρήνων πάγου.
Η επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα που προκύπτει από την καύση, στο παγκόσμιο κλίμα, μια ειδική περίπτωση του φαινομένου του θερμοκηπίου παρουσιάστηκε πρώτα το 1930.
Καθώς αποτελεί αέριο του θερμοκηπίου, τα αυξημένα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα θα συνεισφέρουν σε πρόσθετη απορρόφηση και εκπομπή θερμικών υπέρυθρων ακτίνων στην ατμόσφαιρα, και θα συνεισφέρουν στη θέρμανση. Στην πραγματικότητα, σύμφωνα με τις αναφορές της Διακυβερνητικής Διάσκεψης για την κλιματική αλλαγή «η περισσότερη από την παρατηρούμενη αύξηση στις παγκόσμιες μέσες θερμοκρασίες από τα μέσα του 20ου αιώνα οφείλονται πολύ πιθανά στην παρατηρούμενη αύξηση των ανθρωπογενών συγκεντρώσεων αερίων του θερμοκηπίου.
Μεταφρασμένο και προσαρμοσμένο από: http://en.wikipedia.org/wiki/Greenhouse_effect
Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ-ΚΟΣΜΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΕΣ ΚΑΙ ΚΛΙΜΑ
H παρακάτω έρευνα έγινε από τον Jasper Kirkby, έναν Βρετανό επιστήμονα που εργάζεται στο CERN και το κείμενο είναι μετάφραση της περίληψης της εργασίας του που δημοσιεύτηκε τον Απρίλιο του 2008 με τίτλο: Κοσμικές ακτίνες και κλίμα.
Ανάμεσα στα πιο αινιγματικά ερωτήματα που αφορούν την κλιματική αλλαγή βρίσκεται η ηλιακή-κλιματική μεταβλητότητα, θέμα το οποίο έχει απασχολήσει τους επιστήμονες για πάνω από δύο αιώνες. Μέχρι πρόσφατα, ακόμη και η ύπαρξη της ηλιακής-κλιματικής μεταβλητότητας ήταν αμφισβητήσιμη- ίσως διότι οι παρατηρήσεις ενέπλεκαν σε μεγάλο βαθμό συσχετίσεις μεταξύ κλίματος και του κύκλου των ηλιακών κηλίδων, κάτι που συνέβαινε για λίγες δεκαετίες.
Τα τελευταία χρόνια όμως, διάφορες ανακατασκευές της κλιματικής αλλαγής του παρελθόντος έχουν αποκαλύψει καθαρές συσχετίσεις με τις μεταβολές των κοσμικών ακτίνων που έχουν καταγραφεί σε κοσμογονικά αρχεία ισοτόπων, παρέχοντας πειστικές ενδείξεις για την ενίσχυση του κλίματος από την ηλιακή ή κοσμική ακτινοβολία.
Όμως, παρά τα αυξανόμενα στοιχεία για τη σημασία της, η ηλιακή-κλιματική μεταβλητότητα είναι πιθανό να παραμείνει αμφισβητήσιμη μέχρι να καθιερωθεί ένα φυσικός μηχανισμός. Αν και αυτός ο μηχανισμός παραμένει ένα μυστήριο, παρατηρήσεις προτείνουν ότι η νεφοκάλυψη ίσως επηρεάζεται από τις κοσμικές ακτίνες,, οι οποίες ρυθμίζονται από τον ηλιακό άνεμο και σε μακροπρόθεσμες χρονικές κλίμακες από το γεωμαγνητικό πεδίο και το γαλαξιακό περιβάλλον της Γης.
Δύο διαφορετικές τάξεις μικροφυσικών μηχανισμών έχουν προταθεί για να συνδέσουν τις κοσμικές ακτίνες με τα σύννεφα: πρώτα, μια επίδραση των κοσμικών ακτινών στην παραγωγή του πυρήνα της συμπύκνωσης των νεφών και δεύτερον, μία επίδραση των κοσμικών ακτίνων στο παγκόσμιο ηλεκτρικό κύκλωμα της ατμόσφαιρας και αντίστροφα, στην πυρηνοποίηση του πάγου και άλλων μικροφυσικών διαδικασιών.
Σημαντική πρόοδος στην κατανόηση των διαδικασιών των ιόντων-αερολυμάτων-νεφών έχει γίνει τα τελευταία χρόνια και τα αποτελέσματα προτείνουν έναν φυσικά-εφικτό σύνδεσμο ανάμεσα στις κοσμικές ακτίνες, τα σύννεφα και το κλίμα.
Παρόλα αυτά, μια επικεντρωμένη προσπάθεια απαιτείται τώρα για να φέρει εις πέρας τις εργαστηριακές μετρήσεις των θεμελιωδών φυσικών και χημικών διαδικασιών που εμπλέκονται και για να εκτιμήσει την κλιματική σημασία τους με παρατηρήσεις στο πεδίο και τη μελέτη μοντέλων.
arXiv:0804.1938v1 [physics.ao-ph]
Ο ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΗΦΑΙΣΤΕΙΑΚΩΝ ΕΚΡΗΞΕΩΝ
Astronaut photo of ash cloud from Mount Cleveland, Alaska, USA
Στις 15 Ιουνίου, 1991 εξερράγη το ηφαίστειο Mount Pinatubo και όπως υπολογίστηκε απελευθερώθηκαν περίπου 20 εκατομμύρια τόνοι διοξειδίου του θείου και σωματιδίων στάχτης εκτοξεύθηκαν περισσότερο από 20 km( 12 μίλια) μέσα στην ατμόσφαιρα.
Η έκρηξη του ηφαιστείου προκάλεσε εκτεταμένη καταστροφή και ανθρώπινες απώλειες. Τα στερεά και αέρια που μπήκαν στη στρατόσφαιρα «περικύκλωσαν» τον πλανήτη για 3 εβδομάδες.
Οι ηφαιστειακές εκρήξεις αυτού του μεγέθους μπορούν να επηρεάσουν το παγκόσμιο κλίμα, μειώνοντας την ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της Γης, χαμηλώνοντας τις θερμοκρασίες μέσα στην τροπόσφαιρα, και αλλάζοντας τα μοτίβα κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας.
Ο βαθμός στον οποίο αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται δεν είναι γνωστός και αποτελεί θέμα συζήτησης και διαμάχης.
Η μεγάλης κλίμακας ηφαιστειακή δραστηριότητα ίσως διαρκέσει μόνο μερικές ημέρες, αλλά η μαζική απελευθέρωση αερίων και στάχτης μπορεί να επηρεάζει τα κλιματικά μοτίβα για χρόνια.
Τα θειώδη αέρια μετατρέπουν τα θειικά άλατα σε θειώδη αερολύματα, υπο-μικρά(εκατομμυριοστά του μέτρου) σταγονίδια που περιέχουν 75% θειικού οξέος. Ακολουθώντας τις εκρήξεις, αυτά τα σωματίδια αερολυμάτων μπορούν να παραμείνουν εώς και τρία με τέσσερα χρόνια στη στρατόσφαιρα.
«Οι ηφαιστειακές εκρήξεις προκαλούν βραχυπρόθεσμες κλιματικές αλλαγές και συνεισφέρουν στη φυσική κλιματική μεταβλητότητα» αναφέρει ο Georgy Stenvhikov, ένας ερευνητής-καθηγητής στο τμήμα περιβαλλοντικών επιστημών του πανεπιστημίου Rutgers.
«Ερευνώντας τις επιδράσεις της ηφαιστειακής έκρηξης μας δίνεται η δυνατότητα να κατανοήσουμε καλύτερα σημαντικούς φυσικούς μηχανισμούς στο κλιματικό σύστημα που ξεκινούν από την ηφαιστειακή ενίσχυση».
Κείμενο μεταφρασμένο και προσαρμόσμένο από:
http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Volcano/
Εικόνα από: http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/NewImages/images.php3?img_id=17285
Για περισσότερα σχετικά με τις ηφαιστειακές εκρήξεις και τη σχέση τους με το κλίμα δείτε:
-
Kirchner, I., G. Stenchikov, H.-F. Graf, A. Robock. J. Antuna, Climate model simulation of winter warming and summer cooling following the 1991 Mount Pinatubo volcanic eruption, J. Geophys. Res., 104, 19,039-19,055, 1999.
-
Stenchikov, Georgiy L., Ingo Kirchner, Alan Robock, Hans-F. Graf, Juan Carlos Antuna, R. G. Grainger, Alyn Lambert, and Larry Thomason, 1998: Radiative Forcing from the 1991 Mount Pinatubo volcanic eruption. J. Geophys Res. 103(D12), pp. 13837-13857.
©climatechange.edu.gr
