Skleníkové plyny: Porovnání verzí

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Interaktivně procházet historii
← Přejít na předchozí porovnáníPřejít na další porovnání →
Smazaný obsah Přidaný obsah
VizuálníWikitext
Rozšíření
Rozšíření
Řádek 360: Řádek 360:


=== Radiační působení ===
=== Radiační působení ===
[[Radiační působení]] (forcing) je metrika, která charakterizuje dopad vnější změny faktoru ovlivňujícího klima, např. změny koncentrace skleníkových plynů nebo vlivu sopečných erupcí. Radiační působení spojené s určitou změnou se vypočítá jako změna energetické bilance horních vrstev atmosféry, kterou by způsobila vnější změna, pokud bychom si představili, že změna může být provedena, aniž by [[troposféra]] nebo povrch měly čas reagovat na snížení nerovnováhy. Kladný forcing znamená, že více energie přichází, než odchází<ref name=":0" />{{Rp|2245}} Termín radiační působení se ve vědecké literatuře používá nejednotně.<ref>{{Citace periodika
[[Radiační působení]] (forcing) je metrika, která charakterizuje dopad vnější změny faktoru ovlivňujícího klima, např. změny koncentrace skleníkových plynů nebo vlivu sopečných erupcí. Radiační působení spojené s určitou změnou se vypočítá jako změna energetické bilance horních vrstev atmosféry, kterou by způsobila vnější změna, pokud bychom si představili, že změna může být provedena, aniž by [[troposféra]] nebo povrch měly čas reagovat na snížení nerovnováhy. Kladný forcing znamená, že více energie přichází, než odchází<ref name=":0" />{{Rp|2245}} Termín radiační působení se ve vědecké literatuře používá nejednotně.<ref name=":7">{{Citace periodika
| příjmení = Schmidt
| příjmení = Schmidt
| jméno = Gavin A.
| jméno = Gavin A.
Řádek 379: Řádek 379:
}}</ref>
}}</ref>


Zvyšování koncentrace skleníkových plynů je spojeno s kladným radiačním působením. Zvyšování koncentrace skleníkových plynů má tendenci zvyšovat energetickou nerovnováhu horní části atmosféry, což vede k dalšímu oteplování. Hlavní neplynový přispěvatel ke skleníkovému efektu Země, [[Oblak|mraky]], rovněž pohlcují a vyzařují infračervené záření, a mají tak vliv na radiační vlastnosti skleníkových plynů. Mraky jsou vodní kapky nebo ledové krystalky zavěšené v atmosféře.<ref>{{Citace periodika
Zvyšování koncentrace skleníkových plynů je spojeno s kladným radiačním působením. Zvyšování koncentrace skleníkových plynů má tendenci zvyšovat energetickou nerovnováhu horní části atmosféry, což vede k dalšímu oteplování. Hlavní neplynový přispěvatel ke skleníkovému efektu Země, [[Oblak|mraky]], rovněž pohlcují a vyzařují infračervené záření, a mají tak vliv na radiační vlastnosti skleníkových plynů. Mraky jsou vodní kapky nebo ledové krystalky zavěšené v atmosféře.<ref name=":8">{{Citace periodika
| příjmení = Kiehl
| příjmení = Kiehl
| jméno = J. T.
| jméno = J. T.
Řádek 418: Řádek 418:
| datum vydání = 2007-08
| datum vydání = 2007-08
| datum přístupu = 2023-10-29
| datum přístupu = 2023-10-29
}}</ref> Stejný proces, při kterém se NMVOC přeměňují na oxid uhličitý, může vést také ke vzniku troposférického ozonu. Polouhlovodíky mají nepřímý účinek, protože ničí stratosférický ozon. A konečně vodík může vést ke vzniku ozonu a CH<sub>4</sub> a také ke vzniku stratosférické vodní páry.<ref name=":6" /><ref>{{Citace elektronického periodika
}}</ref> Stejný proces, při kterém se NMVOC přeměňují na oxid uhličitý, může vést také ke vzniku troposférického ozonu. Halokarbony mají nepřímý účinek, protože ničí stratosférický ozon. A konečně vodík může vést ke vzniku ozonu a CH<sub>4</sub> a také ke vzniku stratosférické vodní páry.<ref name=":6" /><ref>{{Citace elektronického periodika
| příjmení = Collins (l_collins)
| příjmení = Collins (l_collins)
| jméno = Leigh
| jméno = Leigh
Řádek 426: Řádek 426:
| datum vydání = 2022-04-08
| datum vydání = 2022-04-08
| jazyk = en
| jazyk = en
| datum přístupu = 2023-10-29
}}</ref>

== Role ve skleníkovém efektu ==

=== Příspěvky k celkovému skleníkovému efektu ===
{{Podrobně|Skleníkový efekt}}
Nejdůležitější příspěvky k celkovému skleníkovému efektu jsou uvedeny v následující tabulce.
{| class="wikitable" style="text-align:center" id-"GHG-ranking"
|+ Procentuální podíl na celkovém skleníkovém efektu
! !! colspan="2" | K&T (1997)<ref name=":8" />!! colspan="2" | Schmidt (2010)<ref name=":7" />
|-
! Přispěvatel !! Čisté nebe !! Nebe s mraky !! Čisté nebe !! Nebe s mraky
|-
| Vodní pára || 60 || 41 || 67 || 50
|-
| Clouds || || 31 || || 25
|-
| CO<sub>2</sub>|| 26 || 18 || 24 || 19
|-
| O<sub>3</sub>|| 8 || || ||
|-
| N<sub>2</sub>O + CH<sub>4</sub>|| 6 || || ||
|-
| Ostatní || || 9 || 9 || 7
|-
! colspan="5" style="font-size: 0.85em; padding: 5px 2px 5px 10px; text-align: left; font-weight: normal;" |
'''K&T (1997)''' použili 353 ppm CO<sub>2</sub> a vypočítali 125 W/m<sup>2</sup> celkového skleníkového efektu při jasné obloze; vycházeli z jediného profilu atmosféry a modelu oblačnosti. Procenta „s mraky“ pocházejí z interpretace K&T (1997) podle Schmidta (2010).

'''Schmidt (2010)''' použil klimatologii z roku 1980 s 339 ppm CO<sub>2</sub> a 155 W/m<sup>2</sup> celkového skleníkového efektu; zohlednil časové a trojrozměrné prostorové rozložení absorbérů.<br />
|}
Mezi skleníkové plyny, které nejsou výslovně uvedeny výše, patří hexafluorid síry, fluorované uhlovodíky a perfluorované uhlovodíky.

Nelze tvrdit, že určitý plyn způsobuje přesné procento skleníkového efektu. Je tomu tak proto, že některé plyny absorbují a vyzařují záření o stejných frekvencích jako jiné, takže celkový skleníkový efekt není pouhým součtem vlivu jednotlivých plynů. Horní hranice uvedených rozmezí se týkají pouze každého plynu; dolní hranice zohledňují překrývání s ostatními plyny.<ref name=":8" /><ref name="#1" /> Kromě toho je známo, že některé plyny, například metan, mají velké nepřímé účinky, které se stále ještě kvantifikují.<ref>{{Citace periodika
| příjmení = Isaksen
| jméno = Ivar S. A.
| příjmení2 = Gauss
| jméno2 = Michael
| příjmení3 = Myhre
| jméno3 = Gunnar
| titul = Strong atmospheric chemistry feedback to climate warming from Arctic methane emissions: ARCTIC METHANE FEEDBACK
| periodikum = Global Biogeochemical Cycles
| datum vydání = 2011-06
| ročník = 25
| číslo = 2
| strany = n/a–n/a
| doi = 10.1029/2010GB003845
| jazyk = en
| url = http://doi.wiley.com/10.1029/2010GB003845
| datum přístupu = 2023-10-29
}}</ref>

=== Příspěvky k zesílenému skleníkovému efektu ===
Antropogenní změny skleníkového efektu se označují jako zesílený skleníkový efekt.<ref name=":0" />{{Rp|2223}}

Příspěvek každého plynu k zesílenému skleníkovému efektu je určen vlastnostmi daného plynu, jeho množstvím a všemi nepřímými účinky, které může způsobit. Například přímý radiační účinek hmotnosti metanu je v horizontu 20 let asi 84krát silnější než stejná hmotnost oxidu uhličitého,<ref>{{Harvnb|IPCC AR5 WG1|2008|loc=Kapitola 8: Anthropogenic and Natural Radiative Forcing}}</ref> který je však přítomen v mnohem menších koncentracích, takže jeho celkový přímý radiační účinek je zatím menší, zčásti kvůli jeho kratší době života v atmosféře při absenci dodatečné sekvestrace uhlíku. Na druhou stranu má metan kromě přímého radiačního vlivu i velký nepřímý radiační účinek, protože přispívá k tvorbě ozonu. V publikaci z roku 2005 se uvádí, že příspěvek metanu ke změně klimatu je v důsledku tohoto účinku nejméně dvojnásobný oproti předchozím odhadům.<ref>{{Citace elektronického periodika
| titul = NASA - Methane's Impacts on Climate Change May Be Twice Previous Estimates
| periodikum = web.archive.org
| url = https://web.archive.org/web/20050911070033/http://www.nasa.gov/vision/earth/lookingatearth/methane.html
| datum vydání = 2005-09-11
| datum přístupu = 2023-10-29
}}</ref><ref>{{Citace periodika
| příjmení = Shindell
| jméno = Drew T.
| příjmení2 = Faluvegi
| jméno2 = Greg
| příjmení3 = Bell
| jméno3 = Nadine
| titul = An emissions-based view of climate forcing by methane and tropospheric ozone: EMISSIONS-BASED CLIMATE FORCING
| periodikum = Geophysical Research Letters
| datum vydání = 2005-02
| ročník = 32
| číslo = 4
| strany = n/a–n/a
| doi = 10.1029/2004GL021900
| jazyk = en
| url = http://doi.wiley.com/10.1029/2004GL021900
| datum přístupu = 2023-10-29
| datum přístupu = 2023-10-29
}}</ref>
}}</ref>

Verze z 29. 10. 2023, 13:47

Skleníkové plyny zachycují část tepla, které vzniká při ohřívání zemského povrchu slunečním zářením. Na tomto obrázku jsou symbolicky znázorněny tři důležité skleníkové plyny: vodní pára, oxid uhličitý a methan.
Radiační síla (vliv oteplování) různých faktorů přispívajících ke změně klimatu do roku 2019

Skleníkové plyny jsou plyny v atmosféře, které zvyšují povrchovou teplotu planet, jako je Země. Od ostatních plynů se liší tím, že pohlcují vlnové délky záření, které planeta vyzařuje, což vede ke skleníkovému efektu.[1] Země se ohřívá slunečním zářením, což způsobuje, že její povrch vyzařuje teplo, které je pak většinou pohlcováno vodní párou (H2O), oxidem uhličitým (CO2), methanem (CH4), oxidem dusným (N2O) a ozonem (O3). Bez skleníkových plynů by průměrná teplota zemského povrchu byla přibližně -18 °C,[2] nikoliv současných průměrných 15 °C.[3][4][5]

Lidská činnost od počátku průmyslové revoluce (kolem roku 1750) zvýšila koncentraci methanu v atmosféře o více než 150 % a oxidu uhličitého o více než 50 %,[6][7] až na úroveň, která nebyla zaznamenána více než 3 miliony let.[8] Oxid uhličitý způsobuje asi tři čtvrtiny globálního oteplování a může trvat tisíce let, než bude plně absorbován koloběhem uhlíku.[9][10] Methan způsobuje většinu zbývajícího oteplování a vydrží v atmosféře v průměru 12 let.[11]

Převážná většina emisí oxidu uhličitého způsobených lidmi pochází ze spalování fosilních paliv, především uhlí, ropy a zemního plynu. Další příspěvky pocházejí z výroby cementu, hnojiv a změn ve využívání půdy, jako je odlesňování.[12][13][14] Emise methanu pocházejí ze zemědělství, výroby fosilních paliv, odpadů a dalších zdrojů.[15]

V důsledku emisí skleníkových plynů se průměrná globální povrchová teplota zvýšila do roku 2023 o 1,2 °C. Pokud bude současná míra emisí pokračovat, pak teplota překročí 2,0 °C někdy mezi lety 2040 a 2070, což je úroveň, kterou Mezivládní panel OSN pro změnu klimatu (IPCC) označuje za „nebezpečnou“.[16]

Absorpce a rozptyl v atmosféře při různých vlnových délkách elektromagnetických vln. Největší absorpční pás oxidu uhličitého se nachází nedaleko maxima tepelného vyzařování ze Země a částečně uzavírá okno průhlednosti vody, což vysvětluje hlavní účinek oxidu uhličitého na zachycování tepla.

Definice

Skleníkové plyny jsou infračerveně aktivní plyny, které pohlcují a vyzařují infračervené záření v rozsahu vlnových délek vyzařovaných Zemí:[17]:s.2233 oxid uhličitý (0,04 %), oxid dusný, methan a ozon jsou stopové plyny, které tvoří přibližně 0,1 % zemské atmosféry a mají znatelný skleníkový efekt.

Formální definice skleníkových plynů je následující: „Plynné složky atmosféry, přírodní i antropogenní, které absorbují a vyzařují záření o specifických vlnových délkách v rámci spektra záření vyzařovaného zemským povrchem, samotnou atmosférou a mraky. Tato vlastnost způsobuje skleníkový efekt.“[17]:s.2233 Záření vyzařované zemským povrchem, atmosférou a mraky se nazývá tepelné infračervené nebo dlouhovlnné záření.[17]:s.2251

Nejrozšířenější skleníkové plyny v zemské atmosféře, seřazené v sestupném pořadí podle průměrného globálního molárního podílu, jsou:[18][19]

Vodní pára je silným skleníkovým plynem, ale není to plyn, který člověk přímo přidává do atmosféry,[20] a proto není jedním z faktorů změny klimatu, kterými se zabývá Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC), a proto není zahrnuta do seznamu skleníkových plynů IPCC. Změny vodní páry jsou zpětnou vazbou, která komplikovaným způsobem ovlivňuje citlivost klimatu (především kvůli mrakům).

Infračervené aktivní plyny

Plyny, které mohou absorbovat a vyzařovat tepelné infračervené záření, se označují jako infračerveně aktivní.[21]

Většina plynů, jejichž molekuly mají dva různé atomy (např. oxid uhelnatý, CO), a všechny plyny se třemi a více atomy (včetně H2O a CO2) jsou infračerveně aktivní a působí jako skleníkové plyny. Z technického hlediska je tomu tak proto, že asymetrie v rozložení elektrického náboje molekuly umožňuje molekulárním vibracím interagovat s elektromagnetickým zářením.[21]

Plyny, které mají pouze jeden atom (například argon, Ar) nebo dva stejné atomy (například dusík, N2 a kyslík, O2) nejsou infračerveně aktivní. Jsou pro tepelné záření průhledné a pro praktické účely tepelné záření neabsorbují ani nevyzařují.

Je to proto, že jednoatomové plyny, jako je Ar, nemají vibrační módy a molekuly obsahující dva atomy stejného prvku, jako je N2 a O2 nemají při vibracích žádnou asymetrii v rozložení svých elektrických nábojů,[21] proto na ně infračervené tepelné záření téměř vůbec nepůsobí.[22] N2 a O2 jsou schopny absorbovat a emitovat velmi malé množství infračerveného tepelného záření v důsledku absorpce vyvolané srážkami. Avšak i při zohlednění relativního množství je tento účinek malý ve srovnání s vlivy hlavních skleníkových plynů na Zemi.[23]

Hlavní složky zemské atmosféry, dusík (N2) (78 %), kyslík (O2) (21 %) a argon (Ar) (0,9 %), nejsou infračerveně aktivní, a nejsou tedy skleníkovými plyny. Tyto plyny tvoří více než 99 % suché atmosféry.[17]

Zdroje

Přírodní zdroje

Většina skleníkových plynů má přírodní i antropogenní zdroje. Výjimkou jsou syntetické halogenované uhlovodíky produkované výhradně člověkem, které nemají žádné přírodní zdroje. V předindustriálním holocénu byly koncentrace existujících plynů zhruba konstantní, protože velké přírodní zdroje a propady byly zhruba vyrovnané. V průmyslové éře lidská činnost přidala do atmosféry skleníkové plyny, především spalováním fosilních paliv a kácením lesů.[24][25]

Emise skleníkových plynů z lidské činnosti

Hlavními antropogenními zdroji skleníkových plynů jsou oxid uhličitý (CO2), oxid dusný (N2O), metan, tři skupiny fluorovaných plynů (hexafluorid síry (SF6), fluorované uhlovodíky (HFC) a perfluorované uhlovodíky (PFC, hexafluorid síry (SF6) a trifluorid dusíku (NF3)).[26] Ačkoli skleníkový efekt je do značné míry způsoben vodní párou,[27] lidské emise vodní páry nejsou významným faktorem oteplování.

Ačkoli freony patří mezi skleníkové plyny, jsou regulovány Montrealským protokolem, který byl motivován spíše příspěvkem freonů k poškozování ozonové vrstvy než jejich příspěvkem ke globálnímu oteplování. Úbytek ozonu má na oteplování skleníkových plynů jen nepatrný vliv, ačkoli se tyto dva procesy v médiích někdy zaměňují. V roce 2016 dosáhli vyjednavači z více než 170 zemí, kteří se sešli na summitu Programu OSN pro životní prostředí, právně závazné dohody o postupném vyřazení fluorovaných uhlovodíků (HFC) v Kigalském dodatku k Montrealskému protokolu.[28][29][30]

Zvyšující se množství vodní páry ve stratosféře v Boulderu, Colorado
Dlouhovlnné infračervené absorpční koeficienty primárních skleníkových plynů. Vodní pára absorbuje v širokém rozsahu vlnových délek. Země vyzařuje tepelné záření zvláště silně v okolí 15mikronového absorpčního pásma oxidu uhličitého. Relativní význam vodní páry klesá s rostoucí nadmořskou výškou.

Vodní pára

Největší procento skleníkového efektu představují vodní páry, při jasné obloze je to mezi 36 % a 66 %, při zamračené obloze se je to mezi 66 % a 85 %.[31] Koncentrace vodních pár regionálně kolísají, ale lidská činnost přímo neovlivňuje jejich koncentrace, s výjimkou lokálních měřítek, jako jsou například zavlažovaná pole. Lidské aktivity, která zvyšuje globální teploty, nepřímo zvyšují také koncentrace vodních pár, což je proces známý jako zpětná vazba vodní páry.[32] Atmosférická koncentrace páry je velmi variabilní a závisí do značné míry na teplotě, od méně než 0,01 % v extrémně chladných oblastech až po 3 % hmotnostní v nasyceném vzduchu při asi 32 °C.[33] Vodní pára se neustále tvoří a kondenzuje v relativně krátkém čase, její doba setrvání v atmosféře je velmi krátká na rozdíl například od CO2, který v atmosféře setrvává velmi dlouho. Od 65 % do 80 % CO2 uvolněného do ovzduší se rozpouští v oceánech po dobu 20–200 let. Zatímco vodní pára je skutečně nejdůležitějším skleníkovým plynem, problémem, který z něj dělá zpětnou vazbu (spíše než forcing), je relativně krátká doba pobytu vody v atmosféře (okolo 10 dní).[34] Proto nemá význam určovat CO2 ekvivalent vodní páry.[zdroj?] Vodní pára má podstatný vliv na energetickou bilanci planety Země nejen pro svůj vysoký vliv na „globální oteplování“ jako „skleníkový plyn“, ale také na změny celkového albeda Země v důsledku tvorby oblaků. Přitom v závislosti na globální a lokální optické hustotě oblačnosti a denní době může být vliv oblačnosti na tepelnou bilanci kladný i záporný. Absorpční pásy jednotlivých skleníkových plynů se překrývají, proto je jejich podíl na celkovém skleníkovém efektu proměnlivý kvůli tomu, že hlavní skleníkový plyn vodní pára (H2O) má v nejvlhčích a horkých oblastech tropů až 100× vyšší koncentraci než v nejchladnějších polárních oblastech. Na vodní páru připadá 36 % až 70 % celkového skleníkového efektu atmosféry (dolní hodnota odpovídá její podílu, kdybychom vodní páru z atmosféry odstranili a horní hodnota stavu, když odstraníme všechny ostatní skleníkové plyny a zůstane jen H2O), na CO2 je to analogicky 9 % a 26 %, na methan 4 % a 9 % a na ozon 3 % a 7 % (je to v souladu s novějšími odhady účinku jednotlivých skleníkových plynů). Zatímco CO2 a CH4 jsou v atmosféře rozloženy vcelku rovnoměrně, vodní pára je soustředěna převážně v teplých oblastech Země a v dolní části troposféry (do výšky 2 km, přičemž do výšky 1,5 km je až 50 % z celkové vodní páry), ozón je rozložený v atmosféře mírně nerovnoměrně.[35]

Průměrná doba setrvání molekuly vody v atmosféře je pouze asi devět dní ve srovnání s roky nebo staletími u jiných skleníkových plynů, jako je CH4 a CO2.[36] Vodní pára reaguje na další skleníkové plyny a zesiluje jejích účinek. Clausius-Clapeyronův vztah stanoví, že při zvýšené teplotě bude na jednotku objemu přítomno více vodní páry. Tento a další základní principy naznačují, že oteplování spojené se zvýšenými koncentracemi ostatních skleníkových plynů také zvýší koncentraci vodní páry (za předpokladu, že relativní vlhkost zůstává přibližně konstantní; to potvrzují modely a příma pozorování). Protože vodní pára je skleníkový plyn, má to za následek další oteplování a tvoří „pozitivní zpětnou vazbu“, která zesiluje původní oteplování. Předpokládá se, že jiné planetární procesy budou kompenzovat tyto pozitivní zpětné vazby, a budou stabilizovat globální teplotu v nové rovnováze a zabrání ztrátě zemské vody rázovým skleníkovým efektem, k jakému došlo například na Venuši.[32]

Úloha v přenosu tepla a vyzařování

Tok tepla v zemské atmosféře znázorňující (a) vzestupný radiační tepelný tok a radiační toky nahoru/dolů, (b) vzestupný nesálavý tepelný tok (latentní teplo a termika), (c) rovnováhu mezi ohřevem a ochlazováním atmosféry v každé výšce a (d) teplotní profil atmosféry.

Účinky na vzduch a na zemský povrch

Absorpce a emise tepelného záření skleníkovými plyny se podílí na přenosu tepla ve vzduchu a na povrchu:

  • Ochlazování atmosféry: Skleníkové plyny vyzařují více tepelného záření, než kolik ho pohlcují, a mají tak celkový ochlazující účinek na vzduch[37]:s.139[38]
  • Inhibice radiačního ochlazování povrchu: Skleníkové plyny omezují radiační tepelný tok od povrchu a v nižších vrstvách atmosféry. Skleníkové plyny si vyměňují tepelné záření s povrchem, čímž snižují celkovou rychlost přenosu radiačního tepla směrem nahoru[37]:s.139[38]

Pojmenování těchto účinků přispívá k úplnému pochopení úlohy skleníkových plynů. Pro pochopení globálního oteplování jsou však tyto účinky druhořadé. Pro správné uvažování o globálním oteplování je důležité zaměřit se na energetickou bilanci vrchní části atmosféry. Tvrdí se, že omyl povrchového rozpočtu, kdy zaměření na povrchový energetický rozpočet vede k chybnému uvažování, představuje běžný omyl při uvažování o skleníkovém efektu a globálním oteplování.[39]:s.413

Účinek na horní části atmosféry

V horní části atmosféry vede pohlcování a vyzařování tepelného záření skleníkovými plyny k potlačení radiačního ochlazování do vesmíru, což znamená, že množství tepelného záření dopadajícího do vesmíru se snižuje v porovnání s množstvím vyzařovaným povrchem.[38][39] Změna energetické bilance horní části atmosféry vede k akumulaci tepelné energie a oteplování povrchu, dokud není dosaženo energetické bilance horní části atmosféry.

Radiační působení

Radiační působení (forcing) je metrika, která charakterizuje dopad vnější změny faktoru ovlivňujícího klima, např. změny koncentrace skleníkových plynů nebo vlivu sopečných erupcí. Radiační působení spojené s určitou změnou se vypočítá jako změna energetické bilance horních vrstev atmosféry, kterou by způsobila vnější změna, pokud bychom si představili, že změna může být provedena, aniž by troposféra nebo povrch měly čas reagovat na snížení nerovnováhy. Kladný forcing znamená, že více energie přichází, než odchází[17]:s.2245 Termín radiační působení se ve vědecké literatuře používá nejednotně.[40]

Zvyšování koncentrace skleníkových plynů je spojeno s kladným radiačním působením. Zvyšování koncentrace skleníkových plynů má tendenci zvyšovat energetickou nerovnováhu horní části atmosféry, což vede k dalšímu oteplování. Hlavní neplynový přispěvatel ke skleníkovému efektu Země, mraky, rovněž pohlcují a vyzařují infračervené záření, a mají tak vliv na radiační vlastnosti skleníkových plynů. Mraky jsou vodní kapky nebo ledové krystalky zavěšené v atmosféře.[41][31]

Koncentrace oxidu uhelnatého v dubnu a říjnu roku 2000 ve spodní atmosféře zobrazující rozmezí od přibližně 50 částic na miliardu (modré pixely) do 220 částic na miliardu (červené pixely) a 390 částic na miliardu (tmavě hnědé pixely).[42]

Příspěvky chemických procesů k radiačnímu působení

Některé plyny přispívají ke změně radiační bilance horní části atmosféry nepřímo, a to účastí na chemických procesech v atmosféře. Oxidace CO na CO2 přímo způsobuje jednoznačné zvýšení radiačního působení, i když důvod je subtilní. Vrchol tepelného infračerveného záření z povrchu Země je velmi blízko silnému vibračnímu absorpčnímu pásu CO2 (vlnová délka 15 mikronů, resp. vlnové číslo 667 cm-1). Naproti tomu jediný vibrační pás CO absorbuje IR pouze na mnohem kratších vlnových délkách (4,7 mikronu, neboli vlnové číslo 2145 cm-1), kde je emise zářivé energie ze zemského povrchu nejméně desetkrát nižší. Oxidace metanu na CO2, která vyžaduje reakce s radikálem OH, způsobuje okamžité snížení absorpce a emise záření, protože CO2 je slabší skleníkový plyn než methan. Oxidace CO a CH4 jsou provázané, protože obě spotřebovávají OH radikály. V každém případě výpočet celkového radiačního účinku zahrnuje jak přímé, tak nepřímé působení.

K druhému typu nepřímého účinku dochází, když chemické reakce v atmosféře zahrnující tyto plyny mění koncentrace skleníkových plynů. Například destrukce nemethanových těkavých organických látek (NMVOC) v atmosféře může vést ke vzniku ozonu. Velikost nepřímého účinku může silně záviset na tom, kde a kdy je plyn emitován.[43]

Metan má kromě tvorby CO2 také nepřímé účinky. Hlavní chemickou látkou, která s metanem v atmosféře reaguje, je hydroxylový radikál (OH), takže více methanu znamená, že koncentrace OH klesá. Účinně tak metan prodlužuje vlastní životnost v atmosféře, a tím i svůj celkový radiační účinek. Oxidací methanu může vznikat ozon i voda a je hlavním zdrojem vodní páry v normálně suché stratosféře. Při oxidaci CO a NMVOC vzniká CO2. Z atmosféry odstraňují OH, což vede k vyšším koncentracím metanu. Překvapivým důsledkem je, že potenciál CO ke globálnímu oteplování je třikrát vyšší než potenciál CO2.[44] Stejný proces, při kterém se NMVOC přeměňují na oxid uhličitý, může vést také ke vzniku troposférického ozonu. Halokarbony mají nepřímý účinek, protože ničí stratosférický ozon. A konečně vodík může vést ke vzniku ozonu a CH4 a také ke vzniku stratosférické vodní páry.[43][45]

Role ve skleníkovém efektu

Příspěvky k celkovému skleníkovému efektu

Podrobnější informace naleznete v článku Skleníkový efekt.

Nejdůležitější příspěvky k celkovému skleníkovému efektu jsou uvedeny v následující tabulce.

Procentuální podíl na celkovém skleníkovém efektu
K&T (1997)[41] Schmidt (2010)[40]
Přispěvatel Čisté nebe Nebe s mraky Čisté nebe Nebe s mraky
Vodní pára 60 41 67 50
Clouds 31 25
CO2 26 18 24 19
O3 8
N2O + CH4 6
Ostatní 9 9 7

K&T (1997) použili 353 ppm CO2 a vypočítali 125 W/m2 celkového skleníkového efektu při jasné obloze; vycházeli z jediného profilu atmosféry a modelu oblačnosti. Procenta „s mraky“ pocházejí z interpretace K&T (1997) podle Schmidta (2010).

Schmidt (2010) použil klimatologii z roku 1980 s 339 ppm CO2 a 155 W/m2 celkového skleníkového efektu; zohlednil časové a trojrozměrné prostorové rozložení absorbérů.

Mezi skleníkové plyny, které nejsou výslovně uvedeny výše, patří hexafluorid síry, fluorované uhlovodíky a perfluorované uhlovodíky.

Nelze tvrdit, že určitý plyn způsobuje přesné procento skleníkového efektu. Je tomu tak proto, že některé plyny absorbují a vyzařují záření o stejných frekvencích jako jiné, takže celkový skleníkový efekt není pouhým součtem vlivu jednotlivých plynů. Horní hranice uvedených rozmezí se týkají pouze každého plynu; dolní hranice zohledňují překrývání s ostatními plyny.[41][32] Kromě toho je známo, že některé plyny, například metan, mají velké nepřímé účinky, které se stále ještě kvantifikují.[46]

Příspěvky k zesílenému skleníkovému efektu

Antropogenní změny skleníkového efektu se označují jako zesílený skleníkový efekt.[17]:s.2223

Příspěvek každého plynu k zesílenému skleníkovému efektu je určen vlastnostmi daného plynu, jeho množstvím a všemi nepřímými účinky, které může způsobit. Například přímý radiační účinek hmotnosti metanu je v horizontu 20 let asi 84krát silnější než stejná hmotnost oxidu uhličitého,[47] který je však přítomen v mnohem menších koncentracích, takže jeho celkový přímý radiační účinek je zatím menší, zčásti kvůli jeho kratší době života v atmosféře při absenci dodatečné sekvestrace uhlíku. Na druhou stranu má metan kromě přímého radiačního vlivu i velký nepřímý radiační účinek, protože přispívá k tvorbě ozonu. V publikaci z roku 2005 se uvádí, že příspěvek metanu ke změně klimatu je v důsledku tohoto účinku nejméně dvojnásobný oproti předchozím odhadům.[48][49]

Vliv jednotlivých skleníkových plynů

Koncentrace CO2 vzrostla od poloviny 18. století (předprůmyslové období) z hodnot kolem 280 ppm na hodnotu 379 ppm v roce 2005 a v současnosti (2019) dosahuje již hodnot vyšších než 400 ppm. Jde tak pravděpodobně o nejvyšší hodnotu, které bylo za uplynulých 650 tisíc let dosaženo (hodnoty se v této minulosti pohybovaly v rozpětí přibližně 180 až 300 ppm). Přestože míra nárůstu oxidu uhličitého vykazuje určitou meziroční variabilitu, průměrný roční nárůst koncentrace např. v období 1995 – 2005 byl 1,9 ppm, zatímco v období 1960 – 2005 1,4 ppm. Roku 1960 byly emise CO2 na obyvatele přibližně 3 tuny, roku 1990 4 tuny a roku 2010 necelých 5 tun.[50] Podíl na kumulativních emisích CO2 od roku 1751 byl v roce 2015 následující: USA 25,7 %, EU28 21,8 % (z toho Německo 5,9 %, UK 5 %, Francie 2,4 %, ... ČR 0,5 %), Čína 12,2 %, Rusko 6,4 %, Japonsko 4 %, Indie 2,9 %, Afrika 2,5 %, Kanada 2 %.[51]

Koncentrace CH4 se za stejné období zvýšily z přibližně 715 ppb na 1774 ppb a koncentrace N2O z hodnot kolem 270 ppb na 319 ppb. Fluorované uhlovodíky a fluorid sírový jsou látkami novými, které se v předprůmyslovém období nevyskytovaly[52], [53]. Panel vědců publikoval v roce 2018 studii dokládající, že nesnížená produkce skleníkových plynů lidskou civilizací bude mít pravděpodobně za následek významnou změnu ve složení a biodiverzitě pozemských ekosystémů.[54]

CO2 ekvivalent

Skleníkové plyny jsou podle svého potenciálního příspěvku ke skleníkovému jevu atmosféry klasifikovány potenciály globálního oteplování (PGO), jehož jednotkou je příspěvek ke skleníkovému efektu jedné molekuly CO2. Pomocí těchto koeficientů je možné určit tzv. ekvivalent CO2 (zapisováno jako CO2 ekv.), tedy množství CO2, které by mělo ekvivalentní příspěvek ke skleníkovému jevu atmosféry stejný jako množství příslušného plynu.

Skleníkový plyn Koncentrace (roky) Změna oproti roku 1780 Přirozené a antropogenní zdroje PGO (ekvivalent CO2) Procentní podíl na skleníkovém jevu
1780 1995
vodní pára 0,2 - 4 objemová procenta, průměrně 1,3 ? Moře, oceány, sladkovodní zdroje – hydrosféra obecně viz sekce "vodní pára" 36-72
CO2 280 ppm 360 ppm + 29 % spalování fosilních paliv a biomasy (80 %); odlesňování; Aerobní rozklad organických látek; lesní požáry; vulkanická činnost; eroze … 1 9-26
CH4 0,70 ppm 1,70 ppm + 143 % Mokřady, močály a tundra (20 %); anaerobní rozklad organických látek, termiti, spalování biomasy a skládky odpadů (5 %); zpracování zemního plynu a ropy, uhelné zdroje, úniky plynu (10 %); chov dobytka, pěstování rýže (25 %); tání permafrostu 20 4-9
N2O 280 ppb 310 ppb + 11 % Lesy; louky; oceány; půda; zpracování půdy; zemědělská hnojiva; spalování fosilních paliv a biomasy, změna v užívání půdy 200
CFC (freony) 0 300 - 900 ppt - Chladicí zařízení (30 %); aerosoly (30 %); plastické pěny (32 %), rozpouštědla, počítačový průmysl, sterilanty, farmaceutický průmysl (8 %) 7 500 může být značný[55]
Ozón (O3) - 82 ppb Globální množství pokleslo ve stratosféře a vzrostlo v blízkosti zemského povrchu Vytváří se přirozeně reakcí fotochemickou reakcí slunečního záření s molekulami kyslíku a uměle jako součást fotochemického smogu 2000 3-7


Snižování množství skleníkových plynů

Jednou z možností snížení produkce antropogenních skleníkových plynů jsou úspory energií a využívání obnovitelných zdrojů energie. Diskutuje se o možnostech jaderné energetiky, u které jsou diskutabilní emise spojené s dobýváním paliva a výrobou reaktorů.[56] Současně lze umírněním tempa kácení lesů a závažnými zásahy do krajiny podpořit přeměnu oxidu uhličitého pomocí fotosyntézy.

Při porovnávání technologických procesů z hlediska množství emisí produkovaných skleníkových plynů je vždy nutné kalkulovat i s emisemi vyprodukovaných v průběhu procesu konstrukce, provozu i odstraňování zařízení a při obstarávání surovin a paliv potřebných v dané technologii.

Odkazy

Reference

  1. ↑ IPCC AR6 WG1 2021, Annex VII: Glossary
  2. ↑ NASA GISS: Science Briefs: Greenhouse Gases: Refining the Role of Carbon Dioxide. web.archive.org [online]. 2005-01-12 [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. 
  3. ↑ KARL, Thomas R.; TRENBERTH, Kevin E. Modern Global Climate Change. Science. 2003-12-05, roč. 302, čís. 5651, s. 1719–1723. Dostupné online [cit. 2023-10-29]. ISSN 0036-8075. DOI 10.1126/science.1090228. (anglicky) 
  4. ↑ IPCC AR4 WG1 2007, Kap. 1. Historical Overview of Climate Change Science
  5. ↑ NASA Science Mission Directorate article on the water cycle. web.archive.org [online]. NASA, 2009-01-17 [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. 
  6. ↑ Understanding methane emissions – Global Methane Tracker 2023 – Analysis. IEA [online]. [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. ↑ Carbon dioxide now more than 50% higher than pre-industrial levels. www.noaa.gov [online]. NOAA [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. 
  8. ↑ Climate Change: Atmospheric Carbon Dioxide | NOAA Climate.gov. www.climate.gov [online]. [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. (us) 
  9. ↑ Global Greenhouse Gas Emissions Data. www.epa.gov [online]. US EPA [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. 
  10. ↑ Climate Change Indicators: Greenhouse Gases. www.epa.gov [online]. US EPA [cit. 2023-10-29]. Životnost oxidu uhličitého nelze vyjádřit jedinou hodnotou, protože tento plyn se v průběhu času neničí, ale pohybuje se mezi různými částmi systému oceán-atmosféra-země. Část přebytečného oxidu uhličitého je rychle pohlcena (například povrchem oceánů), ale část zůstane v atmosféře po tisíce let, což je částečně způsobeno velmi pomalým procesem, při kterém se uhlík přenáší do oceánských sedimentů.. Dostupné online. 
  11. ↑ Understanding methane emissions – Global Methane Tracker 2023 – Analysis. IEA [online]. [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. (anglicky) 
  12. ↑ IPCC AR6 WG1 2021, Kapitola 5, Sec 5.2.1.1
  13. ↑ Global Greenhouse Gas Emissions Data | Greenhouse Gas (GHG) Emissions | US EPA. web.archive.org [online]. 2019-12-05 [cit. 2023-10-29]. Spalování uhlí, zemního plynu a ropy pro výrobu elektřiny a tepla je největším zdrojem celosvětových emisí skleníkových plynů.. Dostupné online. 
  14. ↑ IPCC AR4 SYR SPM 2007, Kapitola 2: Causes of change
  15. ↑ Global Methane Tracker 2023 – Analysis. IEA [online]. [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. (anglicky) 
  16. ↑ HAUSFATHER, Zeke. Analysis: When might the world exceed 1.5C and 2C of global warming?. Carbon Brief [online]. 2020-12-04 [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. (anglicky) 
  17. ↑ a b c d e f IPCC AR6 WG1 2021, Annex VII: Glossary
  18. ↑ Atmospheric Concentrations of Greenhouse Gases [online]. US EPA [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. 
  19. ↑ Inside the Earth's invisible blanket. web.archive.org [online]. 2020-07-28 [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. 
  20. ↑ SCHMIDT, Gavin. Taking the Measure of the Greenhouse Effect. www.giss.nasa.gov [online]. NASA, 2010-10 [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. 
  21. ↑ a b c ARCHER, David. Global warming: understanding the forecast. 2. ed. vyd. Hoboken, NJ: Wiley 203 s. ISBN 978-0-470-94341-0. Kapitola 4: Greenhouse Gases. 
  22. ↑ WEI, Peng-Sheng; HSIEH, Yin-Chih; CHIU, Hsuan-Han. Absorption coefficient of carbon dioxide across atmospheric troposphere layer. Heliyon. 2018-10, roč. 4, čís. 10, s. e00785. Dostupné online [cit. 2023-10-29]. ISSN 2405-8440. DOI 10.1016/j.heliyon.2018.e00785. PMID 30302408. 
  23. ↑ HÖPFNER, M.; MILZ, M.; BUEHLER, S. The natural greenhouse effect of atmospheric oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2 ): NATURAL GREENHOUSE EFFECT OF O 2 and N 2. Geophysical Research Letters. 2012-05-28, roč. 39, čís. 10, s. n/a–n/a. Dostupné online [cit. 2023-10-29]. DOI 10.1029/2012GL051409. (anglicky) 
  24. ↑ IPCC AR4 WG1 2007, FAQ 1.3 obr. 1, S. 116
  25. ↑ IPCC SR ES SPM 2000, Kapitola 3
  26. ↑ IPCC AR6 WG3 2022, Kapitola 2: Emissions Trends and Drivers
  27. ↑ Water Vapor. earthobservatory.nasa.gov [online]. 2023-08-31 [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. (anglicky) 
  28. ↑ JOHNSTON, Chris; MILMAN, Oliver; VIDAL, John. Climate change: global deal reached to limit use of hydrofluorocarbons. The Guardian. 2016-10-15. Dostupné online [cit. 2023-10-29]. ISSN 0261-3077. (anglicky) 
  29. ↑ Climate change: 'Monumental' deal to cut HFCs, fastest growing greenhouse gases. BBC News. 2016-10-15. Dostupné online [cit. 2023-10-29]. (anglicky) 
  30. ↑ DAVENPORT, Coral. Nations, Fighting Powerful Refrigerant That Warms Planet, Reach Landmark Deal. The New York Times. 2016-10-15. Dostupné online [cit. 2023-10-29]. ISSN 0362-4331. (anglicky) 
  31. ↑ a b GAVIN. Water vapour: feedback or forcing? [online]. RealClimate [cit. 2019-12-30]. Dostupné online. (anglicky) 
  32. ↑ a b c HELD, Isaac M.; SODEN, Brian J. Water Vapor Feedback and Global Warming. Annual Review of Energy and the Environment. 2000-11, roč. 25, čís. 1, s. 441–475. Dostupné online [cit. 2019-12-30]. ISSN 1056-3466. DOI 10.1146/annurev.energy.25.1.441. (anglicky)  Archivováno 17. 6. 2021 na Wayback Machine.
  33. ↑ EVANS, Kimberly Masters. The environment : a revolution in attitudes. 2004. vyd. Detroit: Thomson Gale viii, 222 pages s. Dostupné online. ISBN 0-7876-9082-1, ISBN 978-0-7876-9082-3. OCLC 56944508 Kapitola The greenhouse effect and climate change. 
  34. ↑ Water vapour: feedback or forcing? [online]. [cit. 2019-06-04]. Dostupné online. (anglicky) 
  35. ↑ Klimatická zmena a klimatické zmeny (zmena klímy a zmeny klímy), scenáre klimatickej zmeny, budúca klíma na Slovensku. www.dmc.fmph.uniba.sk [online]. [cit. 2019-06-04]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2021-07-16. 
  36. ↑ US EPA, OAR. Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990-2010. US EPA [online]. 2016-02-05 [cit. 2019-12-30]. Dostupné online. (anglicky) 
  37. ↑ a b WALLACE, John Michael; HOBBS, Peter Victor. Atmospheric science: an introductory survey. 2nd ed. vyd. Amsterdam Paris: Academic press (International geophysics series). ISBN 978-0-12-732951-2. 
  38. ↑ a b c MANABE, Syukuro; STRICKLER, Robert F. Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a Convective Adjustment. Journal of the Atmospheric Sciences. 1964-07-01, roč. 21, čís. 4, s. 361–385. Dostupné online [cit. 2023-10-29]. ISSN 0022-4928. DOI 10.1175/1520-0469(1964)021<0361:TEOTAW>2.0.CO;2. (EN) 
  39. ↑ a b PIERREHUMBERT, Raymond T. Principles of planetary climate. Cambridge: Cambridge university press ISBN 978-0-521-86556-2. 
  40. ↑ a b SCHMIDT, Gavin A.; RUEDY, Reto A.; MILLER, Ron L. Attribution of the present-day total greenhouse effect. Journal of Geophysical Research. 2010-10-16, roč. 115, čís. D20. Dostupné online [cit. 2023-10-29]. ISSN 0148-0227. DOI 10.1029/2010JD014287. (anglicky) 
  41. ↑ a b c KIEHL, J. T.; TRENBERTH, Kevin E. Earth's Annual Global Mean Energy Budget. Bulletin of the American Meteorological Society. 1997-02-01, roč. 78, čís. 2, s. 197–208. Dostupné online [cit. 2023-10-29]. ISSN 0003-0007. DOI 10.1175/1520-0477(1997)078<0197:EAGMEB>2.0.CO;2. (anglicky) 
  42. ↑ The Chemistry of Earth's Atmosphere. web.archive.org [online]. NASA, 2008-09-20 [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. 
  43. ↑ a b IPCC AR4 WG1 2007, Kapitola 2: Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing
  44. ↑ MACCARTY, Nordica, Damon Ogle, Dean Still, Dr. Tami Bond, Christoph Roden, Dr. Bryan Willson. Laboratory Comparison of the Global-Warming Potential of Six Categories of Biomass Cooking Stoves [online]. 2007-08 [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. 
  45. ↑ COLLINS (L_COLLINS), Leigh. Hydrogen ‘twice as powerful a greenhouse gas as previously thought’: UK government study. Recharge | Latest renewable energy news [online]. 2022-04-08 [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. (anglicky) 
  46. ↑ ISAKSEN, Ivar S. A.; GAUSS, Michael; MYHRE, Gunnar. Strong atmospheric chemistry feedback to climate warming from Arctic methane emissions: ARCTIC METHANE FEEDBACK. Global Biogeochemical Cycles. 2011-06, roč. 25, čís. 2, s. n/a–n/a. Dostupné online [cit. 2023-10-29]. DOI 10.1029/2010GB003845. (anglicky) 
  47. ↑ IPCC AR5 WG1 2008, Kapitola 8: Anthropogenic and Natural Radiative Forcing
  48. ↑ NASA - Methane's Impacts on Climate Change May Be Twice Previous Estimates. web.archive.org [online]. 2005-09-11 [cit. 2023-10-29]. Dostupné online. 
  49. ↑ SHINDELL, Drew T.; FALUVEGI, Greg; BELL, Nadine. An emissions-based view of climate forcing by methane and tropospheric ozone: EMISSIONS-BASED CLIMATE FORCING. Geophysical Research Letters. 2005-02, roč. 32, čís. 4, s. n/a–n/a. Dostupné online [cit. 2023-10-29]. DOI 10.1029/2004GL021900. (anglicky) 
  50. ↑ https://data.worldbank.org/indicator/EN.ATM.CO2E.PC - Světová banka: CO2 emissions (metric tons per capita)
  51. ↑ RITCHIE, Hannah; ROSER, Max; ROSADO, Pablo. CO₂ and Greenhouse Gas Emissions [online]. ourworldindata.org, 2020-05-11 [cit. 2022-12-22]. Dostupné online. (anglicky) 
  52. ↑ Jan Pretel, CCweb studie pro MŽP
  53. ↑ IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007 (AR4)
  54. ↑ NOLAN, Connor; OVERPECK, Jonathan T.; ALLEN, Judy R. M.; ANDERSON, Patricia M.; BETANCOURT, Julio L.; BINNEY, Heather A.; BREWER, Simon. Past and future global transformation of terrestrial ecosystems under climate change. S. 920–923. Science [online]. 2018-08-31. Roč. 361, čís. 6405, s. 920–923. Dostupné online. DOI 10.1126/science.aan5360. (anglicky) 
  55. ↑ University of Waterloo. Global warming caused by chlorofluorocarbons, not carbon dioxide, new study says. phys.org [online]. 2013-05-30 [cit. 2022-12-22]. Dostupné online. (anglicky) 
  56. ↑ Nuclear Power and the Environment - Energy Explained, Your Guide To Understanding Energy - Energy Information Administration. www.eia.gov [online]. [cit. 2019-04-16]. Dostupné online. 

Literatura

  • The Military Emissions Gap – Tracking the long war that militaries are waging on the climate [online]. [cit. 2022-01-05]. Dostupné online. (anglicky) 

Související články

Externí odkazy

Globální oteplování a změna klimatu
Přehled
Příčiny
Přehled
Zdroje
Historie
Účinky a problémy
Fyzikální
Flóra a fauna
Společnost
Zmírňování změny klimatu
Ekonomie a finance
Energie
Uchovávání a posilování propadů uhlíku
Společnost a adaptace
Společnost
Adaptace
Komunikace
Mezinárodní dohody
Pozadí a teorie
Měření
Teorie
Výzkum a modelování
Kategorie:Klimatické změny
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Skleníkové_plyny&oldid=23325993“