Skleníkový efekt

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Krátkovlnné záření ze slunce dopadající na zemský povrch a atmosféru. Dlouhovlnová délka záření je emitována z povrchu a téměř zcela absorbována do atmosféry. V tepelné rovnováze je absorbovaná energie z atmosféry stejná jako ta vydávaná do vesmíru. Čísla ukazují výkon záření ve wattech na metr čtvereční v období let 2000-2004.
Schéma skleníkového efektu

Skleníkový efekt je proces, při kterém atmosféra způsobuje ohřívání planety tím, že snadno propouští sluneční záření, ale tepelné záření o větších vlnových délkách zpětně vyzařované z povrchu planety účinně absorbuje a brání tak jeho okamžitému úniku do prostoru. Mars, Venuše a ostatní nebeská tělesa s atmosférou (jako například Titan) také vykazují skleníkový efekt, pro zjednodušení se však zbytek tohoto článku vztahuje především k Zemi.

Skleníkový efekt se vyskytuje přirozeně na Zemi téměř od jejího vzniku. Bez výskytu skleníkových plynů by průměrná teplota při povrchu Země (určovaná jen radiační bilancí) byla −18 °C.[1] Skleníkový efekt je nezbytným předpokladem života na Zemi.[2]

Antropogenní skleníkový efekt je označení pro příspěvek lidské činnosti k skleníkovému efektu. Je způsoben spalováním fosilních paliv, kácením lesů a globálními změnami krajiny. Antropogenní skleníkový efekt přispívá ke globálnímu oteplování. Přestože většina vědců považuje vliv lidského konání na klima za prokázaný, je předmětem sporu míra tohoto vlivu.

Skleníkové plyny[editovat | editovat zdroj]

Vodní páry (H2O) způsobují asi 60 % přirozeného zemského skleníkového efektu. Ostatní plyny ovlivňující tento efekt jsou oxid uhličitý (CO2) (kolem 26 %), methan (CH4), oxid dusný (N2O) a ozón (O3) (asi 8 %). Souhrnně tyto plyny nazýváme skleníkovými plyny.

Vlnové délky světla absorbovaného plyny lze určit pomocí kvantové mechaniky podle vlastností molekul různých plynů. Je prakticky pravidlem, že heteronukleární dvou-, tří- a víceatomové molekuly plynů silně absorbují v infračervené oblasti, zatímco homonukleární dvouatomové molekuly ne. To je důvodem, proč H2O a CO2 jsou skleníkovými plyny, zatímco hlavní složky atmosféry (N2 a O2) ne.

Skutečné skleníky[editovat | editovat zdroj]

Pojem skleníkový efekt použil jako první francouzský vědec J. B. J. Fourier. Pochází od skleníků užívaných v zahradnictví, nejedná se však o příliš přesné pojmenování, neboť skleníky pracují na jiném principu: skleník je vybudován ze skla; ohřívá se přímo, neboť Slunce ohřívá zemi okolo něj, od ní se ohřívá vzduch nad ní a sklo brání ohřátému vzduchu stoupat a uniknout pryč. To lze snadno ukázat otevřením malého okna poblíž střechy skleníku: teplota znatelně poklesne. Bylo to také demonstrováno při Woodově experimentu v roce 1909. Skleníky tedy fungují díky bránění konvekčnímu proudění; naproti tomu skleníkový efekt brání unikání záření, nikoliv konvekčnímu proudění - zjednodušeně řečeno, má tendenci propouštět přímé, „tvrdé“ sluneční záření a částečně inhibovat zpětně odražené, „měkčí“ záření v infračervené části spektra.

Efekty různých plynů[editovat | editovat zdroj]

Je obtížné oddělit procentní příspěvky jednotlivých plynů ke skleníkovému efektu, protože pohlcované infračervené spektrum různých plynů se překrývá. Nicméně lze spočítat procenta z pohlceného záření a zjistit:

Odstraněné složky  % z pohlceného záření
Všechny 0
H2O, CO2, O3 50
H2O 64
Mraky 86
CO2 88
O3 97
Žádná 100

(Zdroj: Ramanathan and Coakley, Rev. Geophys and Space Phys., 16 465 (1978))

Efekt vodních par[editovat | editovat zdroj]

Vodní páry nejvíce přispívají k zemskému skleníkovému efektu. Vliv vodních par se liší podle místní koncentrace, směsi s jinými plyny, frekvence světla, odlišného chování v různých vrstvách atmosféry a podle toho, zda se uplatňuje pozitivní nebo negativní zpětná vazba. Vysoká vlhkost způsobuje formování oblačnosti, která silně ovlivňuje teplotu, ale odlišným způsobem než vodní páry.

IPCC TAR (2001; kapitola 2.5.3) hlásí, že navzdory nerovnoměrným vlivům a rozdílům při získávání kvalitních dat lze říci, že obsah vodních par se v průběhu 20. století všeobecně zvýšil.

Odhady procentního množství zemského skleníkového efektu způsobeného vodními parami od různých autorů se značně liší:

  • 36 % (tabulka nahoře)
  • 60-70 %[3]

Včetně mraků předpokládá tabulka nahoře 50 %. V bezmračném případě předpokládá IPCC 1990, strana 47-48 zhruba 60-70 %, zatímco Baliunas & Soon 88 %, uvažujíce pouze H2O a CO2. V teoretickém případě, kdy by se v atmosféře nenacházely jiné skleníkové plyny, odhaduje Richard Lindzen 98 %[4].

Vodní páry v troposféře, na rozdíl od dobře známých skleníkových plynů jako CO2, jsou vzhledem ke klimatu v podstatě pasívní: pobyt vodních par v atmosféře je krátký (asi týden), takže výkyvy v obsahu vodních par se poměrně rychle vyrovnávají. Naproti tomu, životní cykly CO2, methanu, atd. jsou dlouhé (stovky let) a proto výkyvy oproti normálu přetrvávají. Jestliže se tedy, v reakci na teplotní výkyv způsobený zvýšením obsahu CO2, zvýší obsah vodních par, pozorujeme (limitovanou) pozitivní zpětnou vazbu a vyšší teploty. V reakci na zvýšený výskyt vodních par by mělo dojít v atmosféře k nové rovnováze díky zvýšené tvorbě oblačnosti způsobující ochlazování díky zvýšené odrazivosti a odstraňování vodních par z atmosféry deštěm. Zdá se, že kondenzační stopy vysoko letících letadel občas způsobující formování oblačnosti mírně ovlivňují místní počasí.

Omezující faktory[editovat | editovat zdroj]

Při vytváření modelu skleníkového efektu atmosféry planety je třeba vzít v úvahu také interakci s dalšími procesy vytvářejícími zpětnovazební cykly. Venuše je zahřívána Sluncem tak silně, že její voda zmizela a oxid uhličitý není znovu absorbován planetární kůrou. Následkem toho skleníkový efekt výrazně zintenzivněl pozitivní zpětnou vazbou. Na Zemi existuje významná hydrosféra a biosféra reagující na vyšší teploty rychlejším pohlcováním oxidu uhličitého (v geologickém měřítku — časové měřítko, ve kterém oceán a biosféra odstraňují výkyvy CO2, se pohybuje v několika stovkách let). Přítomnost tekuté vody tedy limituje zvyšování skleníkového efektu negativní zpětnou vazbou. Předpokládá se, že tyto poměry trvají už po mnoho stovek miliónů let, protože jinak pokud by vlivem zvyšování teploty stárnoucího Slunce došlo k překonání tohoto regulačního efektu, byl by život na Zemi už dávno zničen.

Atmosféra Venuše bohatá na oxid uhličitý vytváří extrémně silný skleníkový efekt zvedající teplotu povrchu až za bod tání olova, zvyšování teploty povrchu atmosférou Země umožňuje její obyvatelnost, naproti tomu u planety Mars je skleníkový efekt řídké atmosféry pouze minimální.

Souvislost s globálním oteplováním[editovat | editovat zdroj]

Již koncem 19. století vypočítal švédský badatel Swante Arrhenius, který za své chemické objevy získal v roce 1903 Nobelovu cenu, že kdyby se koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře zdvojnásobila, její teplota by se mohla zvednout až o 5 °C a odvodil souvislost mezi jeho poklesy a výskytem dob ledových.[5] Podle poslední hodnotící zprávy Mezivládního panelu pro změnu klimatu „většina pozorovaného narůstu průměrné globální teploty od poloviny 20. století je velmi pravděpodobně způsobena nárůstem koncentrace antropogenních skleníkových plynů.“[6]

Během posledních 650 000 let se koncentrace oxidu uhličitého pohybovala od 180 (ppm) do 270 ppm.[7] V roce 1960 dosáhla cca 313 ppm a v polovině roku 2012 asi 394 ppm.[8]


Související články[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. NÁTR, Lubomír. Země jako skleník: Proč se bát CO2?. Praha : Academia, 2006. (Průhledy) ISBN 80-200-1362-8. Kapitola Je Země také skleník?, s. 51–52.  
  2. Fabian, P.: Leben im Treibhaus. Unser Klimasystem - und was wir daraus machen. Springer-Verlag, New York 2002
  3. http://www.pbs.org/wgbh/nova/ice/greenhouse.html - Greenhouse - Green Planet
  4. Global warming: the origin and nature of the alleged scientific consensus. nakladatelství Regulation, vydáno na jaře 1992, strana 87-98 http://eaps.mit.edu/faculty/lindzen/153_Regulation.pdf, anglicky
  5. Lundegårdh, H.: Der Kreislauf der Kohlensäure in der Natur. Gustav Fischer, Jena 1924
  6. http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr_spm.pdf
  7. Hileman, B.:Ice Core Record Extended. Chemical & Engineering News, 2010. http://pubs.acs.org/cen/news/83/i48/8348notw1.html
  8. http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/co2_data_mlo.html

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • (anglicky) Kiehl, J.T., a Trenberth, K. (1997). Celkový průměrný roční energetický rozpočet Země (Earth's annual mean global energy budget), Bulletin of the American Meteorological Society 78 (2), 197–208.
  • (anglicky) Wood, R.W. (1909). Poznámky k teorii skleníku (Note on the Theory of the Greenhouse), Philosophical Magazine 17, p319–320. text je dostupný i online

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]