Каква е ролята на парниковите газове във формирането на климата на Земята

Атмосферата около нашата планета и въздухът, който всички дишаме, се състоят от няколко газообразни фракции. Най-разпространените от тях са азотът и кислородът, които съставляват съответно 78% и 21% по обем. Всички останали второстепенни компоненти представляват само около 1%. Делът на така наречените парникови газове е още по-малък – около 0,5%. Въпреки това, те правят живота на Земята възможен и поддържат относително стабилни климатични условия в продължение на милиони години.

Основните парникови газове са въглероден диоксид (CO2), метан (CH4) и водна пара (H2O). Но защо се наричат ​​парникови газове? Всичко зависи от това как взаимодействат с радиацията с различна дължина на вълната. Слънцето изпраща енергия към нашата планета в относително къси дължини на вълните от електромагнитния спектър (предимно видима светлина и известно количество мека ултравиолетова радиация). Атмосферата пропуска добре тази слънчева светлина и едва я блокира. Когато земната повърхност и въздух се затоплят, те самите започват да излъчват енергия, но този път в по-дългата част на спектъра —- инфрачервеното (наричано още топлинно) лъчение. То е невидимо за очите ни, но го усещаме като топлина. Когато това лъчение взаимодейства с метан или въглероден диоксид, то не преминава свободно; то се улавя, отразява обратно към повърхността и се разсейва (вижте диаграмата). Оказва се, че въздухът вече не е напълно прозрачен за тази дължина на вълната и част от енергията, идваща от Слънцето, се забавя, тъй като не може свободно да напусне Земята.

Схематична илюстрация на парниковия ефект и ролята на някои атмосферни газове в него.

Именно защото парниковите газове действат като вид „парник“, средната глобална температура е много по-висока, отколкото би била без тях. В момента тя се движи около +15°C. А ако парниковите газове бъдат елиминирани изцяло, глобалната температура на планетата ще падне до приблизително -18°C! Както виждаме, въпреки факта, че парниковите газове са много малки в процентно изражение в сравнение с други компоненти, те играят решаваща роля за развитието на благоприятни климатични и метеорологични условия. Следователно е напълно неправилно да се твърди, че човечеството е причинило парниковия ефект. Той винаги е съществувал и нашите дейности са го увеличили само леко —- буквално с 2-3%. Но това е достатъчно, за да се забележат промени, които се проявяват в различни аспекти —- от покачване на морското равнище до вариации в моделите на валежите, облачната покривка и намаляването на популациите на много сухоземни биоти. Когато концентрациите на парникови газове станат изключително високи, възниква неконтролируем парников ефект. Ярък пример за този процес може да се наблюдава на Венера, където средната температура на повърхността достига 480°C, а въглеродният диоксид съставлява около 96% от общата атмосфера.

Естествените източници на въглероден диоксид и водни пари, попадащи в земната атмосфера, включват различни геоложки процеси (вулканични изригвания, гейзери, тектонични разломи и др.), както и сложните взаимовръзки между хидросферата и биосферата. Метанът обикновено се отделя чрез животинската дейност и разлагането на органична материя (блата, торфища). С началото на индустриалната дейност през втората половина на 19 век концентрацията на различни парникови газове започва да се увеличава бързо. В момента нивата на въглероден диоксид са се удвоили в сравнение с нивата преди индустриализацията. Подобна ситуация съществува и с метана и някои други съединения. Въпреки че този принос изглежда незначителен в атмосферен мащаб, въздействието върху околната среда вече е станало значително. Изглежда, че нарастването на тези газове ще продължи през следващите десетилетия, въпреки че много страни работят активно за намаляване на емисиите от производството и транспорта.