Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

OCHRONA ATMOSFERY

Wykład 3

Dr hab. inż. Krzysztof GOSIEWSKI

Profesor AJD

Efekt cieplarniany, zmiany

klimatyczne

i porozumienie z Kioto

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Efekt cieplarniany, zmiany

klimatyczne i porozumienie

z Kioto

• Powszechnie przyjmuje się:

Globalne ocieplenie = Efekt cieplarniany = Nadmierna
emisja CO

2

= ?

= Katastrofa!!!!

Czy powyższe

„równanie” jest

naukowo

uzasadnione?

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Globalne ocieplenie

• Pojęcie to oznacza względnie trwały

wzrost temperatury średniej globu.

• Co to jest średnia temperatura globu ???
• Wykres temperatur globu na przestrzeni

ostatniego miliona lat:

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Zmiany temperatury powierzchni

Ziemi

w ciągu ostatnich 140 lat

OKNO

STAGNACJI

1944-1978

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Zmiany temperatury półkuli północnej

w ciągu ostatnich 1000 lat

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Globalna emisja węgla (CO

2

) w latach

1800 - 2000

Czy jest korelacja ze

wzrostem temperatury w tych

latach ???

OKNO
STAG-

NACJI

1944-

1978

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Przyczyna

Przyjmijmy jednak, że generalnie

wzrost temperatury jest skorelowany

ze wzrostem koncentracji CO

2

w

atmosferze

Skutek

Wzrost

koncentracji

CO

2

Wzrost

temperatury

A może odwrotnie ???

Wzrost

temperatury

Wzrost

koncentracji CO

2

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

A może jeszcze

inaczej ?

Jakaś

Przyczyna?

Skutek 1

Skutek 2

Wzrost

temperatury

Wzrost

koncentracji

CO

2

Z samej korelacji zbyt wielu

wniosków wyciągnąć się

nie da !

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Efekt cieplarniany

Zjawisko to znane jest od dawna. Jest

przyczyną umiarkowanych temperatur

na Ziemi.

Polega na tym, że krótkofalowe

promieniowanie słoneczne

(promieniowanie widzialne i po części

ultrafiolet), łatwo przenikające przez

gazową atmosferę, jest absorbowane na

powierzchni Ziemi i re-emitowane w

postaci długofalowego promieniowania

cieplnego (podczerwień).

Warstwa gazów, zwanych cieplarnianymi,

pochłania promieniowanie emitowane przez

Ziemię i w znacznej części zawraca, co

podnosi temperaturę panującą nad

powierzchnią globu, średnio o ok. 35

o

C.

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Kto na egzaminie powie, że efekt

cieplarniany polega na tym, że światło

słoneczne dociera na Ziemię,

następnie się od niej odbija i jest

zatrzymywane przez warstwę gazów

cieplarnianych

to dostanie dwóję –

OSTRZEGAM!!

Dlaczego ?

Jeśli światło tak łatwo dotarło

na Ziemię, to dlaczego po odbiciu miałoby
być zatrzymywane przez gazy cieplarniane

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Ten bardzo popularny błąd

polega na tym, że:

1.

Światło emitowane przez Słońce to przewaga

promieniowania

krótkofalowego

(widzialne

i

ultrafiolet).

2.

To promieniowanie nie jest odbijane od Ziemi, lecz

przez nią absorbowane.

3.

Ziemia

nie

odbija

lecz

emituje

(re-emituje)

promieniowanie długofalowe (podczerwień).

4.

Dopiero

podczerwień

jest

w

dużym

stopniu

zatrzymywana

(absorbowana)

przez

gazy

cieplarniane.

5.

Te gazy po nagrzaniu się również re-emitują

promieniowanie cieplne (podczerwień), w znacznej

części w kierunku Ziemi, nagrzewając jej otoczenie.

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Jeszcze raz prześledźmy tę

sprawę:

• Białe strzałki to

promieniowanie
krótkofalowe

• Brązowe strzałki

to
promieniowanie
długofalowe

warstwa gazów cieplarnianych

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Efekt cieplarniany inaczej zwany

„szklarniowym”

światło

słoneczne

gleba nagrzewa się

ci

ep

ło

e

m

it

ow

an

e

pr

ze

z

Z

ie

m

ię

ci

ep

ło

em

it

ow

an

e

pr

ze

z

sz

yb

ę

Szklarnia

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Jakie gazy nazywamy gazami

cieplarnianymi?

 Wszystkie te, które absorbują

promieniowanie długofalowe,

w tym zakresie długości fali,

w którym mieści się promieniowanie re-

emitowane przez Ziemię (5 do ok. 20

μm)

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

H

2

O

CO

2

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Promieniowanie

słoneczne

Promieniowanie

ziemskie

Wykres
wypromieniowanej

energii

Wykres

absorpcji

promieniowania
(odwrotność

transmitancji)

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

WIKIPEDIA

• Water vapor is a naturally occurring

greenhouse gas and accounts for

the largest percentage of the

greenhouse effect, between 36%

and 66%. Water vapor

concentrations fluctuate regionally,

but human activity does not directly

affect water vapor concentrations

except at local scales (for example,

near irrigated fields).

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

WIKIPEDIA

• Current state-of-the-art climate models include

fully interactive clouds. They show that an increase

in atmospheric temperature caused by the

greenhouse effect due to anthropogenic gases will

in turn lead to an increase in the water vapor

content of the troposphere, with approximately

constant relative humidity. The increased water

vapor in turn leads to an increase in the

greenhouse effect and thus a further increase in

temperature; the increase in temperature leads to

still further increase in atmospheric water vapor;

and the feedback cycle continues until equilibrium

is reached. Thus water vapor acts as a positive

feedback to the forcing provided by human-

released greenhouse gases such as CO

2

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Protokół z Kioto (Załączniki)

Załącznik A (Annex
A)

Gazy cieplarniane

Dwutlenek węgla (CO

2

)

Metan (CH

4

)

Podtlenek azotu (N

2

O)

Fluorowęglowodory (HFCs)

Perfluorokarbony (PFCs)

Sześciofluorek siarki (SF

6

)

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Załącznik B (Annex B)

Strona

Redukcja emisji

(procent w

odniesieniu do roku
1990)

Strona

Redukcja emisji

(procent w

odniesieniu do
roku 1990)

Australia

108

Liechtenstein

92

Austria

92

Litwa *

92

Belgia

92

Luksemburg

92

Bułgaria *

92

Monako

92

Kanada

94

Holandia

92

Chorwacja *

95

Nowa Zelandia

100

Czechy *

92

Norwegia

101

Dania

92

Polska *

94

Estonia *

92

Portugalia

92

Wspólnota Europejska

92

Rumunia *

92

Finlandia

92

Federacja Rosyjska *

100

Francja

92

Słowacja *

92

Niemcy

92

Słowenia *

92

Grecja

92

Hiszpania

92

Węgry *

94

Szwecja

92

Islandia

110

Szwajcaria

92

Irlandia

92

Ukraina *

100

Włochy

92

Zjednoczone Królestwo

Wielkiej Brytanii i
Irlandii Północnej

92

Japonia

94

Stany Zjednoczone

Ameryki

93

Łotwa *

92

* Kraje podlegające procesowi przejścia do gospodarki rynkowej

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Zmiana emisji gazów cieplarnianych w latach 1990

– 2002 (z podziałem na sygnatariuszy Protokołu i

inne kraje)

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Zmiana emisji gazów

cieplarnianych w latach

1990 – 2002 (z

podziałem na kraje i

regiony)

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Orientacyjny udział różnych źródeł energii w

produkcji globalnej i ich wpływ na efekt

cieplarniany

Ochrona Atmosfery -
Wykład 3

Obecnie jako alternatywne

źródła energii najczęściej

wymienia się:

• energię wodną;

• energię wiatru;

• energię słoneczną;

• energię uzyskiwaną ze spalania biomasy;

• energia ze spalania biogazu

• energię geotermalną;

• energię uzyskiwaną z tzw. pomp ciepła;

• energię falowania wód i przypływów

morskich;

• energię ogniw paliwowych (głównie

zasilanych wodorem jako paliwem);

• energię jądrową (?).