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 (?).