Referat

Temat: Efekt cieplarniany

Wykonał:

Krzysztof Sosnowski

Łódź, 2002

Czym jest efekt cieplarniany?

Mówiąc najprościej, jest to zjawisko zatrzymywania przez tzw. gazy cieplarniane promieniowania cieplnego emitowanego przez nagrzaną Ziemię. Promieniowanie widzialne (słoneczne) ogrzewa powierzchnię Ziemi, która zaczyna wysyłać długie fale (promieniowanie podczerwone). Pewna ich ilość powraca w Kosmos poprzez tzw. okna promieniowania - chemiczne "dziury" istniejące dzięki budowie CO2 i pary wodnej. Nadmiar gazów cieplarnianych przymyka "okna" promieniowania. Powoduje to odbijanie się fal podczerwonych od warstwy tych gazów i ponowne jego oddziaływanie na powierzchnię Ziemi (ogrzewanie jej).

Efekt cieplarniany działa więc w identyczny sposób jak w każdej ogrodniczej szklarni. Gdy słońce oświetla szklarnię jego promienie przechodzą przez szkło nagrzewając wewnątrz ziemię, która wysyła promieniowanie cieplne nie przechodzące przez szklaną warstwę - w ten sposób w szklarni jest zawsze cieplej niż na zewnątrz. To samo zachodzi na całej kuli ziemskiej z tą różnicą, że rolę szkła pełnią gazy cieplarniane (tj. dwutlenek węgla, metan, podtlenek azotu i freony).

Wiele spośród tych gazów charakteryzuje się bardzo długim okresem trwałości w atmosferze, np. 10 lat dla metanu, 120 lat dla CO2 i 130 lat dla CFC12. Gazy te mają również różną zdolność absorbowania ciepła, stąd wynika niejednakowy wpływ poszczególnych gazów na ocieplenie się klimatu. Badania przeprowadzone w latach 80 pozwoliły oszacować ten wpływ w sposób następujący:

- dwutlenek węgla 50%;

- metan 18%;

- podtlenek azotu - 6%

- CFC11 i CFC12 - 14%;

- Inne CFC - 12%

Należy jednak zauważyć, że bez efektu cieplarnianego temperatura powierzchni Ziemi byłaby znacznie niższa i nieprzyjazna dla życia. Człowiek dodaje swoją aktywnością zaledwie około 3 % dwutlenku węgla do całkowitej ilości gazu, która jest wprowadzana do atmosfery z różnych źródeł. Gdyby nie było efektu cieplarnianego, średnia temperatura na Ziemi wynosiłaby -18 ^oC, a nie +15 ^oC, różnica 33 ^oC powstaje właśnie dlatego, że tzw. gazy cieplarniane zatrzymują promieniowanie podczerwone odbite od Ziemi.

Przyczyny efektu cieplarnianego

Przyczyną efektu cieplarnianego jest nadmierne gromadzenie się gazów cieplarnianych w atmosferze Ziemi, spowodowane między innymi przeszło stu letnim rozwojem przemysłu i spalaniem paliw kopalnych - węgla i ropy naftowej, emisją metanu (rolnictwo, odpady) i freonów (całkowicie pochodzą z przemysłu), a także wypalaniem lasów (wylesianie i pożary) oraz jednym z największych źródeł dwutlenku węgla - motoryzacją. W ostatnich latach szczególnie negatywny wpływ na stan powietrza mają spaliny samochodów, których liczba wciąż wzrasta, zawierające dużo CO₂.

Jakie mogą być skutki efektu cieplarnianego?

Najgroźniejszym z przewidywanych skutków jest globalne ocieplenie klimatu. Spowodować to może podwyższenie poziomu mórz na kuli ziemskiej, które zostaną zasilone wodami z topniejących lodowców i lodów polarnych (ocieplenie o 5 stopni C wystarczy by roztopić lody Grenlandii i Antarktydy i podnieść poziom mórz o około 60 metrów od poziomu dzisiejszego). Zasoby wody uwięzione na biegunach wystarczą żeby całkowicie zalać Szczecin, Koszalin, Słupsk, Gdynię, Gdańsk, Malbork, Elbląg, Grudziądz a także Londyn, Hamburg, Kopenhagę, Sztokholm, Padwę, Wenecję, większość obszaru Belgii, Holandii, Danii i Bangladeszu oraz wiele innych obszarów przybrzeżnych.

Drugą poważną konsekwencją ocieplenia się Ziemi jest tzw. wędrówka stref klimatycznych to znaczy przesunięcie stref w kierunku biegunów. Wraz ze strefami przemieszczą się charakterystyczne dla danego klimatu opady. Przewiduje się, że całkowite opady na kuli ziemskiej zwiększą się o 10-15 %, ale zachwiana cyrkulacja powietrza spowoduje zmniejszenie opadów nad kontynentami. Na przykład obecną strefę śródziemnomorską obejmie sucha strefa zwrotnikowa. Zmiana temperatur nawet o 2-3 stopnie oznacza również zmianę warunków występowania wielu roślin, a co za tym idzie ich wymarcie na niektórych terenach i zastąpienie ich miejsca przez inne gatunki. Wszystkie te zjawiska przebiegały w historii ziemi nieustannie, ale ich czas trwania liczył dziesiątki tysięcy lat - teraz chodzi o jedno stulecie, podczas którego z powodu podwojenia się poziomu dwutlenku węgla w atmosferze (nastąpi to w 2030 roku) średnia temperatura Ziemi wzrośnie o 1 do 5 stopni C co spowodować może zwiększenie obszarów pustyń, stepów i sawanny, zalanie wielkich obszarów, migrację gatunków.

Już dziś można zaobserwować nasilające się katastrofy ekologiczne takie jak: huragany, tornada, powodzie, susze.

Największy niepokój w dobie globalnego ocieplenia budzą choroby przenoszone przez komary, takie jak: malaria, denga, żółta gorączka i kilka rodzajów zapalenia mózgu. Komary pobierają drobnoustroje chorobotwórcze wraz z krwią zakażonych zwierząt bądź ludzi. Przewiduje się, że choroby przenoszone przez komary będą występować coraz częściej, ponieważ owady te są wrażliwe na warunki meteorologiczne. Chłód może być sprzymierzeńcem człowieka ponieważ ogranicza występowanie komarów do regionów i pór roku, w których temperatura nie spada poniżej pewnego minimum. Podczas zimowych mrozów masowo giną ich jaja, larwy, a także dorosłe osobniki. Zbyt wysoka temperatura również zabija owady, ale w zakresie dopuszczalnej temperatury komary mnożą się szybciej i stają się bardziej żarłoczne w miarę wzrostu ciepłoty powietrza.

Ogrzewanie się całych regionów oznacza więc, że komary mogą rozprzestrzeniać się na obszary wcześniej dla nich niegościnne i przenosić choroby. Ponadto wyższa temperatura nocą i w miesiącach zimowych zwiększa częstość występowania i przedłuża okres przenoszenia chorób także na obszarach ich obecnego występowania.

Jest to bardzo niepokojące, gdyż choroby te są jak wypuszczony na wolność dżin, którego nie sposób zamknąć z powrotem w butelce. Choć na raz nie powodują zwykle tylu ofiar śmiertelnych, co szalejąca powódź lub przedłużająca się susza, to kiedy zaatakują daną społeczność, często ciężko je wykorzenić i mogą nawet rozprzestrzenić się na nowe obszary. Najtrudniej będzie opanować sytuację w krajach rozwijających się, które dysponują zwykle ograniczonymi środkami na działania zapobiegawcze i leczenie.

Oprócz problemów związanych z chorobami przenoszonymi przez zwierzęta globalne ocieplenie spowoduje też zapewne wzrost liczby przypadków chorób przenoszonych za pośrednictwem wody, w tym cholery. Przyczyną tych zmian może się stać zarówno sam wzrost temperatury jak i większa częstość oraz zasięg susz i powodzi. Może się wydawać dziwne, że susze sprzyjają rozprzestrzenianiu się chorób przenoszonych tą drogą. Rzecz w tym, że mogą one powodować zanik źródeł wody zdatnej do picia i wzrost stężenia zanieczyszczeń, które w innej sytuacji uległyby rozcieńczeniu. Ponadto brak czystej wody podczas suszy utrudnia przestrzeganie zasad higieny i bezpieczne uzupełnianie płynów utraconych w skutek biegunki lub gorączki.

Powodzie sprzyjają rozprzestrzenianiu się chorób przenoszonych z wodą także w inny sposób. Prowadza do zanieczyszczenia zasobów wody pitnej ściekami i innymi źródłami patogenów. Wypłukują również nawozy sztuczne, które trafiają do ujęć wody pitnej. Nawozy i ścieki w połączeniu z ogrzaną wodą mogą być przyczyną gwałtownych zakwitów szkodliwych glonów. W pewnych przypadkach dochodzi do wydzielania się toksycznych dla ludzi substancji lotnych, kiedy indziej do skażenia ryb i mięczaków, których spożycie wywołuje zatrucia.

Na pytanie o przyszłość klimatu nie potrafimy udzielić jednoznacznej odpowiedzi. Z zestawienia faktów wynika, że działalność ludzka w dostrzegalny sposób wpływa na klimat naszej planety. Dalsza emisja gazów cieplarnianych może spowodować wzmożenie efektu cieplarnianego prowadzącego do zmian klimatu w skali globalnej, przede wszystkim do podniesienia temperatury powietrza i zmian w bilansie wodnym.

Metody zapobiegania efektowi cieplarnianemu

Najprostszym (przynajmniej teoretycznie) sposobem ograniczenia efektu cieplarnianego jest zmniejszenie emisji dwutlenku węgla przez redukcję spalania paliw. Nie ma wątpliwości, że spalanie paliw kopalnych jest najważniejszą przyczyną globalnego ocieplenia, ze względu na emisję do atmosfery dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych.

Należy jak najprędzej zastosować na ogromną skalę czystsze źródła energii, zarówno w zużywających ogromne jej ilości krajach uprzemysłowionych jak i rozwijających się, od których nie można oczekiwać zmniejszenia jej zużycia.

Równie potrzebna jest odbudowa lasów i mokradeł, aby pochłaniały dwutlenek węgla i gromadziły nadmiar wód opadowych oraz zatrzymywały zanieczyszczenia, zanim skażą one zasoby wodne.

W ostatnich latach na konferencjach międzynarodowych postanowiono utrzymać pod kontrolą proces globalnego ocieplenia. W 1992 roku na Szczycie Ziemi w Rio de Janeiro 153 państwa, w tym także Polska, podpisały konwencję w sprawie zmian klimatu. Nasz kraj zobowiązał się utrzymać emisję dwutlenku węgla na poziomie z roku 1988, uruchomić system monitoringu gazów cieplarnianych, zwiększyć obszary zalesione (Polska zajmuje 11 miejsce w światowej produkcji dwutlenku węgla i 4 w produkcji metanu).

W pierwszej kolejności musimy zmniejszyć (nawet o 35%) spalanie węgla (co 4 Polak jest właścicielem komina), a następnie: zwiększyć sprawność urządzeń elektrycznych i silników spalinowych, poprawić izolację cieplną budynków, używać gazu ziemnego zamiast ropy naftowej, zastąpić centralnym ogrzewaniem instalacje indywidualne, wprowadzać nowe technologie do przemysłu.

Dodatkowo można wzbogacać gaz wodorem i zmniejszyć dopuszczalną maksymalną prędkość dla samochodów.

Stosując się do powyższych zaleceń możliwe jest ograniczenie emisji dwutlenku węgla nawet o połowę.

Osiągnięcie radykalnej poprawy na terenie Śląska w tej dziedzinie oznaczać musi zasadnicze ograniczenie liczby niskich emitorów, a więc zamykanie kotłowni osiedlowych i zakładowych, ograniczenie niezorganizowanej emisji ze źródeł przemysłowych, oraz poprawę stanu technicznego samochodów.

Wpływ globalnego ocieplenia na zdrowie ludzi zależeć będzie w dużej mierze od działań profilaktycznych. Idealna strategia powinna obejmować wiele elementów. Należy stworzyć ulepszone systemy monitorowania pozwalające szybko wykrywać pojawienie się lub nawrót chorób zakaźnych bądź ich przenosicieli. Sygnał alarmowy winien uruchamiać działania, służące zmniejszeniu populacji przenosicieli bez narażania środowiska na szkody; poinstruowaniu mieszkańców, jak sami mogą się chronić przed niebezpieczeństwem; dostarczeniu zagrożonym ludziom szczepionek i zapewnieniu poszkodowanym właściwego leczenia.

Wiosną tego roku, chcąc ograniczyć rozprzestrzenianie się wirusa zachodniego Nilu w północno-wschodniej części USA, zastosowano taki właśnie model. Kiedy okazało się, że wirus przetrwał zimę, przedstawiciele instytucji ochrony zdrowia publicznego ostrzegli mieszkańców, by usunęli

z podwórek wszystkie pojemniki, w których może gromadzić się woda - wymarzone miejsce rozwoju larw komarów. Do większych zbiorników wody deszczowej wpuszczono żywiące się nimi ryby, a do ścieków wsypano środek owadobójczy. Niestety w większości rejonów świata o całościowych systemach monitorowania należy tylko marzyć. A nawet kiedy istnieją szczepionki lub bezpieczne metody, wiele regionów nie dysponuje funduszami na ich zakup i dystrybucji. Zapewnienie dostępu do tych środków profilaktycznych i leczniczych powinno mieć priorytet w skali światowej.

Kolejnym elementem strategii zapobiegawczej powinna być zdolność przewidywania, kiedy zmiany klimatu i innych warunków środowiskowych mogą sprzyjać wybuchowi epidemii, po to by zminimalizować takie ryzyko. Jeżeli z modelu klimatu wynika, że w jakimś regione występuje duże prawdopodobieństwo powodzi, władze muszą gromadzić dodatkowe zapasy w miejscach, gdzie ludność będzie szukać schronienia. A jeśli obraz satelitarny lub próbki wód przybrzeżnych wskazują na początek zakwitu glonów przyczyniających się do wybuchu epidemii cholery, należy ostrzec mieszkańców by filtrowali skażoną wodę, jak również nakazać zaangażowanie dodatkowego personelu medycznego, zwiększenie liczby miejsc w szpitalach i utworzenie zapasów leków.

Wyniki badań opublikowane w 1999 roku mówią o korzyściach płynących z obserwacji satelitarnych okazało się, że zdjęcia ukazujące ogrzewanie się wód w dwóch konkretnych regionach oceanu i bujny wzrost roślinności w Rogu Afryki, pozwalają przewidzieć z pięciomiesięcznym wyprzedzeniem wybuch epidemii gorączki Doliny Ryft w tym ostatnim rejonie.

Gdyby po uzyskaniu takich informacji przeprowadzić akcje szczepienia zwierząt, można by zapobiec wybuchowi epidemii zarówno wśród inwentarza żywego, jak i co ważniejsze, ludzi.

Przywódcy krajów świata muszą zdobyć środki na sfinansowanie takich rozwiązań. Klimat, ekosystemy i społeczeństwa potrafią odzyskiwać naruszoną równowagę, jeżeli jej zaburzenia nie trwają zbyt długo i nie powtarzają się często. Powołany przez ONZ Międzynarodowy Panel w Sprawie Zmian Klimatu szacuje, że zahamowanie obecnego wzrostu stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze będzie wymagało zredukowania ich emisji aż o 60-70%.

Możemy się obawiać, że skuteczne działania naprawcze nie zostaną wdrożone dostatecznie wcześnie. Zmiany klimatyczne nie zawsze zachodzą stopniowo. Różnorodne czynniki destabilizujące właśnie ogólnoświatowy klimat mogą spowodować jego gwałtowne zachwianie. W każdej chwili Ziemia może stać się nagle dużo cieplejsza lub zimniejsza. Taka nagła katastrofalna zmiana to największe zagrożenie dla zdrowia - musimy go więc za wszelką cenę uniknąć.

Bibliografia

1. „Świat nauki”, listopad 2000, „Globalne ocieplenie - czym nam grozi?”, Paul R. Epstein

2. „Wprost”, nr 47, „Życiodajny efekt cieplarniany”, Bożena Kastory

3. Strony internetowe o adresach: http://www.ivlo.rsi.pl/efekt, http://www.promarcos.com.pl/zst/efekt/index.htm, http://www.elf.com.pl/odyssee/pl/mag/mag04/frame.htm?serre.htm, http://www.sltzn.katowice.pl/konkursy/efekt/podstawo.html

2

---