Gróðurhúsalofttegund

Afgas úr ökutæki.

Gróðurhúsalofttegund er lofttegund í lofthjúpi sem drekkur í sig og gefur frá sér innrauða geislun. Þetta ferli er meginástæða gróðurhúsaáhrifa. Helstu gróðurhúsalofttegundirnar í lofthjúpi jarðar eru vatnsgufa, koldíoxíð, metan, tvíköfnunarefnisoxíð og óson. Án gróðurhúsalofttegunda væri meðalhiti yfirborðs jarðar −18 °C, í stað núverandi meðaltals sem er 15 °C. Í sólkerfinu, eru Venus, Mars og Títan einnig með lofthjúp sem veldur gróðurhúsaáhrifum.

Losun gróðurhúsalofttegunda stafar bæði af náttúrlegum þáttum eins og breytileika á sporbaugi við sól (e. orbital forcing) og eldgosum, og af athöfnum mannsins sem valda hlýnun jarðar. Helstu áhrif frá manninum sem stuðla að losun gróðurhúsalofttegunda eru bruni á jarðefnaeldsneyti, t.d. kolum, bensíni (og öðrum efnum unnum úr hráolíu) og jarðgasi (sem hefur þó minni áhrif en bensín) og vegna eyðingar skóga og landbúnaðar.

Tegundir

Vatnsgufa

Vatnsgufa (H₂O) er þriggja atóma sameind, samansett úr tveimur vetnisatómum (H) og einu súrefnisatómi (O). Maðurinn hefur ekki bein áhrif á vatnsgufu í andrúmsloftinu en hún er algengasta gróðurhúsalofttegundin. Hækkun hitastigs mun samt leiða af sér meiri uppgufun og auka getu lofts til að halda vatnsgufunni.

Koldíoxíð

Koldíoxíð (CO₂) er þriggja atóma sameind, samansett úr tveimur súrefnisatómum (O) og einu kolefnisatómi (C). Sameindin er á formi gass við stofuhita, er lyktarlaus og litlaus og kemur þannig fyrir í andrúmsloftinu. Koldíoxíð verður til við efnaskipti dýra, plantna, sveppa og örvera ásamt því að verða til við bruna kola og við skógarelda. Jarðkol eru til dæmis notuð við hitun húsa og raforkuframleiðslu. Vegna þess að koldíoxíð myndast við skógarelda gæti orðið meiri losun á því meðfram þurrkum sem verða tilkomnir vegna gróðurhúsaáhrifa. Plöntur nota koldíoxíð til ljóstillífunar.

Í sjó er um 50-falt meira magn koldíoxíðs en í andrúmsloftinu og ógnar það einnig lífi þar með súrnun sjávar. Vegna áhrifa frá manninum hefur losun koldíoxíðs aukist um 35% síðan í byrjun iðnvæðingarinnar.

Metan

Metan (CH₄) er fimm atóma sameind sem gerð er úr einu kolefnisatómi (C) og fjórum vetnisatómum (H) og er einfaldasti alkaninn. Metan myndast við rotnun lífræns efnis við loftfirrðar aðstæður fyrir tilstilli gerla. Einnig myndast það við meltingu hjá jórturdýrum og losnar í töluverðu magni frá sorphaugum, hrísgrjónarækt og úr votlendi. Metan losnar einnig við ófullkominn bruna jarðefnaeldsneytis.

Tvíköfnunarefnisoxíð

Tvíköfnunarefnisoxíð eða hláturgas (N₂O) er þriggja frumeinda sameind gerð úr tveimur nituratómum (N) og einu súrefnisatómi (O). Sameindin er á formi gass við stofuhita og hefur léttann sætan ilm og bragð. Uppsprettur sameindarinnar eru bæði náttúrlegar og manngerðar. Manngerðar uppsprettur eru t.d. landbúnaður, iðnaður og eldsneytisbrennsla. Tvíköfnunarefnisoxíð verður til í landbúnaði þegar nítrat afoxast í jarðvegi og þegar húsdýraáburður er meðhöndlaður. Þegar köfnunarefni (N)og súrefnisatóm (O) hvarfast saman við mikinn hita í brunahólfum farartækja verður til díköfnunarefnisoxíð.

Óson

Óson (O₃) er þriggja súrefnisatóma (O) sameind og er mun óstöðugri en súrefni (O₂). Sameindin er í formi ljósblás gass með köldum ertandi lyktarkeim við venjulegar aðstæður. Mest er af ósoni í heiðhvolfinu á svæði sem kallast ósonlag sem er í 10−50 km svæði frá jörðu. Ósonlagið er afar mikilvægt þar sem það drekkur í sig útfjólubláa geisla frá sólinni (270−400 nm) og geislun ljóseinda á stuttri bylgjulengd (<320 nm). Undanfarin ár hefur ósonlagið verið að þynnast vegna losunar efna sem brjóta óson niður (t.d. freon).

Óson virkar sem gróðurhúsalofttegund í andrúmslofti með sama hætti og hinar lofttegundirnar með því að draga í sig innrauða geislun og hita upp yfirborð jarðar. Sameindin myndast í andrúmslofti vegna efnahvarfa loftmengunarefna (köfnunarefnisoxíða og vetniskolefna). Óson er talið geta haft skaðleg áhrif á jörðinni þar sem það er mjög hvarfgjarnt og ertandi en erfitt hefur reynst að meta áhrif þess á loftslagsbreytingar þar sem það getur bæði haft kælandi og hitandi áhrif á andrúmsloftið

Klórflúorkolefni

Klórflúorkolefni eru stór hópur tilbúinna efna (enska Chlorofluorcarbons, skammstafað: CFC). Þau eru hluti af halógenalkönum, sem tengdir eru klóri eða brómi. Dæmi um klórflúorkolefni er freon, sem notað var í miklu magni áður fyrr í kælitæki eins og t.d. ísskápa. Talið er að freon sé helsta ástæðan fyrir þynningu ósonlagsins. Þessi efni hafa einnig verið notuð sem drifefni í innúðalyf fyrir astma og í ræstivörur.

Áhrif gróðurhúsalofttegunda

Aðalgrein: Gróðurhúsaáhrif

Hækkun hitastigs jarðar hefur víðtæk áhrif í för með sér. Sjávaryfirborð hækkar vegna bráðnunar jökla og hafa mælingar bent til þess að sjávaryfirborð hafi hækkað að meðaltali um 18 cm síðustu árin en þessi hækkun er meiri en fornleifafræðingar og jarðfræðingar hafa bent á fyrir síðustu tvö ársþúsundin. Jöklar eru í flestum heimsálfum og hafa reynst gagnlegir til þess að rannsaka gróðurhúsaáhrif. Í framtíðinni mun sjávaryfirboð hækka enn frekar ásamt því að bráðnunarhraði jökla mun aukast. Talið er að úrkoma aukist á sumum stöðum meðan hún mun minnka og valda þurrkum á öðrum stöðum. Ef spár ganga eftir mun reynast erfitt eða ómögulegt að nýta viss búsvæði á jörðinni.

Þegar hiti endurkastast frá jörðu fer hann framhjá tveggja atóma sameindunum (t.d. O₂ og N₂) en um leið og hann rekst á stærri sameindir (gróðurhúsalofttegundirnar) verður til hreyfing sem er svipuð tíðni hitageislunar. Þessi hreyfing verður til þess að hluti hitans endurkastast aftur á jörðina og veldur hlýnun.