Kasvuhoonegaasid ja ained (0)

Kristjan Velbri
http://www.bioneer.ee/eluviis/oko_abc/Kasvuhooneefekt_ja_kasvuhoonegaasid.aid-3609

H2O – veeaur

Veeaur iseenesest on suhteliselt nõrk kasvuhoonegaas, kuid see-eest on teda atmosfääris suhteliselt palju - kuni 4%. Veeauru mõju looduslikule kasvuhooneefektile on 36% kuni 66%, ebatäpus tuleneb veeauru ja süsinikdioksiidi infrapunakiirguse neeldumisspektrite kattumisest teatud ulatuses.[1] Inimtegevus ei mõjuta otseselt veeauru kontsentratsioon atmosfääris, see kasvab globaalsest soojenemisest tuleneva õhutemperatuuri tõusu tõttu - mida kõrgem temperatuur, seda rohkem on õhus veeauru.
CO2 – süsinikdioksiid
Süsinikdioksiid on kasvuhoonegaasidest tuntuim ja seda põhjusega - selle soojendav efekt, arvestades viimase kontsentratsiooni atmosfääris, on atmosfääri püsikomponentidest suurim (mitte arvestades veeauru). Süsinikdioksiidi kontsentratsioon atmosfääris on tõusnud tööstusrevolutsiooni algusest 200 aasta jooksul 280 ppm-ilt praeguse 380 ppm-ni. Kontsentratsiooni looduslik vahemik püsis eelneva 650 000 aasta jooksul 180 ja 300 ppm-i vahel [2]. Süsinikdioksiidi soojendav mõju on ligikaudu 1,66 W/m2, mis on ligi kaks korda rohkem kui teiste kasvuhoonegaaside (v.a. veeaur) oma kokku. [3]. Globaalsed süsinikdioksiidi emissioonid kasvavad aastas üle 1%, lisades praeguse kontsentratsiooni juures umbes 24 ppm-i igal aastal. Süsinikdioksiid tekib peamiselt fossiilkütuste põletamisel, lageraiete tagajärjel (taimestikuta jäänud mullas on ülekaalus lagunemisprotsessid ), taimede, loomade ja inimeste hingamisel ning elusorganismide jäänuste (peamiselt taimede) lagunemisel.
Fotosünteesivad taimed ja vetikad etendavad süsinikuringes kahesugust rolli. Ühelt poolt nad hingavad hapnikku ja eraldavad õhku süsinikdioksiidi nagu kõik organismid, teiselt poolt aga toimub fotosünteesi käigus vastupidine protsess: atmosfääri süsinikdioksiidist seotakse süsinik ja vabaneb hapnik. Globaalse keskmisena on fotosüntees taimede hingamise ees kerges ülekaalus, kompenseerides ka loomsete organismide hingamisel ja kõdunemisprotsessidel tekkiva süsinikdioksiidi.
Loodus viib nii looduslikult kui ka inimese poolt atmosfääri paisatud süsinikdioksiidi tagasi ringlusesse, kuid järjest suuremate heitkoguste juures ei suuda loodus tagada süsinikdioksiidi tasakaalu ning kontsentratsioon hakkab seetõttu tõusma. Alates ajast, kui süsinikdioksiidi molekul satub atmosfääri kuni ajani, mil ta sealt mõne taime või vetika poolt tagasi looduslikku elukeskkonda viiakse, kulub keskmiselt kuni 200 aastat - seega on ühel süsinikdioksiidi molekulil aega kaks sajandit Maad soojendada . See tähendab omakorda seda, et kui antropogeensed süsinikdioksiidi emissioonid täna lakkaksid, kuluks süsinikdioksiidi tööstusajastu eelse kontsentratsiooni (ja vastava globaalse keskmise õhutemperatuuri) taastumiseks umbes kaks sajandit. Maailmamere temperatuur stabiliseeruks tema suure soojusmahtuvuse tõttu alles aastatuhande möödudes alates ajast, kui süsinikdioksiidi emissioonid endisele tasemele langevad.
CH4 – metaan
Metaani kontsentratsioon atmosfääris on märgatavalt madalam kui süsinikdioksiidi oma - 1770 ppb lähedal (ppb - parts per billion ehk osa miljardi kohta molaarse ainehulga põhjal, 1000 ppb = 1 ppm)[4]. Metaan on ühikulise kontsentratsiooni kohta palju tugvam kasvuhoonegaas kui süsinikdioksiid. Enne tööstusrevolutsiooni oli metaani kontsentratsioon atmosfääris umbes 715 ppb, mis jääb viimase 650 000 aasta looduslikku vahemikku (320-790 ppb).[5] Metaani eluiga on küll kõigest kümme aastat, kuid selle aja jooksul neelab ta 20-25 korda rohkem soojuskiirgust kui süsinikdioksiid terve sajandi jooksul. Inimtekkeline metaan on põhiliselt pärit energia tootmisest , gaasileketest, põllumajandusest (eelkõige riisipõllud) ning jäätmetest.
O3 – osoon
Tänu stratosfääris paiknevale osoonikihile on elu Maal kaitstud Päikese ultraviolettkiirguse eest. Osoon on väga lühikese eluajaga gaas , kuid ultraviolettkiirguse mõjul tekib seda stratosfääris hapnikust pidevalt juurde. Osoonikihi hõrenemist põhjustavad freoonid on ka väga tugevad kasvuhoonegaasid . Freoonide kasutuse lõpetamiseks sõlmiti aastal 1987 Montreali protokoll , mis kohustab kõiki allakirjutanud riike teatud ajaperioodi jooksul osoonikihti kahjustavate freoonide asendamise ohutute freoonidega.
Hoopis teine lugu on aga pinnalähedase osooniga mis on sinna tekkinud inimtegevuse käigus atmosfääri paistatud lämmastiku oksiidide, metaani ning süsinikmonoksiidi (tuntud ka vingugaasina) omavahelisel reageerimisel umbes 410 nm lainepikkusega valguskiirguse toimel. Maapinna lähedal on osoon süsinidioksiidist mitmeid kordi tugevam kasvuhoonegaas. IPCC kolmanda raporti kohaselt on osooni mõju soojenemisele kolmandal kohal süsinikdioksiidi ja metaani järel.[6]
Maapinna lähedal tekitab osoon ulatuslikku kahju nii taimedele kui ka inimestel. Et osooni tekkimiseks on vaja päikesevalgust, siis on osooni kontsentratsioon kõige suurem just kasvuperioodi kõige aktiivsemal ajal ja sel ajal on osoonist tulenevad kahjustused ka kõige suuremad. Taimed omastavad osooni koos kõigi teiste õhus sisalduvate gaasidega lehtedes asuvate pisikeste hingamisavade kaudu. Taime sisemuses tekitab osoon tõsiseid kahjustusi ning jätab endast lehtedele iseäralikud pruunikad täpid, mis laiaulatusliku kahjustuse puhul lausa laikudeks kasvavad (joonis 2.2). Kahjustuste tulemusel aeglustub fotosüntees ning taime üldine kasvutempo ning saagikus. Kliimateadlaste jaoks on eelkõige oluline asjaolu, et osoonikahjustused vähendavad taimede süsinikdioksiidi tarbimist, suurendades seeläbi süsinikdioksiidi kontsentratsiooni atmosfääris.
Madalrõhkkondade keskmed on ”korstnad” atmosfääris, kus toimub intensiivne soojuse ja niiskuse ülekanne troposfääri ülakihtidesse. Maa atmosfääris enim levinud kasvuhoonegaas on veeaur (H2O). Pole saladus , et kuiva õhuga kõrbes on päeva ja öö temperatuurkontrastid kordades suuremad kui niiskes troopikametsas - erinevus tuleneb peamiselt õhuniiskusest, millele lisandub metsa enda soojust ekraneeriv mõju. Tähtsuselt järgmised kavuhoonegaasid on süsinikdioksiid (CO2) ja metaan (CH4), mille kontsentratsioonid atmosfäärid on tunduvalt püsivamad ja ühtlasemalt jaotunud.
Seega on kasvuhooneefekt elu jaoks Maal loomulik kaaslane ja veelgi enam - vältimatu eeltingimus. Kui aga kasvuhoonegaaside kontsentratsioonid atmosfääris muutuvad, on sellel otsesed tagajärjed elule Maal. Mida rohkem on kasvuhoonegaase atmosfääris, seda enam nad infrapunakiirgust neelavad ning seda vähem pääseb soojus takistusteta kosmosesse ergo seda kõrgemaks kujuneb Maa keskmine pinnatemperatuur. Kõrgemate temperatuuri tõttu suurenenud aurustumine soojendab veelgi atmosfääri, sest tõuseb atmosfääri keskmine veeaurusisaldus. Veeauru mahasadamist takistavad tööstustegevuse käigus tekkivad ülipisikesed (umbes 0,1 μm ja alla selle) aerosooliosakesed, mis oma väiksuse tõttu ei kogu enese ümber vee näol piisavalt palju ballasti, et maha sadada. Nii jääb palju veeauru taevasse . Rohkem veeauru atmosfääris tähendab rohkem soojenemist ja seega veelgi enam veeauru atmosfääris. Sellist protsessi, kus mingi nähtus kutsub esile enda jätkumist, nimetatakse positiivseks tagasisideks.
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000