Efekat staklene bašte Sedamnaesto predavanje
Temperatura tokom zadnjih 100 godina 0,5 C Globalna temperatura vazduha na Zemlji je porasla za oko 0.5oC tokom zadnjih 100 godina
Zašto staklena bašta? Staklo propušta kratkotalasno Sunčevo zračenje a apsorbuje, pa zatim reemituje zračenje većih λ. Ova dva procesa dovode do zagrevanja vazduha u staklenoj bašti. STAKLO H2O i CO2
Temperaturu na Zemlji određuje intenzitet solarnog zračenja površina Zemlje i atmosfera
Radijacioni bilans Zemlje Dolazna solarna radijacija Odlazeća Odlazeća kratkotalasna dugotalasna radijacija radijacija
Koju količinu energije Sunce emituje?
Sunčevu radijaciju čini zračenje celog vidljivog dela spektra, kao i UV i IC područja.
500nm Zračenje Sunca 10μm Zračenje Zemlje 200nm 3000nm
Solarna konstanta ili insolacija (S0) na spoljašnjem delu atmosfere iznad ekvatora u podne oko 1360 W/m2
Koju količinu energije prima Zemlja? Zemljina atmosfera Sunce P = RZ2π = (6370km)2 π = 1.27 1014m2 1370W/m2 1.27 1014m2 = 1.74 1017W
Albedo (a) Frakcija solarne energije koja se reflektuje nazad u svemir se naziva albedo. Različiti delovi Zemlje (njena površina i oblaci) imaju različiti albedo. Cela planeta Zemlja reflektuje oko 30% upadnog Sunčevog zračenja nazad u svemir. a = 0.30
Šta sve doprinosi vrednosti Zemljinog albeda? Skoro 2/3 globalnog albeda Zemlje je usled oblaka (67%). Molekuli gasova i čestice u vazduhu (oko 20%). Površina Zemlje (oko 13%). Erupcioni oblak neposredno pre erupcije Čestice pepela pomešane sa kišnicom
Visok albedo (sneg, led, pesak) Nizak albedo (šume, voda)
Eapsorbovano = 0.7 S0 RZ2 π Štefan-Bolcmanov zakon ŠtefanEemitovano= P σt4 Eemitovano = (4R (4RZ2 π) σt4 Eapsorbovano = Eemitovano 0.7 S0 RZ2 π = (4R (4RZ2 π) σt4 T = -18 18 C Zemlja
Prosečna temperatura na površini Zemlje +15 C 33 C Temperatura na osnovu radijacionog bilansa -18 C Efekat staklene bašte
Efekat staklene bašte omoguć omogućava da srednja temperatura na Zemljinoj površini bude već veća za oko 33º 33ºC, nego što bi bila da atmosfera nije prisutna
P: Koji gasovi doprinose efektu staklene bašte? O: Gasovi koji mogu da apsorbuju IC zračenje (0.7 500 μm) Talasna dužina Kraća UV Molekul disosuje IC Molekul vibrira Duža Mikrotalasi Molekul rotira
Koji gasovi apsorbuju IC zračenje? Molekul mora da poseduje molekulske vibracije Ovo isključuje uticaj monoatomskih gasova. (Zbog toga je argon, treći najrasprostranjeniji konstituent atmosfere transparentan prema IC zračenju) Molekulska vibracija mora da dovodi do promene dipolnog momenta Kod homonuklearnih dvoatomskih molekula ne dolazi do promene dipolnog momenta, oni nisu IC aktivni. Zbog toga N2, O2 ne doprinose efektu staklene bašte.
Koji su najvažniji gasovi "staklene bašte"? H 2O CO2 CH4 O3 N 2O CFC (freon)
MARS (T = -56 C) T = -50 C ΔT = +6 C atmosfera skoro bez CO2 Planete i njihove atmosfere ZEMLJA (T = -18 C) T = +15 C ΔT = +33 C atmosfera sa 0.03% CO2 VENERA (T = -46 C) T = +500 C ΔT = +546 C atmosfera sa 96% CO2
Pojačan efekat staklene bašte Kada se poveća koncentracija gasova, koji doprinose efektu staklenika, u vazduhu, veća količina IC radijacije se vraća ka Zemljinoj površini, pa temperatura vazduha raste.
H2O i CO2 kao apsorberi radijacije sa Zemlje apsorpcioni spektar vode apsorpcioni spektar CO2 Atmosferski prozor: 8000-12000nm
Šta određuje koliko gas doprinosi slabljenju odlazeće IC radijacije? Koncentracija gasa u atmosferi Vreme života Koliko je efikasan IC apsorber (intenzitet apsorpcije po molekulu) Talasna dužina na kojoj molekul gasa apsorbuje radijaciono forsiranje
CFC-11 i CFC-12 su efikasni IC apsorberi Apsorpcioni spektri CFC-11 i CFC-12 poklapaju se sa atmosferskim prozorom
Poređenje različitih gasova koji doprinose efektu staklenika Koncentracija Preindustrijski Preindustri jski period (<1800) Trenutno Vreme života u atmosferi (god god)) Radijaciono forsiranje (u odnosu na CO2) CO2 CH4 CFC-11 CFC-12 N2O ppm 280 370 ppm 0.8 1.74 ppt 0 268 ppt 0 484 ppb 288 314 50--100 50 10 45 130 114 1 23 4000 15800 296
Da li čovek dovodi do povećanja koncentracije gasova koji doprinose efektu staklenika?
Trenutna vrednost 370 ppm 400 CO koncentracija Concentration(ppm) (PPM) CO 22 350 300 250 200 150 100 Istorijska vrednost 280 ppm 50 0 1700 1750 1800 1850 Year Godina 1900 1950 2000
KONCENTRACIJA CO2 IZMERENA U OPSERVATORIJI Mauna Loa, Hawaii Prosečna koncentracija CO2 u atmosferi posmatranoj na Mauna Loa, Havaji povećala se za približno 40 ppmv između 1958 i 1995. Male fluktuacije krive potiču od sezonskih varijacija. Smanjenje koncentracije u letnjim mesecima objašnjava se uvećanjem fotosinteze, a zimski porast povećanom potrošnjom goriva.
Izvori i potrošnja CO2 Prirodni izvori biološka aktivnost respiracija (CO2 je proizvod) sagorevanje vulkanska aktivnost procesi oksidacije izdvajanje iz okeana (sadrži 60 puta više CO2 nego atmosfera). Antropogeni izvori izgaranje fosilnih goriva deforestacija Potrošnja rastvara se u okeanima i morima (morska voda je delimično alkalna, dok je CO2 kiseo Okean predstavlja ogroman rezervoar CO2) fotosinteza 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Metan (N2O) CFC
Posledice globalnog zagrevanja Porast nivoa mora Erozija obala Gubitak plodnog priobalnog zemljišta Uticaj na poljoprivredu i agrokulturu Menja se dužina sezone rasta biljaka Promene unutar prirodnih ekosistema (neke vrste postaju dominantne, neke izumiru) Biodivezitet Neke biljne vrste mogu ubrzano da rastu
Posledice globalnog zagrevanja (nastavak) Promena kvaliteta vazduha Porast reaktivnosti i koncentracije izvesnih atmosferskih hemijskih vrsta porast O3 u urbanim oblastima Uticaj na zdravlje ljudi Respiratorni problemi prouzrokovani promenom kvaliteta vazduha
Kjoto protokol
Globalno zagrevanje je samo teorija!
hiljade godina CO2 (ppmv) hiljade godina prašina (ppm) ΔT ( C) hiljade godina hiljade godina hiljade godina