تاثیر گازهای گلخانه ای بر گرم شدن زمین

درحالی که سایر سیاره های منظومه شمسی بسیار گرم یا بسیار سرد هستند، سطح زمین دارای دمای نسبتاً معتدل و پایداری است. اتمسفر زمین که درواقع یک لایه نازک از گازهاست، از کره زمین محافظت می کند و دمای آن را در سطح مناسبی نگه می دارد. بااین حال، 97 درصد از دانشمندان هواشناسی، پذیرفته اند كه انسان در طی دو قرن گذشته جو زمین را به طرز چشمگیری تغییر داده که باعث گرم شدن کره زمین شده است. برای درک علت گرم شدن کره زمین، ابتدا لازم است که با اثر گلخانه ای آشنا شوید.

یک فرایند ظریف هر روز در سراسر کره زمین اتفاق می افتد که شامل تابش از فضا به سیاره زمین و تابش از زمین به فضا می باشد. زمین دائماً با مقادیر زیادی از پرتوها، به ویژه از سوی خورشید بمباران می شود. این پرتوهای خورشیدی به شکل نور مرئی بعلاوه اشعه ماوراء بنفش (UV)، مادون قرمز (IR) و انواع دیگر پرتوهای غیرقابل مشاهده، وارد جو زمین می شود.

تابش اشعه ماوراء بنفش از طول موج کوتاه تر و سطح انرژی بالاتری نسبت به نور مرئی برخوردار است، درحالی که اشعه مادون قرمز دارای طول موج بلندتر و سطح انرژی ضعیف تری است. به گفته ناسا، حدود 30 درصد از پرتوهای تابیده شده به جو زمین بلافاصله توسط ابرها، یخ ها، برف ها، شن ها، ماسه ها و سایر سطوح بازتابنده، به فضا منعکس می شود. 70 درصد باقیمانده اشعه خورشیدی ورودی، توسط اقیانوس ها، زمین و جو جذب می شود. با گرم شدن آن ها، اقیانوس ها، زمین و جو گرما را به صورت تابش حرارتی مادون قرمز آزاد می کنند که بخشی از آن از اتمسفر و فضا عبور می کند.

به گفته ناسا، این تعادل پرتوهای ورودی و خروجی است که زمین را قابل سکونت می کند و میانگین دمای آن را در حدود 59 درجه فارنهایت (15 درجه سانتی گراد) نگه می دارد. بدون این تعادل جوی، زمین به اندازه ماه سرد و بی جان خواهد بود، یا به اندازه سیاره زهره داغ و پرحرارت. ماه که تقریباً هیچ اتمسفری ندارد دمای آن حدود منهای 243 درجه فارنهایت (منهای 153 درجه سانتی گراد) است. در مقابل سیاره زهره دارای اتمسفری بسیار متراکم است که تابش خورشید را به دام می اندازد. متوسط دما در زهره حدود 864 درجه فارنهایت (462 درجه سانتی گراد) است.

تبادل تابش ورودی و خروجی که زمین را گرم می کند اغلب به عنوان اثر گلخانه ای شناخته می شود، زیرا گلخانه نیز به همین روش عمل می کند.

اشعه ماوراء بنفش خورشید، به راحتی از دیواره های شیشه ای گلخانه عبور می کند و توسط گیاهان و سطوح سخت داخل آن جذب می شود. در مقابل، اشعه ضعیف مادون قرمز در عبور از دیواره های شیشه ای مشکل دارد و در داخل آن به دام می افتد، بنابراین گلخانه را گرم می کند. این اثر اجازه می دهد تا گیاهان گرمسیری حتی در طول زمستان سرد نیز در گلخانه رشد کنند.

پدیده ای مشابه در یک اتومبیل که در یک روز سرد و آفتابی در بیرون پارک شده است رخ می دهد. تابش خورشیدی ورودی، فضای داخلی خودرو را گرم می کند، اما تابش حرارتی خروجی در داخل پنجره های بسته اتومبیل به دام می افتد.

در جو زمین نیز پدیده نسبتاً مشابهی اتفاق می افتد؛ پرتوهای پرانرژی خورشیدی، به راحتی از جو زمین عبور می کنند و به سطح زمین می رسند؛ اما در مقابل، پرتوهای مادون قرمز به طور کامل نمی توانند از جو زمین به فضا منعکس شوند؛ بنابراین باعث گرم ماندن زمین در حد نرمال می شوند. درصورتی که تراکم مولکول های سازنده اتمسفر به هم بریزد، زمین می تواند سردتر یا گرم تر از حالت کنونی بشود.

مایکل دالی، استادیار علوم محیط زیست در کالج لاسل می گوید: "یکسری مولکول های گازی شکل به مقدار قابل ملاحظه ای در جو حضور دارند که تابش مادون قرمز حرارتی را جذب می کنند و اجازه خروج آن را نمی دهند؛ افزایش این مولکول ها می تواند سیستم آب وهوایی را تغییر دهند. این نوع مولکول های گاز را گازهای گلخانه ای می نامند." دی اکسید کربن (CO2) و سایر گازهای گلخانه ای مانند پتو عمل می کنند و تابش مادون قرمز را جذب می کنند و مانع از ورود آن به فضای بیرونی می شوند. این فرایند باعث گرم شدن تدریجی جو و سطح زمین می شود، همان فرایندی که به عنوان گرم شدن کره زمین شناخته می شود.

به گفته آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA)، این گازهای گلخانه ای شامل بخار آب، CO2، متان، اکسید نیتروژن (N2O) و سایر گازها هستند. از زمان وقوع انقلاب صنعتی در اوایل دهه 1800، سوزاندن سوخت های فسیلی مانند زغال سنگ، نفت و بنزین باعث افزایش غلظت گازهای گلخانه ای به ویژه CO2، در جو شده است. جنگل زدایی دومین منبع بزرگ افزایش دی اکسید کربن جو می باشد. سطح CO2 اتمسفر از ابتدای انقلاب صنعتی بیش از 40 درصد افزایش یافته است.

بر اساس اجماع جهانی دانشمندان، انتظار می رود اثر گلخانه، همراه با افزایش سطح گازهای گلخانه ای و درنتیجه گرم شدن کره زمین، پیامدهای عمیقی در پی داشته باشد. اگر گرم شدن کره زمین بدون کنترل ادامه یابد، بر اساس اعلام ناسا، تغییرات چشمگیر آب وهوایی، افزایش سطح آب دریا، افزایش اسیدی شدن اقیانوس و سایر اثرات شدید طبیعی و اجتماعی ایجاد خواهد شد.

بسیاری از دانشمندان معتقدند که خسارات ناشی از تغییرات آب وهوایی ایجادشده در زمین دیگر قابل بازگشت و جبران نیستند. این دانشمندان معتقدند که در زمان کنونی سه گزینه پیش روی ما قرار دارد:

- هیچ کاری نکنیم و با عواقب ناشی از این تغییرات زندگی کنیم.

- با تغییرات آب وهوایی که شامل مواردی مانند بالا رفتن سطح دریا و جاری شدن سیل می شود، سازگار شویم.

- با اعمال سیاست های قوی برای کاهش غلظت CO2 در جو، تأثیر تغییرات آب وهوایی را کاهش دهیم.

در حال حاضر برخی از دانشمندان در تلاش هستند که راه هایی را برای مهندسی شرایط موجود و معکوس کردن روند گرم شدن کره زمین پیدا کنند. به عنوان مثال برخی از دانشمندان در سوئیس، پیشنهاد کاهش ابرهای سیروس را داده اند که گرما را در خود به دام می اندازند.