Что вы себе представляете, когда слышите фразу «парниковые газы?». Если вы вспоминаете о фабрике, которая выбрасывает уголь, или о заполненной автомагистрали, заполненной автомобилями, работающими на холостом ходу, вы на правильном пути: выбросы от этих и других людей - вызванные процессами выбросы в воздух десятков миллиардов тонн углекислого газа в год. Но оказывается, что CO2 не единственная игра в городе. Это один из нескольких парниковых газов, которые удерживают тепло в атмосфере, вызывая глобальное потепление и изменение климата. Вот что вам нужно знать о кузенах CO2 - парниковых газах, которые получают меньше времени в воздухе, но не менее важны для атмосферы Земли.
Ученые знали о парниковых газах с тех пор, как Жозеф Фурье, французский физик и математик, предположил, что температура планеты должна регулироваться чем-то, что одновременно поглощает солнечные лучи и отдает часть получаемого тепла обратно на Землю. Фурье предположил, что газы должны быть чем-то, и его работа в 1820-х годах была вскоре продолжена другими учеными, решившими выяснить, какие газы задерживают тепло Солнца на Земле. В конце концов, люди начали сравнивать работу этих газов со стеклом, которое покрывает теплицу, отражая внутреннее тепло обратно в здание, которое его излучает, и нагревая себя, даже когда на улице холодно.
Со временем ученые начали разрабатывать более нюансированное представление о том, как образуются и действуют газы. Не все газы на Земле являются парниковыми газами. Количество парниковых газов в атмосфере зависит от источников (естественные и искусственные процессы, которые их производят) и поглотителей (реакции, которые удаляют газы из атмосферы). Двуокись углерода - это только часть этого уравнения, и только второй самый распространенный парниковый газ на Земле.
В верхней части списка находится водяной пар, дедушка всех парниковых газов. Водяной пар присутствует везде, где есть измеряемая влажность. Облака - это не водяной пар - водяной пар невидим. Но это не значит, что он не в изобилии: около 80 процентов общей массы парниковых газов в атмосфере составляют водяные пары.
Водяной пар звучит довольно безобидно, но это часть цикла, который нагревает Землю. Вот где это сбивает с толку: водяной пар не вызывает глобального потепления, но ухудшает его. По мере роста углекислого газа и других выбросов увеличивается количество водяного пара. Более концентрированный водяной пар и более высокие скорости испарения означают более глобальное потепление.
Это явление называется обратной связью водяного пара в стратосфере и относится к Шону Дэвису, научному сотруднику CIRES, работающему в Национальном управлении океанических и атмосферных исследований, в котором основное внимание уделяется газу. «Это действительно сложная проблема», - говорит он Smithsonian.com. В 2013 году Дэвис и его коллеги продемонстрировали этот порочный круг и предположили, что он вносит значительный вклад в чувствительность климата Земли. По его словам, хотя спутники и космический радар, который отслеживает осадки, теперь доступны для исследователей, им все еще нужно больше данных о том, как водяной пар и углекислый газ взаимодействуют в атмосфере Земли.
Метан, третий по величине парниковый газ, представляет аналогичную проблему для исследователей. В последние годы они узнали гораздо больше о том, как газ, который является вторым по объему выбросов в Соединенных Штатах, способствует глобальному потеплению. Метан выбрасывается всем, от пердящих коров до водно-болотных угодий и систем природного газа, а промышленность, сельское хозяйство и гниющий мусор обеспечивают выбросы в атмосферу. Но даже несмотря на то, что газ нагревает Землю на порядок больше, чем CO2 (в 86 раз больше), датчики и наблюдатели за окружающей средой часто недооценивают.
Другие газы способствуют изменению климата и глобальному потеплению - есть закись азота, которая выделяется удобрениями и стала одним из крупнейших разрушителей озонового слоя в атмосфере. Вы можете знать газ лучше в его воплощении в кабинетах стоматологов и диспенсерах для взбитых сливок, но в атмосфере также много азота. С началом индустриальной эры в 1700-х годах уровни закиси азота выросли, и к 2050 году атмосферные уровни газа могут почти удвоиться.
Закись азота не вызывает тревогу только из-за его согревающей способности (одна молекула задерживает столько же тепла, сколько 300 молекул CO2). Для разложения молекулы N2O может потребоваться более столетия. Между тем, это способствует потере озона в атмосфере, что, в свою очередь, способствует потеплению на Земле. До сих пор многие ученые не знают о N2O: например, его озоноразрушающий потенциал кажется чувствительным к различным условиям окружающей среды. Могут пройти десятилетия, прежде чем станет ясно, как газ реагирует с другими ПГ и меняющимся климатом.
Хотя хлорфторуглероды, или ХФУ, не токсичны для человека и инертны в нижних слоях атмосферы, все становится иначе, когда они достигают стратосферы. Там искусственные химические вещества поглощают озон, и они все еще присутствуют в сегодняшней атмосфере, несмотря на радикальное регулирование, направленное на закрытие озоновой дыры.
Как и N2O, ХФУ долго держатся в верхних слоях атмосферы. Они постепенно сокращаются, и на это есть веские причины: ХФУ обладают гораздо более высоким потенциалом глобального потепления, чем углекислый газ. Например, ХФУ-13 (также известный как фреон 13), который охлаждает некоторые промышленные морозильники, нагревается в 16 400 раз по сравнению с диоксидом углерода в течение 500-летнего периода. ХФУ запрещены в Соединенных Штатах, но многие из них попали в атмосферу до Монреальского протокола, который был согласован в 1987 году. Хотя они больше не присутствуют в канистрах с дезодорантом и аэрозольных баллонах, они все еще находятся наверху, разрушаясь озон. (Гипотетически было бы полезно, чтобы N2O и ХФУ «съели» озон, когда он находится в тропосфере, где он технически считается «плохим» парниковым газом. Но как только озон попадает в стратосферу, он фактически защищает Землю от жестокой солнечной энергии. лучей.)
Заманчиво думать, что из-за того, что у СО2 столько аналогов, об этом не стоит беспокоиться. Но тот факт, что CO2 не единственный парниковый газ, не означает, что он не вызывает беспокойства. «Многие люди используют [парниковые газы], чтобы преуменьшить значение углекислого газа», - говорит Дэвис. «Это самая большая проблема, с которой мы сталкиваемся». Некоторые газы могут быть более распространенными, но ни один из них не является самостоятельным - и с ростом уровня CO2 на беспрецедентных уровнях трудно оценить, насколько тяжелыми могут быть последствия непроверенных выбросов любого рода.
