فهرست مطالب
اثر گلخانه‌ای به فرآیندی اطلاق می‌شود که طی آن گازهای خاصی در اتمسفر که به‌عنوان گازهای گلخانه‌ای شناخته می‌شوند، گرمای خورشید را در جو زمین به دام می‌اندازند. این فرآیند برای آب‌و‌هوای قابل‌سکونت روی زمین ضروری است؛ زیرا سطح سیاره را به اندازه کافی برای حیات گرم نگه می‌دارد. با این حال، فعالیت‌های انسانی مانند سوزاندن سوخت‌های فسیلی به‌طور قابل‌توجهی غلظت گازهای گلخانه‌ای در اتمسفر را افزایش داده و باعث افزایش اثر گلخانه‌ای و گرم‌شدن سطح سیاره شده‌است. این پدیده به‌عنوان گرمایش جهانی شناخته می‌شود و برای سلامت سیاره و ساکنان آن بسیار مهم است. درک اثر گلخانه‌ای برای توسعه‌ی استراتژی‌های موثر برای کاهش تغییرات آبوهوا و محدودکردن اثرات آن بر جهان طبیعی بسیار مهم است.
اثر گلخانه‌ای چیست؟
انتشار گازهای گلخانه‌ای (Greenhouse gas emissions) به پراکنده‌شدن گازهای گلخانه‌ای در جو زمین گفته می‌شود. گاز گلخانه‌ای به گازی در جو یک سیاره گفته می‌شود که در محدوده‌ی مادون قرمز به جذب و انتشار پرتو‌ها می‌پردازد. گازهای گلخانه‌ای موجود در جو زمین که به‌طور طبیعی در آن وجود دارند، شامل بخار آب، کربن دی‌اکسید، متان، دی نیتروژن مونوکسید و ازون می‌باشند؛ اما فعالیت‌های بشری، بر سطوح بسیاری از این گازها در جو افزوده‌است.
بدون گازهای گلخانه‌ای، میانگین دمای سطح زمین در حدود ۱۵ درجه سانتیگراد سردتر از میانگین حاضر خواهد بود. زمانی‌که نور خورشید به سطح زمین می‌رسد، مقداری از آن جذب شده و زمین را گرم می‌کند؛ چون زمین از خورشید سردتر است، آن انرژی را با طول موج‌های بلندتری نسبت به خورشید از خود می‌تاباند. پیش از آن‌که آن‌ها در فضا از بین بروند، مقداری از این طول موج‌های بلندتر توسط گازهای گلخانه‌ای در جو زمین جذب می‌شوند. جذب این انرژی تابشی باعث گرم‌شدن جو می‌شود. گازهای گلخانه‌ای، نور خورشید را هم به سمت سطح زمین و هم به سمت خارج از زمین می‌تابانند. به فرآیند بازتابش این نور به سمت سطح زمین که توسط جو انجام می‌شود، اثر گلخانه‌ای می‌گویند.
گازهای گلخانه‌ای
بخار آب، دی‌اکسید کربن، متان و ازون مؤثرترین گازهای گلخانه‌ای هستند. با وجود این‌که نمی‌توان به‌طور دقیق مشخص کرد که سهم هر کدام از این گازها در اثر گلخانه‌ای زمین چقدر است؛ اما بخار آب بین ۳۶ تا ۷۲ درصد، دی‌اکسید کربن بین ۹ تا ۲۶ درصد، متان بین ۴ تا ۹ درصد و ازون حدود ۳ تا ۷ درصد در فرآیند اثر گلخانه‌ای زمین، نقش بازی می‌کنند. گازهای گلخانه‌ای دیگر، عبارتند از: نیتروژن اکسید، هگزا فلوراید گوگرد، هیدروفلئور کربن‌ها، پرفلئور کربن‌ها و کلروفلئور کربن‌ها.
اجزای اصلی جو یعنی نیتروژن و اکسیژن، گازهای گلخانه‌ای نیستند؛ زیرا مولکول‌های دوتایی با هسته‌های یکسان، تشعشع مادون قرمز را نه جذب و نه منعکس می‌کنند در نتیجه هیچ تغییر شبکه‌ای در گشتاور دوقطبی در این مولکول‌ها رخ نمی‌دهد.
انواع گازهای گلخانه‌ای
۱. بخار آب
بخار آب بیشترین نقش را در اثر گلخانه‌ای ایفا می‌کند. هرچه سطح زمین گرم‌تر باشد، میزان تبخیر آب نیز بیشتر می‌شود و بر همین اساس شاهد تفاوت غلظت بخار آب در مناطق مختلف هستیم. افزایش تبخیر منجر به افزایش غلظت بخار آب در قسمت‌های پایین جو زمین می‌شود.
۲. متان
متان را می‌توان دومین گاز گلخانه‌ای مهم به‌شمار آورد. این گاز از تجزیه‌ی مواد آلی (به‌ویژه پوسیده‌شدن گیاهان در مرداب‌ها) حاصل می‌شود. به همین جهت آن را «گاز مرداب» نیز می‌نامند.
۳. ازون
ازون (اکسیژن سه اتمی) گازی با قدرت اکسیدکنندگی بسیار بالا است که ناپایدار بوده و در بسیاری از واکنش‌ها مانند کلر عمل می‌کند. خاصیت اکسیدکنندگی این گاز باعث می‌شود که کاربردهای صنعتی زیادی داشته باشد. لایه‌ی ازون از ورود پرتوهای فرابنفش و پرتوهای پرانرژی به زمین جلوگیری می‌کند.
۴. دی نیتروژن مونوکسید
نیتروز اکساید در گذشته با نام گاز خنده شناخته می‌شد؛ زیرا استنشاق آن سرخوشی ایجاد می‌کند. این گاز یکی از ترکیبات نیتروژن است که اولین بار در سال ۱۷۹۹ در دندان‌پزشکی استفاده شد و امروزه در پزشکی برای بیهوشی یا به‌عنوان ضددرد کاربرد دارد. این گاز بی‌رنگ، بی‌بو، آلوده‌کننده‌ی هوا و غیرقابل‌اشتعال است که از مزارع و زمین‌های کشاورزی متصاعد شده و یکی از گازهای گلخانه‌ای خطرناک محسوب می‌شود که در تخریب لایه‌ی ازون هم نقش قابل‌توجهی دارد. میزان آلایندگی این گاز ۳۰۰ برابر دی‌اکسید کربن بوده و ۱۰ درصد گرمایش زمین نیز در اثر انتشار آن شکل می‌گیرد.
تولید گاز نیتروز اکساید منشأ باکتریایی دارد؛ اما افزایش استفاده از نیتروژن در کودهای شیمیایی نیز باعث افزایش تولید و انتشار این گاز می‌شود. در دهه‌های اخیر میزان انتشار این گاز افزایش یافته‌است؛ زیرا علاوه‌بر کودهای کشاورزی و ترکیبات آن، خاک و شیوه‌ی استفاده از آن هم در تولید و انتشار این آلاینده نقش دارد.
در بین گازهایی که موجب تشدید اثر گلخانه‌ای می‌شوند، بخار آب نقش مهم‌تری ایفا می‌کند و خطرناک‌ترین گاز را دی‌اکسید کربن می‌دانند؛ چرا‌که مدت‌زمان بیشتری در چرخه‌ی طبیعت باقی می‌ماند و به همین دلیل نیز تهدید خطرناک‌تری محسوب می‌شود.
نقش انسان در ایجاد اثر گلخانه‌ای
۱. سوزاندن سوخت‌های فسیلی
سوخت‌های فسیلی بخش مهمی از زندگی ما هستند؛ این نوع سوخت‌ها باعث آزادشدن دی‌اکسید شده و به‌طور گسترده در حمل‌ونقل و تولید برق استفاده می‌شوند. با افزایش جمعیت، استفاده از سوخت‌های فسیلی افزایش یافته‌است. این امر منجر به افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای در جو شده.
۲. جنگل‌زدایی
گیاهان و درختان، دی‌اکسید کربن را جذب کرده و اکسیژن را آزاد می‌کنند. به دلیل قطع درختان، گازهای گلخانه‌ای به میزان قابل‌توجهی افزایش می‌یابند که این امر باعث افزایش دمای زمین می‌شود.
۳. کشاورزی
اکسید نیتروژن مورد استفاده در کودهای کشاورزی، یکی از عوامل موثر در اثر گلخانه‌ای در جو است.
۴. زباله‌های صنعتی و دفن زباله‌ها
کارخانه‌جات و صنایع، گازهای مضری تولید می‌کنند که در جو منتشر می‌شود؛ گازهای دی‌اکسید کربن و متان از محل دفن زباله‌ها آزاد شده که به گازهای گلخانه‌ای می‌افزایند.
اثرات اصلی افزایش گازهای گلخانه‌ای
۱. گرمایش جهانی
به این پدیده، افزایش تدریجی میانگین دمای جو زمین گفته می‌شود. علت اصلی این موضوع زیست‌محیطی، افزایش حجم گازهای گلخانه‌ای مانند دی‌اکسید کربن و متان است که در اثر سوزاندن سوخت‌های فسیلی، انتشار گازهای گلخانه‌ای از وسایل نقلیه، صنایع و سایر فعالیت‌های انسانی منتشر می‌شود.
۲. تخریب لایه‌ی ازون
لایه‌ی ازون از زمین در برابر اشعه‌های مضر فرابنفش خورشید محافظت می‌کند که در نواحی بالایی استراتوسفر یافت می‌شود. تخریب لایه ازون منجر به ورود اشعه‌های مضر”UV” به سطح زمین می شود که ممکن است منجر به سرطان پوست شود و همچنین می‌تواند آبوهوا را به‌شدت تغییر دهد. علت اصلی این پدیده، تجمع گازهای گلخانه‌ای طبیعی از جمله کلروفلوئوروکربن‌ها، دی‌اکسید کربن، متان و غیره است.
۳. مه‌دود و آلودگی هوا
مه‌دود از ترکیب دود و مه تشکیل می‌شود. مه‌دود نوعی از آلودگی هوا است که می‌تواند در اثر وسایل طبیعی و فعالیت‌های انسان ایجاد شود. مه‌دود به‌طور کلی از تجمع بیشتر گازهای گلخانه‌ای از جمله نیتروژن و اکسید گوگرد تشکیل می‌شود. عوامل اصلی تشکیل مه‌دود شامل گازهای گلخانه‌ای اتومبیل و صنعتی، آتش‌سوزی کشاورزی، آتش‌سوزی طبیعی جنگل‌ها و واکنش مواد شیمیایی می‌شود.
۴. اسیدی‌شدن آب‌ها
افزایش مجموع گازهای گلخانه‌ای موجود در هوا، اکثر آب‌های جهان را اسیدی کرده‌است. گازهای گلخانه‌ای با آب باران مخلوط می‌شوند و به‌صورت باران اسیدی می‌ریزند. این منجر به اسیدی‌شدن بدنه‌های آبی می‌شود؛ همچنین آب باران آلودگی‌ها را به‌همراه خود حمل می‌کند و به رودخانه، نهرها و دریاچه‌ها می‌ریزد و در نتیجه باعث اسیدی‌شدن آن‌ها می‌شود.
۵. ذوب‌شدن یخ‌های قطبی
یکی از نتایج گازهای گلخانه‌ای این است که یخ‌های قطبی با سرعت نگران‌کننده‌ای شروع به ذوب‌شدن می‌کنند. این موضوع برای حیواناتی که برای بقای خود به آن کلاهک‌های یخی تکیه می‌کنند؛ به‌عنوان مثال فوک‌ها و خرس‌های قطبی که از آن‌ها به‌عنوان پناهگاه، مکان‌هایی برای شکار و مکان‌هایی برای بزرگ‌کردن بچه‌هایشان استفاده می‌کنند، مشکل‌ساز است. ذوب‌شدن یخ‌های قطبی می‌تواند به این معنا باشد که میانگین سطح دریا به سرعت شروع به افزایش هشداردهنده خواهد کرد. وقتی سطح دریا خیلی بالا می‌آید، شروع به ناپدیدشدن برخی از زمین‌های پایین‌تر در سراسر جهان می‌کند، به این معنی که میلیون‌ها نفر، مجبور به مهاجرت خواهند شد یا حتی ممکن است بمیرند.
۶. تغییر اقلیم و فصول
انباشت گازهای گلخانه‌ای در جو به این معنی است که میانگین دما به تدریج افزایش می‌یابد و بارش باران در برخی از مناطق جهان کم شده، فصول و اقلیم‌ها بیشتر و پراکنده‌تر می‌شوند، شدت بارش را تشدید می‌کند و مناطق مرطوب را مرطوب‌تر و مناطق خشک را خشک‌تر می‌کند؛ برای مثال، مکان‌هایی که در طول سال بارانی نیستند، ممکن است بارندگی بیشتری داشته باشند. جایی که در فصل زمستان برف نمی‌بیند، ممکن است از بارش برف زود هنگام غافلگیر شود. به این دلیل گرم‌شدن زمین اثرات ضربه‌ای زیادی دارد که ردیابی آن‌ها دشوار است؛ اما می‌تواند باعث اختلال در نحوه‌ی عملکرد فصول و آبوهوا شود.
۷. تشدید رویداد‌های آب و هوایی
اثرات گلخانه‌ای باعث بروز رویداد‌های شدید آبوهوایی مکرر و یا رویدادهایی مانند موج گرما، طوفان، خشکسالی و سیل می‌شود. شکل‌گیری طوفان‌ها با دمای دریا مرتبط است و با اثر گلخانه‌ای افزایش می‌یابد.
۸. طغیان جزایر و شهر‌های ساحلی
با ذوب‌شدن یخچال‌ها و افزایش دمای اقیانوس‌ها، سطح دریا افزایش می‌یابد. طبق گزارش “IPCC”، میانگین سطح آب دریا‌ها در جهان طی سال‌های ۱۹۰۱ تا ۲۰۱۰، نوزده سانتی‌متر افزایش یافت. تخمین‌زده می‌شود که سطح دریا تا سال ۲۱۰۰ بین ۱۵ تا ۹۰ سانتی‌متر بالاتر از سطح فعلی باشد و زندگی ۹۲ میلیون نفر را تهدید کند.
۹. کمبود مواد غذایی
طبق گزارش فائو سازمان ملل، تغییرات آبوهوایی به دلیل کاهش بازده محصول و کاهش در دسترس‌بودن زمین‌های زراعی (صفحه‌های ساحلی و رودخانه‌ها اغلب حاصلخیزترین خاک‌ها هستند)، با گرسنگی و سوءتغذیه متعاقب آن، سؤالاتی را در مورد دسترسی به غذا ایجاد می‌کند. “UNCCD” گفته‌است که یک سوم از زمین‌های قابل‌استفاده در جهان در ۳۰ سال گذشته به شدت تخریب شده‌است، به‌طوری که سالانه ۷۵ میلیارد تن خاک از زمین‌های قابل‌کشت از دست می‌رود. این سازمان در مورد کمبود مواد غذایی به دلیل کاهش تولیدات کشاورزی که به شدت کشور‌های جنوب صحرای آفریقا و جنوب آسیا را تحت تأثیر قرار می‌دهد، هشدار می‌دهد.
۱۰. بیماری‌های همه‌گیر
گرمایش زمین به دلیل اثر گلخانه‌ای باعث می‌شود که بیماری‌های عفونی مانند مالاریا، وبا، دانگ و کووید ۱۹ در سراسر جهان گسترش یابد. علاوه‌بر این، گرمای شدید و آلودگی نیز مشکلات قلبی و تنفسی را افزایش داده‌است.
۱۱. مهاجرت گونه‌ها
براساس گزارش بانک جهانی، تغییرات آبوهوایی می‌تواند تا سال ۲۰۵۰ بیش از ۱۴۰ میلیون نفر را مجبور به مهاجرت کند. به‌طور مشابه، گونه‌های جانوری نیز برای زنده‌ماندن از تغییرات الگوی آبوهوایی به دلیل افزایش دما، مجبور به مهاجرت خواهند شد.
عوامل کاهنده‌ی اثر گلخانه‌ای
۱. استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر
منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، باد و برق‌آبی بدون تولید گازهای گلخانه‌ای برق تولید می کنند. با استفاده از این منابع انرژی، می‌توانیم اتکای خود را به سوخت‌های فسیلی کم کرده و در نتیجه انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهیم.
۲. بهره‌وری انرژی
بهبود بهره‌وری انرژی راه دیگری برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای است. این را می‌توان با استفاده از وسایل کارآمدتر، بهبود عایق در ساختمان‌ها و استفاده از وسایل‌نقلیه‌ی کم‌مصرف‌تر انجام داد. با کاهش مصرف انرژی، می‌توان میزان گازهای گلخانه‌ای را که در اتمسفر آزاد می‌شود، کاهش داد.
۳. کاهش استفاده از کودهای مبتنی بر نیتروژن
کودهای مبتنی بر نیتروژن به‌طور معمول در کشاورزی استفاده می شوند و می‌توانند در انتشار گازهای گلخانه‌ای نقش داشته باشند. هنگامی که این کودها به خاک اضافه می‌شوند، می‌توانند اکسید نیتروژن را آزاد کنند که یک گاز گلخانه‌ای قوی است. با کاهش مصرف این کودها، می‌توان میزان اکسید نیتروژنی را که در اتمسفر آزاد می‌شود، کاهش داد.
۴. استفاده از ترموستات قابل‌برنامه‌ریزی
یک ترموستات قابل‌برنامه‌ریزی می‌تواند به کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کند. با تنظیم خودکار دمای خانه در زمان خواب یا خارج از خانه، می‌توانید میزان انرژی مصرفی برای گرم‌کردن یا خنک‌کردن خانه‌ی خود را کاهش دهید. این می‌تواند منجر به صرفه‌جویی قابل‌توجهی در انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای شود.
۵. ذخیره‌ی کربن در خاک و پوشش گیاهی
ذخیره‌ی کربن در خاک و پوشش گیاهی می‌تواند به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کند. این را می‌توان از طریق شیوه‌های استفاده از زمین سازگار با آبوهوا مانند احیای جنگل، جنگل‌کاری و کشاورزی حفاظتی انجام داد. این اقدامات می‌تواند به ذخیره‌ی کربن در خاک و پوشش گیاهی و همچنین کاهش میزان دی‌اکسید کربنی که در جو آزاد می‌شود، کمک کند.
به‌طور کلی، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای برای توقف تغییرات آبوهوایی ضروری است. با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، بهبود بهره‌وری انرژی، کاهش استفاده از کودهای مبتنی بر نیتروژن، استفاده از ترموستات قابل برنامه‌ریزی و ترویج ذخیره‌ی کربن در خاک و پوشش گیاهی، انسان‌ها می‌توانند در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و حفاظت از سیاره نقش داشته باشند.
نویسنده و ویراستار: حدیث پرهیزگاری
منابع:
- Karl, T. R., & Trenberth, K. E. (2003). Modern global climate change. science, 302(5651), 1719-1723.
- Le Treut, H., Sommerville, R., Cubasch, U., Ding, Y., Mauritzen, C., Mokssit, A., … & Widmann, M. (2006). Historical overview of climate change science. In IPCC 4RG.
- “NASA Science Mission Directorate article on the water cycle”. (January 2009).
- www.climatechange.ir
- Kiehl, J. T., & Trenberth, K. E. (1997). Earth’s annual global mean energy budget. Bulletin of the American meteorological society, 78(2), 197-208.
- Atmospheric Concentration of Greenhouse Gases. U.S. Environmental Protection Agency. 1 August 2016. Archived from the original on 19 October 2021. Retrieved 6 September 2021.
- Inside the Earth’s invisible blanket. sequestration.org. Archived from the original on 28 July 2020. Retrieved 5 March 2021.
- Prather, M. J., & Hsu, J. (2008). NF3, the greenhouse gas missing from Kyoto. Geophysical Research Letters, 35(12).
- Held, I. M., & Soden, B. J. (2000). Water vapor feedback and global warming. Annual review of energy and the environment, 25(1), 441-475.
- Anthony, K. W., & Macintyre, S. (2016). Nocturnal escape route for marsh gas. Nature, 535(7612), 363-365.
- Powell, A., & Scolding, J. W. (2018). Direct application of ozone in aquaculture systems. Reviews in Aquaculture, 10(2), 424-438.
- Rosenblum, J., Ge, C., Bohrerova, Z., Yousef, A., & Lee, J. (2012). Ozonation as a clean technology for fresh produce industry and environment: sanitizer efficiency and wastewater quality. Journal of applied microbiology, 113(4), 837-845.
- Umar, S. A., & Tasduq, S. A. (2022). Ozone layer depletion and emerging public health concerns-an update on epidemiological perspective of the ambivalent effects of ultraviolet radiation exposure. Frontiers in Oncology, 12.
- Emmanouil, D. E., & Quock, R. M. (2007). Advances in understanding the actions of nitrous oxide. Anesthesia progress, 54(1), 9-18.
- Zafirova, Z., Sheehan, C., & Hosseinian, L. (2018). Update on nitrous oxide and its use in anesthesia practice. Best Practice & Research Clinical Anaesthesiology, 32(2), 113-123.
- NASA’s Jet Propulsion Laboratory. Steamy Relationships: How Atmospheric Water Vapor Amplifies Earth’s Greenhouse Effect. By Alan Buis
- Leite, S. (2020). Refueling the future—Mastery project. https://gcelabschool. org/courses/refueling-the-future/.
- https://www.rainforestcoalition.org/understanding%20deforestation/?gclid=CjwKCAjw04yjBhApEiwAJcvNob1cvtZc2QtnQrlLjRYcJDwjh9FfNBx3B8WQYq4KibvAiF1zkhAH_hoCv3UQAvD_BwE
- Kahrl, F., Li, Y., Su, Y., Tennigkeit, T., Wilkes, A., & Xu, J. (2010). Greenhouse gas emissions from nitrogen fertilizer use in China. Environmental science & policy, 13(8), 688-694.
- United States Environmental Protection Agency. Basic Information about Landfill Gas. Last Updated on April 21, 2023
- European Commission. Causes of climate change. Global warming
- European Commission. Protecting the ozone layer
- Geddes, J. A., & Murphy, J. G. (2012). The science of smog: a chemical understanding of ground level ozone and fine particulate matter. In Metropolitan sustainability (pp. 205-230). Woodhead Publishing.
- United States Environmental Protection Agency. Greenhouse Gas Emissions. Overview of Greenhouse Gases
- Stocker, T. (Ed.). (2014). Climate change 2013: the physical science basis: Working Group I contribution to the Fifth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge university press.
- https://css.ir/fa/content/114501/%DA%AF%D8%A7%D8%B2%D9%87%D8%A7%DB%8C_%DA%AF%D9%84%D8%AE%D8%A7%D9%86%D9%87%E2%80%8C%D8%A7%DB%8C_%D9%88_%D8%A2%D9%84%D9%88%D8%AF%DA%AF%DB%8C_%D9%87%D9%88%D8%A7
