Ugrás a tartalomhoz

Globális környezeti problémák és néhány társadalmi hatásuk

Dr. Anda Angéla Dr. Burucs Zoltán Dr. Kocsis Tímea (2011)

Kempelen Farkas Hallgatói Információs Központ

4. fejezet - A LÉGKÖRI ÜVEGHÁZHATÁS ÉS FOKOZÓDÁSA (KOCSIS TÍMEA)

4. fejezet - A LÉGKÖRI ÜVEGHÁZHATÁS ÉS FOKOZÓDÁSA (KOCSIS TÍMEA)

A Föld légköre egyfajta energiacsapdaként működik, hasonlóan, mint üvegházak. Az üvegházhatás nem más, mint a légkör hővisszatartó képessége, melynek segítségével bolygónk az élővilág számára komfortos élőhellyé válik. Ennek fizikai okait a Napból bolygónkra érkező sugárzás légköri útjának folyamatai, valamint a Föld kisugárzása és a légköri összetétel jelentik. A légkör alkotóelemi tulajdonságuknak megfelelően nem minden sugárzási részt engednek át: hullámhosszuktól függően egyeseket visszavernek (reflexió), egy részt elnyelnek (abszorpció), s vannak olyanok, amelyeket továbbengednek. Az igen rövid hullámhosszú elektromágneses sugárzást és az UV-sugárzás nagyobb részét a légkör nem, vagy csak korlátozottan engedi tovább, míg a Nap sugárzásának jelentős részét kitevő fényt szinte tejes egészében keresztülbocsátja (4.1. ábra). A felszínre érkező sugárzás azonban – az ott lévő anyagokkal kölcsönhatásba kerülve – hosszú hullámú hősugárzássá alakul át, amit már csak kevéssé enged át a légkör. Az így keletkező hőtöbblet az, ami az élet számára kedvező feltételeket teremt bolygónkon. Tehát az üvegházhatás a földi élet szempontjából létfontosságú természetes folyamat.

Az üvegházhatás és a felszíni középhőmérséklet Varga-Haszonits et al. nyomán

A felszínre érkező napsugárzás szolgáltatja gyakorlatilag az összes energiát, amely a bioszférában lejátszódó folyamatokat mozgásban tartja. Majdnem a teljes napsugárzás a 0,15 és a 0,4 μm közötti hullámhosszon érkezik le. Több mint 90%-a pedig a látható fény tartományában a 0,3 és 0,7 μm között. A légkörön áthaladó sugárzás intenzitása csökken a vízgőz és más gázok által okozott visszaverődés, szóródás és elnyelés következtében. Befolyásolják még ezt a levegőben lebegő aeroszolok is. Átlagosan a légkör a napsugárzás 30%-át visszaveri a bolygóközi térbe, többet ott, ahol felhőzet van, kevesebbet, ahol derült az ég. Ehhez járul még, hogy a légkör alsó rétege, a troposzféra a beérkező sugárzás mintegy 20%-át elnyeli (attól függően, hogy mennyi aeroszolt és port tartalmaz). Ennek az elnyelt sugárzásnak egy részét a légkör infravörös sugárzás formájában kisugározza a földfelszín felé. A napsugárzásnak az a része, amelyet sem vissza nem vert, sem el nem nyelt a légkör, eléri a földfelszínt, s ott vagy visszaverődik, vagy elnyelődik.

Az elnyelt napsugárzás következtében a földfelszín felmelegszik, s saját sugárzást bocsát ki, amely 4 és 50 μm közötti hullámhosszúságú infravörös vagy hősugárzás. Mivel a két spektrum között csak egészen csekély átfedés van a beérkező napsugárzást általában rövidhullámú sugárzásnak, míg a földfelszín kisugárzását hosszúhullámú sugárzásnak nevezzük. A földfelszínről történő kisugárzás egy részét a levegő elnyeli és visszasugározza a földfelszínre, a visszamaradó rész a bolygóközi térbe távozik. A földfelszínre érkező és a földfelszínről távozó energia-áramok a nap folyamán és az év folyamán változnak. Hosszabb időszakot figyelembe véve azonban a felszín által elnyelt napsugárzás mennyisége és a földfelszín által kisugárzott hősugárzás mennyisége egyensúlyban van egymással, ezért a földfelszín középhőmérséklete többé-kevésbé állandónak tekinthető.

Ha a légkör a földfelszín által kisugárzott hosszúhullámú sugárzás számára átbocsátó lenne, vagyis nem tudná egy részét visszatartani, akkor a földfelszín átlagos egyensúlyi hőmérséklete meglehetősen hideg lenn, mégpedig -18°C. A földfelszín olyan hőmérsékletig melegszik fel, amelyen éppen annyi hőt sugároz ki, mint amennyi beérkezett. Ezt a hőmérsékletet nevezzük egyensúlyi hőmérsékletnek. A valóságban azonban a kifelé menő sugárzás egy részét a légkörben lévő vízgőz, a felhőkben lévő vízcseppek és egyes nyomanyagok elnyelik, s ezáltal a földfelszín középhőmérsékletét +15°C-ra elemik, s ezzel a földi élet számára kedvező környezetet teremtenek. A hosszúhullámú sugárzást elnyelő gázok: a vízgőz, a szén-dioxid, az ózon, a metán és a dinitrogén-oxid a légkörben természetes módon fordulnak elő.