Efekt cieplarniany

Efekt cieplarniany (ang. greenhouse effect) to zjawisko polegające na podnoszeniu temperatury Ziemi poprzez zamianę energii promieniowania na ciepło w atmosferze. Dzieje się tak na skutek pojawiania się w atmosferze gazów o liczbie atomów większej niż dwa. Gazy te nazywane są gazami cieplarnianymi (S. Gumuła, M. Piaskowska 2009, s. 189).

Wpływ gazów na efekt cieplarniany

Za główną przyczynę ocieplania się klimatu uznaje się emisję gazów cieplarnianych, które mają związek z działalnością człowieka (gazy antropogeniczne). Zalicza się do nich (G. Siemiątkowski 2013, s.81):

• dwutlenek węgla (CO₂),
• podtlenek azotu (N₂O),
• metan (CH₄),
• freony oraz ich pochodne i zamienniki,
• inne gazy.

Wpływ gazów na efekt cieplarniany określa się poprzez efektywność pochłaniania przez nich promieniowania długofalowego, czyli ciepła. Promieniowanie słoneczne w dużym stopniu dociera przez atmosferę na powierzchnię Ziemi, przez którą następnie jest pochłaniane. wskutek tego Ziemia się nagrzewa, a następnie oddaje energię cieplną w postaci promieniowania długofalowego, które pochłaniane jest przez gazy cieplarniane. Większa część promieniowania oddawana jest z powrotem na Ziemię w postaci promieniowania zwrotnego, które ponownie ją ogrzewa. Pozostała część promieniowania przepuszczana jest w przestrzeń kosmiczną.

Zdolność gazów do "zatrzymywania" ciepła powoduje, że Ziemia się nagrzewa. Wpływa również na rozwój życia na globie ziemskim, ponieważ dostarcza potrzebnych substancji do jego podtrzymania. Ostatnimi czasy sytuacja jednak zaczęła ulegać zmianie. Dotychczas koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze malała, a azotu i tlenu rosła, jednak od pewnego czasu zaczęto obserwować odwrotną tendencję (G. Siemiątkowski 2013, s.86-88).

Wpływ emisji dwutlenku węgla na efekt cieplarniany

Dwutlenek węgla ma ogromny wpływ na pogłębianie się efektu cieplarnianego, a jego emisja od kilkudziesięciu lat stale rośnie. Od 1990 roku emisja CO₂ zwiększyła się o 38%, a od 2000 roku wzrasta o 2,6% na rok (T. Olkuski 2015, s. 89). Do głównych źródeł emisji CO2 zalicza się energetykę wraz z wydobyciem paliw, przemysł i transport, budowę oraz eksploatację budynków, a także spalanie biomasy i wylesianie. Największym emitentem CO₂ na świecie są Chiny, które odpowiadają za emisję niemal 10 000 mln MgCO₂/rok (dane na rok 2017). Polska zajmuje 21. miejsce na świecie, a 5. w Europie w rankingu największych emitentów CO₂. Wysoka pozycja w rankingu wynika głównie z dużego wykorzystania węgla w gospodarce energetycznej oraz z opalania gospodarstw domowych nieprzeznaczonymi do tego materiałami (M. Woźniak, B. Saj 2019, s. 205).

Efekt cieplarniany a zmiany klimatu

Nasilające się zjawisko efektu cieplarnianego jest główną przyczyną globalnego ocieplenia. Globalne ocieplenie z kolei wiąże się z licznymi zmianami wielu elementów systemu klimatów oraz zasobów wodnych. Ogromny wpływ globalnego ocieplenia można zaobserwować, między innymi (Z.W. Kundzewicz 2011, s. 44-45):

• w kriosferze (lodowce, lody, pokrywa śnieżna) - pod wpływem rosnących temperatur lodowce cofają się oraz topnieją w tempie szybszym niż kiedykolwiek, co jednocześnie wiąże się z podnoszeniem się poziomu oceanów;
• w ciepłym klimacie, gdzie wzrasta intensywność opadów, która wiąże się ze zwiększonym ryzykiem występowania powodzi;
• w systemach biologicznych - zmianom ulegają fazy fizjologiczne roślin, zagrożone są rafy koralowe, które pod wpływem wysokiej temperatury blakną oraz niektóre gatunki roślin i zwierząt mogą ulec redukcji ze względu na brak możliwości dostosowania się do nowych warunków;
• w skutkach zdrowotnych - fale upałów w połączeniu z zanieczyszczonym powietrzem negatywnie wpływają na zdrowie, a nawet życie ludzi (głównie starszych, chorych oraz dzieci).

Rola roślin w regulacji efektu cieplarnianego

Rośliny odgrywają kluczową rolę w regulacji efektu cieplarnianego poprzez proces fotosyntezy, w którym absorbują dwutlenek węgla (CO2) z atmosfery. Proces ten polega na wykorzystaniu energii słonecznej do przekształcenia CO2 i wody w glukozę i tlen. Glukoza jest następnie wykorzystywana przez rośliny do wzrostu, wytwarzania substancji odżywczych i produkcji tlenu.

W wyniku fotosyntezy rośliny pobierają CO2 z atmosfery, co jest niezwykle istotne w kontekście zmniejszania ilości tego gazowego składnika efektu cieplarnianego. CO2 jest głównym gazem cieplarnianym odpowiedzialnym za zatrzymywanie ciepła w atmosferze i prowadzenie do wzrostu temperatury na Ziemi. Zwiększenie ilości roślin na Ziemi może przyczynić się do absorpcji większej ilości CO2 i ograniczenia efektu cieplarnianego.

Jednym z najważniejszych działań mających na celu ograniczenie efektu cieplarnianego jest zalesianie i odbudowa siedlisk naturalnych. Rośliny, zwłaszcza drzewa, są w stanie efektywnie absorbować CO2, zwłaszcza w trakcie swojego wzrostu. Zalesianie obszarów, które zostały wycięte lub zniszczone przez działalność człowieka, pozwala na odbudowę ekosystemów, które są w stanie wchłonąć duże ilości CO2. Ponadto, lasy pełnią również funkcję magazynu węgla, ponieważ drewno zawiera zgromadzony w nim dwutlenek węgla.

Kolejnym sposobem, w jaki rośliny mogą przyczynić się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, jest rozwijanie rolnictwa ekologicznego i zrównoważonych praktyk uprawy. Tradycyjne metody rolnictwa, takie jak stosowanie nawozów sztucznych i pestycydów, przyczyniają się do emisji gazów cieplarnianych, takich jak azotany i metan. Zmiana na bardziej ekologiczne metody uprawy, takie jak uprawa organiczna, agroforestry czy rolnictwo precyzyjne, może ograniczyć emisję tych gazów.

Rośliny w uprawach organicznych są uprawiane bez stosowania sztucznych nawozów i pestycydów, co pozwala na zmniejszenie ilości emisji gazów cieplarnianych. Agroforestry polega na łączeniu upraw rolniczych z nasadzeniem drzew, co przyczynia się do większego pochłaniania CO2. Rolnictwo precyzyjne wykorzystuje nowoczesne technologie, takie jak GPS i czujniki, aby minimalizować zużycie zasobów i optymalizować produkcję, co wpływa na redukcję emisji gazów cieplarnianych.

Wpływ efektu cieplarnianego na gospodarkę

Efekt cieplarniany ma istotny wpływ na rolnictwo, przede wszystkim poprzez zmianę warunków klimatycznych. Wzrost temperatury i zmiany opadów mogą prowadzić do obniżenia plonów upraw, co stanowi poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa żywnościowego. Wyższe temperatury sprzyjają rozwijaniu się szkodników i chorób roślin, które mogą zniszczyć uprawy i obniżyć ich wydajność. Ponadto, nieregularne opady mogą prowadzić do susz, które powodują uszkodzenie roślin i ograniczenie dostępności wody dla upraw.

Efekt cieplarniany może również stanowić poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa żywnościowego. Obniżenie plonów upraw może prowadzić do niedoborów żywności, zwłaszcza w krajach, które są już zależne od importu żywności. Wzrost temperatury może również wpływać na jakość żywności, prowadząc do utraty wartości odżywczych i zmniejszenia trwałości produktów spożywczych. W dłuższej perspektywie, zmiany klimatyczne mogą prowadzić do zmian w dystrybucji roślin i zwierząt, co może wpływać na dostępność różnorodnych produktów spożywczych.

Brak dostępności wody pitnej

Efekt cieplarniany przyczynia się do zmian w cyklu wodnym, co może prowadzić do susz i zmniejszenia ilości dostępnej wody pitnej. Wzrost temperatury powoduje przyspieszenie parowania wody z powierzchni, co z kolei prowadzi do zmniejszenia ilości wody w rzekach, jeziorach i zbiornikach wodnych. Susze mają negatywny wpływ na rolnictwo, ale także na inne sektory gospodarki, takie jak przemysł czy energetyka, które również potrzebują dostępu do wody pitnej.

Brak dostępności wody pitnej może prowadzić do konfliktów o zasoby wodne. W sytuacji, gdy zapotrzebowanie na wodę przekracza ilość dostępnych zasobów, może dochodzić do rywalizacji i sporów między różnymi sektorami gospodarki, regionami czy nawet państwami. Konflikty o wodę mogą mieć poważne konsekwencje społeczne, gospodarcze i polityczne, pogłębiając nierówności społeczne i destabilizując regiony.

Wzrost kosztów ochrony infrastruktury

Efekt cieplarniany wymaga adaptacji i modernizacji infrastruktury, co wiąże się z dodatkowymi kosztami. Wzrost temperatury i ekstremalne zjawiska pogodowe, takie jak powodzie czy burze, mogą prowadzić do uszkodzeń infrastruktury, takiej jak drogi, mosty, budynki czy linie energetyczne. Konieczność naprawy i odbudowy infrastruktury stanowi duże wyzwanie finansowe dla gospodarek, zwłaszcza w krajach o słabszej strukturze ekonomicznej.

Wzrost temperatury i zmiany klimatyczne zwiększają ryzyko wystąpienia ekstremalnych zjawisk pogodowych, takich jak huragany, powodzie czy susze. Te zjawiska mogą powodować znaczne zniszczenia infrastruktury, co wymaga inwestycji w ochronę przed tymi zagrożeniami. Wzrost kosztów ochrony infrastruktury może mieć negatywny wpływ na budżety państw i przedsiębiorstw, a także na stabilność gospodarki.

Efekt cieplarniany — artykuły polecane

Główne problemy ekologiczne — Emisja gazów cieplarnianych — Ocieplenie klimatu — Degradacja biosfery — Dziura ozonowa — Zmiany klimatu — Globalne ocieplenie — Zanieczyszczenie wody — Zanieczyszczenie powietrza

Bibliografia

• Gumuła S., Piaskowska M. (2009), Emisja dwutlenku węgla a zagrożenie efektem cieplarnianym, Polityka energetyczna, Tom 12, Zeszyt 2
• Kundzewicz Z. (2011), Zmiany klimatu, ich przyczyny i skutki: obserwacje i projekcje, Landform Analysis, nr 15
• Olkuski T. (2015), Wpływ handlu uprawnieniami do emisji CO2 w Unii Europejskiej na przeciwdziałanie zmianom klimatu, Polityka energetyczna, Tom 18, Zeszyt 3
• Siemiątkowski S. (2013), Emisja antropogenicznych gazów cieplarnianych i ich wpływ na efekt cieplarniany, Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, nr 15
• Woźniak M., Saj. B. (2019), Wpływ polityki energetycznej na zmiany klimatu w opinii młodzieży województwa podkarpackiego, Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk, nr 109

Autor: Dominika Szczepańska