تاثیر گازهای گلخانه ای بر گرم شدن زمین

درحالی‌که سایر سیاره‌های 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 می‌کند و دمای آن را در سطح مناسبی نگه می‌دارد. بااین‌حال، 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 گلخانه‌ای آشنا شوید.

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

تابش اشعه ماوراء بنفش از طول موج کوتاه‌تر و سطح انرژی بالاتری نسبت به نور مرئی برخوردار است، درحالی‌که اشعه مادون‌قرمز دارای طول موج بلندتر و سطح انرژی ضعیف‌تری است. به گفته ناسا، حدود 30 درصد از پرتوهای تابیده‌شده به جو زمین بلافاصله توسط ابرها، یخ‌ها، برف‌ها، شن‌ها، ماسه‌ها و سایر سطوح بازتابنده، به فضا منعکس می‌شود. 70 درصد باقیمانده اشعه خورشیدی ورودی، توسط اقیانوس‌ها، زمین و جو جذب می‌شود. با گرم شدن آن‌ها، اقیانوس‌ها، زمین و جو گرما را به‌صورت تابش حرارتی مادون‌قرمز آزاد می‌کنند که بخشی از آن از اتمسفر و فضا عبور می‌کند.

به گفته ناسا، این تعادل پرتوهای ورودی و خروجی است که زمین را قابل سکونت می‌کند و میانگین دمای آن را در حدود 59 درجه فارنهایت (15 درجه سانتی‌گراد) نگه می‌دارد. بدون این تعادل جوی، زمین به اندازه ماه سرد و بی‌جان 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 سانتی‌گراد) است. در مقابل سیاره زهره دارای اتمسفری بسیار متراکم است که تابش خورشید را به دام می‌اندازد. متوسط دما در زهره حدود 864 درجه فارنهایت (462 درجه سانتی‌گراد) است.

تبادل تابش ورودی و خروجی که زمین را گرم می‌کند اغلب به‌عنوان اثر گلخانه‌ای شناخته می‌شود، زیرا گلخانه نیز به همین روش عمل می‌کند.

اشعه ماوراء بنفش خورشید، به‌راحتی از دیواره‌های شیشه‌ای گلخانه عبور می‌کند و توسط گیاهان و سطوح سخت داخل آن جذب می‌شود. در مقابل، اشعه ضعیف مادون‌قرمز در عبور از دیواره‌های شیشه‌ای مشکل دارد و در داخل آن به دام می‌افتد، بنابراین گلخانه را گرم می‌کند. این اثر اجازه می‌دهد تا گیاهان گرمسیری حتی در طول زمستان سرد نیز در گلخانه رشد کنند.

پدیده‌ای مشابه در یک اتومبیل که در یک روز سرد و آفتابی در بیرون پارک شده است رخ می‌دهد. تابش خورشیدی ورودی، فضای داخلی خودرو را گرم می‌کند، اما تابش حرارتی خروجی در داخل پنجره‌های بسته اتومبیل به دام می‌افتد.

در جو زمین نیز پدیده نسبتاً مشابهی اتفاق می‌افتد؛ پرتوهای پرانرژی خورشیدی، به‌راحتی از جو زمین عبور می‌کنند و به سطح زمین می‌رسند؛ اما در مقابل، پرتوهای مادون‌ قرمز به‌طور کامل نمی‌توانند از جو زمین به فضا منعکس شوند؛ بنابراین باعث گرم ماندن زمین در حد نرمال می‌شوند. درصورتی‌که تراکم مولکول‌های سازنده اتمسفر به هم بریزد، زمین می‌تواند سردتر یا گرم‌تر از حالت کنونی بشود.

مایکل دالی، استادیار علوم محیط زیست در کالج لاسل می‌گوید: "یکسری مولکول‌های گازی شکل به مقدار قابل ملاحظه‌ای در جو حضور دارند که تابش مادون‌قرمز حرارتی را جذب می‌کنند و اجازه خروج آن را نمی‌دهند؛ افزایش این مولکول‌ها می‌تواند سیستم آب‌وهوایی را تغییر دهند. این نوع مولکول‌های گاز را گازهای گلخانه‌ای می‌نامند." دی‌اکسید کربن (CO2) و سایر گازهای گلخانه‌ای مانند پتو عمل می‌کنند و تابش مادون‌قرمز را جذب می‌کنند و مانع از ورود آن به فضای بیرونی می‌شوند. این فرایند باعث گرم شدن تدریجی جو و سطح زمین می‌شود، همان فرایندی که به‌عنوان گرم شدن کره زمین شناخته می‌شود.

به گفته آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA)، این گازهای گلخانه‌ای شامل بخار آب، CO2، متان، اکسید نیتروژن (N2O) و سایر گازها هستند. از زمان وقوع انقلاب صنعتی در اوایل دهه 1800، سوزاندن سوخت‌های فسیلی مانند زغال‌سنگ، نفت و بنزین باعث افزایش غلظت گازهای گلخانه‌ای به‌ویژه CO2، در جو شده است. جنگل‌زدایی دومین منبع بزرگ افزایش دی‌اکسید کربن جو می‌باشد. سطح CO2 اتمسفر از ابتدای انقلاب صنعتی بیش از 40 درصد افزایش یافته است.

بر اساس اجماع جهانی دانشمندان، انتظار می‌رود اثر گلخانه، همراه با افزایش سطح گازهای گلخانه‌ای 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 آب‌وهوایی، 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 آب‌وهوایی 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 آب‌وهوایی که شامل مواردی مانند بالا رفتن سطح دریا و جاری شدن سیل می‌شود، سازگار شویم.

- با اعمال سیاست‌های قوی برای کاهش غلظت CO2 در جو، تأثیر تغییرات آب‌وهوایی را کاهش دهیم.

در حال حاضر برخی از دانشمندان در تلاش‌ هستند که راه‌هایی را برای مهندسی شرایط موجود و معکوس کردن روند گرم شدن کره زمین پیدا کنند. به‌عنوان‌مثال برخی از دانشمندان در سوئیس، پیشنهاد کاهش ابرهای سیروس را داده‌اند که گرما را در خود به دام می‌اندازند.