Dünya'nın Enerji Dengesi ve İklim Değişikliğinin Işınımlı Zorunluluğu
Dünyadaki enerji dengesi ve iklim değişikliğinin ışınımlı zorlanması hakkında bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun.
Giriş:
Dünyamız güneşten kısa dalga radyasyonları alıyor; üçte biri yansıtılır ve gerisi atmosfer, okyanuslar, kara, buz ve biota tarafından emilir. Güneş radyasyonundan emilen enerji, dünyadan ve atmosferinden çıkan radyasyonla uzun vadede dengelenir.
Ancak uzun dalga kızıl ötesi radyasyon olarak emilen ve yayılan enerji arasındaki denge, güneşin enerji çıktısı, dünyanın yörüngesindeki yavaş değişimler ve sera etkisine neden olan antropojenik faktörler, küresel ısınma, nükleer kış ve tükenme gibi birçok doğal faktör nedeniyle değişebilir. Antarktika'daki ozon tabakası ve ozon deliği. Kızıl ötesi radyasyonun emilimine genellikle radyasyon zorlama denir.
Atmosferimiz çeşitli yatay katmanlara ayrılmıştır. Her biri, sıcaklık profilinin eğimi ile karakterize edilir. Dünyanın yüzeyinden başlayarak bu katmanlara troposfer, stratosfer, mezosfer ve termosfer denir. Troposferde ve mezosferde sıcaklık irtifa ile azalırken, stratosfer ve termosferde yükseklikle artar.
Bu katmanları ayıran geçiş irtifalarına tropopause, stratopause ve mezopause denir. Atmosfer kütlesinin% 80'inden fazlası ve tüm su buharı bulutları ve yağışları troposferde meydana gelir. Ekvatorda yaklaşık 18 km, orta enlemlerde 10-12 km'ye kadar düşebilir ve kutuplarda ise sadece yaklaşık 5-6 km olabilir. Troposferde sıcaklık normalde km başına 5 ila 7 ° C düşer.
Bu bölge, havanın hızlı ve tam karışmasına neden olan güçlü dikey hareketler olduğu için genellikle çok çalkantılı bir yerdir. Bu karışım havanın kalitesini arttırır, çünkü çeşitli kirleticileri hızla azaltır. Troposferin üstünde, sabit bir kuru hava tabakası olan stratosfer vardır.
Stratosfer içine giren kirleticiler, troposferin içine sürüklenmeden önce orada daha uzun süre kalabilirler; burada daha kolay dağılırlar ve sonuçta çökeltme veya çökeltme ile giderilirler. Stratosferde kısa dalga ultraviyole radyasyonları, ozon (O3) ve oksijen (O2) tarafından emilir, böylece hava ısıtılır. Elde edilen sıcaklık inversiyonu bu bölgenin dengesine neden olur. Troposfer ve stratosfer birlikte, atmosferin kütlesinin yaklaşık% 99.9'unu oluşturur.
Stratosferden sonra mesosfer yer alır. Bu bölgede hava da oldukça hızlı karışır. Mezosferin üstünde termosfer bulunur. Termosferde ısıtma, güneş enerjisinin atomik oksijen tarafından emilmesinden kaynaklanır. Termosferde iyonosfer adı verilen yoğun yüklü parçacık parçacıkları bulunur. Radyo dalgalarını dünyaya geri yansıtır, bu nedenle uyduların buluşundan önce iyonosfer dünya çapında iletişim için özellikle önemlidir.
Sera etkisi:
3 mm'den daha az dalga boyuna sahip kısa dalga güneş radyasyonları atmosferden kolayca geçerken, dünya yüzeyinden (3 mm'den daha fazla) yayılan uzun dalga karasal radyasyonları atmosferde bulunan iz gazlarının bir kısmı tarafından kısmen absorbe edilir. Bu eser gazlar sera gazları olarak bilinir. (SG).
Ana sera gazları, troposfer ve stratosferde bulunan karbondioksit (C02) metan (CH4) azot oksit (N20), su buharı ve ozondur (O3). Bu doğal sera gazlarının yanı sıra, son yıllarda onlarca insan aktivitesinden dolayı kloroflorokarbonlar (CFC'ler) ve diğer halokarbonlar da eklenmiştir.
Güneş ışınımı veya kozmik ışınlar atmosferden geçtiğinde, havadaki çeşitli gaz ve aerosollerden etkilenirler. Bu gazlar ya radyan enerjinin ya da güneş ışınlarının etkilenmeden geçmesine izin verebilir ya da yansıma yoluyla yayılan ışınları ya da bu radyasyonları emerek durdurabilirler.
Benzer şekilde, bu gazlar ayrıca dünyanın yüzeyi tarafından yayılan giden kızılötesi radyasyonları (İR) de absorbe eder. Yeryüzünden yayılan uzun dalga termal radyasyonlarının çoğu, radyoaktif olarak aktif sera gazları tarafından emilir. Çok önemli bir sera gazı olan su buharı (H 2 O), 8 lessm'den daha düşük ve 18 mm'den daha fazla termal radyasyonları ve ayrıca 2.7 .m ve 4.3 mm'de merkezli bantları emer.
Dış karasal radyasyonlar için nispeten açık bir gökyüzü olan 7-12 µm atmosferik bir pencere bulunur. Bu dalga boylarındaki radyasyonlar, ozonla bağlantılı olan 9, 5 µm ile 10, 6 µm arasında küçük ama oldukça önemli bir emme bandı dışında atmosferden kolayca geçer. Tüm gelen güneş ışınımının dalga boyu 0.3 um'den daha az olan, yani ultraviyole (UV) ışınımı oksijen ve ozon tarafından emilir.
UV ışınımının bu şekilde emilimi, dünyanın yüzeyini zararlı ultraviyole ışınlarından koruyan stratosferde meydana gelir. Radyoaktif olarak aktif sera gazı gazları, dalga boyunu 4 um'den daha uzun emer. Bu absorpsiyon nedeniyle atmosfer ısıtılır, daha sonra şemada gösterildiği gibi enerjiyi toprağa ve uzaya geri gönderir (şek. 1). Bu yeşil ev gazları dünyanın yüzey sıcaklığını yükselterek, dünyadaki termal battaniye gibi davranır.
Sera etkisi terimi, camdan yapılmış geleneksel sera konseptine dayanmaktadır. Cam, kısa dalga güneş ışınlarını kolayca yeşil eve iletir ve yeşil evin içinde yayılan tüm uzun dalga ışınlarını emer. Bu radyasyon hapsi, sera içindeki yüksek sıcaklıklardan kısmen sorumludur. Bu etkinin çoğu, sadece muhafazanın neden olduğu iç mekanın konvektif soğutmasındaki azalma nedeniyledir. Aracınızın içini güneş altında park ettikten sonra ısıtmak, sera etkisinin bir başka basit örneğidir.
Dünyanın doğal bir yeşil ev etkisi olmasaydı, ortalama sıcaklığı -19 ° C olurdu. Böylece sera etkisinin dünya ısınmasından sorumlu olduğunu söyleyebiliriz. Her ne kadar sera etkisi doğal bir olgudur ve eskiden beri ortaya çıkmış olsa da, Sanayi Devrimi'nden sonra ya da 1950'lerden bu yana hızlı sanayileşme, arazi kullanımları için ormanların kesilmesi ve taşıtlardaki muazzam artış vb. Yeşil ev, çevrede bulunan gazlar arttıkça, dünya sıcaklığının çok daha hızlı artması nedeniyle birçok kat artmaktadır. Bu, hem gelişmekte olan hem de gelişmekte olan ülkeler için önemli bir endişe kaynağıdır.
İklim Değişikliğinin Işınımlı Zorlaması:
Yeşil ev etkisi, atmosferdeki radyal olarak aktif gazlar olmasaydı, dünyanın sıcaklığının 34 ° C'de daha yüksek olmasından sorumlu olan doğal bir fenomen olmasına rağmen. Çok sayıda gazın ve aerosolün insan kaynaklı emisyon kaynaklarının sera etkisini etkilediği açıktır, gelecekteki küresel iklimin tahmininde belirsizliğe yol açar. Küresel ortalama enerji akışı modelinde gösterildiği gibi
Toprak ve atmosferi tarafından emilen güneş enerjisi, uzun dalga radyasyonunun 235 w / m2'si ile dengelenmiş 235 w / m2'dir. Herhangi bir nedenden dolayı, gelen ışınım enerjisine fazladan bir enerji eklenirse, zamanla, iklim sistemi, yüzey sıcaklığını artırarak veya azaltarak, bu değişime uyum gösterecek olsa da, geçici olarak bu denge bozulur. Dünya, dengeye kavuşana kadar. Matematiksel olarak süreci şu şekilde temsil edebiliriz. Başlangıçta, dengeli sistem emilen eşit gelen güneş enerjisine (Qabs) ve çıkan radyant enerjiye (Qrad) sahiptir.
Sistem, gelen emilen enerjiye, yani AF (w / m2) gibi yayılan zorlama ile bozulduğunda, zamanla yeni bir denge kurulacaktır.
burada deltalar, absorbe edilen ve ışıldayan enerjilerin miktarındaki değişiklikleri ifade eder. 2'den 1 çıkarıldığında verir
Şimdiye dek sera etkisini, dünyanın ortalama sıcaklığının 34 ° C daha yüksek olması nedeniyle doğal bir fenomen olarak tanımladık, o zaman atmosferde radyal olarak aktif gazlar olmasaydı olurdu. İklim değişikliğini yayıcı zorlama kavramı, gelen güneş radyasyonları ve giden karasal radyasyonlar arasındaki dengenin bozulmasından dolayı atmosferdeki sera gazı (GHG) birikimine uygulanabilir.
Ayrıca, doğal ve insan yapımı kaynaklar, stratosferde ozon tabakasının tükenmesi, troposferde foto kimyasal olarak üretilen ozon birikimi ve dünya atmosferine ulaşan güneş ışınımlarındaki değişkenlik nedeniyle aerosollerde ve partikül maddelerinde meydana gelen değişikliklere de uygulanabilir.
Bu faktörler nedeniyle hem pozitif hem de negatif zorlama mümkündür. Pozitif zorlama küresel ısınmaya katkıda bulunurken negatif zorlama dünyanın soğumasına katkıda bulunur. Atmosferde bulunan gazlar ve partikül madde, hem doğrudan hem de dolaylı olarak yayıcı zorlayıcı etkiler uygulayabilir.
Doğrudan zorlama, atmosferdeki aslında bir kaynaktan yayılan maddelerden kaynaklanır. Dolaylı zorlama bu maddeler, atmosferin ışınım özelliklerini etkileyen bu gibi diğer atmosferik değişikliklere neden olduğunda meydana gelenlerdir.
Örneğin, aerosoller doğrudan güneş ışınlarını emerek veya yansıtarak zorlamayı etkiler, oysa bulutlar albedo'sunda değişikliklere neden olarak dolaylı etki gösterirler. Benzer şekilde, kloroflorokarbonlar (CFC'ler) gibi halokarbonlar da hem doğrudan hem de dolaylı etkiler gösterir. Halokarbonların doğrudan etkisi, radyasyon zorlamasındaki bir artıştır, çünkü bu gazlar, yani karbon artı flor, klor ve / veya brom, dünyadan büyük dalga karasal radyasyonlarını emer. Ayrıca stratosferde ozonu (O3) tahrip ederek dolaylı bir etkiye neden olurlar.
Ozon, gün ortasında atmosferik ışınımlı pencerede emilir, ozonun imhası pencereyi açar ve dünyanın daha kolay bir şekilde soğumasını sağlar, böylece halokarbonların doğrudan etkisinin, küresel ısınmaya katkıda bulunduğunu söyleyebiliriz; gezegen. Aşağıda verilen tabloda, sera gazları, aerosoller ve partikül madde ve güneş ışınımlarının doğrudan ve dolaylı etkileri nedeniyle ortaya çıkan yayıcı zorlamaların mevcut tahminlerinin özeti verilmiştir.
Halojenlerin katkıları bu şekilde basitleştirilmiştir, çünkü ozon tahribatıyla ilişkili dolaylı soğutma etkileri verilere dahil edilmemiştir. Bu dolaylı etkiler dahil edilirse, o zaman halokarbonların toplam zorlaması aslında% 11'den az olur. Şimdi bu ana sera gazları hakkında detaylı olarak tartışacağız.
Karbondioksit (CO 2 ):
% 50-60 gibi en yüksek oranlara sahip büyük bir sera gazıdır ve mevcut radyasyon zorlamasının neredeyse üçte ikisini oluşturur. Atmosferik karbon dioksitin ilk kesin ve doğrudan ölçümleri 1957'de Güney Kutbu'nda ve 1958'de Monaloa, Hawaii'de başladı.
O zamandaki C02 konsantrasyonu yaklaşık 315 ppm idi ve neredeyse seksen yaşın ortasına kadar yılda 1 ppm oranında büyüyor ve şimdi yaklaşık 1.6 ppm / yıl oranında büyüyor. CO2, bu denklemde gösterildiği gibi fotosentez işleminde bitkiler tarafından atmosferden alınır.
İlkbahar ve yaz mevsiminde bitki büyümesi maksimumdur. CO 2 seviyesi kuzey yarımkürede yaklaşık Ekim ayında düşer ve en düşük noktasına ulaşır. Solunumda, yaşayan canlılar enerji elde etmek için kullanırlar, yukarıdaki denklem tersine çevrilir. Solunumda kompleks organik moleküller, karbonu atmosfere geri döndürerek parçalanır.
Sonbahar ve kış aylarında, solunum hızı fotosentez oranını aşıyor. Atmosfere net bir karbon replasmanı var, bu mayıs ayının kuzey yarıkürelerinde maksimum CO2 konsantrasyonuna neden oluyor. Böylece karbon sürekli olarak atmosferden besin zincirine (fotosentezde) geçer ve atmosferlere (solunumda) geri döner.
Solunum için reaksiyon aşağıdaki gibidir:
CO2 konsantrasyonları, şimdi sanayi devrimi öncesi olduğundan neredeyse% 30 daha yüksektir.
Metan (CH4):
Atmosferdeki metan birikimi, toplam doğrudan sera güçlerinin% 19'u olan 0, 47w / m2 radyasyondan kaynaklanıyor. Endüstri öncesi zamanlarda, atmosferdeki metan konsantrasyonu, yüzlerce yıl boyunca, ancak 1800'lerde, kabaca milyarda 700 kısımdır (ppb). konsantrasyonu hızla arttı. 1992'de sanayi öncesi seviyelere göre neredeyse iki buçuk kat fazla olan 1714 ppb'ye ulaştı.
Metan, atmosferde doğal olarak oluşan bir gazdır ancak insan faaliyetleri nedeniyle konsantrasyonu hızla artmaktadır. Doğal metan kaynakları sulak alanlardır ve okyanuslar yılda 160 milyon ton metan salgılarken, insan yapımı kaynaklar yaklaşık 375 milyon ton metan gazı salınımı sağlar. Antropojenik maddelerin yaklaşık% 50'si olan CH4 emisyonları, insan gıda üretiminin bir sonucudur ve kabaca% 27'si fosil yakıtların kullanımından kaynaklanmaktadır.
Gıda ve enerji üretimi artan nüfus talebini karşılamak için arttıkça, metan emisyonları toplam radyasyon zorlamasının önemli bir kısmını oluşturmaya devam edecektir. Aşağıdaki çubuk şema (Şekil 3), farklı antropojenik metan emisyon kaynaklarının yüzde katkısını göstermektedir.
Metan, radyal zorlama üzerinde hem doğrudan hem de dolaylı etkilere sahiptir. CH4 atmosferde daha uzun ömre sahip olduğundan, kızılötesi radyasyonu daha uzun süre absorbe etmeye devam eder ve küresel ısınma potansiyelini arttırır. Ayrıca, dünyanın ısınmasına bağlı olarak, dünyanın uzak kuzey bölgelerinde permafrostta dondurulmuş olan büyük miktarda metanın serbest bırakılması ve permafrost içinde donmuş organik maddenin anaerobik ayrışmasına izin vermesi ve böylece daha fazla metan üretmesi ihtimalinin olabileceği endişesi vardır. Metan salınımının artması nedeniyle oluşan ısınma, orijinal ısınmaya neden olabilir.
Azot Oksit:
İnsan faaliyetleri nedeniyle konsantrasyonda artış gösteren doğal olarak oluşan bir başka sera gazıdır. Sanayi öncesi zamanlarda, konsantrasyonu 275 ppb idi. şu anda% 13 artış gösteren 312 ppb'dir. Azot döngüsü nitrifikasyon işlemi sırasında atmosfere azot oksit salınır.
Azot oksit ışınımlı zorlamanın% 6'sını oluşturur. Doğal N2O kaynakları atmosferde yılda yaklaşık 9 milyon ton azot salgılarken, büyük kısmı okyanuslardan ve ıslak orman topraklarından gelir. İnsan kaynaklı kaynaklar toplamda N2O emisyonlarının yaklaşık% 40'ına katkıda bulunuyor; yani, esasen tropik tarıma bağlı olarak yıllık 5.7 milyon ton (IPCC, 1995).
Ormanlık alanların otlaklara dönüştürülmesi ve ekim alanlarında azotlu gübrelerin kullanılması N2O emisyonlarının başlıca kaynaklarıdır. Diğer kaynaklar N2 içeren yakıtların, otomobillerde 3 yollu katalitik konvertörlerin ve naylon üretimi gibi birçok endüstriyel işlemin yanmasıdır. N 2 O ayrıca yaklaşık 120 yıl olarak tahmin edilen uzun bir atmosferik ömre sahiptir, bu da doğal döngüsündeki bozulmaların uzun süreli yankıları olacağı anlamına gelir. Stratosferde fotoliz ile yavaş yavaş bozulur.
halokarbonlar:
Bunlar içinde klor, flüor veya brom bulunan karbon bazlı moleküllerdir. Bunlar güçlü sera gazları. Bunlar çevresel olarak da oldukça önemlidir çünkü küresel ısınmaya katkıda bulunurlar ve ayrıca stratosferde kendi yollarını bulan ve o tabakada ozonu yok etme kabiliyetine sahip olan klor ve brom atomlarının varlığı nedeniyledirler. Halokarbonlar kloroflorokarbonları içerir. (CFC'ler) ve hidro kloroflorokarbonlar (HCFC'ler).
CFC'ler toksik değildir, reaktif değildir ve yanmaz ve suda çözünmez. İnert olmaları nedeniyle kimyasal reaksiyonlarla tahrip olmazlar ve hiçbiri troposferden yağmurlarla çıkarılmazlar. Bu yüzden uzun atmosferik yaşam süreleri var. Sadece fotoliz yoluyla çıkarılabilirler, yani moleküller stratosfere ulaştığında gerçekleşen kısa dalga güneş ışınımlarıyla parçalanırlar.
Ancak, CFC'lerin fotolizi ile serbest kalan klor, stratosferik ozonu tahrip eder. Bu stratosferik ozon azalmasını önlemek için, HCFC'ler, CFC'lerin yerine sokulmaktadır. Hidrojen ilavesi eylemsizliklerini kırar, böylece stratosfere sürüklenmeden önce troposferdeki kimyasal reaksiyonlarla tahrip olurlar. Ama hala ses potansiyeli var
ozon tabakasını tüketin. Hidro florokarbonlar (HFC'ler) klorin içermez, bu nedenle HCFC'lerden bile daha iyidirler.
Halonlar aynı zamanda ozon tahrip edici bir element olan brom içerir. Çok kararlı moleküllerdir ve troposferde ayrışmazlar, bu nedenle bu bromu stratosfere ulaştıktan sonra serbest bırakırlar ve fotoliz ile parçalanırlar. Yangın söndürücülerde kullanılırlar.
Ozon (O 3 ):
Ozon 9 µm'de güçlü bir emme bandına sahiptir, yani atmosferik pencerenin ortasında, onu önemli bir sera gazı yapan temel gazdır. Smog üretimi, büyük sanayileşme ile bağlantılı olduğundan fotokimyasal smogda temel bir gazdır, bu nedenle, derişimi gelişmiş ülkelerde konsantrasyonu daha fazladır. yani kuzey yarımkürede, güney yarımküreden daha fazladır.
Konsantrasyonları da mevsimsel olarak değişmektedir, çünkü yaz ayları ozon oluşumuna enerji verir, troposferik ozonun radyasyona maruz kalması da 0.2-0.6 w / m2 arasında oldukça belirsizdir. Stratosferik ozon konsantrasyonları, UV'ye maruz kalan CFC'ler ve halojenler tarafından salınan klor ve brom saldırıları nedeniyle azalmaktadır.
Bir tahmine göre, stratosferik ozondaki kayıp, 2 belirsizlik faktörü ile küresel olarak ortalama -0.1 a / a2 negatif zorlamaya sahiptir. Bu ozon tabakasının incelmesi dolaylı olarak CFC ve halojen kullanımının bir sonucudur. Bu yüzden bu negatif zorlama, halokarbonların emisyonundan kaynaklanan bazı pozitif zorlamaları dengeleme eğilimindedir. Montreal Protokolü'nden sonra olduğu gibi, CFC'lerin ve halojenlerin atmosfere salınması engelleniyor, bu nedenle önümüzdeki yıllarda ozonun toparlanmaya başlaması ve bu olumsuz zorlamanın azalması bekleniyor.
Bu şekilde, bu yeşil ev gazlarındaki ışıltılı zorlamanın küresel sıcaklığı ve iklimi etkilediğini görüyoruz. Pozitif zorlama sıcaklığı arttırırken negatif zorlama da aynı şeyi azaltır. Tartıştığımız gibi, bu zorlamanın doğal fenomen olmasının yanı sıra insan faaliyetleri tarafından da tetiklendiğinden, sera gazlarının artmasına ve iklim değişikliğine yol açan küresel ısınmaya katkıda bulunan bu teknolojinin kullanılmasından önce iki kez düşünmeliyiz.
Sera Gazı ve Küresel İklim:
1958’de Hawaii’deki Maunalao Gözlemevi’nde 1985’de 315 ppm’de 345 ppm’de ölçülen CO 2 konsantrasyonunun artması, iki ana insan aktivitesinden kaynaklanıyor; fosil yakıtların endişe verici oranda yakılması ve CO olarak kabul edilen orman örtüsünün tahrip olması Gezegenin 2 lavabo. Kömür ve petrol tüketimi, geçtiğimiz yıllarda şekil (19) 'de gösterildiği gibi birçok kat artmıştır. CO 2 ' de artış, seviyenin küresel sıcaklığın yükselmesi üzerinde hemen etkisi vardır. Ayrıca sera gazı CO 2 seviyesi (GHG'ler) de daha önce tartıştığımız gibi yıllar içinde artmıştır.
NASA'nın raporuna göre, CFC'lerin yıllık bazda yaklaşık% 5, metandaki artış ise yıllık% 1 civarında. Eğer sera gazı oranlarındaki artış cari oranda gerçekleşirse, sera gazı etkisine katkıda bulunan bu gazların her birinin iki katına çıkma noktası 2030'da bir zaman olacaktır. Sera gazlarının iklim üzerindeki etkisi derhal yavaş ve anlaşılmaz olsa da iklim değişikliği üzerindeki etkisi endişe verici ve geri dönüşü olmayan bir hal alıyor. Sera gazı emisyonları 12 büyük ülkenin yüzdesi şekilde verilmiştir (Şekil 5).
Sera gazı emisyonlarında gelişmiş ülkelerin en büyük katkı sağlayanlar olduğunu ve gelişmekte olan ülkelerin katkısının sadece% 15 olduğunu belirtmek ilginçtir. Sanayi sonrası dönemde kabaca dünya nüfusunun% 75'inin yaşadığı üçüncü dünya ülkeleri gelişiyor. Son zamanlara kadar, çoğu yeşil ev gazı, insan faaliyetlerinden etkilenmeden, dünyanın büyük biyojeokimyasal çevrimleri tarafından troposferden yayıldı ve salıverildi, ancak endüstriyel devrimden sonra, özellikle 1950'den bu yana atmosfere çok büyük miktarda sera gazı koyduk. Bu sera gazlarının doğal yeşil ev etkisini artırabilmesi ve gezegenin küresel ısınmasına yol açabileceği konusunda giderek artan bir endişe var.
Küresel ısınmanın olası etkileri şunlardır:
(i) Deniz seviyesindeki artış:
Küresel ısınmanın denizin ısınması nedeniyle dağ buzul erimesi, Grönland buz tabakası erimesi ve dolayısıyla deniz seviyesinin yükselmesine neden olacak Antarktika tabaka erimesi meydana gelecektir.
(ii) Ürün verimi:
CO2 seviyesindeki artış nedeniyle mahsul veriminin artması beklenirken, diğer faktörler bu etkileri azaltabilir.
(iii) İnsan sağlığı:
Dünyanın ısınması nedeniyle önümüzdeki yıllarda, daha fazla insanın tropikal hastalıklardan etkilenmesi muhtemel olacak.
(iv) Su Dengesi:
Gelecekte deniz seviyesinin yükselmesine rağmen, sıcak dünya bazı bölgelerde su krizi geçirecek, diğer kısımlar bugünden daha ıslanacak. Bu şekilde - su dengesi bozulacaktır. Genel etkiler aşağıda gösterilmiştir (şek. 6).
Ozon Tükenmesi ve Radyasyon Sorunu:
Ozon gazı atmosferde az miktarda oluşur. Mavi renkli keskin kokulu bir gazdır. Zemin seviyesinde, ortalama olarak her santimetre hava, ozon konsantrasyonunun yaklaşık 0.1 ppm olduğu yaklaşık 10 -19 gaz molekülü içerir. Atmosferik ozonun yaklaşık% 90'ı stratosferde bulunur. Ozon, stratosferde sürekli üretiliyor ve yok ediliyor. Ancak, Ozon ile kolayca reaksiyona girebilen NO, N02, CI, vb. Gibi pek çok kirletici gaz, stratosfere doğru yol alır ve oksijen üretmek için ozonla reaksiyona girer. Buna genel olarak “Ozon Tükenmesi” denir.
Stratosferdeki bu ozon tabakasının tükenmesi nedeniyle, güneşten gelen ultraviyole radyasyonları, ozon tabakası koruyucu bir kalkan görevi gördüğü için dünyaya kolayca ulaşmaktadır. Bu UV radyasyonları sağlığımız, ekosistemlerimiz, su sistemleri ve bitki örtüsü vb. Üzerinde zararlı etkilere sahiptir. 1969-1988 yılları arasında yapılan bir tahmine göre, kuzey yarımkürede% 3-5 ila% 5 ozon tabakasında incelme oldu.
Genellikle stratosferde 3 ana ozon tabakasının incelmesi vardır. Bunlar:
(i) Hidrojen sistemi
(ii) Azot sistemi ve
(iii) Klor sistemi
(i) Hidrojen Sistemi (OH sistemi):
Bu sistem ozonun sadece% 10'unu yok ediyor.
Tepkime yer kabuğunun üzerinde 40 km'nin üzerinde görülüyor.
OH ayrıca metan oksidasyonu ile de oluşturulabilir.
(ii) Azot Sistemi (N 2 O Sistem):
Ozon tahribatının% 60'ı bu sistemden meydana gelir. Mikroorganizmanın bakteriyel etkisiyle okyanuslarda ve toprakta üretilen N 2 O, stratosferde yukarı doğru yayılır ve orada, NO üretmek için ışık varlığında '0 ″ ile reaksiyona girer ve daha sonra O3'ü yok eder.
Bu işlemin reaksiyonları aşağıdaki gibidir:
(iii) Klor Sistemi (CFCI 3 veya CF 2 CI 2 Sistemi):
Nötr klor, çok az miktarda ozonu tahrip etse de, kloroflorokarbonlar (CFCl'ler) ve diğer halokarbonlar, başlıca ozon yok edicilerdir. Bu bileşikler troposferde etkisiz kalır ancak stratosfere ayrışır.
Tepkiler aşağıdaki gibidir:
Bu şekilde, bu işlemlerin stratosferde ozon tabakasının incelmesine neden olduğunu görüyoruz. 1980'lerin sonunda uydulardan ve balonlardan yapılan ölçümler, O3 tükenen bölgenin Antartika'nın tamamında uzandığını gösteriyor. Tükenme, bu enlemlerde alt stratosferin çoğunu kapsayan yükseklikte 12-14km arasında yoğunlaşmıştır.
Bu ozon deliği her yıl Ağustos ve Eylül aylarında gelişir. Ozon deliğine neden olan tartışmalı bir sorudur. Ancak ortak fikir birliği, klorun Antarktika üzerindeki ozonu yok ettiği özel verimden bir dizi aşama sorumlu olduğu yönündedir. Ozonun tükenmesi, güneşin ultraviyole ışınımının filtresi olarak rol almasından dolayı kaygıların ana nedenidir. UV-C (2.0 x 2.9 x10 -7 nm) etiketli ultraviyole radyasyon bandı atmosfer tarafından elimine edilir.
Bu UV-C bandı mikroorganizma için öldürücüdür ve hem nükleik asitleri hem de proteinleri yok edebilir. UV-C'den korunma, tamamen ozon tarafından emiliminden kaynaklanmaktadır. 2.9 x 10-7 nm ve 3.2 x 10-7 arasında bir UV ışınım bandı, 'Biyolojik olarak aktif UV ışınımı veya UV-B olarak bilinen daha önemlidir. grup. UV-B radyasyonlarının insanlar üzerinde olduğu kadar bitki ve hayvanlar üzerinde de zararlı etkileri vardır. Şimdi UV-B'nin insanlar, bitkiler ve hayvanlar üzerindeki ve çevremiz üzerindeki zararlı etkilerini biraz detaylı olarak tartışacağız.
(i) İnsan Sağlığı Üzerine:
En zararlı etki, cilt kanseri insidansının UV-B radyasyonlarıyla artmasıdır. Bunun lehine iki kanıt: (i) cilt kanseri çoğunlukla beyaz tenli insanların hastalığıdır ve koyu pigment melaninin UV-B'nin etkili filtresi olduğu bilinmektedir. İkinci kanıt, epidemiyolojiden, yani hastalığın insan popülasyonundaki oluşumunu etkileyen faktörlerin incelenmesidir. Melanom, yüksek ölüm oranları olan birçok alanda belirli bir cilt kanseri şekli rapor edilmektedir.
Genç insanları etkiler, ancak diğer cilt kanseri formları baskın olarak nispeten yaşlı insanlarda görülür. Bu kanserler üzücüdür ancak genellikle başarılı bir şekilde tedavi edilir. Melanin oluşumu tüm beyaz tenli popülasyonlarda son birkaç on yılda artmaktadır. Çalışmalar, melanomun UV-B'ye yüksek maruz kalma ile ilişkili olduğunu göstermektedir.
EPA tarafından yapılan bir araştırmaya göre, ozon kolonunun her% 1 azalması, melanom dışı cilt kanseri insidansında% 3 artışa neden olabilir. Biyolojik olarak aktif ultraviyole radyasyona (UV-B) maruz kalmanın insan vücudu üzerinde de doğrudan zararlı etkileri olabilir, çünkü bu radyasyonlar vücudun bağışıklık sistemini bastırma eğilimindedir. UV-B radyasyonları ayrıca gözlerimize zarar verir.
(ii) Karasal Tesislerde:
Çoğunlukla karasal bitkiler, mevcut görünür radyasyon seviyelerine adapte edilir ve bitkilerde UV-B ışınımının arttırılmış etkileri hakkında çok az şey bilinmektedir. Artan UV-B radyasyonlarının etkileri üzerine yapılan çalışmaların çoğu, mahsul bitkilerine odaklanmıştır ve bugüne kadar 300'den fazla tür incelenmiştir, bunların yaklaşık üçte ikisi, farklı türler ve hatta farklı kültivatörler için duyarlılık derecesi olsa da radyasyonlar için bazı hassasiyetler göstermektedir. aynı türlerin önemli ölçüde değişir.
Duyarlılık belirtileri bitki büyümesinde azalma, daha küçük yapraklar, fotosentez verimliliğinde azalma ve tohum ve meyvelerde verim artışı sağlar. Bazı durumlarda, bitkilerin kimyasal bileşimlerinde de gıda kalitesini etkileyen değişiklikler görülür. UV-B radyasyonlarının orman vejetasyonu üzerindeki etkisi hakkında çok az veri olmasına rağmen, artan UV-B seviyelerinin ormanların verimliliğini de etkileyebileceğini öne sürüyorlar.
Ayrıca biyolojik olarak aktif ultraviyole (UV-B) radyasyonların neden olduğu azalmış bitki büyümesinin, doğal ekosistemlerde bulunan hassas dengeyi bozabileceği, böylece bitkilerin dağılımının ve bolluğunun etkilenebileceği de önerilmektedir.
(iii) Deniz Ekosistemlerinde:
Okyanuslardaki yaşam da UV ışınlarına karşı hassastır. Çevre güneş UV-B radyasyonunun deniz ekosistemlerinde de önemli bir sınırlayıcı faktör olduğuna dair kanıtlar vardır, ancak görünür ışık veya besin seviyelerinin sıcaklığı kadar önemli bir faktör değildir. Geliştirilmiş UV-B radyasyonunun etkisi, nüfuz ettiği derinliğe bağlıdır. Berrak sularda 20 metreden fazla, net olmayan sularda ise sadece 5m.
Geliştirilmiş UV-B radyasyonlarının birçok küçük suda yaşayan organizma türüne, zooplanktonlara, larva yengeçlerine ve karideslere ve yavru balıklara zarar verdiği görülmüştür. Fitoplanktonlarda fotosentezde UV ışınlarından dolayı azalma gözlenir.
(iv) İklim Üzerine:
En büyük endişemiz Ozon'un atmosferik sıcaklıktaki ana rolü ile ilgilidir. Ozon döngüsünün yaratıcı ve yıkıcı turunda, genel olarak stratosferde ısı olarak salınan güneş ışınımının genel bir emilimi vardır. Bu stratosferi ısıtır ve tropopozda sıcaklık inversiyonu üretir, ozon tabakası olmadan stratosfer olmaz. Bu nedenle, stratosferik ozondaki tükenme bu bölgeyi soğutur ve stratosferin sıcaklık yapısını bir dereceye kadar değiştirir.
Atmosferik Radyasyonlar ve Nükleer Kış:
Parçacıklı madde ve aerosoller, dünyadaki atmosferik sistemdeki güneş ışınlarının akışını engelleyerek iklim üzerindeki etkilerini gösterir. Atmosferdeki partikül madde ve aerosollerin varlığından kaynaklanan güneş ışınımındaki bu zayıflama veya azalma, atmosferin tozlu veya kirli olduğu bir özellik olan atmosferik bulanıklığın bir göstergesidir.
Radyasyon atmosferdeki bir aerosolü çarptığında, partikül optik olarak şeffafsa radyan enerjiden şeffaf olursa, içinden geçen değişmez ve atmosferin enerji dengesinde hiçbir değişiklik olmaz. Yaygın olarak radyasyon yansıtılır, dağılır veya absorbe edilir ve yansıma, saçılma veya absorpsiyon oranı, atmosferdeki partiküllerin boyutuna, rengine ve konsantrasyonuna ve ayrıca radyasyonun kendisinin doğasına bağlıdır. Radyasyonu saçan veya yansıtan partiküllü madde veya aerosoller, atmosferin albümini arttırır ve dünyanın yüzeyine ulaşan güneş radyasyonu miktarını azaltır.
Radyasyonu emen aerosoller veya partiküllü madde ters etkiye sahiptir ve gelen güneş radyasyonu miktarını arttırır. Bu işlemlerin her biri, atmosferdeki radyasyon yolunu değiştirebilme yetenekleri ile dünyanın enerji bütçesini değiştirme potansiyeline sahiptir. Gelen güneş ışınımının akışını engellemenin yanı sıra, aerosollerin varlığı da karasal ışınım üzerinde bir etkiye sahiptir.
Dünyanın yüzeyinin daha düşük bir enerji seviyesinde olması, spektrumun kızılötesi ucundaki enerjiyi yayar. Sınır tabakasına salınan kurum, kum ve toz partikülleri gibi partiküllü madde ve aerosoller, özellikle 1, 0 um'den daha büyüklerse ve troposferdeki bu emme sıcaklıklarının bir sonucu olarak yükselme eğiliminde olduklarında kolayca kızılötesi radyasyonları emerler. Volkanik püskürmeler gibi doğal işlemlerle ortamda büyük miktarda partikül madde salınır.
Salınan partikül madde, kaynak bölgelerinden, atmosferik dolaşımın rüzgar ve hava basınçları ile uzak yerlere taşınır. İnsan faaliyetleri sadece% 15 ila% 20 partikül madde yaratıyor ve bu maddenin ana kaynağı savaş, örneğin 1991'deki Körfez savaşında Irak kuvvetleri tarafından 600'den fazla petrol kuyusu yakıldı. Bu kuyular aylarca yanmaya devam etti.
Bu süre zarfında çok miktarda duman, S02, C02, yanmamış hidrokarbonlar ve çevrede salınan nitratlar. Bu maddenin çoğu, dünya yüzeyinden 5 km yükseklikte troposferin alt yarısında kaldı. Son elli yıl boyunca, süper güçler arasındaki nükleer silahların kullanımını sınırlama konusundaki anlaşmalara rağmen, bu ülkelerin çoğunda kullanımı devam ediyor.
Bu silahların düşmesi ve iyonlaştırıcı radyasyonları atmosferi endişe verici bir oranda kirletiyor. Şimdi, belki de nükleer değişimden kurtulan herkes için son darbe olan bu modern üstünlük savaşına yeni bir nükleer kış olasılığı da eklenmiştir. Nükleer savaş sırasında atmosfere salınan duman ve tozun atmosferik bulanıklığı, gelen güneş ışınımının yüksek bir kısmının daha düşük atmosfere ve dünya yüzeyine ulaşmasının önleneceği ölçüde artıracağı varsayımına dayanan nükleer kış hipotezi. Böylece yeryüzünün sıcaklığı keskin bir şekilde düşecek.
Tropikal bölgelerin vejetasyonunun ciddi zarar görmesi muhtemeldir. Tropik bitkiler hafif ince sıcaklıklarda gelişir. Sıcaklıklar ılımlı bir şekilde düşmeye yatkındır ve ılıman bitkilerin yaptığı gibi soğuğa karşı direnç geliştiremezler. Düşük sıcaklıklarda ve düşük nükleer kış koşullarında bu bölgelerde kaybolabilirler. Doğal ekosistemdeki bitki örtüsünün zarar görmesinin yanı sıra, ekili bitkiler de zarar görecektir.
Pirinç, mısır, muz vb. Gibi tropik mahsuller genellikle birkaç gün bile 7-10 ° C'ye düşen sıcaklıktan zarar görür ve mahsulün bozulmasına neden olmak için ılımlı soğutma yeterli olacaktır. Zaten nükleer kış nedeniyle ağırlaştırılacak olan ürün kıtlığı sorunuyla karşı karşıyayız.
Düşük sıcaklıkların, düşük ışık seviyelerinin ve şiddetli fırtınaların bu atmosferik etkilerine ek olarak, sürekli radyoaktif serpinti, yüksek toksik hava kirliliği seviyeleri ve ultraviyole radyasyonundaki artışla da karşı karşıya kalırız. Tüm bu etkiler, yiyecek ve içme suyu sıkıntısı ile birlikte, hayatı oldukça stresli ve tehlikeli hale getirecektir. Bu yüzden geleceğimizi ve gelecek nesillerin hayatını kurtarmak için savaşları durdurmak ve dünya barışı sağlamak için yalnızca insanlığın uğruna değil aynı zamanda çevremizi de korumak için gerekli adımların atılması önemlidir.
Radyasyon ve Küresel Isınma:
İklim sistemimiz atmosfer, hidrosfer, litosfer ve biyosfer içermektedir. Bunların hepsi birbiriyle ilişkili ve birindeki rahatsızlık diğerini de etkiliyor. Atmosferde CO2 ve su buharları kızılötesi radyasyonu (14000 - 25000 nm dalga boyunda) kuvvetli bir şekilde absorbe eder ve yayılan radyasyonların büyük bir bölümünü etkili bir şekilde engeller.
Böylece CO2 ve su buharları, yani H20 tarafından absorbe edilen radyasyon kısmen küresel ısınmaya neden olarak dünyanın yüzeyine yayılır. Kurum veya siyah karbon doğrudan güneş ışığını emer ve% 15-30 oranında ısınmaya neden olur. Uluslararası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) ilk değerlendirme raporunda yeryüzünün düşük seviyeli sıcaklığının, gelecek yüzyılın sonunda ortalama 2 ° C ile 6 ° C arasında artacağı ve bunun da çok feci sonuçlar doğuracağı sonucuna varmıştır.
Geçtiğimiz yüzyılda doksanlı on yılın kuzey yarımkürede en sıcak olduğunu gözlemledik. Radyasyon değişimleri ve volkanik aktivite doksanlı yılların özellikle 1990, 1994, 1997 ve 1998 yıllarının sıcak sebebi olarak kabul edilir. 1998'de Avrupa ve Japonya kavurucu sıcağı yaşadı. Londra'da 300 yıldaki en kurak yazdı ve Almanya şimdiye kadarki en sıcak yazıyı yaşadı.
Japonya'da kuraklık o kadar şiddetliydi ki, orada binlerce fabrika kapandı. Sıcaklıktaki artıştan dolayı kutuplardaki buzlar çok hızlı bir şekilde erir ve deniz seviyesinin yükselmesine neden olur. Sıcak iklimlerde kar ve yerin buz örtüsü düşme eğilimindedir. Kar ve buz, gelen radyasyonun iyi yansımaları olduğundan, kar ve buzdaki düşüş radyasyonun emilimini artıracak ve toprağın ısınmasını artıracaktır. Sıcaklık arttıkça toprak kurulaşır ve toz ve partikül madde kolayca atmosfere girer.
IPCC, 2100 yılına kadar mevcut enerji tüketim modelimiz böyle devam ederse, deniz seviyesinin 30-110 cm artacağını iddia ediyor. Deniz seviyesindeki artışın ciddi etkileri olacaktır. Pek çok yoğun nüfuslu alan sular altında kalabilir, kıyı bölgelerinde ciddi erozyon meydana gelebilir, karada tuzlu su sızması birçok içme yeraltı suyunu saline eder ve ekim alanlarının% 30'undan fazlası üretkenliği kaybeder. Hint ve Pasifik okyanusunda Maldivler, Marshall adası, Tonga, Tavalu vb. Gibi çok güzel adaların yok edilmesi ihtimali vardır. Düşük sayıda yalancı kıyı bölgeleri tehlikede olacaktır.
Diğer etkiler arasında termohalin dolaşımının yavaşlaması, ozon tabakasının tükenmesi, yoğun kasırgalar, deniz suyunun pH'ının düşürülmesi ve dang humması, bubonik veba, viral enfeksiyonlar ve diğer birçok bakteriyel hastalıklar gibi hastalık ve yayılma gibi hastalıklar bulunur. Ayrıca birçok bitki ve hayvan türünün neslinin tükenmesi tehlikesi söz konusudur.
Küresel ısınma, bazı bölgelerde daha sıcak sıcaklıklara ve bazı bölgelerde kuruluğa neden olacak, bu nedenle herhangi bir modern toplumun kontrolünün ötesine geçecek çıkıklar olacaktır. Küresel ısınmanın olumsuz etkilerinden hiçbir kıta ayrılmamıştır.
Son yirmi yılda küresel ısınmanın bazı yansımaları, aşağıdaki sonuçlar şeklinde yansıyor:
1. Ortalama deniz seviyesi 15 cm yükselmiştir.
2. At Antarctica melting of ice has reduced the population of Adelie Penguins by one third in last 25 years.
3. Australia had experienced its worst drought in 2003, which was due to Elnino effect ie the warming of the equatorial Pacific Ocean.
4. New York experienced driest July in 1999 with temperature raising above 35°C for nearly 15 days.
5. In Tibet, warmest days temperatures were recorded in June 1998, in Lhasa with temperature exceeding 25°C for almost the whole month.
6. In Spain in 2006 severe drought was experienced and more than 306, 000 hactare of forests went up in flames
7. According to the United Nations Environment Programme (UNEP) reports the Arctic Permafrost is melting due to global warming and releasing carbon and methane locked in it.
8. Himalayan glaciers are receding at an alarming rate. These are origin of most of the rivers of North India. The Gangotri glacier is a major source of mighty Ganga, and tributaries of Ganga constitute the lifeline of hundreds of millions of people living in Gangetic basin. According to one report of International Commission for Snow and Ice, the Gangotri glacier is receding 20- 30 metres per year and had lost about one third of its 13 km length. Drying of this glacier means drying of Ganga which will have devastating consequences for the people of Gangetic basin.
