Jordens energibalance og strålingskrævning af klimaændringer

Læs denne artikel for at lære om energibalancen på Jorden og strålende tvingende klimaændringer.

Introduktion:

Vores jord modtager kortbølge stråler fra solen; hvoraf en tredjedel afspejles og resten absorberes af atmosfæren, oceanerne, jorden, isen og biota. Energien, som absorberes af solstråling, er afbalanceret på lang sigt ved udadgående stråling fra jorden og dens atmosfære.

Men balancen mellem den energi, der absorberes og udsendes som langbølge infrarød stråling, kan ændre sig på grund af mange naturlige faktorer som solens energiproduktion, langsomme variationer i jordens kredsløb og menneskeskabte faktorer, der forårsager grønthuseffekt, global opvarmning, atomvinter og udtømning af ozonlag og ozonhul i Antarktis. Absorptionen af ​​infrarød stråling kaldes almindeligvis som strålende tvang.

Vores atmosfære er opdelt i forskellige vandrette lag. Hver især er kendetegnet ved hældningen af ​​dens temperaturprofil. Begyndende fra jordens overflade hedder disse lag troposfæren, stratosfæren, mesosfæren og termosfæren. I troposfæren og mesosfæren temperaturen falder med højde, mens i stratosfæren og termosfæren øges det med højde.

Overgangshøjderne adskiller disse lag kaldes tropopause, stratopause og mesopause. Mere end 80% af atmosfærens masse og alle vanddampskyerne og nedbør finder sted i troposfæren. Ved ækvator kan den være ca. 18 km, men mindskes op til 10-12 km i mellembredde og ved poler er det kun ca. 5-6 km. I troposfæren falder temperaturen normalt med 5 til 7 ° C pr. Km.

Denne region er normalt et meget turbulent sted, da der er stærke vertikale bevægelser, der fører til hurtig og fuldstændig blanding af luft. Denne blanding forbedrer luftens kvalitet, fordi det hurtigt reducerer de forskellige forurenende stoffer. Over troposfæren er stratosfosen, som er et stabilt lag tør luft.

De forurenende stoffer, der kommer ind i stratosfæren, kan forblive der i mange år, før de drev tilbage til troposfæren, hvor de lettere fjernes og i sidste ende fjernes ved sedimentering eller nedbør. I stratosfæren absorberes kortbølge ultraviolette strålinger af ozon (O3) og ilt (O2), så luften opvarmes. Den resulterende temperaturinversion forårsager stabiliteten af ​​denne zone. Troposfæren og stratosfæren tegner sig for ca. 99, 9% af atmosfærens masse.

Efter stratosfæren ligger mesosfæren. I denne region blandes også luften ganske hurtigt. Over mesosfæren er termosfæren. I termosfæren er opvarmning skyldes absorption af solenergi med atomisk ilt. I termosfæren findes et tæt bånd af ladede partikler, kaldet ionosfæren. Det afspejler radiobølger tilbage på jorden, så ionosfæren var specielt vigtig for satellitkommunikation, for verdensomspændende kommunikation.

Drivhuseffekt:

Kortvarige solstråler med en bølgelængde mindre end 3 μm kan nemt passere gennem atmosfæren, mens langbølgende terrestriske strålinger udsendes af jordens overflade (mere end 3 μm) delvist absorberes af antallet af sporgasser, der er til stede i atmosfæren. Disse sporgasser er kendt som grønhusgasser. (GHG).

De vigtigste drivhusgasser er kuldioxid (CO ₂ ) methan (CH ₄ ) nitrousoxid (N ₂ O), vanddamp og ozon (O ₃ ) til stede i troposfæren og stratosfæren. Ud over disse naturlige grønne hus er gasser i de senere årtier også blevet tilsat chlorfluorcarboner (CFC) og andre halocarboner på listen på grund af forskellige menneskelige aktiviteter.

Når solstråling eller kosmiske stråler passerer gennem atmosfæren, påvirkes de af forskellige gasser og aerosoler i luften. Disse gasser kan enten lade strålingsenergien eller solstrålerne passere gennem upåvirket eller spredte stråler ved refleksion, eller de kan stoppe dem ved at absorbere disse indkommende stråler.

Tilsvarende absorberer disse gasser også de udgående infrarøde stråler (1R) udgivet af jordens overflade. De fleste af de langbølgende termiske stråler udsendes af jorden absorberes af radioaktivt aktive grønne husgasser. Vanddamp (H ₂ O), som er et meget vigtigt grønne hus, absorberer kraftigt termiske strålinger på mindre end 8 μm og mere end 18 μm såvel som bånd centreret ved 2, 7 μm og 4, 3 μm.

Mellem 7- 12 μm atmosfærisk vindue er fundet, hvilket er en relativt klar himmel til udgående terrestriske strålinger. Radiationer i disse bølgelængder passerer let gennem atmosfæren bortset fra et lille, men ret vigtigt absorptionsbånd mellem 9, 5 μm og 10, 6 μm, som er forbundet med ozon. Al den indkommende solstråling med bølgelængde mindre end 0, 3 μm, dvs. ultraviolet (UV) stråling, absorberes af ilt og ozon.

Denne absorption af UV-stråling forekommer i stratosfæren, som beskytter jordens overflade mod skadelige ultraviolette strålinger. Radioaktivt aktive grønne husgasser absorberer bølgelængden længere end 4 μm. På grund af denne absorption opvarmes atmosfæren, som derefter udstråler energi tilbage til jorden og rummet også som vist i diagrammet (figur 1). Disse grønne husgasser fungerer som det termiske tæppe rundt om i verden, hvilket øger jordens overflade temperatur.

Begrebet grønhus effekt er baseret på konceptet konventionelle drivhuse af glas. Glas transmitterer let kortvarige solstråler i grønne hus og absorberer al den langbølgende stråling udstrålet af indersiden af ​​det grønne hus. Denne stråling fangst er delvis ansvarlig for de forhøjede temperaturer inde i grønne hus. Meget af denne effekt er kun på grund af reduktion i konvektiv afkøling af det indre rum forårsaget af indkapslingen. Opvarmning af indersiden af ​​din bil efter parkering i solen er et andet simpelt eksempel på grøn hus effekt.

Hvis jorden ikke havde en naturlig grønthuseffekt, ville dens gennemsnitstemperatur være -19 ° C. Således kan vi sige at grønt hus effekt er ansvarlig for opvarmning af jorden. Skønt grønthuseffekten er et naturligt fænomen og var til stede fra oldtidens tid, men efter den industrielle revolution, eller vi kan sige, at siden 1950 på grund af hurtig industrialisering, skæring af skove til jordanvendelse og enorm stigning i køretøjer mv. Mængden af grønt hus, gasser i miljøet er forøget mange folder på grund af hvilken jordens temperatur er stigende med meget hurtigere hastighed. Dette er en stor bekymring for alle udviklede såvel som udviklingslande.

Radiative Force of Climate Change:

Selv om grønnehuseffekten er et naturligt fænomen, der er ansvarlig for at have jordens temperatur ved 34 ° C højere end det ville have været, hvis det ikke havde radioaktivt aktive gasser i atmosfæren. Det er helt klart nu, at menneskeskabte kilder til udledning af mange gasser og aerosoler påvirker grønthuseffekten, hvilket fører til usikkerheden i forudsigelsen af ​​det fremtidige globale klima Som vist i modellen for den globale gennemsnitlige energiflöde

Den indgående solenergi, der absorberes af jorden og dens atmosfære, er 235 w / m ², som er afbalanceret med 235 w / m ² af udgående langbølgestråling. Hvis der af en eller anden grund tilføres en ekstra mængde energi til den indkommende strålingsenergi, vil denne balance midlertidigt blive forstyrret, men med tiden vil klimaet tilpasse sig denne ændring ved enten at forøge eller formindske overfladetemperaturen på jord, indtil balancen er genvundet. Matematisk kan vi repræsentere processen som følger. I begyndelsen har det balancerede system samme indgående solvarmeabsorberet (Qab) og udgående stråleenergi (Qrad)

Når systemet bliver forstyrret af radiativ tvang, dvs. AF (w / m ² ) til den indkomne absorberede energi, etableres en ny ligevægt med tiden, så

her henviser deltaterne til ændringer i mængden af ​​absorberede og strålende energier. Ved at trække 1 fra 2 giver

Indtil nu har vi beskrevet grønt hus effekt som et naturligt fænomen på grund af hvilken jordens gennemsnitstemperatur er 34 ° C højere end det ville have været, hvis det ikke havde radioaktivt aktive gasser i atmosfæren. Begrebet strålende tvang af klimaændringer kan anvendes til akkumulering af drivhusgasser (GHG) i atmosfæren på grund af hvilken balance mellem indkommende solstråling og udgående jordbundsstråling bliver forstyrret.

Det kan også anvendes til ændringer i aerosoler og partikler på grund af naturlige og menneskeskabte kilder, udtømning af ozon i stratosfæren, akkumulering af fotokemisk produceret ozon i troposfæren og variation i solstråling, der når jordens atmosfære.

På grund af disse faktorer er både positive og negative tvangsforanstaltninger mulige. Positiv tvang bidrager til global opvarmning, mens negativ tvang bidrager til afkøling af jorden. Gasser og partikler i atmosfæren er i stand til at udøve både direkte og indirekte strålingsvirkende virkninger.

Direkte tvang er forårsaget af stoffer i atmosfæren, der faktisk er udsendt fra en eller anden kilde. Indirekte tvang er de, der opstår, når disse stoffer forårsager andre atmosfæriske ændringer, der påvirker atmosfærens strålingsegenskaber.

For eksempel påvirker aerosoler direkte tvanget ved at absorbere eller reflektere solstrålingen, mens de også udøver indirekte effekt ved at fremkalde ændringer i albedo af skyer. På samme måde udøver halokarboner som chlorfluorcarboner (CFC'er) også direkte og indirekte virkninger. Den direkte virkning af halocarboner er en stigning i strålingsstyrken, fordi disse gasser, dvs. kulstof plus fluor, chlor og / eller brom absorberer de store bølges terrestriske strålinger fra jorden. De forårsager også en indirekte virkning ved at ødelægge ozon (O3) i stratosfæren.

Ozonet absorberes i atmosfærisk strålingsvindue i morgen, så ødelæggelsen af ​​ozon åbner vinduet og gør det muligt at afkøle jorden lettere, så vi kan sige, at halokarbons direkte virkning bidrager til den globale opvarmning, hvor som deres indirekte effekt af at ødelægge ozon hjælper med afkøling af Planeten. I nedenstående tabel er resuméet af aktuelle estimater af strålingsstyrkning givet, som skyldes de direkte og indirekte virkninger af drivhusgasser, aerosoler og partikler og solstråler.

Halogenkarbonernes bidrag forenkles i denne figur, da deres indirekte køleeffekt, som er forbundet med ozon ødelæggelse, ikke er medtaget i dataene. Hvis disse indirekte virkninger indgår, bliver den samlede tvangsforgiftning af halocarbons faktisk mindre end 11%. Nu vil vi diskutere om disse vigtigste drivhusgasser i detaljer.

Carbon dioxide (CO ₂ ):

Det er en stor drivhusgas med højeste andel, dvs. 50-60% og tegner sig for næsten to tredjedele af den nuværende strålingsstyrke. De første præcise og direkte målinger af atmosfærisk carbondioxid begyndte i 1957 i Sydpolen og i 1958 i Monaloa, Hawaii.

CO ₂ -koncentrationen på det tidspunkt var omkring 315 ppm og vokser næsten med en hastighed på 1 ppm om året til midten af ​​80'erne, og nu vokser den med en hastighed på ca. 1, 6 ppm / år. CO ₂ er taget fra atmosfæren af ​​planter i processen med fotosyntese som vist i denne ligning

I forår og sommersæson er plantens vækst maksimal. CO ₂ -niveauet falder og når sit laveste punkt i omkring oktober på den nordlige halvkugle. Ved åndedræt bruger processen levende væsener til at opnå energi, ovennævnte ligning er omvendt. Ved åndedræt brydes komplekse organiske molekyler ned returkulstof til atmosfæren.

I efteråret og vintermånederne overstiger andningshastigheden hastigheden for fotosyntese. Der er en netto udskiftning af kul i atmosfæren, der resulterer i maksimal koncentration af CO ₂ i de nordlige halvkugler omkring maj. Kulstof bevæger sig således kontinuerligt fra atmosfæren ind i fødekæden (i fotosyntese) og vender tilbage til atmosfærerne (ved åndedræt).

Reaktionen for åndedræt er som følger:

CO ₂ -koncentrationerne er næsten 30% højere nu end før industrirevolutionen.

Methan (CH4):

Akkumulering af methan i atmosfæren tegner sig for 0, 47 w / m ² strålingsstyrke, hvilket er 19% af det samlede direkte grønne hus tvangs. I preindustrielle tider var koncentrationen af ​​methan i atmosfæren ca. 700 dele pr. Milliard (ppb) i mange hundrede år, men i 1800'erne. dens koncentration steg hurtigt. I 1992 nåede den 1714 ppb, hvilket var næsten to og en halv gange mere end præindustrielle niveauer.

Metan er en naturligt forekommende gas i atmosfæren, men koncentrationen stiger hurtigt som følge af de menneskelige aktiviteter. Naturlige kilder til metan er vådområder, og oceaner frigiver 160 millioner tons methan om året, mens menneskeskabte kilder tegner sig for ca. 375 millioner tons frigivelse af methangas. Ca. 50% af menneskeskabte emissioner af CH4 er resultatet af menneskelig fødevareproduktion, og ca. 27% skyldes brugen af ​​fossile brændstoffer.

Da fødevare- og energiproduktion stiger for at imødekomme efterspørgslen efter voksende befolkning, vil metanemissionerne fortsat være en betydelig del af den samlede strålingsstyrke. Bardiagrammet nedenfor (figur 3) viser det procentvise bidrag fra forskellige antropogene kilder til methanemissioner.

Metan har både direkte og indirekte virkninger på strålingsstyrken. Da CH ₄ har længere levetid i atmosfæren, fortsætter den med at absorbere infrarød stråling i længere tid, hvilket øger sit globale opvarmningspotentiale. Der er også bekymring for muligheden for, at på grund af den globale opvarmning kan en stor mængde metan, der i øjeblikket er frosset i permafrost i de nordligste områder af verden, frigøres og kunne tillade den anaerobe nedbrydning af organisk materiale frosset i permafrost, hvorved der produceres mere methan. Opvarmning på grund af øget udledning af methan kunne tilføje til den oprindelige opvarmning.

Nitrogenoxid:

Det er en anden naturligt forekommende drivhusgas, der har været stigende i koncentration på grund af menneskelige aktiviteter. I industrielle tidspunkter var dens koncentration 275 ppb. som i øjeblikket er 312 ppb, der viser 13% stigning. Nitrogenoxid frigives i atmosfæren under nitrificeringsprocessen med nitrogencyklus.

Nitrogenoxid tegner sig for 6% af strålingsstyrken. Naturlige kilder til N2O frigiver ca. 9 millioner tons kvælstof i atmosfæren om året, med stor del, der kommer fra hav og våd skovarealer. Menneskeskabte kilder bidrager med 40% af de samlede N ₂ O-emissioner, dvs. 5, 7 mio. Tons pr. År (IPCC, 1995), hvilket hovedsageligt skyldes tropisk landbrug.

Omdannelse af skov til græsarealer og anvendelse af kvælstofgødning på afgrøder er de vigtigste kilder til N ₂ O-emissioner. Andre kilder er forbrænding af N ₂ -holdige brændstoffer, 3-vejs katalysatorer i biler og mange industrielle processer som produktion af nylon. N ₂ O har også en lang atmosfærisk levetid på ca. 120 år, hvilket betyder, at forstyrrelser i sin naturlige cyklus vil have langvarige konsekvenser. Det nedbrydes langsomt i stratosfæren ved fotolyse.

halocarboner:

Disse er carbonbaserede molekyler, der har chlor, fluor eller brom i dem. Disse er potente grønne husgasser. Disse er også miljømæssigt vigtige, fordi de bidrager til den globale opvarmning og også på grund af tilstedeværelsen af ​​chlor- og bromatomer, der finder deres vej ind i stratosfæren og har evnen til at ødelægge ozon i det lag. Halokarboner indbefatter chlorfluorcarboner. (CFC) og hydrochlorfluorcarboner (HCFC'er).

CFC'er er ikke-toksiske, ikke-reaktive og ikke brandfarlige og vanduopløselige. På grund af deres inerte natur bliver de ikke ødelagt af kemiske reaktioner og hverken fjernet fra troposfæren ved regn. Så de har en lang atmosfærisk levetid. De kan kun fjernes ved fotolyse dvs. nedbrydning ved kortbølge solstråling, som finder sted, når molekylerne når ind i stratosfæren.

Men klor frigivet ved fotolyse af CFC'er ødelægger stratosfæren ozon. For at forhindre denne stratosfæriske ozonnedbrydning introduceres HCFC'er i stedet for CFC'er. Tilsætning af hydrogen bryder deres inertitet, så de bliver ødelagt af kemiske reaktioner i troposfæren, før de drev til stratosfæren. Men de har stadig et godt potentiale til
nedbryde ozonlaget. Hydrofluorcarboner (HFC) har ingen chlor, så de er endnu bedre end HCFC'er.

Haloner indeholder brom, der også er et ozonforstødende element. De er meget stabile molekyler og nedbrydes ikke i troposfæren, så de kun frigiver det brom, efter at de er nået ind i stratosfæren og brydes af fotolyse. De bruges i ildslukkere.

Ozon (O ₃ ):

Ozon har et stærkt absorptionsbånd på 9 μm dvs. midt i atmosfærisk vindue, hvilket gør det til en vigtig drivhusgas. Det er en hovedgas i fotokemisk smog, da produktionen af ​​smog er forbundet med større industrialisering, så koncentrationen er mere i udviklede lande dvs. på den nordlige halvkugle end i den sydlige halvkugle.

Koncentrationen varierer også sæsonmæssigt med højere koncentrationer om sommeren som sommermånederne, hvilket fremkalder ozondannelse. Radiativ tvingning af troposfærisk ozon er også ret usikkert, hvilket er mellem 0, 2-0, 6 w / m2. Stratosfæriske ozonkoncentrationer falder på grund af angreb af chlor og brom frigivet af UV-udsatte CFC'er og haloner.

Ifølge et estimat har tab i stratosfærenesonium globalt gennemsnitlig negativ tvang på ca. -0, 1 w / m ² med faktor 2 usikkerhed. Denne ozonnedbrydning er indirekte et resultat af brugen af ​​CFC'er og haloner. Så denne negative tvang har tendens til at kompensere for nogle positive tvang forårsaget af emission af halocarboner. Som efter Montreal-protokollen er emissionerne af CFC'er og haloner ind i atmosfæren begrænset, så det forventes, at ozon vil begynde at komme sig i de kommende år, og denne negative tvang vil falde.

På den måde ser vi, at strålingsstyrken af ​​disse grønne husgasser påvirker den globale temperatur og klima. Positiv tvang øger temperaturen, mens negativ tvang nedsætter det samme. Som vi har diskuteret, er disse tvangsordninger udover at være naturfænomener også fremkaldt af menneskelige aktiviteter, så vi må tænke to gange før anvendelsen af ​​sådan teknologi, som bidrager til øget drivhusgasser og global opvarmning, der fører til klimaændringer.

Grønne husgasser og globalt klima:

Stigningen i CO ₂ -koncentrationen målt i Maunalao Observatory på Hawaii i 1958 som 315 ppm til 345 ppm i 1985 skyldes hovedsagelig to vigtigste menneskelige aktiviteter, dvs. brænding af fossile brændstoffer i alarmerende omfang og ødelæggelse af skovdæksel, der betragtes som CO ₂ synke af planeten. Kul- og olieforbrug er steget mange gange i løbet af de seneste år som vist i figuren. (19) Stigning i CO ₂, niveauet har øjeblikkelig effekt på stigningen i den globale temperatur. Udover CO ₂ -niveauet i drivhusgassen (GHG) øges også i løbet af årene, som vi har diskuteret tidligere.

Ifølge rapporten fra NASA er CFC'ernes stigning omkring 5% om året, mens stigningen i metan er ca. 1% om året. Hvis stigningen i drivhusgasemissioner finder sted med den nuværende hastighed, vil fordoblingspunktet for hver af disse gasser, der bidrager til grønthuseffekten, være et stykke tid i 2030. Selvom virkningen af ​​drivhusgasser på klimaet er langsom og umærkelig straks, men i det lange løb er det Påvirkningen af ​​klimaændringerne bliver alarmerende og irreversibel. Grønne husgasemissioner af 12 store lande er angivet i figur (figur 5)

Det er interessant at bemærke, at udviklede lande i udledning af drivhusgasser er de største bidragydere og bidrag fra udviklingslande er kun 15%. i postindustrielle tider, selv om ca. 75% af verdens befolkning lever, udvikler tredjelandes lande. Indtil for nylig blev de fleste grønne husgasser udsendt og fjernet fra troposfæren ved jordens store biogeokemiske cyklusser uden indblanding fra menneskelige aktiviteter, men efter en industrirevolution, især siden 1950, har vi lagt enorme mængder grønhusgasser i atmosfæren. Der er en voksende bekymring nu, at disse drivhusgasser kan forbedre den naturlige grønthuseffekt og føre til global opvarmning af planeten.

De mulige virkninger af den globale opvarmning er som følger:

(i) Stigning i havniveau:

På grund af den globale opvarmning af termisk udvidelse af havet, vil bjergbrætsmeltning, grønlands issmeltning og Antarktis arksmeltning forekomme, hvilket vil føre til stigning i havets overflade.

ii) Afgrødeudbytte:

Det forventes, at afgrødeudbyttet på grund af stigningen i CO2-niveauet vil blive øget, selv om andre faktorer kan reducere disse virkninger.

iii) menneskers sundhed:

I de kommende årtier, som kloden bliver varmere, vil flere mennesker sandsynligvis blive påvirket af tropiske sygdomme.

(iv) Vandbalance:

På trods af stigning i havets overflade i fremtiden vil den varmere verden have vandkrisen i nogle dele, mens andre dele bliver mere vådere end i dag. På denne måde vil vandbalancen blive forstyrret. De samlede virkninger er vist nedenfor (figur 6).

Ozon Depletion og strålingsproblem:

Ozon gas forekommer i atmosfæren i små mængder. Det er en blåfarvet skarp lugtende gas. På jordeniveau i gennemsnit indeholder hver centimeter af luft omkring 10 ^-19 molekyler af gasser, hvis ozonkoncentration er næsten 0, 1 ppm. Næsten 90% af atmosfærisk ozon ligger i stratosfæren. Ozon produceres og destrueres konstant i stratosfæren. Men mange forurenende sporgasser som NO, NO ₂, CI osv., Der let kan reagere med ozon, går hen til stratosfæren og reagerer med ozon for at producere ilt. Dette kaldes almindeligvis som "Ozon Depletion".

På grund af denne ozonnedbrydning i stratosfæren når de ultraviolette stråler fra sol let op på jorden, da ozonlaget fungerer som et beskyttelsesskærm. Disse UV-strålinger har skadelige virkninger på vores helbred, på vores økosystemer, på akvatiske systemer og på vegetation mv. Ifølge et skøn i 1969-1988 var der 3-5-25% ozonforløb på den nordlige halvkugle.

Der er almindeligvis tre hovedformer for nedbrydning af ozon i stratosfæren. Disse er:

(i) Hydrogen system

(ii) kvælstofsystem og

iii) klorsystem

(i) Hydrogen System (OH system):

Dette system ødelægger kun 10% af ozon.

Reaktionen ses over 40 km over jordskorpen. Det er som følger :

OH kan også dannes ved oxidation af methan

(ii) nitrogenstofsystem (N20-system):

60% af ozonnedbrydelsen sker via dette system. N ₂ O, der produceres i hav og jord ved mikroorganismens bakterielle virkning diffust opad i stratosfæren, og der reagerer den med '0' i nærværelse af lys for at frembringe NO, der derefter ødelægger O ₃ .

Reaktionerne i denne proces er som følger:

(iii) chlorsystem (CFCI ₃ eller CF ₂ CI _2- system):

Selvom neutralt klor ødelægger meget ringe ozon, men chlorfluorcarboner (CFCl _s ) og andre halocarboner er de vigtigste ozon destroyers. Disse forbindelser forbliver inerte i troposfæren, men bliver dissocieret i stratosfæren.

Reaktioner er som følger:

På denne måde ser vi, at disse processer fører til ozonnedbrydning i stratosfæren. I slutningen af ​​1980'erne viste målinger fra satellitter og balloner, at O ₃ udtømt zone strækker sig over hele Antarktis. Udtømningen er koncentreret hovedsagelig mellem 12-14 km i højde-spænder meget af den nedre stratosfære i disse breddegrader.

Dette ozonhul udvikler sig hvert år i august og september. Hvad der forårsager ozonhul er et kontroversielt spørgsmål. Men fælles konsensus er, at en række faser er ansvarlig for den peculuære effektivitet, med hvilken chlor ødelægger ozon over Antarktis. Udslip af ozon er en væsentlig årsag til bekymring på grund af dets rolle som filter af solens ultraviolette stråling. Det ultraviolette strålingsbånd mærket UV-C (2, 0 x 2, 9 x10-7 nm) elimineres af atmosfæren.

Dette UV-C-bånd er dødeligt for mikroorganismer og kan ødelægge både nukleinsyrer og proteiner. Beskyttelse mod UV-C skyldes udelukkende absorptionen af ​​ozon. Et bånd med UV-stråling mellem 2, 9 × 10 ^-7 nm og 3, 2 × 10 ^-7 er vigtigere, som er kendt som 'Biologisk aktiv UV-stråling eller UV-B'. band. UV-B-stråling har skadelige virkninger på mennesker såvel som på planter og dyr. Nu vil vi diskutere om skadelige virkninger af UV-B på mennesker, planter og dyr og på vores miljø i detaljer.

(i) om menneskers sundhed:

Den mest skadelige effekt er, at forekomsten af ​​hudkræft øges ved UV-B-stråling. De to beviser til fordel for dette er: (i) hudkræft er for det meste sygdommen hos hvide skinnede mennesker, og det mørke pigmentmelanin vides at være det effektive filter af UV-B. Anden beviser er fra epidemiologi dvs. undersøgelsen af ​​de faktorer, der påvirker forekomsten af ​​sygdommen i den menneskelige befolkning. Melanom en særlig form for hudkræft er rapporteret på mange områder med høj dødelighed.

Det påvirker unge mennesker, selv om andre former for hudkræft overvejende forekommer hos relativt ældre mennesker. Disse kræftformer er foruroligende, men behandles normalt med succes. Forekomsten af ​​melanom er stigende i de sidste par årtier i alle hvide skinned populationer. Undersøgelser tyder på, at melanom er forbundet med høj eksponering for UV-B.

Ifølge en undersøgelse foretaget af EPA kan ethvert 1% fald i ozonkolonnen resultere i en 3% stigning i forekomsten af ​​ikke-melanom hudkræft. Eksponering for biologisk aktiv ultraviolet stråling (UV-B) kan også have direkte skadelige virkninger på menneskekroppen, da disse strålinger har tendens til at undertrykke kroppens immunsystem. UV-B-stråling forårsager også skade på vores øjne.

ii) På jordplanter:

For det meste terrestriske planter er tilpasset de nuværende niveauer af synlig stråling, og der er meget lidt kendt om virkningerne af forøget UV-B-stråling i planter. De fleste af undersøgelserne om virkninger af øget UV-B-stråling er fokuseret på afgrødeplanter og mere end 300 arter er blevet undersøgt hidtil, ca. to tredjedele af dem viser en vis følsomhed for stråling, selvom graden af ​​følsomhed for forskellige arter og endda forskellige kultivatorer af samme art varierer betydeligt.

Symptomerne på følsomhed inducerer reduceret plantevækst, mindre blade, reduktion i effektiviteten af ​​fotosyntese og reduceret udbytte af frø og frugter. I nogle tilfælde ses ændringer i plantens kemiske sammensætning også, der påvirker deres fødevarekvalitet. Selvom der ikke er få data om effekten af ​​UV-B-stråling på skovvegetationen, men de tyder på, at forhøjede UV-B-niveauer også kan påvirke skovproduktiviteten.

Det foreslås også, at reduceret plantevækst induceret af biologisk aktive ultraviolette (UV-B) strålinger kan ødelægge den delikate balance, der findes i naturlige økosystemer, således at plantens fordeling og overflod kan påvirkes.

iii) På marine økosystemer:

Livet i oceanerne er også sårbart for UV-stråling. Der er tegn på, at omgivende sol UV-B-stråling også er en vigtig begrænsende faktor i marine økosystemer, selvom det ikke er så vigtigt som synligt lys eller temperatur på næringsniveauerne. Virkningen af ​​forbedret UV-B-stråling afhænger af den dybde, som den trænger ind i. I klart vand er det mere end 20m, men i uklare farvande er det kun 5m.

Forbedrede UV-B-strålinger har vist sig at skade mange arter af små vandlevende organismer, zooplanktoner, larvalkrabber og rejer og ungfisk. Fytoplanktons reduktion i fotosyntese observeres på grund af UV-stråling.

iv) om klimaet:

Vores største bekymring er forbundet med ozonens vigtige rolle i atmosfærisk temperatur. Med den kreative og destruktive runde af ozoncyklus er der en samlet absorption af solstråling, som i sidste ende frigives som varme i stratosfæren. Dette opvarmer stratosfæren og producerer temperaturinversion ved tropopause, inficerer, at der ikke ville være nogen stratosfære uden ozonlaget. Således udtømning i stratosfæren ozon ville afkøle denne region og ændre i en vis grad stratosfærens temperaturstruktur.

Atmosfæriske Radiationer og Nuklear Vinter:

Partikler og aerosoler udøver deres indflydelse på klimaet ved at forstyrre strømmen af ​​solstråling i jordens atmosfæriske system. Denne dæmpning eller reduktion i solstråling, der skyldes tilstedeværelsen af ​​partikler og aerosoler i atmosfæren, er en indikation af atmosfærisk turbiditet, en egenskab, som er relateret til støv eller snavs i atmosfæren.

Når stråling rammer en aerosol i atmosfæren, så hvis partiklen er optisk gennemsigtig, end strålingsenergien passerer gennem den uændret, og der sker ingen ændring i atmosfærens energibalance. Almindeligvis reflekteres strålingen, spredes eller absorberes, og andelen af ​​refleksion, spredning eller absorption vil afhænge af størrelsen, farven og koncentrationen af ​​partikler i atmosfæren og også på selve strålingsarten. Partikler eller aerosoler, som spredes eller reflekterer strålingen, øger atmosfærens albedo og reducerer mængden af ​​solstråling, der kommer til jordens overflade.

Aerosoler eller partikler, der absorberer strålingen, har modsatrettede virkninger, og de øger mængden af ​​indgående solstråling. Hver af disse processer har potentialet til at ændre jordens energibudget gennem deres evne til at ændre strålingsvej gennem atmosfæren. Ud over at forstyrre strømmen af ​​indkommende solstråling har tilstedeværelsen af ​​aerosoler også en virkning på jordbaseret stråling.

Jordens overflade ligger på et lavere energiniveau udstråler energi ved den infrarøde ende af spektret. Partikelmaterialet og aerosolerne, såsom sod, sand og støvpartikler frigivet i grænselaget absorberer infrarød stråling let, især hvis de er større end 1, 0 um i diameter, og som et resultat af disse absorptionsformer har temperaturen i troposfæren tendens til at stige. Stort partikelparti frigives i miljøet gennem naturlige processer som vulkanudbrud.

Det frigivne partikelmateriale transporteres væk fra kildeområder ved vind- og lufttryk fra atmosfærisk cirkulation til fjerne steder. Menneskelige aktiviteter skaber kun 15-20% partikler, og den primære kilde til en sådan sag er krigen, for eksempel i Golfkrig i 1991 blev mere end 600 oliebrønde brændt af irakiske styrker. Disse brønde fortsatte med at brænde i mange måneder.

I løbet af den tid blev der udslettet store mængder røg, SO ₂, CO ₂, uforbrændte kulbrinter og nitrater i miljøet. Det meste af dette spørgsmål forblev i den nederste halvdel af troposfæren inden for højden af ​​5 km fra jordoverfladen. I løbet af de sidste halvtreds år har der i de fleste lande været trods aftalerne mellem supermagterne om at begrænse brugen af ​​atomvåben.

Fallet og ioniserende stråling fra disse våben forurenser atmosfæren i en alarmerende hastighed. Nu er der også en ny mulighed for atomvinter tilføjet i dette moderne overherredømme, hvilket måske er det sidste slag for nogen overlevende af atomudveksling. Nukleare vinterhypotesen bygger på antagelsen om, at røg og støv udgivet i atmosfæren under kernekrig vil øge atmosfærisk turbiditet i en sådan grad, at en høj andel af indgående solstråling ville forhindres i at nå den lavere atmosfære og jordens overflade. Så jordens temperatur vil falde kraftigt.

Det er sandsynligt, at vegetation i tropiske områder vil lide betydelige skader. Tropiske planter blomstrer i milde, subtile temperaturer. De er modtagelige for moderat fald i temperaturer og ude af stand til at udvikle modstand for koldt som tempererede planter gør. Ved lave temperaturer og lave lysforhold i atomvinter kan de forsvinde i disse regioner. Udover skader på vegetation i naturlige økosystemer vil dyrkede planter også blive beskadiget.

Tropiske afgrøder som ris, majs, banan mv. Beskadiges normalt ved temperaturer, der falder til 7-10 ° C i endda nogle få dage, og moderat afkøling ville være tilstrækkeligt til at forårsage afgrødefejl. Vi står allerede over for problemet med afgrødeunderskud, som vil blive forværret af atomvinter.

Ud over disse atmosfæriske virkninger af lave temperaturer, lave lysniveauer og voldsomme storme, vil vi også stå over for fortsat radioaktiv nedfald, høje niveauer af giftig luftforurening og stigning i ultraviolet stråling. Alle disse konsekvenser sammen med mangel på mad og drikkevand ville gøre livet meget stressende og farligt. For at redde vores fremtid og fremtidige generationers liv er det vigtigt, at der træffes nødvendige skridt for at bekæmpe krige og fremme verdensfreden ikke kun af hensyn til menneskeheden, men også for at beskytte vores miljø.

Stråling og global opvarmning:

Vores klimasystem omfatter atmosfæren, hydrosfæren litosfæren og biosfæren. Disse er alle indbyrdes forbundne, og forstyrrelser i den påvirker den anden. I atmosfæren absorberer CO ₂ og vanddamp stærkt infrarød stråling (i bølgelængden på 14000 til 25000 nm) og blokerer effektivt en stor del af jordens udstrålede strålinger.

Den stråling, der således absorberes af CO ₂ og vanddampe, dvs. H ₂ O, udsendes delvis til jordens overflade og forårsager global opvarmning. Sot eller sort kul absorberer solstråling direkte og forårsager 15-30% opvarmning af jorden. Det Internationale Panel om Klimaændringer (IPCC) i deres første vurderingsrapport konkluderede, at jordens lavere niveau temperatur ville stige i gennemsnit mellem 2 ° C og 6 ° C inden udgangen af ​​næste århundrede, hvilket vil få meget katastrofale konsekvenser.

Vi har i det forgangne ​​århundrede observeret, at årtiet i halvfemserne har været den varmeste på den nordlige halvkugle. Strålingsændringerne og vulkanaktiviteten betragtes som hovedårsagen til de varme år i 1990'erne, især 1990, 1994, 1997 og 1998. I 1998 oplevede Europa og Japan den brændende varme. I London var det den tørreste sommer i 300 år, og Tyskland oplevede den hotteste sommer nogensinde.

I Japan var tørken så alvorlig, at tusindvis af fabrikker blev lukket der. På grund af temperaturstigningen smelter isen ved polerne meget hurtigt og resulterer i stigningen i havniveauet. I varmt klima er sneen og isdækket af jorden tilbøjelig til at falde. Da sne og is er gode reflektorer for indkommende stråling, vil et fald i sne og is øge strålingsabsorptionen og øge opvarmning af jorden. Når temperaturen øges, bliver jorden tør, og støv og partikler går let ind i atmosfæren.

IPCC hævder, at havniveauet inden 2100 e.Kr. vil stige med 30-110cm, hvis vores nuværende energiforbrugsmønster fortsætter som sådant. Stigningen i havets overflade vil få alvorlige konsekvenser. Mange tætbefolkede områder kan oversvømmes, der kan opstå alvorlig erosion af kystområder, indtrængen af ​​saltvand i landområder vil afsondre mange drikkevand og over 30% af afgrøder ville tabe produktiviteten. Der er en mulighed for, at mange smukke øer som Maldiverne, Marshalløen, Tonga, Tavalu osv. Vil blive udslettet i indiske og stillehavssøen. Mange lavtliggende kystområder vil være på spil.

Andre effekter omfatter nedbremsning af termohalinscirkulationen, udtømning af ozonlaget, intense orkaner, sænkning af havvandens pH og spredning af infektioner og sygdomme som denguefeber, buboniske pest, virale infektioner og mange andre bakterielle sygdomme hos mennesker. Desuden ville der være fare for udryddelse af mange plante- og dyrearter.

Den globale opvarmning vil forårsage varmere temperaturer i nogle regioner og også tørhed i nogle områder, så der vil være forstyrrelser, der vil gå ud over kontrollen over ethvert moderne samfund. Intet kontinent er blevet spart af negative virkninger af global opvarmning.

Nogle repercussioner af global opvarmning i de foregående to årtier afspejles i form af følgende konsekvenser:

1. Middelhavet har steget med 15 cm.

2. I Antarktis har smeltning af is reduceret befolkningen i Adelie Penguins med en tredjedel i de sidste 25 år.

3. Australien havde oplevet sin værste tørke i 2003, hvilket skyldtes Elnino effekt, dvs. opvarmning af det ækvatoriale Stillehav.

4. New York oplevede tørste juli i 1999 med temperaturstigning over 35 ° C i næsten 15 dage.

5. I Tibet blev de varmeste dage registreret i juni 1998 i Lhasa med temperaturer over 25 ° C i næsten hele måneden.

6. I Spanien i 2006 blev der oplevet alvorlig tørke, og mere end 306.000 hactare af skovene gik op i flammer

7. Ifølge De Forenede Nationers Miljøprogram (UNEP) -rapporter smelter den arktiske Permafrost på grund af global opvarmning og frigivelse af kulstof og methan låst i den.

8. Himalaya gletsjere er tilbagegående med en alarmerende hastighed. Disse er oprindelse af de fleste af floderne i Nordindien. Gangotri-gletscheren er en vigtig kilde til mægtig Ganga, og Ganga-bifloderne udgør livslinjen for hundredvis af millioner af mennesker, der lever i gangeserviet. Ifølge en rapport fra International Commission for Snow and Ice, går Gangotri-gletsjeren 20-30 meter om året og har tabt omkring en tredjedel af sin 13 km lange længde. Tørring af denne gletscher betyder tørring af Ganga, som vil få ødelæggende konsekvenser for folkene i Gangetisk bækken.