Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.
Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar
um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að
svara öllum spurningum.
Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að
svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki
nægileg deili á sér.
Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.
Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!
Er hægt að sanna að sameindin CO2 valdi gróðurhúsaáhrifum með því að senda innrauða geislun sem stefnir út í geim og mæla endurkast hennar af CO2 sameindum sem berst aftur til jarðar?
Spurningin ber með sér að spyrjandi veit í hverju gróðurhúsaáhrifkoltvíoxíðs (CO2; e. carbon dioxide, einnig nefnt koltvíildi) felast, það er að CO2 sameindir geta hindrað innrauða geislun (hitageislun) frá jörðinni, sem myndast í kjölfar sólargeislunar og sent hana að hluta til aftur til jarðar (sjá myndi 1).[1][2][3][4]
Spurningin um það hvort unnt sé að senda innrauða geislun frá jörðu og greina endursenda geislun frá CO2 sameindum andrúmsloftsins er því mjög eðlileg. Stutta svarið er að það er illframkvæmanlegt og ekki til þess fallið að fá marktækar niðurstöður. Þess í stað er beitt öðrum óbeinni aðferðum til að kanna gróðurhúsaáhrif CO2 (og annarra gróðurhúsalofttegunda). Frá því verður greint nánar hér á eftir.
Mynd 1. Gróðurhúsaáhrif lofttegunda í andrúmsloftinu (sjá texta).
Gróðurhúsaáhrif lofttegunda á borð við CO2 í andrúmsloftinu á rætur sínar að rekja til þess að viðkomandi sameindir geta gleypt hitageislun á innrauða litrófssviðinu sem stafar frá jörðinni, sem afleiðing af sólargeislun (aðallega á útfjólubláa og sýnilega litrófssviðinu), sem nær til yfirborðs jarðar (mynd 1). Í kjölfarið geisla sameindirnar frekari hitageislun í allar áttir, að hluta til aftur til jarðar, sem viðheldur hita á yfirborði jarðar. Þannig virka sameindirnar á hitun yfirborðs jarðar líkt og efnisagnir glers í gróðurhúsi sem viðhalda hita innan gróðurhúss eins og vel er þekkt. Þetta kallast þess vegna gróðurhúsaáhrif.
Ef styrkur gróðurhúsalofttegunda eykst í andrúmsloftinu þá aukast þessi áhrif og hitinn á jörðu hækkar. Ekki er unnt að mæla þessi áhrif CO2 í andrúmsloftinu með beinum hætti með því að senda innrauða geislun frá jörðu og mæla síðan geislunina sem frá CO2 sameindunum stafar eftir gleypnina. Til þess eru aðstæður í andrúmsloftinu of fjölbreytilegar, til dæmis hvað varðar fjölda lofttegunda, dreifingu þeirra um andrúmsloftið sem og dreifingu geislunar, þannig að gerlegt sé að einangra mæligögn fyrir gróðurhúsaáhrif CO2 sérstaklega með þeim hætti. Þess í stað er einkum stuðst við nákvæmar mælingar á áhrifum geislunar á (gleypni) og frá (útgeislun) CO2 í tilraunastofum, samanburðarmælingar af ýmsu tagi sem og mælingar á styrk CO2 í andrúmsloftinu og heildarhitastigi og hitastigsaukningu á yfirborði jarðar í þeim tilgangi að kanna gróðurhúsaáhrif CO2.[5][6][7][8][9]Áhrif innrauðrar geislunar á CO2
Mælingar í tilraunastofum á áhrifum innrauðrar geislunar á CO2 gefa nákvæm litróf sem sýna gleypni og útgeislun sameindanna háð bylgjulengd geislunar.[10][11] Þær sýna jafnframt að gleypni innrauðrar geislunar, af því tagi sem frá jörðunni stafar, felst í að geislaorkan yfirfærist á sameindirnar í formi aukinnar hreyfiorku atómanna í sameindunum sem og sameindanna sjálfra.[12][13] Sú orka losnar því næst frá sameindunum í formi innrauðrar geislunar sem stafar í allar áttir.
Styrkur CO2 í andrúmslofinu
Mælingar á styrk CO2 í andrúmslofti eru aðallega framkvæmdar á loftsýnum sem tekin eru í stjörnuathugunarstöðvum, turnum eða með flugvélum og loftbelgjum víða um heim. Styrkur CO2 í sýnunum, í einingunni ppm (e. parts per million), er síðan ákvarðaður með litrófsmælingum sem byggja á gleypni CO2 sameindanna á innrauða litrófssviðinu (mynd 2). Yfirgripsmestu mæligögn af þessu tagi eru frá stjörnuathugunarstöðinni Mauna Loa á Hawaii, þar sem ítarlegar mælingar hafa staðið yfir frá 1957.[14] Í ljós kemur að styrkur CO2 í andrúmslofti við yfirborð jarðar hefur vaxið jafnt og þétt frá upphafi iðnbyltingarinnar (um 1800) frá því að vera um 278 ppm í um það bil 420 ppm (2024).[15] Gögnum frá mismunandi stöðum á jörðinni ber vel saman hvað þetta varðar.[16]
Samanburður við styrk CO2 í andrúmslofti fyrr á öldum, sem ákvarðaður hefur verið út frá greiningum á ískjörnum 800.000 ár aftur í tímann sýnir að styrkur CO2 á því tímabili hefur verið breytilegur, háður hlý- og kuldaskeiðum[17] en aldrei farið yfir 300 ppm (mynd 2a).[18] Athygli vekur að aukningin í CO2 styrknum sem greinst hefur í andrúmsloftinu á síðari árum eða frá upphafi iðnbyltingarinnar fyrir rúmum 200 árum er líkt og „samstundis“ á jarðsögulegum tímaskala eins og sést á mynd 2a. Frá lokum síðasta kuldaskeiðs, fyrir um 10.000 árum, fram að tíma iðnbyltingarinnar greinist styrkur CO2 um það bil 265 – 278 ppm. Þá kemur í ljós að styrkur CO2 er háður árstíðum (mynd 2c) sem og staðsetningu á jörðinni, sem á rætur sínar að rekja til breytilegrar gróðurbindingar CO2.
Hnattræn hlýnun
Meðalhitastig jarðar er aðalega ákvarðað út frá mælingum frá veðurathugunarstöðvum, loftbelgjum, radarstöðvum, skipum, baujum og gervitunglum, frá meira en 100.000 stöðvun á jörðinni.[19] Í ljós hefur komið að meðalhiti á yfirborði jarðar hefur farið vaxandi allt frá upphafi iðnbyltingarinnar (um 1800). Mæligögn frá árinu 1880 sýna hnattræna hlýnun um eða yfir 1,1˚C, þar sem mest aukning hefur greinst frá árinu 1975. Þá mælist greinileg fylgni milli aukningar CO2 í andrúmsloftinu og hnattrænnar hlýnunar, þannig að hitaaukning helst í hendur við CO2 aukningu í andrúmsloftinu,[20] eins og sjá má á mynd 2b.
Mynd 2. (a) Styrkur koltvíoxíðs (CO2) í andrúmslofti jarðar yfir 800.000 ára tímabil. (b) Tengsl vaxandi CO2 styrks í andrúmslofti og hitabreytingar á jörðu frá 1880. (c) Breytingar í styrk CO2 í andrúmslofti á mánaðargrundvelli (rauður ferill) og meðaltal (blár ferill) yfir tímabilið 2002 – 2014 skv. mælingum frá Mauna Loa á Hawaii. Innfellda myndin í (c) sýnir árstíðasveiflu.
Tilvísanir:
^ Jón Már Halldórsson. (2004, 29. desember). Hvað veldur gróðurhúsaáhrifum? Vísindavefurinn. Sótt af https://visindavefur.is/?id=4686
^ Ágúst Kvaran. (2020, 6. febrúar). Geta mismunandi lofttegundir og vatnsgufa valdið gróðurhúsaáhrifum? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/?id=78350
^ Þorsteinn Vilhjálmsson. (2020, 13. maí). Hvað gerir tiltekið gas að gróðurhúsalofttegund? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/?id=75245
^ Ágúst Kvaran. (2022, 24. mars). Af hverju er metan hættulegri gróðurhúsalofttegund en koldíoxíð? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/?id=83263
^ Ágúst Kvaran. (2020, 6. febrúar). Geta mismunandi lofttegundir og vatnsgufa valdið gróðurhúsaáhrifum? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/?id=78350
^ Ágúst Kvaran. (2020, 6. febrúar). Geta mismunandi lofttegundir og vatnsgufa valdið gróðurhúsaáhrifum? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/?id=78350
^ Ágúst Kvaran. (2022, 24. mars). Af hverju er metan hættulegri gróðurhúsalofttegund en koldíoxíð? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/?id=83263
Ágúst Kvaran. „Hvernig er hægt að sýna fram á að koltvíoxið valdi gróðurhúsaáhrifum á jörðinni?“ Vísindavefurinn, 28. febrúar 2024, sótt 10. desember 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=29976.
Ágúst Kvaran. (2024, 28. febrúar). Hvernig er hægt að sýna fram á að koltvíoxið valdi gróðurhúsaáhrifum á jörðinni? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=29976
Ágúst Kvaran. „Hvernig er hægt að sýna fram á að koltvíoxið valdi gróðurhúsaáhrifum á jörðinni?“ Vísindavefurinn. 28. feb. 2024. Vefsíða. 10. des. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=29976>.