Sólin Sólin Rís 10:44 • sest 15:49 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 15:54 • Sest 10:46 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 06:19 • Síðdegis: 18:35 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 00:09 • Síðdegis: 12:33 í Reykjavík

Geta mismunandi lofttegundir og vatnsgufa valdið gróðurhúsaáhrifum?

Ágúst Kvaran

Geislun frá sólinni er einkum útfjólublá, sýnileg og svokölluð nærinnrauð geislun en ekki hitageislun (sem stundum er nefnd fjærinnrauð geislun) eins og sú geislun sem kemur frá jörðinni. Aðeins hluti geislunar frá sólu nær til jarðarinnar því efni í andrúmsloftinu, aðallega súrefni og óson, hindra eða gleypa skaðlega hluta útfjólubláu geislunarinnar. Þessar lofttegundir gegna þar af leiðandi afar mikilvægu hlutverki í að verja líf á jörðinni fyrir hættulegum geislum og er það ein meginástæða þess að gerðar voru alþjóðlegar samþykktir til að draga úr og banna framleiðslu á ósoneyðandi efnum þegar hið svokallaða ósongat uppgötvaðist um 1985.

Geislun frá sólu sem nær til jarðar nýtist m.a. til að hita yfirborð hennar. Jörðin sendir síðan frá sér hitageislun en ýmis efni, eins og koltvíildi, vatnsgufa og metangas, hindra að öll sú geislun fari aftur út í geim. Þessi efni virka því með líkum hætti og gler í gróðurhúsum og endurkasta hluta af geisluninni aftur til jarðar og geta þannig viðhaldið eða aukið hitann á jörðu eftir því hvort magn þeirra er stöðugt eða að vaxa.

Geislunin sem nær til jarðarinnar og sú orka sem hún ber með sér nýtist til margra hluta, til dæmis til að hita yfirborð jarðar og viðhalda jurtaríkinu sem „þrífst“ á sólarorku, koltvíildi (sem einnig er nefnt koldíoxíð) og vatni. Eftir „notkun“ sendir jörðin frá sér hitageislun eða fjærinnrauða geislun sem er mun orkuminni en sú geislun sem berst til jarðar. Geislunin fer hins vegar ekki öll út í geim þar sem ýmis efni hindra að hún sleppi út í gegnum andrúmsloftið. Má þar til dæmis nefna koltvíildi, vatnsgufu, metangas, köfnunarefnisoxíð og svokölluð F-efni sem notuð eru í kælikerfum. Þessi efni virka með líkum hætti og gler í gróðurhúsum og endurkasta hluta af geisluninni aftur til jarðar og geta þannig viðhaldið eða aukið hitann á jörðu eftir því hvort magn þeirra er stöðugt eða að vaxa. Um það snúast gróðurhúsaáhrifin og efnin sem þar koma við sögu eru gjarnan kölluð gróðurhúsalofttegundir.

Áhrif allra helstu gróðurhúsalofttegunda á hindrun eða gleypni geislanna, bæði sólargeislunar og hitageislunar frá jörðu, hafa verið mæld með svokölluðum litrófsmælingum og eru því vel þekkt. Litrófsmæling felur í sér að geislum af mismunandi bylgjulengdum, til dæmis útfjólubláum, sýnilegum, innrauðum og fleiri geislum, er beint á efnin og gleypni (það er nokkurs konar síun eins og hjá ljóssíum) efnanna á hina ýmsu geisla er mæld.

Í stuttu máli ræðst gleypni efna af því að orka geislunarinnar, bæði sólargeislunar og hitageislunar, yfirfærist á sameindir efnisins sem öðlast við það aukna orku (á ýmsu formi). Mælingar hafa meðal annars leitt í ljós að mest munar um súrefni og óson í andrúmsloftinu þegar kemur að gleypni/síun á skaðlegri útfjólublárri geislun frá sólinni. Vatnsgufa kemur einnig við sögu varðandi gleypni á nærinnrauðri geislun frá sólinni. Gleypni helstu gróðurhúsalofttegunda á sólargeisluninni er hins vegar óveruleg.

Þegar kemur að hitageislun sem stafar frá jörðu (fjærinnrauðu geisluninni) þá gegna gróðurhúsalofttegundir mikilvægu hlutverki, en ekki síður vatnsgufa. Þegar geislunin sem stafar frá jörðinni lendir á gróðurhúsalofttegundum og vatnssameindum þá öðlast sameindirnar tímabundið aukna varmaorku (það er aukinn hita) uns þær tapa þeirri orku aftur í formi hitageislunar sem þá beinist bæði að og frá jörðu. Fyrir vikið fer um það bil 50% af gleyptu hitageisluninni aftur til baka til jarðar en hin 50% sleppa frá jörðu.

Myndin sýnir annars vegar geislunina sem nær til jarðar frá sólu („inn“) og hins vegar geislunina sem sleppur burt („út“) og hvernig hin ýmsu efni hindra þessar geislanir. Þess má geta að andstæðan við gleypni eða síun efnanna er gegnskin, sem samkvæmt orðanna hljóðan segir til um hve mikið skín í gegnum efnin, það er hvíti hlutinn af grá-hvítu myndunum.

Yfirleitt er ekki talað um vatnsgufu sem gróðurhúsalofttegund en í raun er hún aðalsían fyrir hitageislunina og því má til sanns vegar færa að vatnsgufa sé aðalgróðurhúsalofttegundin. Vatnsgufan er að því leyti ólík öðrum gróðurhúsalofttegundum að magn hennar í andrúmslofti er í jafnvægi við vatn á vökvaformi á jörðu niðri (sjór, stöðuvötn, ár og svo framvegis) á „jarðvísu“ að því gefnu að jafnaðarhitastig á jörðu haldist óbreytt. Ef hins vegar jafnaðarhitastig á jörðu hækkar þá eykst jafnframt vatnsgufan og „gróðurhúsaáhrif“ hennar að sama skapi. Hinar eiginlegu gróðurhúsalofttegundir (koltvíildi, metan, köfnunarefnisoxíð, F-efni og svo framvegis) eru hins vegar ekki á vökvaformi á jörðu niðri heldur einungis sem lofttegundir þannig að aukning í myndun eða losun slíkra efna umfram eyðingu, er viðbót við gróðurhúsaáhrif í andrúmsloftinu.

Myndir:

Upprunaleg spurning Andreu var: Hvað gerir lofttegund að gróðurhúsalofttegund?

Höfundur

Ágúst Kvaran

prófessor í eðlisefnafræði við HÍ

Útgáfudagur

6.2.2020

Spyrjandi

Andrea Jónsdóttir

Tilvísun

Ágúst Kvaran. „Geta mismunandi lofttegundir og vatnsgufa valdið gróðurhúsaáhrifum?“ Vísindavefurinn, 6. febrúar 2020. Sótt 30. nóvember 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=78350.

Ágúst Kvaran. (2020, 6. febrúar). Geta mismunandi lofttegundir og vatnsgufa valdið gróðurhúsaáhrifum? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=78350

Ágúst Kvaran. „Geta mismunandi lofttegundir og vatnsgufa valdið gróðurhúsaáhrifum?“ Vísindavefurinn. 6. feb. 2020. Vefsíða. 30. nóv. 2020. <http://visindavefur.is/svar.php?id=78350>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

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!

=

Senda grein til vinar

=

Geta mismunandi lofttegundir og vatnsgufa valdið gróðurhúsaáhrifum?
Geislun frá sólinni er einkum útfjólublá, sýnileg og svokölluð nærinnrauð geislun en ekki hitageislun (sem stundum er nefnd fjærinnrauð geislun) eins og sú geislun sem kemur frá jörðinni. Aðeins hluti geislunar frá sólu nær til jarðarinnar því efni í andrúmsloftinu, aðallega súrefni og óson, hindra eða gleypa skaðlega hluta útfjólubláu geislunarinnar. Þessar lofttegundir gegna þar af leiðandi afar mikilvægu hlutverki í að verja líf á jörðinni fyrir hættulegum geislum og er það ein meginástæða þess að gerðar voru alþjóðlegar samþykktir til að draga úr og banna framleiðslu á ósoneyðandi efnum þegar hið svokallaða ósongat uppgötvaðist um 1985.

Geislun frá sólu sem nær til jarðar nýtist m.a. til að hita yfirborð hennar. Jörðin sendir síðan frá sér hitageislun en ýmis efni, eins og koltvíildi, vatnsgufa og metangas, hindra að öll sú geislun fari aftur út í geim. Þessi efni virka því með líkum hætti og gler í gróðurhúsum og endurkasta hluta af geisluninni aftur til jarðar og geta þannig viðhaldið eða aukið hitann á jörðu eftir því hvort magn þeirra er stöðugt eða að vaxa.

Geislunin sem nær til jarðarinnar og sú orka sem hún ber með sér nýtist til margra hluta, til dæmis til að hita yfirborð jarðar og viðhalda jurtaríkinu sem „þrífst“ á sólarorku, koltvíildi (sem einnig er nefnt koldíoxíð) og vatni. Eftir „notkun“ sendir jörðin frá sér hitageislun eða fjærinnrauða geislun sem er mun orkuminni en sú geislun sem berst til jarðar. Geislunin fer hins vegar ekki öll út í geim þar sem ýmis efni hindra að hún sleppi út í gegnum andrúmsloftið. Má þar til dæmis nefna koltvíildi, vatnsgufu, metangas, köfnunarefnisoxíð og svokölluð F-efni sem notuð eru í kælikerfum. Þessi efni virka með líkum hætti og gler í gróðurhúsum og endurkasta hluta af geisluninni aftur til jarðar og geta þannig viðhaldið eða aukið hitann á jörðu eftir því hvort magn þeirra er stöðugt eða að vaxa. Um það snúast gróðurhúsaáhrifin og efnin sem þar koma við sögu eru gjarnan kölluð gróðurhúsalofttegundir.

Áhrif allra helstu gróðurhúsalofttegunda á hindrun eða gleypni geislanna, bæði sólargeislunar og hitageislunar frá jörðu, hafa verið mæld með svokölluðum litrófsmælingum og eru því vel þekkt. Litrófsmæling felur í sér að geislum af mismunandi bylgjulengdum, til dæmis útfjólubláum, sýnilegum, innrauðum og fleiri geislum, er beint á efnin og gleypni (það er nokkurs konar síun eins og hjá ljóssíum) efnanna á hina ýmsu geisla er mæld.

Í stuttu máli ræðst gleypni efna af því að orka geislunarinnar, bæði sólargeislunar og hitageislunar, yfirfærist á sameindir efnisins sem öðlast við það aukna orku (á ýmsu formi). Mælingar hafa meðal annars leitt í ljós að mest munar um súrefni og óson í andrúmsloftinu þegar kemur að gleypni/síun á skaðlegri útfjólublárri geislun frá sólinni. Vatnsgufa kemur einnig við sögu varðandi gleypni á nærinnrauðri geislun frá sólinni. Gleypni helstu gróðurhúsalofttegunda á sólargeisluninni er hins vegar óveruleg.

Þegar kemur að hitageislun sem stafar frá jörðu (fjærinnrauðu geisluninni) þá gegna gróðurhúsalofttegundir mikilvægu hlutverki, en ekki síður vatnsgufa. Þegar geislunin sem stafar frá jörðinni lendir á gróðurhúsalofttegundum og vatnssameindum þá öðlast sameindirnar tímabundið aukna varmaorku (það er aukinn hita) uns þær tapa þeirri orku aftur í formi hitageislunar sem þá beinist bæði að og frá jörðu. Fyrir vikið fer um það bil 50% af gleyptu hitageisluninni aftur til baka til jarðar en hin 50% sleppa frá jörðu.

Myndin sýnir annars vegar geislunina sem nær til jarðar frá sólu („inn“) og hins vegar geislunina sem sleppur burt („út“) og hvernig hin ýmsu efni hindra þessar geislanir. Þess má geta að andstæðan við gleypni eða síun efnanna er gegnskin, sem samkvæmt orðanna hljóðan segir til um hve mikið skín í gegnum efnin, það er hvíti hlutinn af grá-hvítu myndunum.

Yfirleitt er ekki talað um vatnsgufu sem gróðurhúsalofttegund en í raun er hún aðalsían fyrir hitageislunina og því má til sanns vegar færa að vatnsgufa sé aðalgróðurhúsalofttegundin. Vatnsgufan er að því leyti ólík öðrum gróðurhúsalofttegundum að magn hennar í andrúmslofti er í jafnvægi við vatn á vökvaformi á jörðu niðri (sjór, stöðuvötn, ár og svo framvegis) á „jarðvísu“ að því gefnu að jafnaðarhitastig á jörðu haldist óbreytt. Ef hins vegar jafnaðarhitastig á jörðu hækkar þá eykst jafnframt vatnsgufan og „gróðurhúsaáhrif“ hennar að sama skapi. Hinar eiginlegu gróðurhúsalofttegundir (koltvíildi, metan, köfnunarefnisoxíð, F-efni og svo framvegis) eru hins vegar ekki á vökvaformi á jörðu niðri heldur einungis sem lofttegundir þannig að aukning í myndun eða losun slíkra efna umfram eyðingu, er viðbót við gróðurhúsaáhrif í andrúmsloftinu.

Myndir:

Upprunaleg spurning Andreu var: Hvað gerir lofttegund að gróðurhúsalofttegund?...