Sólin Sólin Rís 07:25 • sest 19:11 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 09:27 • Sest 19:26 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 07:07 • Síðdegis: 19:18 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 01:03 • Síðdegis: 13:17 í Reykjavík

Af hverju er metan hættulegri gróðurhúsalofttegund en koldíoxíð?

Ágúst Kvaran

Fyrst er rétt að útskýra stuttlega í hverju svokölluð gróðurhúsaáhrif lofttegunda í andrúmsloftinu felast.[1] Í hnotskurn felast þau í því að viðkomandi lofttegundir geta hindrað hitageislun frá jörðinni, sem myndast í kjölfar sólargeislunar, vegna þess að viðkomandi sameindir gleypa þá geislun.

Í framhaldi af slíkri „geislagleypni“ sameinda á borð við koldíoxið (táknað CO2; einnig nefnt koltvíoxíð og koltvíildi) og metan (táknað CH4) senda þær frá sér geislun í allar áttir. Þetta ferli er sýnt á mynd 1.

Mynd 1. Sumar sameindir í lofthjúpi jarðar, eins og koldíoxíð og metan, geta gleypt hitageislun sem berst frá yfirborði jarðar í kjölfar sólargeislunar. Sameindirnar virka því með líkum hætti og gler í gróðurhúsum og endurkasta hluta af hitageisluninni aftur til jarðar og geta þannig viðhaldið eða aukið hitann á jörðu eftir því hvort magn þeirra er stöðugt eða að vaxa.

Nafngiftin „gróðurhúsaáhrif“ vísar til þess að áhrifin eru sambærileg við áhrif glers í gróðurhúsi (sjá mynd 2), en þar gegna sameindir glersins svipuðu hlutverki og sameindir gróðurhúsalofttegundanna. Afleiðingin af þessum áhrifum gróðurhúsalofttegundanna er sú að einungis hluti hitageislunarinnar frá jörðinni sleppur í burtu út í geim. Hinn hlutinn fer aftur til jarðarinnar og viðheldur eða eykur hitann á jörðinni. Án allra slíkra gróðurhúsaáhrifa væri jörðin óbyggileg vegna kulda og talið er að hitinn á yfirborði jarðar væri um 33oC lægri, eða um -18oC að jafnaði[2] að öðrum kosti!

Gróðurhúsaáhrif sem viðhalda ríkjandi jafnaðarhitastigi eru því í orðsins fyllstu merkingu lífsnauðsynleg. Margumrædd skaðleg gróðurhúsaáhrif felast hins vegar í því þegar viðbótarmagn af gróðurhúsalofttegundum myndast (einkum af mannavöldum) og safnast fyrir í andrúmsloftinu með þeim afleiðingum að gróðurhúsaáhrifin aukast og hitinn á jörðu niðri eykst.

Mynd 2. Nafngiftin „gróðurhúsaáhrif lofttegunda“ vísar til þess að um er að ræða sambærileg áhrif og hjá gleri í gróðurhúsi. Þar gegna sameindir glersins svipuðu hlutverki og sameindir gróðurhúsalofttegundanna og þess vegna getur verið miklu heitara inni í gróðurhúsi en fyrir utan það.

Samanburður á áhrifum gróðurhúsalofttegundanna koldíoxíðs og metans

Þegar talað er um að metan sé hættulegri eða skaðlegri gróðurhúsalofttegund en koldíoxíð er átt við að ofangreind gleypni á hitageislun frá jörðinni og afleiðingar hennar sé meiri hjá metansameindum (CH4) en hjá koldíoxíðsameindum (CO2). Nánar tiltekið, þá eru áhrifin mun meiri í metangasi en í koldíoxíðgasi, fyrir sambærilegan fjölda af CH4 og CO2 sameindum eða sambærilega þyngd efna. Þannig hefur verið fundið út að áhrifin eru um 84-falt meiri fyrir metan en koldíoxið, fyrir sambærilega þyngd efnanna.[3]

Þegar grannt er skoðað kemur í ljós að þetta ræðst af mismikilli hæfni sameindanna til að gleypa hitageislana sem felst í því að orka geislanna yfirfærist í aukna hreyfiorku atómanna innan sameindanna sem veldur því að þær fara að titra ótt og títt (mynd 3) áður en þær tapa síðan aftur þeirri umfram-hreyfiorku í formi geislunar í allar áttir, eins og fyrr segir. Þessi „hæfileiki“ er mun meiri hjá CH4 sameindunum en hjá CO2 sameindunum.

Mynd 3. Orka hitageisla frá jörðu getur yfirfærst í hreyfiorku atóma innan CO2 og CH4 sameinda. Það veldur því að sameindirnar fara að titra ótt og títt áður en þær tapa síðan aftur þeirri hreyfiorku í formi geislunar í allar áttir. Þetta er undirrótin að gróðurhúsaáhrifum viðkomandi lofttegunda. Þessi „hæfileiki“ sameindanna til að taka upp geislaorku er mun meiri hjá CH4 sameindunum en hjá CO2 sameindunum.

Magn metans í andrúmsloftinu í dag er hins vegar mun minna (um tvö hundrað falt minna[4]) en magn koldíoxíðs og gróðurhúsaáhrif metans vega því minna. Allt kann þetta þó að vera breytingum undirorpið. Sýnt hefur verið fram á magn beggja efnanna í andrúmsloftinu hefur aukist á undanförnum árum og áratugum.[5] Þá má geta þess að líftími, það er endingartími, þessara lofttegunda í andrúmsloftinu er mjög mismikill og CO2 sameindirnar eru mun langlífari en CH4 sameindirnar.[6] Það ræðst einkum af efnahvörfum þar sem viðkomandi sameindir umbreytast vegna áhrifa frá öðrum sameindum eða sameindabrotum.

Tilvísanir:
  1. ^ Ýtarlegri skýringu er að finna í heimildum nr. 1 og 2 í heimildaskrá.
  2. ^ Sjá heimild nr. 3.
  3. ^ Sjá heimild nr. 4.
  4. ^ Sjá heimild nr. 5.
  5. ^ Sjá heimildir nr. 4 og 8.
  6. ^ Sjá heimild nr. 5.

Heimildir:

  1. Geta mismunandi lofttegundir og vatnsgufa valdið gróðurhúsaáhrifum? (Sótt 23.03.2022).
  2. Hvað gerir tiltekið gas að gróðurhúsalofttegund? (Sótt 23.03.2022).
  3. Environment | World Meteorological Organization. (Sótt 23.03.2022).
  4. Atmospheric methane - Wikipedia. (Sótt 23.03.2022).
  5. Greenhouse gas - Wikipedia. (Sótt 23.03.2022).
  6. Methane as a Greenhouse Gas. (Sótt 23.03.2022).
  7. Global warming potential - Wikipedia. (Sótt 23.03.2022).
  8. Carbon dioxide in Earth's atmosphere - Wikipedia. (Sótt 23.03.2022).

Myndir:

Höfundur

Ágúst Kvaran

prófessor í eðlisefnafræði við HÍ

Útgáfudagur

24.3.2022

Spyrjandi

Arnar Elvarsson

Tilvísun

Ágúst Kvaran. „Af hverju er metan hættulegri gróðurhúsalofttegund en koldíoxíð?“ Vísindavefurinn, 24. mars 2022. Sótt 27. september 2022. http://visindavefur.is/svar.php?id=83263.

Ágúst Kvaran. (2022, 24. mars). Af hverju er metan hættulegri gróðurhúsalofttegund en koldíoxíð? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=83263

Ágúst Kvaran. „Af hverju er metan hættulegri gróðurhúsalofttegund en koldíoxíð?“ Vísindavefurinn. 24. mar. 2022. Vefsíða. 27. sep. 2022. <http://visindavefur.is/svar.php?id=83263>.

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

=

Af hverju er metan hættulegri gróðurhúsalofttegund en koldíoxíð?
Fyrst er rétt að útskýra stuttlega í hverju svokölluð gróðurhúsaáhrif lofttegunda í andrúmsloftinu felast.[1] Í hnotskurn felast þau í því að viðkomandi lofttegundir geta hindrað hitageislun frá jörðinni, sem myndast í kjölfar sólargeislunar, vegna þess að viðkomandi sameindir gleypa þá geislun.

Í framhaldi af slíkri „geislagleypni“ sameinda á borð við koldíoxið (táknað CO2; einnig nefnt koltvíoxíð og koltvíildi) og metan (táknað CH4) senda þær frá sér geislun í allar áttir. Þetta ferli er sýnt á mynd 1.

Mynd 1. Sumar sameindir í lofthjúpi jarðar, eins og koldíoxíð og metan, geta gleypt hitageislun sem berst frá yfirborði jarðar í kjölfar sólargeislunar. Sameindirnar virka því með líkum hætti og gler í gróðurhúsum og endurkasta hluta af hitageisluninni aftur til jarðar og geta þannig viðhaldið eða aukið hitann á jörðu eftir því hvort magn þeirra er stöðugt eða að vaxa.

Nafngiftin „gróðurhúsaáhrif“ vísar til þess að áhrifin eru sambærileg við áhrif glers í gróðurhúsi (sjá mynd 2), en þar gegna sameindir glersins svipuðu hlutverki og sameindir gróðurhúsalofttegundanna. Afleiðingin af þessum áhrifum gróðurhúsalofttegundanna er sú að einungis hluti hitageislunarinnar frá jörðinni sleppur í burtu út í geim. Hinn hlutinn fer aftur til jarðarinnar og viðheldur eða eykur hitann á jörðinni. Án allra slíkra gróðurhúsaáhrifa væri jörðin óbyggileg vegna kulda og talið er að hitinn á yfirborði jarðar væri um 33oC lægri, eða um -18oC að jafnaði[2] að öðrum kosti!

Gróðurhúsaáhrif sem viðhalda ríkjandi jafnaðarhitastigi eru því í orðsins fyllstu merkingu lífsnauðsynleg. Margumrædd skaðleg gróðurhúsaáhrif felast hins vegar í því þegar viðbótarmagn af gróðurhúsalofttegundum myndast (einkum af mannavöldum) og safnast fyrir í andrúmsloftinu með þeim afleiðingum að gróðurhúsaáhrifin aukast og hitinn á jörðu niðri eykst.

Mynd 2. Nafngiftin „gróðurhúsaáhrif lofttegunda“ vísar til þess að um er að ræða sambærileg áhrif og hjá gleri í gróðurhúsi. Þar gegna sameindir glersins svipuðu hlutverki og sameindir gróðurhúsalofttegundanna og þess vegna getur verið miklu heitara inni í gróðurhúsi en fyrir utan það.

Samanburður á áhrifum gróðurhúsalofttegundanna koldíoxíðs og metans

Þegar talað er um að metan sé hættulegri eða skaðlegri gróðurhúsalofttegund en koldíoxíð er átt við að ofangreind gleypni á hitageislun frá jörðinni og afleiðingar hennar sé meiri hjá metansameindum (CH4) en hjá koldíoxíðsameindum (CO2). Nánar tiltekið, þá eru áhrifin mun meiri í metangasi en í koldíoxíðgasi, fyrir sambærilegan fjölda af CH4 og CO2 sameindum eða sambærilega þyngd efna. Þannig hefur verið fundið út að áhrifin eru um 84-falt meiri fyrir metan en koldíoxið, fyrir sambærilega þyngd efnanna.[3]

Þegar grannt er skoðað kemur í ljós að þetta ræðst af mismikilli hæfni sameindanna til að gleypa hitageislana sem felst í því að orka geislanna yfirfærist í aukna hreyfiorku atómanna innan sameindanna sem veldur því að þær fara að titra ótt og títt (mynd 3) áður en þær tapa síðan aftur þeirri umfram-hreyfiorku í formi geislunar í allar áttir, eins og fyrr segir. Þessi „hæfileiki“ er mun meiri hjá CH4 sameindunum en hjá CO2 sameindunum.

Mynd 3. Orka hitageisla frá jörðu getur yfirfærst í hreyfiorku atóma innan CO2 og CH4 sameinda. Það veldur því að sameindirnar fara að titra ótt og títt áður en þær tapa síðan aftur þeirri hreyfiorku í formi geislunar í allar áttir. Þetta er undirrótin að gróðurhúsaáhrifum viðkomandi lofttegunda. Þessi „hæfileiki“ sameindanna til að taka upp geislaorku er mun meiri hjá CH4 sameindunum en hjá CO2 sameindunum.

Magn metans í andrúmsloftinu í dag er hins vegar mun minna (um tvö hundrað falt minna[4]) en magn koldíoxíðs og gróðurhúsaáhrif metans vega því minna. Allt kann þetta þó að vera breytingum undirorpið. Sýnt hefur verið fram á magn beggja efnanna í andrúmsloftinu hefur aukist á undanförnum árum og áratugum.[5] Þá má geta þess að líftími, það er endingartími, þessara lofttegunda í andrúmsloftinu er mjög mismikill og CO2 sameindirnar eru mun langlífari en CH4 sameindirnar.[6] Það ræðst einkum af efnahvörfum þar sem viðkomandi sameindir umbreytast vegna áhrifa frá öðrum sameindum eða sameindabrotum.

Tilvísanir:
  1. ^ Ýtarlegri skýringu er að finna í heimildum nr. 1 og 2 í heimildaskrá.
  2. ^ Sjá heimild nr. 3.
  3. ^ Sjá heimild nr. 4.
  4. ^ Sjá heimild nr. 5.
  5. ^ Sjá heimildir nr. 4 og 8.
  6. ^ Sjá heimild nr. 5.

Heimildir:

  1. Geta mismunandi lofttegundir og vatnsgufa valdið gróðurhúsaáhrifum? (Sótt 23.03.2022).
  2. Hvað gerir tiltekið gas að gróðurhúsalofttegund? (Sótt 23.03.2022).
  3. Environment | World Meteorological Organization. (Sótt 23.03.2022).
  4. Atmospheric methane - Wikipedia. (Sótt 23.03.2022).
  5. Greenhouse gas - Wikipedia. (Sótt 23.03.2022).
  6. Methane as a Greenhouse Gas. (Sótt 23.03.2022).
  7. Global warming potential - Wikipedia. (Sótt 23.03.2022).
  8. Carbon dioxide in Earth's atmosphere - Wikipedia. (Sótt 23.03.2022).

Myndir:...