غازات الدفيئة: الأسباب والمصادر والآثار البيئية

بالعربي/تساعد غازات الدفيئة في الحفاظ على درجة حرارة الأرض صالحة للسكن – حتى نفاذ كمية كبيرة منها.

تكمن وراء ظاهرة الاحتباس الحراري وتغير المناخ الزيادة في غازات الاحتباس الحراري في غلافنا الجوي. غاز الدفيئة هو أي مركب غازي في الغلاف الجوي قادر على امتصاص الأشعة تحت الحمراء ، وبالتالي حبس الحرارة في الغلاف الجوي وحبسها. من خلال زيادة الحرارة في الغلاف الجوي ، تكون غازات الدفيئة مسؤولة عن ظاهرة الاحتباس الحراري ، والتي تؤدي في النهاية إلى الاحتباس الحراري.

الإشعاع الشمسي و “تأثير الاحتباس الحراري”

الاحتباس الحراري ليس مفهومًا علميًا حديثًا. وضع الفيزيائي والكيميائي السويدي سفانتي أرينيوس أساسيات هذه الظاهرة منذ أكثر من قرن مضى ، في عام 1896. وكانت ورقته البحثية ، التي نُشرت في المجلة الفلسفية ومجلة العلوم ، هي الأولى التي حددت مساهمة ثاني أكسيد الكربون في ما يفعله العلماء نسمي الآن ” تأثير الاحتباس الحراري “.

يحدث تأثير الدفيئة لأن الشمس تقصف الأرض بكميات هائلة من الإشعاع الذي يضرب الغلاف الجوي للأرض في شكل ضوء مرئي ، بالإضافة إلى الأشعة فوق البنفسجية (UV) والأشعة تحت الحمراء (IR) وأنواع أخرى من الإشعاع غير المرئي للعين البشرية. الأشعة فوق البنفسجية لها طول موجي أقصر ومستوى طاقة أعلى من الضوء المرئي ، في حين أن الأشعة تحت الحمراء لها طول موجي أطول ومستوى طاقة أضعف. حوالي 30٪ من الإشعاع الذي يضرب الأرض ينعكس مرة أخرى في الفضاء عن طريق السحب والجليد والأسطح العاكسة الأخرى. ووفقًا لمرصد الأرض التابع لناسا ، تمتص المحيطات والأرض والغلاف الجوي النسبة المتبقية البالغة 70٪ .

مع ارتفاع درجة حرارتها ، تطلق المحيطات والأرض والغلاف الجوي حرارة على شكل إشعاع حراري بالأشعة تحت الحمراء يمر من الغلاف الجوي إلى الفضاء. هذا التوازن من الإشعاع الصادر والوارد يجعل الأرض صالحة للسكن ، بمتوسط ​​درجة حرارة 59 درجة فهرنهايت (15 درجة مئوية) ، وفقًا لوكالة ناسا. بدون هذا التوازن الجوي ، ستكون الأرض باردة وبلا حياة مثل قمرها ، أو حارقة مثل كوكب الزهرة. القمر ، الذي ليس له غلاف جوي تقريبًا ، يبلغ حوالي 243 درجة فهرنهايت (ناقص 153 درجة مئوية) على جانبه المظلم. كوكب الزهرة ، من ناحية أخرى ، له غلاف جوي كثيف للغاية يحبس الإشعاع الشمسي. يبلغ متوسط درجة الحرارة على كوكب الزهرة حوالي 864 فهرنهايت (462 درجة مئوية).

غالبًا ما يشار إلى تبادل الإشعاع الوارد والصادر الذي يسخن الأرض باسم تأثير الاحتباس الحراري لأن الدفيئة الزراعية تعمل بنفس الطريقة. تمر الأشعة فوق البنفسجية ذات الموجات القصيرة الواردة بسهولة عبر الجدران الزجاجية لبيت زجاجي وتمتصها النباتات والأسطح الصلبة بالداخل. ومع ذلك ، فإن الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة الطويلة الأضعف تواجه صعوبة في المرور عبر الجدران الزجاجية وبالتالي فهي محاصرة بالداخل ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الدفيئة.

كيف تسبب غازات الاحتباس الحراري ظاهرة الاحتباس الحراري

تُعرف الغازات الموجودة في الغلاف الجوي التي تمتص الإشعاع باسم “غازات الاحتباس الحراري” (والمختصرة باسم GHG) لأنها مسؤولة إلى حد كبير عن ظاهرة الاحتباس الحراري. تأثير الاحتباس الحراري ، بدوره ، هو أحد الأسباب الرئيسية للاحتباس الحراري. أهم غازات الدفيئة ، وفقًا لوكالة حماية البيئة (EPA) ، هي: بخار الماء (H2O) وثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثان (CH4) وأكسيد النيتروز (N2O). 

قال مايكل دالي ، أستاذ مشارك في العلوم البيئية في كلية لاسيل في ماساتشوستس ، لموقع Live Science: “بينما الأكسجين (O2) هو ثاني أكثر الغازات وفرة في غلافنا الجوي ، فإن O2 لا يمتص الأشعة تحت الحمراء الحرارية”.

يحدث الاحترار العالمي وغازات الدفيئة التي تسببه بشكل طبيعي – وبدونها ، سيكون متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض هللييد صفر درجة فهرنهايت (ناقص 18 درجة مئوية). لكن كمية غازات الدفيئة في الغلاف الجوي ارتفعت إلى مستويات ضارة في التاريخ الحديث. 

خلال فترة 20000 عام قبل الثورة الصناعية ، تذبذب ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بين حوالي 180 جزءًا في المليون (جزء في المليون) خلال العصور الجليدية و 280 جزءًا في المليون خلال فترات الدفء بين الجليدية. ومع ذلك ، منذ بداية الثورة الصناعية في خمسينيات القرن الثامن عشر ، ارتفعت كمية ثاني أكسيد الكربون بنسبة 50٪ تقريبًا ، وفقًا لبوابة ناسا العالمية لتغير المناخ . اليوم ، تبلغ مستويات ثاني أكسيد الكربون أكثر من 410 جزء في المليون.

تتشكل الغازات المفلورة – الغازات التي تمت إضافة عنصر الفلور إليها – أثناء العمليات الصناعية وتعتبر أيضًا غازات دفيئة. وتشمل هذه المركبات الكربونية الفلورية الهيدروجينية ، ومركبات الكربون المشبعة بالفلور ، وسادس فلوريد الكبريت. على الرغم من وجودها في الغلاف الجوي بتركيزات صغيرة جدًا ، إلا أنها تحبس الحرارة بشكل فعال للغاية ، مما يجعلها غازات ذات “قدرة عالية على الاحترار العالمي” (GWP).

مركبات الكلوروفلوروكربونات (CFCs) ، التي كانت تستخدم في السابق كمبردات ووقود دافع للهباء الجوي حتى يتم التخلص التدريجي منها بموجب اتفاق دولي ، هي أيضًا غازات دفيئة.

هناك ثلاثة عوامل تؤثر على درجة تأثير غازات الدفيئة في ظاهرة الاحتباس الحراري: وفرتها في الغلاف الجوي ، ومدة بقائها في الغلاف الجوي ، وقدرتها على إحداث الاحترار العالمي. على سبيل المثال ، يعد بخار الماء أكثر غازات الاحتباس الحراري وفرة ، لكن ثاني أكسيد الكربون له تأثير أكبر على ظاهرة الاحتباس الحراري بسبب وفرته في الغلاف الجوي بالإضافة إلى عمره الطويل نسبيًا في الغلاف الجوي من 300 إلى 1000 عام ، وفقًا لوكالة ناسا . من ناحية أخرى ، يتمتع بخار الماء بعمر في الغلاف الجوي لا يزيد عن 10 أيام ، وفقًا لدراسة أجريت عام 2020 نُشرت في مجلة علوم الغلاف الجوي .

الميثان أكثر كفاءة بحوالي 21 مرة في امتصاص الإشعاع من ثاني أكسيد الكربون ، مما يمنحه تصنيفًا أعلى للاحترار العالمي ، على الرغم من بقائه في الغلاف الجوي لمدة 12 عامًا فقط ، وفقًا لاتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ (UNFCCC) . على الرغم من أن الميثان وغازات الدفيئة الأخرى قادرة على حبس حرارة أكثر من ثاني أكسيد الكربون ، لا يزال العلماء يعتبرون أن ثاني أكسيد الكربون هو غاز الدفيئة السائد لأن تأثير الاحترار الخاص به يدوم لفترة أطول من تأثيرات الآخرين بقرون.

مصادر غازات الاحتباس الحراري

يتم إنتاج بعض غازات الدفيئة ، مثل الميثان ، من خلال الممارسات الزراعية ، في شكل روث الماشية ، على سبيل المثال. ينتج البعض الآخر ، مثل ثاني أكسيد الكربون ، إلى حد كبير عن العمليات الطبيعية مثل التنفس ، ومن حرق الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط والغاز.

مصدر رئيسي آخر لثاني أكسيد الكربون هو إزالة الغابات . عندما يتم قطع الأشجار لإنتاج سلع أو حرارة ، فإنها تطلق الكربون الذي يتم تخزينه عادة لعملية التمثيل الضوئي . هذه العملية تطلق ما يصل إلى 4.8 مليار طن متري من الكربون في الغلاف الجوي كل عام ، وفقًا لمعهد الموارد العالمية .

يمكن لممارسات الحراجة وغيرها من ممارسات استخدام الأراضي أن تعوض بعض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. قال دالي لـ Live Science: “تساعد إعادة الزرع على تقليل تراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لأن الأشجار النامية تحبس ثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي”. “ومع ذلك ، لا يمكن للغابات عزل كل ثاني أكسيد الكربون الذي نبعثه في الغلاف الجوي من خلال حرق الوقود الأحفوري ، ولا يزال الحد من انبعاثات الوقود الأحفوري ضروريًا لتجنب التراكم في الغلاف الجوي.”

على الصعيد العالمي ، يعد إنتاج غازات الدفيئة مصدر قلق بالغ. وفقًا لموقع Climate.gov التابع لـ NOAA ، على مدار الستين عامًا الماضية ، زاد ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بمعدل سنوي أسرع 100 مرة من الزيادات الطبيعية السابقة. كانت آخر مرة كانت فيها كميات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي العالمي بهذا الارتفاع قبل 3 ملايين عام ، عندما كانت درجات الحرارة أعلى من 5.4 درجة فهرنهايت (3 درجات مئوية) أعلى مما كانت عليه في عصر ما قبل الصناعة. نتيجة للاحترار العالمي الناجم عن ثاني أكسيد الكربون في العصر الحديث ، كان عام 2016 هو العام الأكثر دفئًا على الإطلاق ، مع تصنيف 2019 و 2020 على أنهما الأكثر دفئًا ، على التوالي. في الواقع ، فإن السنوات الست الأكثر سخونة على الإطلاق حدثت جميعها منذ عام 2015 ، وفقًا للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية .

قال جوزيف ويرن ، الأستاذ المساعد في قسم الجيولوجيا وعلوم الكواكب في جامعة بيتسبرغ: “يؤثر الاحترار الذي نلاحظه على دوران الغلاف الجوي ، مما يؤثر على أنماط هطول الأمطار على مستوى العالم”. “سيؤدي ذلك إلى تغييرات وتحديات بيئية كبيرة للناس في جميع أنحاء العالم.”

مستقبل كوكبنا

إذا استمرت الاتجاهات الحالية ، يخشى العلماء والمسؤولون الحكوميون وعدد متزايد من المواطنين من أن أسوأ آثار الاحتباس الحراري – الطقس المتطرف ، وارتفاع مستوى سطح البحر ، وانقراض النباتات والحيوانات ، وتحمض المحيطات ، والتحولات الرئيسية في المناخ والاضطرابات الاجتماعية غير المسبوقة – ستكون. حتمي.

في محاولة لمكافحة الاحتباس الحراري الناجم عن غازات الاحتباس الحراري ، وضعت حكومة الولايات المتحدة خطة عمل مناخية في عام 2013. وفي أبريل 2016 ، وقع ممثلون من 73 دولة على اتفاقية باريس ، وهي اتفاقية دولية لمكافحة تغير المناخ من خلال الاستثمار في خطة عمل مستدامة ومنخفضة مستقبل الكربون ، وفقًا لاتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ . على الرغم من انسحاب الولايات المتحدة من اتفاقية باريس في عام 2017 ، فقد انضمت مرة أخرى في أواخر يناير 2021. كما حددت إدارة الرئيس بايدن هدفًا يتمثل في خفض الانبعاثات الأمريكية بنسبة 50-52٪ من مستويات 2005 بحلول عام 2030. (تتم مقارنة الانبعاثات بشكل روتيني مع عام 2005 – العام الذي بلغت فيه انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الولايات المتحدة ذروتها عند 6 مليارات طن تقريبًا).

في عام 2020 ، انخفضت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية بنسبة 6.4٪ (13٪ في الولايات المتحدة وحدها) – وهي المرة الأولى منذ عقود التي لم يرتفع فيها المعدل السنوي ، حسبما ذكرت مجلة نيتشر . كان هذا جزئيًا بسبب الانخفاض في احتراق الوقود الأحفوري الناتج عن التحول إلى الغاز الطبيعي من الفحم ، ولكن إلى حد كبير بسبب الجمود القسري في الأنشطة الاقتصادية والاجتماعية وأنشطة النقل استجابة لوباء COVID- 19 . توقع العلماء أن يكون الانخفاض السنوي للانبعاثات أكبر مما كان عليه في الواقع ، لكن الانبعاثات انتعشت مع رفع القيود في بعض الدول وتعافت الأنشطة بحلول نهاية عام 2020. 

من أجل الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري إلى 2.7 درجة فهرنهايت (1.5 درجة مئوية) الهدف الذي حددته اتفاقية باريس ، لا يزال العالم بحاجة إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 7.6 ٪ خلال العقد المقبل ، وفقًا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة . Advertisement

يواصل الباحثون في جميع أنحاء العالم العمل على إيجاد طرق لخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتخفيف آثارها. أحد الحلول المحتملة التي يدرسها العلماء هو امتصاص بعض ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ودفنه تحت الأرض إلى أجل غير مسمى. يجادل المؤيدون بأن احتجاز الكربون وتخزينه ممكن من الناحية التكنولوجية ، لكن قوى السوق حالت دون اعتماده على نطاق واسع. 

سواء كانت إزالة الكربون المنبعث بالفعل من الغلاف الجوي أمرًا ممكنًا أم لا ، فإن منع الاحترار في المستقبل يتطلب وقف انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. أكثر الجهود طموحًا لمنع الاحترار حتى الآن هي اتفاقية باريس لعام 2016. تهدف هذه المعاهدة الدولية غير الملزمة إلى الحفاظ على الاحترار “أقل بكثير من درجتين مئويتين فوق مستويات ما قبل العصر الصناعي ومواصلة الجهود للحد من زيادة درجة الحرارة بدرجة أكبر إلى 1.5 درجة مئوية” ، وفقًا للأمم المتحدة. وافقت كل دولة موقعة على المعاهدة على وضع حدود طوعية لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري وجعلها أكثر صرامة بمرور الوقت. قال علماء المناخ إن حدود الانبعاثات التي تم الالتزام بها بموجب الاتفاقية لن تجعل الاحترار منخفضًا مثل 1.5 أو حتى درجتين مئويتين ، ولكنه سيكون بمثابة تحسن عن سيناريو “العمل كالمعتاد”.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com