1. Światowy klimat i efekt cieplarniany

1.7 Podsumowanie

1. Rysunek 10 podsumowuje, w jaki sposób Ziemia otrzymuje i traci energię:
   • Pewna część (albedo planety) dochodzącego promieniowania krótkofalowego ze Słońca jest odbijana (lub rozpraszana) z powrotem bezpośrednio w przestrzeń kosmiczną, głównie przez chmury i powierzchnię Ziemi (szczególnie pokrywę śniegu i lodu), a także przez aerozole (np. kurz, sól morską, itp.). Większość z pozostałej części promieniowania słonecznego jest pochłaniana przez powierzchnię planety, co przyczynia się do jej ogrzania.
   • Promieniowanie długofalowe (podczerwone) emitowane przez Ziemię jest wielokrotnie absorbowane i reemitowane przez obecne w atmosfere naturalne gazy cieplarniane (głównie parę wodną i CO2, a także metan, podtlenek azotu i ozon), co przyczynia się do ogrzewania troposfery. Część z reemitowanego promieniowania ostatecznie trafia w przestrzen kosmiczną, co utrzymuje w równowadze bilans energii na szczycie atmosfery. Jednakże promieniowanie zwrotne atmosfery podnosi średnią temperaturę powierzchni Ziemi o ponad 30°C, co nazywamy naturalnym efektem cieplarnianym.
   • Chmury przyczyniają się zarówno do ochładzania powierzchni Ziemi (poprzez odbijanie promienowania słonecznego), jak i do jej ogrzewania (poprzez pochłanianie i reemitowanie uchodzącego promieniowania podczerwonego). W skali globalnej wypadkowy efekt ich działania to lekkie ochładzanie powierzchni planety.
   • Energia jest również przenoszona z powierzchni planety do atmosfery w postaci ciepła (w procesach przewodnictwa i konwekcji) oraz w wyniku parowania i kondensacji wody (przenoszenie ciepła utajonego).
2. Troposfera jest ogrzewana od dołu, natomiast stratostera od góry, głównie w wyniku absorbowania przez warstwe ozonową dochodzącego ze Słońca promieniowania ultrafioletowego. Wywołuje to charakterystyczne zróżnicowanie temperatury w zależności od wysokości n.p.m. (Rysunek 7).
3. Wymuszanie promieniowania jest zaburzeniem równowagi pomiędzy ilością promieniowania słonecznego pochłoniętego przez układ Ziemia-atmosfera, a ilością promieniowania podczerwonego emitowanego w przestrzen kosmiczną. Może ono być dodatnie (co powoduje ogrzanie klimatu) lub ujemne (co powoduje ochłodzenie klimatu). Naturalne przyczyny wymuszania promieniowania obejmują zmiany wartości stałej słonecznej oraz sporadyczne emisje do stratosfery ogromnych ilości wulkanicznych aerozoli siarczanowych (co wywołuje krótkotrwałe ochłodzenie powierzchni Ziemi).
4. Różne działania człowieka (w tym wydobycie, dystrybucja i spalanie paliw kopalnych; przemysł; wypalanie roślinności i zmiany sposobu zagospodarowania gruntów; rolnictwo; gospodarka odpadami, itp.) zwiększyły emisje naturalnych gazów cieplarnianych (lub ich prekursorów w przypadku ozonu troposferycznego). W efekcie, stężenia tych gazów w atmosferze wzrosły od czasów przedindustrialnych o ok. 31% dla CO2, 149% dla CH₄, 16% dla N₂O i 36% dla O₃. Ponadto stosowanie związków syntetycznych (np. freonów) przyczyniło się do wprowadzenia do atmosfery nowych (i silnie działających) gazów cieplarnianych. Wywołało to dodatnie wymuszenie promieniowania (tzw. greenhouse forcing), które prawdopodobnie doprowadzi do ocieplenia klimatu Ziemi.
5. Działalność człowieka przyczynia się również do zwiększenia w atmosferze ładunku aerozoli siarczanowych (w związku z emisjami SO₂) oraz różnych cząstek węglowych (ze spalania paliw kopalnych i wypalania roślinności). Aerozole antropogeniczne wywołują głównie ujemne wymuszanie promieniowania, zarówno bezpośrednio (przez rozpraszanie promieniowania słonecznego), jak i pośrednio (poprzez ich wpływ na albedo chmur).
6. Gazy długo przebywające w atmosferze (CO₂, CH₄, N₂O i freony) są w całej troposferze rozprzestrzenione równomiernie. Dla odmiany, stężenia stosunkowo mało trwałych substancji (np. ozon i aerozole) są zróżnicowane w czasie i przestrzeni.
7. Literatura, źródła informacji:
   1. - Kurs „Climate change”
   2. - Encyklopedia Klimatologiczna ESPERE
   3. - Trzeci Raport IPCC, 2001