Khí nhà kính (đôi khi viết tắt là KNK) là những khí có khả năng hấp thụ các bức xạ sóng dài (hồng ngoại) được phản xạ từ bề mặt Trái Đất khi được chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời, sau đó phân tán nhiệt lại cho Trái Đất, gây nên hiệu ứng nhà kính. Các khí nhà kính chủ yếu bao gồm: hơi nước, CO2, CH4, N2O, O3, các khí CFC. Trong hệ mặt trời, bầu khí quyển của Sao Kim, Sao Hỏa và Titan cũng chứa các khí gây hiệu ứng nhà kính. Khí nhà kính ảnh hưởng mạnh mẽ đến nhiệt độ của Trái Đất, nếu không có chúng nhiệt độ bề mặt Trái Đất trung bình sẽ lạnh hơn hiện tại khoảng 33 °C (59 °F).
Các hoạt động giải trí của con người kể từ khi khởi đầu Cách mạng Công nghiệp ( khoảng chừng năm 1750 ) đã làm tăng 45 % nồng độ carbon dioxide trong khí quyển, từ 280 ppm vào năm 1750 lên 415 ppm vào năm 2019. Lần sau cuối nồng độ carbon dioxide trong khí quyển cao như vậy là hơn 3 triệu năm trước. Sự ngày càng tăng này vẫn đã xảy ra mặc dầu đã hấp thụ hơn một nửa lượng khí thải bởi những ” bể chìm ” tự nhiên khác nhau tương quan đến quy trình carbon. Phần lớn lượng khí thải carbon dioxide do con người thải ra từ quy trình đốt nguyên vật liệu hóa thạch, hầu hết là than, dầu và khí tự nhiên, cộng với việc phá rừng, biến hóa sử dụng đất, xói mòn đất và nông nghiệp ( gồm có cả chăn nuôi ). Nguồn thải khí methan do con người gây ra số 1 là nông nghiệp chăn nuôi, tiếp theo là phát thải từ khí đốt, dầu mỏ, than đá và những ngành công nghiệp khác, chất thải rắn, nước thải và sản xuất lúa gạo. Trồng lúa truyền thống cuội nguồn là nguồn thải KNK lớn thứ hai trong nông nghiệp sau chăn nuôi. Sản xuất lúa gạo truyền thống cuội nguồn trên toàn thế giới chiếm khoảng chừng 1,5 % lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, tương tự với tổng thể lượng khí thải của ngành hàng không. Nguồn của nó là methan, được tạo ra bởi chất hữu cơ phân hủy dưới nước trong những cánh đồng ngập nước. [ 12 ]Với vận tốc phát thải hiện tại, nhiệt độ hoàn toàn có thể tăng thêm 2 °C ( 3,6 °F ), mức mà Ủy ban liên chính phủ về đổi khác khí hậu ( IPCC ) của Liên hợp quốc đã chỉ định để tránh mức ” nguy khốn “, vào năm 2036. [ 13 ]
Các loại khí trong bầu khí quyển của Trái đất
Bài viết: Hiệu ứng nhà kính và Khi quyển Trái Đất
Bạn đang đọc: Khí nhà kính được hiểu như thế nào?
Khí nhà kính được hiểu như thế nào?
Khí không gây Hiệu ứng nhà kính
Thành phần chính của khí quyển Trái đất là nitơ ( N2 ) ( 78 % ), oxy ( O2 ) ( 21 % ), và argon ( Ar ) ( 0.9 % ), không phải là khí nhà kính vì những phân tử có chứa hai nguyên tử của cùng một nguyên tố như N2 và O2 không có sự biến hóa về sự phân bổ những điện tích của chúng khi chúng xê dịch, và những chất khí đơn thể như Ar không có chính sách giao động. Do đó chúng hầu hết trọn vẹn không bị ảnh hưởng tác động bởi bức xạ hồng ngoại. Một số phân tử chỉ chứa hai nguyên tử của những nguyên tố khác nhau, ví dụ điển hình như carbon monoxide ( CO ) và hydro chloride ( HCl ), hấp thụ bức xạ hồng ngoại, nhưng những phân tử này sống sót rất ngắn trong khí quyển do năng lực phản ứng hoặc độ hòa tan của chúng. Do đó, chúng không góp phần đáng kể vào hiệu ứng nhà kính và thường bị bỏ lỡ khi tranh luận về khí nhà kính .
Khí nhà kính
Khí nhà kính là những khí hấp thụ và phát ra bức xạ hồng ngoại trong dải bước sóng do Trái đất phát ra. Cacbon dioxide ( 0,04 % ), nitơ oxide, methan và ôzôn là những khí vi lượng chiếm gần 1/10 của 1 % bầu khí quyển của Trái đất và có hiệu ứng nhà kính đáng kể .
Xem thêm: Nóng lên toàn cầu và Cacbon dioxide trong khí quyển Trái Đất
Tỷ lệ Xác Suất những khí gây hiệu ứng nhà kính : [ 14 ]
Khí
Công thức
Tỷ lệ đóng góp (%)
Hơi nước H2O 49 – 71%
Cacbon dioxide CO2 22 – 29%
methan và nitơ oxide, CH4 + N2O 4 – 8%
Ôzôn O3 7 – 10%
Chlorofluorocarbons
CFCs
Hydrofluorocarbon
bao gồm HCFC và HFC
Ngoài ra còn có những khí sulfur hexaflorua, hydrofluorocarbons và perfluorocarbons .
Nồng độ trong khí quyển được xác định bởi sự cân bằng giữa các nguồn (phát thải khí từ các hoạt động của con người và các hệ thống tự nhiên) và chìm (loại bỏ khí khỏi khí quyển bằng phương pháp chuyển đổi thành một hợp chất hóa học khác hoặc sự hấp thụ của các khối nước).[15] Tỷ lệ phát xạ còn lại trong khí quyển sau một thời gian xác định là “phần trong không khí” (AF). Phần trong không khí hàng năm là tỷ lệ giữa sự gia tăng khí quyển trong một năm nhất định với tổng lượng khí thải của năm đó. Tính đến năm 2006, phần CO2 trong không khí hàng năm là khoảng 0,45. Tỷ lệ phần trăm trong không khí hàng năm tăng với tốc độ 0,25 ± 0,21% mỗi năm trong giai đoạn 1959–2006.[16]
Tỷ lệ Xác Suất những hoạt động giải trí của loài người so với sự làm tăng nhiệt độ Trái Đất :
Sử dụng năng lượng:50%Công nghiệp: 24%Nông nghiệp:13%Phá rừng: 14%
Hiệu ứng bức xạ gián tiếp
Một số khí có hiệu ứng bức xạ gián tiếp ( mặc dầu bản thân chúng có phải là khí nhà kính hay không ). Điều này xảy ra theo hai phương pháp chính. Một là khi chúng phân hủy trong khí quyển, tạo ra một khí nhà kính khác. Ví dụ, methan và carbon monoxide ( CO ) bị oxy hóa để tạo ra carbon dioxide ( và quy trình oxy hóa methan cũng tạo ra hơi nước ). Quá trình oxy hóa CO thành CO2 trực tiếp tạo ra sự gia tăng lực bức xạ rõ ràng mặc dầu nguyên do là rất nhỏ. Đỉnh của bức xạ nhiệt IR từ bề mặt Trái đất rất gần với dải hấp thụ giao động mạnh của CO2 ( bước sóng 15 micron, hoặc số sóng 667 cm − 1 ) Mặt khác, dải giao động CO đơn lẻ chỉ hấp thụ IR ở những bước sóng ngắn hơn nhiều ( 4,7 micrômét, hay 2145 cm − 1 ), nơi phát ra nguồn năng lượng bức xạ từ bề mặt Trái đất thấp hơn tối thiểu một thông số. Quá trình oxy hóa methan thành CO2, nhu yếu phản ứng với gốc OH, tạo ra sự giảm ngay lập tức sự hấp thụ và phát xạ bức xạ vì CO2 là khí nhà kính yếu hơn methan. Tuy nhiên, sự oxy hóa CO và CH4 được quấn vào nhau vì cả hai đều tiêu thụ những gốc OH. Trong mọi trường hợp, việc đo lường và thống kê tổng hiệu ứng bức xạ gồm có cả trực tiếp và gián tiếp một phương pháp ép buộc .
Loại hiệu ứng gián tiếp thứ hai xảy ra khi các phản ứng hóa học trong khí quyển liên quan đến các khí này làm thay đổi nồng độ của các khí nhà kính. Ví dụ, sự phá hủy các hợp chất hữu cơ bay hơi không methan (NMVOC) trong khí quyển có thể tạo ra ôzôn. Kích thước của hiệu ứng gián tiếp có thể phụ thuộc mạnh mẽ vào vị trí và thời điểm phát ra khí.[17]
Methan có tính năng gián tiếp ngoài việc tạo thành CO2. Hóa chất chính phản ứng với methan trong khí quyển là gốc hydroxyl ( OH ), do đó càng nhiều methan có nghĩa là nồng độ OH giảm xuống. Một phương pháp hiệu suất cao, methan làm tăng thời hạn sống sót trong khí quyển của chính nó và do đó công dụng bức xạ toàn diện và tổng thể của nó. Quá trình oxy hóa methan hoàn toàn có thể tạo ra cả ôzôn và nước ; và là nguồn hơi nước chính trong tầng bình lưu thường khô. CO và NMVOC tạo ra CO2 khi chúng bị oxy hóa. Chúng vô hiệu OH khỏi khí quyển, dẫn đến nồng độ khí methan cao hơn. Đáng quá bất ngờ của điều này là năng lực nóng lên toàn thế giới của CO gấp ba lần so với CO2 [ 18 ] Quá trình quy đổi NMVOCs thành carbon dioxide tựa như cũng hoàn toàn có thể dẫn đến sự hình thành ozone tầng đối lưu. Halocarbon có ảnh hưởng tác động gián tiếp vì chúng tàn phá ôzôn ở tầng bình lưu. Cuối cùng, hydro hoàn toàn có thể dẫn đến sản xuất ozone và CH4 tăng cũng như tạo ra hơi nước ở tầng bình lưu. [ 17 ]
Sự góp phần của mây vào hiệu ứng nhà kính của Trái đất
Không phải khí gây ra hiệu ứng nhà kính trên Trái đất, những đám mây, cũng hấp thụ và phát ra bức xạ hồng ngoại và do đó có ảnh hưởng tác động đến những đặc tính bức xạ khí nhà kính. Mây là những giọt nước hoặc tinh thể băng lơ lửng trong khí quyển. [ 19 ] [ 20 ] Ví dụ, hiệu ứng bức xạ trực tiếp của một khối lượng methan mạnh hơn khoảng chừng 84 lần so với cùng một khối lượng khí cacbonic trong khoảng chừng thời hạn 20 năm [ 21 ] nhưng nồng độ nhỏ hơn nhiều nên tổng hiệu ứng bức xạ trực tiếp của nó cho đến nay đã nhỏ hơn, một phần là do thời hạn sống sót trong khí quyển ngắn hơn trong điều kiện kèm theo không hấp thụ thêm cacbon. Mặt khác, ngoài ảnh hưởng tác động bức xạ trực tiếp, methan còn có tác động ảnh hưởng bức xạ gián tiếp lớn vì nó góp thêm phần hình thành ôzôn. Shindell và tập sự. ( 2005 ) [ 22 ] lập luận rằng góp phần vào đổi khác khí hậu từ khí mê-tan tối thiểu là gấp đôi những ước tính trước kia của tác động ảnh hưởng này. [ 23 ]Khi xếp hạng theo mức độ góp phần trực tiếp vào hiệu ứng nhà kính, điều quan trọng nhất là : [ 14 ]
Hợp chất
Công thức
Nồng độ trong khí quyển (ppm)
Tỉ lệ (%)
Hơi nước và mây
H2O
10–50,000(A)
36–72%
Cacbon dioxide
CO2
~400
9–26% Metan
CH4
~1.8
4–9% Ozon
O3
2–8(B)
3–7%
Chú thích:
(A) Hơi nước thay đổi cục bộ mạnh[24]
(B) Nồng độ trong tầng bình lưu. Khoảng 90% ozone trong bầu khí quyển của Trái đất được chứa trong tầng bình lưu.
Ngoài những khí nhà kính chính được liệt kê ở trên, những khí nhà kính khác gồm có lưu huỳnh hexaflorua, hydrofluorocarbon và perfluorocarbon ( xem list IPCC về khí nhà kính ). Một số khí nhà kính thường không được liệt kê. Ví dụ, nitơ triflorua có năng lực làm nóng lên toàn thế giới cao ( GWP ) nhưng chỉ hiện hữu với số lượng rất nhỏ. [ 25 ]
Tỷ lệ tác động ảnh hưởng trực tiếp tại một thời gian nhất định
Không thể nói rằng một loại khí nhất định gây ra một tỷ lệ chính xác của hiệu ứng nhà kính. Điều này là do một vài chất khí hấp thụ và phát ra bức xạ ở cùng tần số với những chất khí khác, do đó, tổng hiệu ứng nhà kính không chỉ đơn giản là tổng ảnh hưởng của từng loại khí. Các đầu cao hơn của các dải được trích dẫn chỉ dành cho từng khí; các đầu dưới tạo ra sự xen phủ với các khí khác.[14][20] Ngoài ra, một vài khí, chẳng hạn như methan, được biết là có tác động gián tiếp lớn và vẫn đang được định lượng.[26]
Thời gian sống sót của khí quyển
Ngoài hơi nước ( có thời hạn lưu trú khoảng chừng chín ngày ) [ 27 ], những khí nhà kính chính được trộn đều và mất nhiều năm để thoát ra khỏi khí quyển. [ 28 ] Mặc dù không thuận tiện để biết đúng mực thời hạn những khí nhà kính thoát khỏi bầu khí quyển là bao lâu, nhưng cũng đã có những ước tính cho những khí nhà kính chính. Jacob ( 1999 ) [ 29 ] định nghĩa thời hạn sống sót
Tác động đến tổng thể và toàn diện hiệu ứng nhà kính
Sự góp phần của mỗi loại khí vào hiệu ứng nhà kính được xác lập bởi những đặc tính của khí, sự phong phú và đa dạng và bất kể ảnh hưởng tác động gián tiếp nào mà nó hoàn toàn có thể gây ra