Posts

Θλιβερό ρεκόρ για την παγκόσμια μέτρηση διοξειδίου του άνθρακα τον Μάιο παρά την πανδημία

Θλιβερό ρεκόρ για την παγκόσμια μέτρηση διοξειδίου του άνθρακα τον Μάιο παρά την πανδημία. Μια βασική μέτρηση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα της Γης κατέγραψε νέο ρεκόρ, μολονότι η παγκόσμια πανδημία ανάγκασε τις οικονομίες σε όλον τον κόσμο σχεδόν σε παύση. Αυτό προκύπτει από τα στοιχεία που δημοσίευσε την Πέμπτη η κυβέρνηση των ΗΠΑ.

Το διοξείδιο του άνθρακα που καταγράφηκε στο Παρατηρητήριο της Μάουνα Λόα στη Χαβάη έφθασε τα 417 μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) τον Μάιο, σε επίπεδα υψηλότερα από το ρεκόρ των 414,8 ppm που είχαν καταγραφεί πέρυσι, σύμφωνα με την ανακοίνωση της Εθνικής Διεύθυνσης Ωκεανών και Ατμόσφαιρας και του Ινστιτούτου Ωκεανογραφίας Scripps στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Σαν Ντιέγκο.

Η πτώση των εκπομπών σε παγκόσμια κλίμακα λόγω των περιοριστικών μέτρων για την καταπολέμηση της πανδημίας του κορωνοϊού -που εκτιμάται ότι σε ορισμένες χώρες έφθασε το 26% κατά τη διάρκεια της αιχμής των μέτρων- δεν έχει καταφέρει να αντισταθμίσει τις μεγάλες φυσικές διακυμάνσεις στις εκπομπές άνθρακα. Οι διακυμάνσεις προκαλούνται από τον τρόπο με τον οποίο αντιδρούν τα φυτά και τα εδάφη στη θερμοκρασία, την υγρασία και άλλους παράγοντες, αναφέρουν οι επιστήμονες.

 

Θα χρειαστούν μειώσεις διοξειδίου του άνθρακα σε επίπεδα από 20% έως 30% για έξι έως 12 μήνες ώστε να επιβραδυνθεί ο ρυθμός αύξησης των μετρήσεων στο Μάουν Λόα, σύμφωνα με το Scripps.

Τον περασμένο μήνα, η δημοσιευμένη έρευνα στο περιοδικό Nature Climate Changeπροέβλεπε ότι οι παγκόσμιες εκπομπές θα μπορούσαν να μειωθούν έως και 7% φέτος

«Ο ρυθμός αύξησης του CO2 θα μειωθεί κατάτι, όμως θα εξακολουθήσει να αυξάνεται», τονίζει σε συνέντευξή του ο Πίτερ Τανς, επικεφαλής επιστήμονας στο εργαστήριο παρακολούθησης αερίων θερμοκηπίου της NOAA. «Έτσι, μια αλλαγή 10% -μας είναι ακόμη δύσκολο να το μετρήσουμε».

 

Ο Μάιος αποτελεί την ετήσια αιχμή για τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα σε όλον τον κόσμο, οι οποίες βρίσκονται σε επίπεδα που η ατμόσφαιρα του πλανήτη δεν έχει βιώσει εδώ και πολλά εκατομμύρια χρόνια.

Οι συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα στο Μάουνα Λόα αποτυπώνονται σε ένα γράφημα γνωστό ως καμπύλη Keeling, που ονομάστηκε προς τιμήν του Τσάρλς Κίλινγκ, ο οποίος ξεκίνησε τις μετρήσεις στο συγκεκριμένο σημείο το 1958.

Πηγή: Cnn.gr

 

Παίρνοντας τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων που βασίζονται στα δύο ακραία σενάρια μπορούμε να δούμε ποιό μπορείνα είναι το εύρος του μέλλοντος του πλανήτης μας.

Ορμώμενοι από την πανδημία που ξέσπασε στις αρχές του 2020, ένα ελπιδοφόρο σενάριο θα ήταν η παγκόσμια συνεργασία των κρατών που ξεκίνησε για την καταπολέμηση του COVID19 να συνεχιστεί με σκοπό την καταπολέμηση ακόμα ενός προβλήματος που επηρεάζει τον πλανήτη, αυτού της κλιματικής αλλαγής. Αυτό θα μπορούσε να περιλαμβάνει μεγάλες επενδύσεις στην πράσινη ενέργεια και ταχύτατες μειώσεις την εκπομπών θερμοκηπικών αερίων με σκοπό τον περιορισμό της αύξηση της θερμοκρασίας στον +1.5°C. Στον αντίποδα, το εφιαλτικό σενάριο, θα ήταν μετά την μεγάλη οικονομική ύφεση από την πανδημία, πολλές χώρες χρησιμοποιούν ακόμα περισσότερο φθηνές μορφές ενέργειες που οδηγεί σε περεταίρω αύξηση των εκπομπών θερμοκηπικών αερίων και άρα σε θερμοκρασιακά επίπεδα κοντά στους +5°C, σε σχέση με την προβιομηχανική περίοδο.

Γενικά, ένα μοντέλο για να παράγει αποτελέσματα για την μελλοντική κατάσταση του πλανήτη, ουσιαστικά εισάγονται σε αυτό και δεδομένα εκπομπών θερμοκηπικών αερίων. Έτσι, έχουν δημιουργηθεί βάσεις δεδομένων τόσο με τα ακραία σενάρια που προαναφέρθηκαν, όσο και με πιο μετριοπαθή.

Στο παρακάτω διάγραμμα φαίνονται τα διάφορα σενάρια και οι επιπτώσεις τους μέχρι το 2100. Στο πρώτο από τα διαγράμματα φαίνεται το ποσό της θερμότητας που δεσμεύεται από τα θερμοκηπικά αέρια, στο δεύτερο τα σενάρια εξέλιξης των εκπομπών αερίων, στο τρίτο τα σενάρια συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα και στο τελευταία τα σενάρια εξέλιξης της μέσης παγκόσμιας θερμοκρασίας.

 

 

 

Φαίνεται πως το ακραίο θερμό σενάριο των +5°C μέχρι το 2100 έχει δεχθεί μεγάλη κριτική, επειδή κατά αρκετούς θεωρείται ως παραπλανητικό λαμβάνοντας υπόψη μη ρεαλιστικά δεδομένα για το μέλλον. Ωστόσο, οι επιστήμονες θεωρούν ότι η μελέτη αυτού του σεναρίου έχει αξία όσο οι άνθρωποι κατανοούν τις υποκείμενες υποθέσεις και περιορισμούς που έχουν τα διάφορα σενάρια. Σε κάθε περίπτωση όμως οριοθετεί το μέγιστο που θα μπορούσαμε να αναμένουμε.

 

Σύμφωνα με τον Donald Wuebbles, επιστήμονα της ατμόσφαιρας στο πανεπιστήμιου του Illinois, αυτό που προσπαθούμε να κάνουμε δεν είναι να προγνώσουμε το μέλλον, αλλά να κατανοήσουμε τους κινδύνους και να εξετάσουμε τα διάφορα επίπεδα θέρμανσης και τους διαφορετικούς τύπους οικονομικής ανάπτυξης. Με άλλα λόγια, όπως τονίζει και η επιστήμονας περιβάλλοντος και υγείας του πανεπιστημίου της Washington στο Seattle, χρειαζόμαστε αυτά τα αποτελέσματα για να μας δείξουν τι αντίκτυπο θα έχουν οι επιλογές μας στο μέλλον.

 

Σε κάθε περίπτωση, πρέπει να έχουμε στο μυαλό μας ότι η ανάπτυξη αυτών των σεναρίων μόνο εύκολη υπόθεση δεν είναι. Ως παράδειγμα, μπορούμε να δούμε ότι όταν φτιάχτηκαν τα σενάρια στα οποία βασίζονται τα κλιματικά μοντέλα για να εκτιμήσουν τις μελλοντικές συνθήκες, δεν υπήρχε σαν σκέψη το σενάριο του Brexit, ο οικονομικός πόλεμος μεταξύ ΗΠΑ και Κίνας ή το ξέσπασμα μιας πανδημίας. Γι’ αυτόν τον λόγο και ο δρόμος για την ανάπτυξη αυτών των σεναρίων είναι γεμάτος εμπόδια αλλά και προκλήσεις.

 

Πηγή: Nature

H πανδημία δεν μπορεί να φρενάρει ούτε την αύξηση των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα ούτε την υπερθέρμανση του πλανήτη. Σε αυτό ο συμπέρασμα καταλήγουν οι επιστήμονες με βάση τα δεδομένα που παρουσιάζουν σε δημοσίευμα του Bloomberg.

 

Τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα μειώνονται πάντα την άνοιξη και το καλοκαίρι στο Βόρειο Ημισφαίριο, καθώς ένα μεγάλο μέρος το απορροφούν τα φυτά. Φέτος, αυτό το εποχιακό φαινόμενο συμβαίνει ταυτόχρονα με ένα σχεδόν παγκόσμιο lockdown λόγω της πανδημίας το οποίο έχει μειώσει τη χρήση ορυκτών καυσίμων και κατ’ επέκταση τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.

«Εάν η κατάσταση αυτή επρόκειτο να συνεχιστεί για μήνες, αντί για εβδομάδες, θα παρατηρούσαμε τέτοια μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα που δεν έχουμε δει στη ζωή μας», δήλωσε ο Rob Jackson, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και πρόεδρος του Global Carbon Project. «Κάτι τέτοιο έχει να συμβεί από το τέλος του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου», συμπληρώνει.

Ωστόσο, ακόμη και μια παρατεταμένη μείωση των νέων εκπομπών φέτος η οποία θα ήταν αποτέλεσμα ύφεσης ακόμη και μεγαλύτερης από εκείνη του 2008, θα είχε μικρή επίπτωση στα επίπεδα του CO2 στην ατμόσφαιρα. Στην πραγματικότητα, τα επίπεδα του CO2 θα συνεχίσουν να αυξάνονται.

Τις τελευταίες δύο εβδομάδες, οι αναλυτές στο BloombergNEF διαπίστωσαν ότι η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας ήταν 17% χαμηλότερη από τη συνηθισμένη στο Ηνωμένο Βασίλειο, 23% χαμηλότερη στην Ιταλία και χαμηλότερη κατά 15% στη Νέα Υόρκη. Η ατμοσφαιρική ρύπανση σε περιοχές των ΗΠΑ μειώθηκε κατά 30% τον Μάρτιο.

 

Πού πάει στην πραγματικότητα το διοξείδιο του άνθρακα;

Το μεγαλύτερο μέρος των εκπομπών CO₂ που προέρχονται από την ανθρώπινη δραστηριότητα κάθε χρόνο δεν μένουν στην ατμόσφαιρα. Μόνο το 45% παραμένει στον αέρα, περίπου το 30% κατευθύνεται σε χερσαία οικοσυστήματα και ένα 25% καταλήγει στους ωκεανούς.

Οι εκπομπές CO₂ αυξάνονται κατά περίπου 2,5 ppm ετησίως από το 2010. Ακόμη και μια σημαντική μείωση των εκπομπών το 2020 δεν θα επηρέαζε σημαντικά δυναμική. Ο Pierre Friedlingstein του Πανεπιστημίου του Exeter εκτιμά ότι μια πτώση των ετήσιων εκπομπών κατά 10% θα εξακολουθούσε  να μεταφράζεται σε αύξηση 2 ppm των εκπομπών CO2.

 

Πηγή: Independent, Insider, Bloomberg, greenagenda

 

Από το 1900, η ​​μέση θερμοκρασία επιφάνειας του αέρα έχει αυξηθεί κατά 1,8 βαθμούς Φαρενάιτ (1 βαθμός Κελσίου). Η πιο απότομη άνοδος ξεκίνησε τη δεκαετία του 1970 και συνεχίζεται σήμερα.

 

Γνωρίζουμε ότι αυτή η θέρμανση συμβαίνει επειδή έχουμε μετρήσεις της θερμοκρασίας από τους μετεωρολογικούς σταθμούς ανά τον κόσμο. οι θερμοκρασίες της επιφάνειας παρακολουθούνται σε χιλιάδες μέρη, πάνω από τη γη και τους ωκεανούς και έτσι  είναι πλέον φανερές οι διαστάσεις  του προβλήματος της αύξησης  της θερμοκρασίας όπως και οι συνέπειες  αυτού του φαινομένου στις παγκόσμιες  κλιματικές συνθήκες.

Μια αύξηση των 1,8 βαθμών Φαρενάιτ μπορεί να μην ακούγεται σαν πολλά. Κατά μέσο όρο, η Γη είναι  7 έως 9 Φαρενάιτ βαθμούς πιο ζεστή  από ότι ήταν κατά την τελευταία εποχή των παγετώνων. Η πρόσφατη αύξηση της μέσης θερμοκρασίας μόνο μερικών  βαθμών οδηγεί ήδη σε παγκόσμιες αλλαγές στις βροχοπτώσεις, στην έκταση του χιονιού και του πάγου και στις ακραίες καιρικές συνθήκες, όπως οι έντονες βροχοπτώσεις, τα κύματα καύσωνα και οι σοβαρές καταιγίδες.

Σήμερα, η Γη θερμαίνεται με πολύ ταχύτερο ρυθμό από ό, τι θερμαίνεται τα 7.000 χρόνια από την τελευταία εποχή των παγετώνων. Εάν η τρέχουσα ταχύτητα θέρμανσης δεν επιβραδυνθεί, η θερμοκρασία της Γης  θα αυξηθεί κατά επιπλέον 7 βαθμούς Φαρενάιτ ή και  περισσότερο έως το έτος 2100. Αυτό σημαίνει ότι η Γη θα ζεσταθεί μέσα σε λίγες δεκαετίες και όχι σε λίγα χίλια χρόνια.

Οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν αυξήσει την αφθονία των αερίων που παγιδεύουν θερμότητα στην ατμόσφαιρα. Η αύξηση αυτή οφείλεται κυρίως στην καύση ορυκτών καυσίμων, όπως ο άνθρακας, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο. Το διοξείδιο του άνθρακα έχει αυξηθεί από ένα προβιομηχανικό επίπεδο 280 μερών ανά εκατομμύριο σε περισσότερα από 410 μέρη ανά εκατομμύριο σήμερα. Το μεγαλύτερο μέρος της αύξησης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα έχει συμβεί από τα τέλη της δεκαετίας του 1950. Στο μακρινό παρελθόν της Γης, θα χρειαζόταν από 5.000 έως 20.000 χρόνια για να δείτε την ποσότητα των αλλαγών στα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα που προκάλεσαν οι άνθρωποι τα τελευταία 60 χρόνια.

Η ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας που βιώνουμε σήμερα μπορεί να εξηγηθεί μόνο με την αύξηση των ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα και άλλων αερίων που παγιδεύουν θερμότητα στην ατμόσφαιρα. Η σύνδεση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα με τις αυξανόμενες παγκόσμιες θερμοκρασίες ήταν σαφής για τους επιστήμονες από τη δεκαετία του 1850. Οι μετρήσεις δείχνουν ότι υπάρχει περισσότερος διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα σήμερα από ό, τι οποιαδήποτε άλλη στιγμή κατά τα τελευταία 1 εκατομμύριο χρόνια – δηλαδή, από την αυγή της ανθρωπότητας.

https://sites.nationalacademies.org

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ

Είκοσι μεγάλες εταιρείες, κυρίως πετρελαϊκές, εκ των οποίων οκτώ είναι ιδιωτικές και 12 κρατικές, ευθύνονται για πάνω από το ένα τρίτο (35%) των συνολικών εκπομπών άνθρακα από το 1965 μέχρι σήμερα, σύμφωνα με εκτιμήσεις του αμερικανικού Ινστιτούτου Climate Accountability.

 

Οι πέντε μεγαλύτεροι εταιρικοί ρυπαντές είναι κατά σειρά η σαουδαραβική Aramco (4,38% των συνολικών παγκόσμιων εκπομπών της περιόδου 1965-2017), η αμερικανική Chevron (3,2%), η ρωσική Gazprom (3,19%), η αμερικανική ExxonMobil (3,09%) και η ιρανική National Iranian Oil (2,63%).

Την 20άδα συμπληρώνουν κατά σειρά οι BP, Shell, Coal India, Pemex, Petroleos de Venezuela, PetroChina, Peabody Energy, ConocoPhilips, Abu Dhabi, Kuwait Petroleum, Iraq National Oil, Total, Sonatrach, BHP Billiton και Petrobras.

Οι παγκόσμιες εκπομπές της περιόδου 1965-2018 έφθασαν συνολικά τους 1.354 δισεκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα και μεθανίου και, από αυτούς, οι 20 εταιρείες έχουν «συμβάλει» με εκπομπές 480 δισεκατομμυρίων μετρικών τόνων διοξειδίου του άνθρακα και μεθανίου, κυρίως λόγω της καύσης των προϊόντων τους (βενζίνης, ντίζελ, φυσικού αερίου κ.α.) κατά τον τελευταίο περίπου μισό αιώνα.

Το Ινστιτούτο έθεσε το 1965 ως αφετηρία της μελέτης του, επειδή εκείνο το έτος η ανθρωπότητα και κατ’ επέκταση η βιομηχανία ορυκτών καυσίμων έμαθε για τις πιθανές επιπτώσεις στην κλιματική αλλαγή, οπότε άρχισε να έχει ηθική, οικονομική και νομική ευθύνη για τη συνεχιζόμενη εξόρυξη και χρήση των προϊόντων της.

Σε μεγαλύτερο βάθος χρόνου, η μελέτη εκτιμά ότι οι 20 εταιρείες ευθύνονται για το 30% όλων των εκπομπών άνθρακα που έχουν προέλθει από ανθρωπογενείς δραστηριότητες στη Γη από το 1751.

Σχολιάζοντας τη μελέτη, σύμφωνα με τον Guardian ορισμένες εταιρείες υποστήριξαν ότι δεν ευθύνονται άμεσα για το πώς χρησιμοποιούνται από τους καταναλωτές τα προϊόντα τους, άλλες αμφισβήτησαν ότι οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις των ορυκτών καυσίμων ήσαν πραγματικά γνωστές πριν 60 χρόνια, ενώ κάποιες τόνισαν ότι αποδέχονται την επιστήμη της κλιματικής αλλαγής και υποστηρίζουν τους στόχους της διεθνούς συμφωνίας του Παρισιού για περιορισμό των εκπομπών άνθρακα. Επισήμαναν επίσης τις προσπάθειες τους για επενδύσεις στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και σε εναλλακτικές ενεργειακές πηγές χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα.

 

Πηγή: GreenAgenda

ΑΠΟΨΙΛΩΣΗ ΤΡΟΠΙΚΩΝ ΔΑΣΩΝ

Η συμβολή της αποψίλωσης των δασών στην κλιματική αλλαγή λαμβάνει λιγότερη προσοχή από τις εκπομπές ορυκτών καυσίμων. Όμως η απώλεια της δασικής κάλυψης συμβάλλει στις παγκόσμιες εκπομπές άνθρακα, διότι τα δέντρα δεσμεύουν φυσικά και απομονώνουν τον ατμοσφαιρικό άνθρακα καθώς αναπτύσσονται.

Όταν τα δέντρα καταστρέφονται από πυρκαγιές ή εκκαθαρίζονται για κτηνοτροφικούς ή πολεοδομικούς λόγους, ο άνθρακας που αποθηκεύτηκε για δεκαετίες, απελευθερώνεται σχεδόν αμέσως στην ατμόσφαιρα.

Σύμφωνα με την ανάλυση της ΜΚΟ Global Forest Watch, η απώλεια τροπικών δασών αντιπροσωπεύει σήμερα το 8% των ετήσιων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα παγκοσμίως. Με άλλα λόγια, αν η αποψίλωση των τροπικών δασών θεωρηθεί ως χώρα, θα ήταν ο τρίτος μεγαλύτερος εκπομπές σε παγκόσμια κλίμακα πίσω από την Κίνα και τις Ηνωμένες Πολιτείες και σημαντικά πάνω από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Μάλιστα, σύμφωνα με την GFW, οι εκπομπές που σχετίζονται με τα δάση αυξήθηκαν και δεν μειώθηκαν μετά τη συμφωνία του Παρισιού. Μεταξύ 2015 και 2017, οι εκπομπές που σχετίζονται με τα δάση ήταν 63% υψηλότερες από το μέσο όρο των προηγούμενων 14 ετών, σημειώνοντας αύξηση από 3 σε 4,9 δισεκατομμύρια τόνους ετησίως.

Η αυξανόμενη παγκόσμια μεσαία τάξη, σύμφωνα με το Naftemporiki.gr, σημαίνει μεγαλύτερη ζήτηση για αγροτικές καλλιέργειες όπως το βόειο κρέας, η σόγια και το φοινικέλαιο, και η δημογραφική έκρηξη στην υποσαχάρια Αφρική σημαίνει ότι περισσότερες εκτάσεις γης μετατρέπονται σε γεωργικές για λόγους επιβίωσης. Εκτός από αυτές τις γεωργικές απαιτήσεις, οι πυρκαγιές και οι τυφώνες γίνονται όλο και πιο έντονοι και καταστροφικοί λόγω της κλιματικής αλλαγής.

Ωστόσο, η ΜΚΟ εκτιμά ότι τα τροπικά δάση θα μπορούσαν ενδεχομένως να παράσχουν το 23% του μετριασμού της κλιματικής αλλαγής που απαιτείται για να διατηρηθεί η υπερθέρμανση του πλανήτη κάτω από δύο βαθμούς μέχρι το 2030, σε σχέση με τα προβιομηχανικά επίπεδα. Τα τροπικά δάση έχουν τη δυνατότητα να μετριάσουν περίπου 7,1 δισεκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα ετησίως, εκπομπές ισοδύναμες με αυτές των ΗΠΑ το 2014.

Ωστόσο, παρά την ικανότητα των δασών να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής τόσο σε τοπικό όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο, λιγότερο από το 3% των κλιματικών κονδυλίων κατευθύνεται προς τα δάση. Μάλιστα, με τη Βραζιλία να αναμένεται να εκλέξει τον πολέμιο του κλίματος Ζαΐχ Μπολσονάρου στο τέλος του μήνα, οι οικολόγοι ανησυχούν ότι η χώρα ενδέχεται να χαλαρώσει σύντομα τους περιβαλλοντικούς κανονισμούς και να ευνοήσει ακόμη περισσότερο την αποψίλωση του τροπικού δάσους του Αμαζονίου.

 

Πηγή: GreenAgenda

Δίχως ατμόσφαιρα, η Γη θα ήταν ένας ψυχρός και αφιλόξενος πλανήτης. Η γήινη ατμόσφαιρα λειτουργεί ως μία «ζωηφόρος κουβέρτα» η οποία περιβάλλει τον πλανήτη μας και τον προστατεύει από τις αφιλόξενες συνθήκες του σύμπαντος. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, επηρεάζει τα πάντα γύρω μας ώστε καθίσταται άρρηκτα συνδεδεμένη με την ίδια μας την ύπαρξη. Ο ατμοσφαιρικός αέρας μας συνοδεύει από τη γέννηση μας και είναι αδύνατο να τον αποχωριστούμε.

Η Γη δε θα είχε λίμνες και ωκεανούς εάν δεν υπήρχε η ατμόσφαιρα. Δε θα υπήρχαν ήχοι, σύννεφα και πορφυρά ηλιοβασιλέματα. Η πανδαισία χρωμάτων του ουρανού θα απουσίαζε. Θα επικρατούσε απίστευτο κρύο κατά τη διάρκεια της νύχτας και αφόρητη ζέστη κατά τη διάρκεια της ημέρας. Τα πάντα επάνω στο πλανήτη μας θα ήταν στο έλεος της ισχυρής ηλιακής ακτινοβολίας.  

Στην πραγματικότητα ωστόσο, έχουμε προσαρμοστεί τόσο πολύ στην παρουσία του ατμοσφαιρικού αέρα που μας περιβάλλει ώστε ξεχνάμε πολλές φορές πόσο μεγάλη είναι η σημασία του για τη διατήρηση της ζωής στον πλανήτη μας. Αν και είναι άχρωμος, άοσμος, άγευστος και αόρατος (τις περισσότερες φορές), ο ατμοσφαιρικός αέρας κατορθώνει να μας προστατεύει από τις επικίνδυνες ακτινοβολίες του ήλιου και να μας παρέχει ένα μίγμα αερίων συστατικών που επιτρέπει την ανάπτυξη και διατήρηση της ζωής. 

Γενική επισκόπηση της ατμόσφαιρας της Γης

Εικόνα 1. Η ατμόσφαιρα της Γης όπως φαίνεται από το διάστημα. Η ατμόσφαιρα είναι το λεπτό μπλε στρώμα που φαίνεται να περιβάλλει τη Γη.

Ο όρος «ατμόσφαιρα» χρησιμοποιείται για να περιγράψει το πολύ λεπτό στρώμα αερίων που περιβάλλει τη Γη (Εικ. 1). Το μίγμα των αερίων συστατικών που περιέχεται στην ατμόσφαιρα είναι γνωστό ως «ατμοσφαιρικός αέρας». Ο ατμοσφαιρικός αέρας αποτελείται κυρίως από οξυγόνο (Ο2) και άζωτο (Ν2), ενώ σε μικρότερες ποσότητες (ιχνοστοιχεία) περιέχει υδρατμούς (Η2Ο) και διοξείδιο του άνθρακα (CO2).

Η κίνηση των αερίων μαζών εντός της ατμόσφαιρας ονομάζεται «ατμοσφαιρική κυκλοφορία» και πηγάζει από τη διαφορετική θέρμανση του ισημερινού και των πόλων. Η περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονα της επηρεάζει την ατμοσφαιρική κυκλοφορία, ενώ πλήθος ενεργειακών μεταβολών λαμβάνει χώρα εντός της ατμόσφαιρας του πλανήτη μας. Επομένως, η ατμόσφαιρα μπορεί να θεωρηθεί ως ένα μέσο όπου συμβαίνουν ποικίλες θερμοδυναμικές και μηχανικές διεργασίες, οι οποίες οδηγούν στη εκδήλωση διαφόρων φαινομένων. Τα φαινόμενα αυτά που συμβαίνουν μέσα στην ατμόσφαιρα της Γης και τα οποία γίνονται αντιληπτά από τον άνθρωπο συνιστούν το αντικείμενο της Μετεωρολογίας.Η ατμόσφαιρα συμμετέχει στην περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονα της, έχοντας την τάση να κινείται προς τα «έξω» εξαιτίας της φυγόκεντρου δύναμης. Για το λόγο αυτό, εμφανίζεται «ψηλότερη» πάνω από τον ισημερινό και «χαμηλότερη» πάνω από τους πόλους. Η συγκράτηση του ατμοσφαιρικού αέρα κοντά στην επιφάνεια της Γης καθίσταται δυνατή με τη βοήθεια της δύναμης της βαρύτητας.

Σύσταση της ατμόσφαιρας

Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται η σύσταση της ατμόσφαιρας στην παρούσα της μορφή. Τα αέρια τα οποία περιέχονται στον ατμοσφαιρικό αέρα διακρίνονται σε μόνιμα και μεταβλητά. Μόνιμα θεωρούνται τα αέρια εκείνα των οποίων η συγκέντρωση εμφανίζεται (περίπου) σταθερή, ενώ μεταβλητά ονομάζονται τα αέρια των οποίων η συγκέντρωση παρουσιάζει σημαντικές μεταβολές τόσο στο χώρο όσο και το χρόνο. Όπως φαίνεται στον Πίνακα 1, τα κυρίαρχα αέρια είναι το άζωτο και το οξυγόνο τα οποία αντιστοιχούν στο 78% και 21%, αντίστοιχα, του ατμοσφαιρικού αέρα. Η αναλογία των δύο αυτών αερίων θεωρείται περίπου σταθερή έως το ύψος των περίπου 80 km.

Πίνακας 1. Σύσταση του ατμοσφαιρικού αέρα στην παρούσα του μορφή. 

Μόνιμα αέρια

Μεταβλητά αέρια

Αέριο

Σύμβολο

Εκατοστιαία συγκέντρωση

Αέριο

Σύμβολο

Εκατοστιαία συγκέντρωση

Άζωτο Ν2 78.08

Υδρατμοί

Η2Ο 0 – 4
Οξυγόνο Ο2 20.95

Διοξείδιο του άνθρακα

CO2 0.038
Αργό Ar 0.93

Μεθάνιο

CH4 0.00017
Νέον Ne 0.0018

Υποξείδιο του αζώτου

Ν2Ο 0.00003
Ήλιο He 0.0005

Όζον

Ο3 0.000004
Υδρογόνο Η2 0.00005

Σωματίδια

PM 0.000001
Ξένο Xe 0.000009

Χλωροφθοράνθρακες

CFCs 0.00000002

Κοντά στην επιφάνεια, επικρατεί ισορροπία ανάμεσα στις διεργασίες παραγωγής και καταστροφής του αζώτου και του οξυγόνου. Το άζωτο απομακρύνεται από την ατμόσφαιρα κυρίως μέσω βιολογικών διεργασιών που περιλαμβάνουν βακτήρια του εδάφους. Στην απομάκρυνση του αζώτου συμμετέχουν επίσης οι μικροοργανισμοί του φυτοπλαγκτόν. Η επιστροφή του αζώτου στην ατμόσφαιρα λαμβάνει χώρα κύρια μέσα από την αποσύνθεση της βιομάζας, φυτικής ή/και ζωική προέλευσης. Στον αντίποδα, το οξυγόνο απομακρύνεται από την ατμόσφαιρα είτε μέσω της αποσύνθεσης της οργανικής ύλης, είτε μέσω της αντίδρασης του με άλλα χημικά στοιχεία. Ένα μέρος του οξυγόνου απομακρύνεται επίσης μέσα από τη διαδικασία της αναπνοής. Η σημαντικότερη πηγή οξυγόνου για την ατμόσφαιρα είναι η διεργασία της φωτοσύνθεσης, κατά την οποία τα φυτά συνδυάζουν διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς, παρουσία φωτός, προς παραγωγή γλυκόζης και οξυγόνου.

Από τα μεταβλητά αέρια, οι υδρατμοί παρουσιάζουν τις σημαντικότερες μεταβολές στη συγκέντρωση τους, τόσο χωρικά όσο και χρονικά. Κοντά στην επιφάνεια των θερμών και υγρών τροπικών περιοχών οι υδρατμοί καταλαμβάνουν έως και το 4% του ατμοσφαιρικού αέρα, ενώ πάνω από τις ψυχρές και ξηρές πολικές περιοχές το ποσοστό αυτό πέφτει δραματικά (Πίνακας 1). Τα μόρια των υδρατμών είναι κατά κανόνα αόρατα. Καθίστανται ορατά μόνο όταν μετασχηματίζονται σε μεγαλύτερα υγρά ή στερεά σωματίδια, όπως τα υδροσταγονίδια ή οι παγοκρύσταλλοι, τα οποία αυξανόμενα σταδιακά σε μέγεθος πέφτουν στην επιφάνεια με την μορφή βροχής ή χιονιού. Η μεταβολή των υδρατμών από την αέρια φάση στην υγρή ονομάζεται συμπύκνωση, ενώ η ανάποδη πορεία (από υγρή σε αέρια φάση) ονομάζεται εξάτμιση. Η κατακρήμνιση βροχής ή χιονιού στην επιφάνεια είναι γνωστή με τον όρο «υετός». Η παρουσία των υδρατμών στην κατώτερη ατμόσφαιρα είναι σχεδόν καθολική. Είναι η μοναδική ουσία η οποία στις συνήθεις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας που επικρατούν κοντά στην επιφάνεια του πλανήτη μας εμφανίζεται και με τις τρεις φάσεις: υγρή, αέρια και στερεά.

Η παρουσία των υδρατμών στην ατμόσφαιρα της Γης είναι εξαιρετικά σημαντική. Όχι μόνο συμμετέχουν στο σχηματισμό του υετού, αλλά απελευθερώνουν τεράστια ποσά θερμότητας κατά τη διάρκεια των μεταβολών φάσης. Η θερμότητα που απελευθερώνεται όταν οι υδρατμοί αλλάζουν φάση (από αέρια σε υγρή ή/και στερεά) ονομάζεται λανθάνουσα. Η λανθάνουσα θερμότητα αποτελεί σημαντική πηγή ενέργειας για τα διάφορα μετεωρολογικά φαινόμενα και ιδιαίτερα για το σχηματισμό καταιγίδων και τυφώνων. Επιπρόσθετα, οι υδρατμοί αποτελούν εν δυνάμει θερμοκηπικό αέριο, καθώς απορροφούν ένα σημαντικό μέρος της ακτινοβολίας (υπέρυθρη) που εκπέμπει η Γη. Συνεπώς, οι υδρατμοί παίζουν σημαντικό ρόλο στο ενεργειακό ισοζύγιο του πλανήτη μας.

Εξίσου σημαντική είναι η παρουσία του διοξειδίου του άνθρακα, παρά το γεγονός πως καταλαμβάνει ένα μικρό μόνο ποσοστό του ατμοσφαιρικού αέρα (Πίνακας 1). Οι πηγές του διοξειδίου του άνθρακα περιλαμβάνουν την αποσύνθεση της οργανικής ύλης, τις ηφαιστειακές εκρήξεις, τη διεργασία της αναπνοής και την καύση των ορυκτών καυσίμων. Στον αντίποδα, το διοξείδιο του άνθρακα απομακρύνεται από την ατμόσφαιρα μέσω της διεργασίας της φωτοσύνθεσης και της δέσμευσής του από το φυτοπλαγκτόν. 

Εικόνα 2. Μέση μηνιαία συγκέντρωση (ppm) του διοξειδίου του άνθρακα στο Αστεροσκοπείο Manua Loa της Χαβάης (Πηγή: ESRL).

 

Η μεταβολή της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα της Γης, από το 1958 μέχρι σήμερα, απεικονίζεται στην Εικ. 2. Είναι προφανές ότι η συγκέντρωση του σημαντικού αυτού αερίου έχει αυξηθεί περισσότερο από 20% σε σύγκριση με το έτος αναφοράς 1958, οπότε και μετρήθηκε για πρώτη φόρα από το Αστεροσκοπείο Mauna Loa στη Χαβάη. Η παρατηρούμενη αυτή αύξηση σημαίνει πως το διοξείδιο του άνθρακα εισέρχεται στην ατμόσφαιρα με ρυθμό μεγαλύτερο από αυτό με τον οποίο απομακρύνεται. Αιτία της αύξησης της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα είναι η εκτεταμένη καύση των ορυκτών καυσίμων και η αποψίλωση των δασών. Τα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα στην προ-βιομηχανική εποχή κυμαίνονταν στα 280 ppm (μέρη στο εκατομμύριο), όπως προκύπτει από μετρήσεις που έχουν πραγματοποιηθεί σε γεωλογικά καρότα της Γροιλανδίας και της Ανταρκτικής. Από το 1800 και έπειτα, ωστόσο, καταγράφεται σημαντική αύξηση, έως και 38%. Σήμερα είναι γνωστό ότι η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα αυξάνει με ρυθμό 0.4%/έτος, γεγονός που θα μπορούσε να οδηγήσει σε τιμές της τάξης των 500 ppm στο τέλος του παρόντος αιώνα.

Το διοξείδιο του άνθρακα αποτελεί σημαντικό θερμοκηπικό αέριο καθώς, όπως και οι υδρατμοί, απορροφά σημαντικό μέρος της εξερχόμενης γήινης (υπέρυθρης) ακτινοβολίας. Η αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα έχει άμεσο αντίκτυπο στη θερμοκρασία της ατμόσφαιρας κοντά στην επιφάνεια του πλανήτη μας. Σύμφωνα με σχετικές εκτιμήσεις, η μέση θερμοκρασία της Γης αυξήθηκε κατά περίπου  0.8 oC κατά τη διάρκεια των τελευταίων εκτατό (100) ετών, ως αποτέλεσμα της ραγδαίας αύξησης των επιπέδων του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Σήμερα, τα περισσότερα μαθηματικά κλιματικά μοντέλα προβλέπουν ότι ένας ενδεχόμενος διπλασιασμός στη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα θα μπορούσε να οδηγήσει σε αύξηση της μέσης θερμοκρασίας του πλανήτη μας κατά 1.5 oC – 4.5 oC. Μία τέτοια αύξηση της θερμοκρασίας θα επέφερε απρόβλεπτες συνέπειες σε όλα τα οικοσυστήματα της Γης.

Εκτός από το διοξείδιο του άνθρακα και τους υδρατμούς, στην κατηγορία των θερμοκηπικών αερίων ανήκουν επίσης το μεθάνιο, το υποξείδιο του αζώτου και οι χλωροφθοράνθρακες (Πίνακας 1). Το μεθάνιο εκλύεται στην ατμόσφαιρα από την αποδόμηση της φυτικής προέλευσης βιομάζας, τη βιολογική δραστηριότητα των τερμιτών και τις βιοχημικές διεργασίες των έμβιων οργανισμών. Σημαντικές ποσότητες μεθανίου απελευθερώνονται επίσης κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων. Το υποξείδιο του αζώτου εκπέμπεται κύρια από χημικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο έδαφος και περιλαμβάνουν διάφορα βακτήρια και μικρόβια. Η καταστροφή του συντελείται με τη βοήθεια της υπεριώδους ηλιακής ακτινοβολίας. Οι χλωροφθοράνθρακες είναι τεχνητές χημικές ενώσεις, εξαιρετικά αδρανείς, οι οποίες χρησιμοποιούνταν μέχρι πρόσφατα ως προωθητικές ουσίες στα σπρέι, αλλά και ως ψυκτικές ουσίες στα ψυγεία. Παρόλα αυτά, η χρήση τους έχει σήμερα περιοριστεί σημαντικά. Αυτό οφείλεται στην καταστροφική δράση που αποδείχθηκε ότι έχουν επάνω στο στρατοσφαιρικό όζον, το οποίο προστατεύει τη Γη από τη βλαβερή υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία.

Κοντά στην επιφάνεια της Γης, το όζον (Πίνακας 1) θεωρείται ρύπος, αποτελώντας το βασικό συστατικό της φωτοχημικής αιθαλομίχλης. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος του ατμοσφαιρικού όζοντος (περίπου το 95%) εντοπίζεται στην ανώτερη ατμόσφαιρα, σε ύψος μεταξύ 30 – 50 km. Σε αυτή την περιοχή της ατμόσφαιρας (στρατόσφαιρα), το όζον σχηματίζεται με φυσικό τρόπο, από την αντίδραση μεταξύ ατόμων και μορίων οξυγόνου. Παρά την μικρή του συνεισφορά (~0.0002%) στον ατμοσφαιρικό αέρα, το στρατοσφαιρικό όζον θεωρείται εξαιρετικά σημαντικό για τη διατήρηση της ζωής στη Γη. Αυτό συμβαίνει διότι έχει την μοναδική ιδιότητα να απορροφά τη βλαβερή υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία, λειτουργώντας ως ένα προστατευτικό στρώμα για τον πλανήτη μας.

Πέρα από τα μόνιμα και μεταβλητά αέρια που περιγράφηκαν παραπάνω, στην ατμόσφαιρα συναντώνται επίσης διάφορες άλλες ενώσεις, ανθρωπογενούς ή φυσικής προέλευσης. Τα επίπεδα των συγκεντρώσεων των ενώσεων αυτών ποικίλουν σημαντικά τόσο χωρικά όσο και χρονικά. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα αιωρούμενα σωματίδια τα οποία μπορεί να προέρχονται είτε από φυσικές διεργασίες (π.χ. σκόνη, θαλάσσιο σπρέι) είτε από ανθρωπογενείς δραστηριότητες (π.χ. καύση ορυκτών καυσίμων). Στην ίδια κατηγορία ανήκουν επίσης τα οξείδια του αζώτου (ΝΟx), το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και οι υδρογονάθρακες (HC), ενώσεις οι οποίες εκπέμπονται κατά κύριο λόγο από τις μηχανές εσωτερικής καύσης (π.χ. αυτοκίνητα). Η καύση ορυκτών καυσίμων που περιέχουν θείο οδηγεί επίσης σε εκπομπή διοξειδίου του θείου (SO2). Το σύνολο των ενώσεων αυτών χαρακτηρίζεται από επιζήμιες επιπτώσεις για τον άνθρωπο και/ή το περιβάλλον, ώστε είναι περισσότερο γνωστές με τον όρο «ρύποι».  

Επιμέλεια – Σύνταξη: Θοδωρής Μ. Γιάνναρος, Φυσικός – Δρ. Φυσικής Περιβάλλοντος