Figura 1. L’anidride carbonica è in grado di interagire con la radiazione infrarossa, portando a uno squilibrio delle radiazioni che entrano e escono dall’atmosfera. non è il più grande gas serra, ma il più grande motivo per l’aumento della temperatura del pianeta proviene dall’aumento dell’uomo .

I gas serra o GHG si riferiscono a gas che intrappolano la radiazione infrarossa quando sono presenti nell’atmosfera. Gli aumenti della quantità di gas serra e di altri gas derivanti dalle attività umane, come la combustione di combustibili fossili, contribuiscono al cambiamento climatico globale. I gas serra in particolare lasciano passare la luce visibile ma assorbono e riemettono le radiazioni all’interno della gamma infrarossa. Questo può essere visto in figura 1. Altri pianeti hanno gas serra pure.

Contributo approssimativo dei gas a effetto serra:

• 36-72% vapore acqueo
• 9-26% anidride carbonica
• 7-16% altri gas in tracce.

È importante notare che il vapore acqueo è il più grande contributore all’effetto serra, ma è quello che sta aumentando.

Potenziale di riscaldamento globale

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Il potenziale di riscaldamento globale(GWP) di un gas è la capacità relativa per un gas di intrappolare il calore all’interno dell’atmosfera. Questa misurazione viene eseguita rispetto a una massa uguale di anidride carbonica. Molte restrizioni e normative imposte alle sostanze sono dovute a valori di GWP elevati, come previsto dal Protocollo di Kyoto

Vapore acqueo

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Il vapore acqueo è semplicemente acqua (H2O) nella sua forma gassosa. È abbondante nell’atmosfera e il più comune dei gas serra. Il vapore acqueo è il più potente dei gas serra a causa dei legami idrossilici nella sua struttura chimica. Il vapore acqueo esiste nell’atmosfera sotto forma di umidità e nuvole, ed è una parte del ciclo dell’acqua come un precipitato che crea pioggia. Il valore GWP per il vapore acqueo deve ancora essere calcolato.

L’attributo più interessante dell’acqua come gas serra è che funge da meccanismo di feedback positivo per il riscaldamento globale. Più caldo diventa il mondo, più vapore acqueo c’è nell’aria, causando più riscaldamento. Concludendo che il vapore acqueo stesso non guida il cambiamento climatico, tuttavia, amplifica gli effetti poiché più CO2 significa più vapore acqueo sarà nell’atmosfera.

Anidride carbonica

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L’anidride carbonica (CO2) è un gas naturale, importante per il ciclo del carbonio per la vita e un sottoprodotto di molte forme di produzione di energia. L’anidride carbonica è regolata principalmente dal consumo dovuto alla fotosintesi delle piante per produrre energia e dalla respirazione degli animali per consumare energia. Un altro importante contributo dell’anidride carbonica nell’atmosfera è come sottoprodotto della combustione. Gli incendi boschivi e la produzione di energia producono entrambi una notevole quantità di anidride carbonica nel consumo di materiale organico. A causa della sua natura di valore di riferimento per il potenziale di riscaldamento globale, l’anidride carbonica ha un valore GWP di 1.

Metano

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Il metano (CH4) è un gas naturale, che costituisce il 90% del gas naturale. Sebbene non sia così altamente concentrato nell’atmosfera come l’anidride carbonica, il metano ha un GWP che è 29 volte più grande, il che significa che è ancora un gas serra molto potente. I livelli di metano sono aumentati in modo significativo negli ultimi anni – un aumento 2,5 volte maggiore rispetto all’era preindustriale. Il metano è regolato da processi naturali nell’atmosfera che coinvolgono vapore acqueo e ossigeno, anche se l’influenza umana è in grado di sconvolgere questa regolazione.

Circa 3.5 miliardi di anni fa, prima della fotosintesi che utilizzava le piante, le concentrazioni di metano erano 1000 volte più alte di quelle attuali. L’introduzione del consumo di ossigeno nel ciclo del carbonio a causa della fotosintesi ha portato ad una significativa riduzione del metano, che all’epoca era prodotto da alcuni dei primi batteri attraverso il consumo di idrogeno e anidride carbonica. Il metano viene prodotto naturalmente in profondità nel terreno quando la materia organica vegetale e animale viene compressa ad alte temperature per migliaia di anni ed è quindi considerato un combustibile fossile.

Protossido di azoto

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Protossido di azoto (N2O) comunemente noto come gas esilarante a causa del suo uso come anestetico in chirurgia, è un gas naturale spesso utilizzato in missilistica e corse per migliorare la potenza come ossidante. Mentre in concentrazioni molto più basse sia di anidride carbonica che di metano, il protossido di azoto ha un GWP 298 volte maggiore di quello dell’anidride carbonica. Sebbene contribuisca in modo significativo all’effetto serra, il protossido di azoto è anche il principale regolatore dell’ozono nella stratosfera. Il protossido di azoto reagisce con l’ossigeno per produrre ossido nitrico, che a sua volta reagisce con l’ozono mantenendo gli equilibri di concentrazione. Il protossido di azoto è anche comunemente usato come propellente per aerosol per contenitori pieni di sostanze come la panna montata e come gas inerte durante il riempimento di patatine e altri snack per proteggerli in transito dalla compressione. Il protossido di azoto è prodotto naturalmente nell’ambiente nel suolo da varie reazioni chimiche organiche.

Ozono

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L’ozono (O3) è un allotropo (forma alternativa) di ossigeno che si trova nell’atmosfera superiore ed è molto più instabile dell’ossigeno biatomico che si trova comunemente al livello del mare. L’ozono esiste principalmente nell’atmosfera superiore poiché è prodotto principalmente dall’assorbimento dei raggi ultravioletti dal sole e si rompe nell’atmosfera inferiore a causa dell’instabilità, questo assorbimento delle radiazioni UV è di per sé prezioso in quanto protegge la superficie dai raggi nocivi. Un’altra fonte comune di ozono è da scarica elettrica nell’atmosfera a causa di un fulmine. Sebbene il valore GWP per l’ozono sia compreso tra 918-1022—uno dei valori più alti registrati—è una specie chimica di breve durata a causa dell’instabilità e quindi se considerata in un orizzonte di 20 anni il GWP è valutato solo a 62-69. Le concentrazioni di ozono misurabili a livello del suolo raggiungono un picco nettamente superiore ai giorni nostri rispetto ai tempi preindustriali, anche in aree completamente estranee all’attività industriale. L’esposizione a lungo termine all’ozono troposferico ha dimostrato di essere pericolosa, danneggiando la funzione polmonare ed è stata collegata alla morte pre-matura a causa di varie malattie respiratorie e infarto.

CFC

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Il clorofluorocarburo (CFC) è un composto organico contenente carbonio, fluoro e cloro prodotto come derivato volatile dei combustibili fossili come il metano. I CFC sono stati utilizzati come refrigeranti, propellenti e solventi nella produzione, sebbene la produzione di CFC sia stata gradualmente eliminata negli ultimi anni a causa del protocollo di Montreal. La produzione di CFC è stata gradualmente eliminata e sostituita da idrocarburi e anidride carbonica a causa del suo contributo all’esaurimento dell’ozono e dell’effetto come gas serra.

Video

Il video qui sotto è una lezione dal Prof. David Archer, Dipartimento di Geofisica Scienze presso l’Università di Chicago, parlando di uragani e di come gli effetti del cambiamento climatico uragani:

Per Ulteriori letture

Per ulteriori informazioni, si prega di consultare le relative pagine qui sotto:

• Ozono
• ossido di Azoto
• biossido di Carbonio
• Acqua vapore
• O esplorare una pagina a caso!