لماذا يكون لثاني أكسيد الكربون هذا التأثير الكبير على مناخ الأرض

لماذا يكون لثاني أكسيد الكربون هذا التأثير الكبير على مناخ الأرض يقوم قمر مدار الكربون المداري بإجراء قياسات دقيقة لمستويات ثاني أكسيد الكربون على الأرض من الفضاء. NASA / JPL

كثيراً ما يُسألني كيف يمكن أن يكون لثاني أكسيد الكربون تأثير مهم على المناخ العالمي عندما يكون تركيزه صغيراً للغاية - فقط 0.041٪ من الغلاف الجوي للأرض. والأنشطة البشرية هي المسؤولة عن فقط 32٪ من هذا المبلغ.

أنا أدرس أهمية الغازات في الغلاف الجوي ل تلوث الهواء وتغير المناخ. إن مفتاح التأثير القوي لثاني أكسيد الكربون على المناخ هو قدرته على امتصاص الحرارة المنبعثة من سطح كوكبنا ، ومنعه من الهروب إلى الفضاء.

لماذا يكون لثاني أكسيد الكربون هذا التأثير الكبير على مناخ الأرض يتتبع "منحنى كيلينغ" ، الذي يحمل اسم العالم تشارلز ديفيد كيلينغ ، تراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض ، ويقاس بأجزاء من المليون. معهد سكريبس لعلوم المحيطات, CC BY

علم الدفيئة المبكر

فوجئ العلماء الذين حددوا لأول مرة أهمية ثاني أكسيد الكربون بالمناخ في 1850s بتأثيره. تعمل بشكل منفصل ، جون تيندال في انكلترا و يونيس فوت في الولايات المتحدة وجدت أن ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والميثان تمتص جميعها الحرارة ، في حين أن غازات أكثر وفرة لم تمتص.

كان العلماء قد حسبوا بالفعل أن الأرض كانت تقارب 59 درجة فهرنهايت (33 degree Celsius) أكثر دفئا مما ينبغي أن يكون، بالنظر إلى كمية ضوء الشمس التي تصل إلى سطحه. أفضل تفسير لهذا التناقض هو أن الغلاف الجوي احتفظ بالحرارة لتسخين الكوكب.

أظهر تيندال و فوت أن النيتروجين والأكسجين ، اللذان يمثلان معاً 99٪ من الغلاف الجوي ، لم يكن لهما أي تأثير على درجة حرارة الأرض لأنها لم تمتص الحرارة. بالأحرى ، وجدوا أن الغازات الموجودة بتركيزات أصغر بكثير كانت مسؤولة تمامًا عن الحفاظ على درجات الحرارة التي جعلت الأرض صالحة للسكن ، وذلك من خلال محاصرة الحرارة لإنشاء تأثير الدفيئة الطبيعية.

بطانية في الغلاف الجوي

تتلقى الأرض الطاقة باستمرار من الشمس وتشعها في الفضاء. لكي تظل درجة حرارة الكوكب ثابتة ، يجب موازنة صافي الحرارة التي يستقبلها من الشمس بالحرارة الخارجة التي يطلقها.

نظرًا لأن الشمس حارة ، فإنها تنطلق الطاقة في شكل إشعاع موجة قصيرة بأطوال موجية فوق البنفسجية ومرئية بشكل أساسي. الأرض أكثر برودة بكثير ، لذلك تنبعث منها حرارة مثل الأشعة تحت الحمراء ، التي لها أطوال موجية أطول.

الطيف الكهرومغناطيسي هو مجموعة من جميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي - الطاقة التي تنتشر وتنتشر كما هي. الشمس أكثر سخونة من الأرض ، لذلك تنبعث منها الإشعاع عند مستوى طاقة أعلى ، والذي يكون له طول موجي أقصر. وكالة ناسا

يحتوي ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى التي تسحب الحرارة على هياكل جزيئية تمكنها من امتصاص الأشعة تحت الحمراء. يمكن أن تهتز الروابط بين الذرات الموجودة في الجزيء بطرق معينة ، مثل درجة سلسلة البيانو. عندما تتوافق طاقة الفوتون مع تردد الجزيء ، يتم امتصاصه وينتقل طاقته إلى الجزيء.

يحتوي ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى التي تسحب الحرارة على ثلاثة ذرات أو أكثر وترددات تتوافق مع الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأرض. الأكسجين والنيتروجين ، مع ذرتين فقط في جزيئاتهما ، لا تمتص الأشعة تحت الحمراء.

تمر معظم إشعاعات الموجات القصيرة القادمة من الشمس عبر الغلاف الجوي دون امتصاصها. لكن معظم الأشعة تحت الحمراء الصادرة تمتصها غازات تسخن الحرارة في الجو. ثم يمكنهم إطلاق تلك الحرارة أو إعادة إشعاعها. يعود البعض إلى سطح الأرض ، مما يجعله أكثر دفئًا مما هو عليه.

لماذا يكون لثاني أكسيد الكربون هذا التأثير الكبير على مناخ الأرض تستقبل الأرض الطاقة الشمسية من الشمس (الصفراء) ، وتعيد الطاقة إلى الفضاء من خلال عكس بعض الضوء الوارد والحرارة المشعة (الحمراء). غازات الدفيئة تصيد بعض تلك الحرارة وتعيدها إلى سطح الكوكب. ناسا عبر ويكيميديا

البحث في انتقال الحرارة

خلال الحرب الباردة ، تمت دراسة امتصاص الأشعة تحت الحمراء من قبل العديد من الغازات المختلفة على نطاق واسع. وقاد العمل من قبل سلاح الجو الأمريكي ، الذي كان يطور صواريخ تسعى للحرارة ويحتاج إلى فهم كيفية اكتشاف الحرارة التي تمر عبر الهواء.

مكّن هذا البحث العلماء من فهم المناخ وتكوين الغلاف الجوي لجميع الكواكب في النظام الشمسي من خلال مراقبة توقيعات الأشعة تحت الحمراء الخاصة بهم. على سبيل المثال ، فينوس هو حول 870 F (470 C) لأن الغلاف الجوي السميك هو 96.5٪ ثاني أكسيد الكربون.

كما أبلغت توقعات الطقس ونماذج المناخ ، والسماح لهم بتحديد مقدار الإشعاع تحت الأحمر الذي يتم الاحتفاظ به في الغلاف الجوي ويعاد إلى سطح الأرض.

يسألني الناس في بعض الأحيان عن سبب أهمية غاز ثاني أكسيد الكربون في المناخ ، بالنظر إلى أن بخار الماء يمتص المزيد من الأشعة تحت الحمراء ويمتص الغازان في عدة أطوال موجية واحدة. السبب هو أن الغلاف الجوي العلوي للأرض يتحكم في الإشعاع الذي يهرب إلى الفضاء. الغلاف الجوي العلوي هو أقل كثافة بكثير ويحتوي على بخار ماء أقل بكثير من بالقرب من الأرض ، مما يعني ذلك مضيفا المزيد من ثاني أكسيد الكربون يؤثر بشكل كبير مقدار الأشعة تحت الحمراء يهرب إلى الفضاء.

ترتفع مستويات ثاني أكسيد الكربون وتنخفض في جميع أنحاء العالم ، وتتغير موسميًا مع نمو النباتات وتآكلها.

مراقبة تأثير الدفيئة

هل سبق لك أن لاحظت أن الصحارى تكون في الغالب أكثر برودة في الليل من الغابات ، حتى لو كان متوسط ​​درجات الحرارة لها هو نفسه؟ دون وجود الكثير من بخار الماء في الغلاف الجوي فوق الصحاري ، فإن الإشعاع الذي يطلقونه ينطلق بسهولة إلى الفضاء. في المناطق الأكثر رطوبة ، يتم حبس الإشعاع من السطح بواسطة بخار الماء في الهواء. وبالمثل ، تميل الليالي الملبدة بالغيوم إلى أن تكون أكثر دفئًا من الليالي الصافية نظرًا لوجود المزيد من بخار الماء.

يمكن ملاحظة تأثير ثاني أكسيد الكربون في التغيرات السابقة في المناخ. أظهرت النوى الجليدية منذ أكثر من مليون عام أن تركيزات ثاني أكسيد الكربون كانت عالية خلال الفترات الدافئة - حوالي 0.028٪. خلال العصور الجليدية ، متى كانت الأرض تقريبًا 7 إلى 13 F (4-7 C) أكثر برودة من القرن 20th ، يتكون ثاني أكسيد الكربون فقط حول 0.018٪ من الجو.

على الرغم من أن بخار الماء أكثر أهمية بالنسبة لتأثير الدفيئة الطبيعي ، فإن التغيرات في ثاني أكسيد الكربون أدت إلى تغيرات في درجات الحرارة في الماضي. في المقابل ، تستجيب مستويات بخار الماء في الجو لدرجة الحرارة. كما تصبح الأرض أكثر دفئا ، لها الجو يمكن أن يحمل المزيد من بخار الماء، التي تضخيم الاحترار الأولي في عملية تسمى "ردود فعل بخار الماء". الاختلافات في ثاني أكسيد الكربون وبالتالي كان السيطرة على النفوذ على التغيرات المناخية الماضية.

تغيير صغير ، آثار كبيرة

لا ينبغي أن يكون مفاجئًا أن كمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون في الجو يمكن أن يكون لها تأثير كبير. نحن نأخذ حبوب منع الحمل التي تشكل جزءًا صغيرًا من كتلة الجسم ونتوقع أن تؤثر علينا.

اليوم مستوى ثاني أكسيد الكربون أعلى من أي وقت مضى في تاريخ البشرية. يتفق العلماء على نطاق واسع أن متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض زاد بالفعل بنحو 2 F (1 C) منذ 1880s ، وهذه الزيادات التي يسببها الإنسان في ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى التي تسحب الحرارة من المرجح للغاية أن تكون مسؤولة.

بدون عمل للسيطرة على الانبعاثات ، قد يصل ثاني أكسيد الكربون إلى 0.1٪ من الغلاف الجوي بواسطة 2100، أكثر من ثلاثة أضعاف المستوى قبل الثورة الصناعية. هذا سيكون تغيير أسرع من التحولات في الماضي الأرض كان له عواقب وخيمة. بدون عمل ، فإن هذا الجزء الصغير من الغلاف الجوي سوف يسبب مشاكل كبيرة.

نبذة عن الكاتب

جيسون ويست ، أستاذ العلوم والهندسة البيئية ، جامعة كارولينا الشمالية في تشابل هيل

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

books_causes

 

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

اتبع InnerSelf على

الفيسبوك أيقونةتويتر أيقونةآر إس إس أيقونة

 احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

{Emailcloak = إيقاف}

أحدث الفيديوهات

آخر عصر جليدي يخبرنا لماذا نحتاج إلى الاهتمام بتغير 2 في درجة الحرارة
آخر عصر جليدي يخبرنا لماذا نحتاج إلى الاهتمام بتغير 2 في درجة الحرارة
by آلان وليامز ، وآخرون
يذكر أحدث تقرير صادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) أنه بدون انخفاض كبير ...
ظلت الأرض صالحة للسكنى لمليارات السنين - بالضبط ما مدى حظنا؟
ظلت الأرض صالحة للسكنى لمليارات السنين - بالضبط ما مدى حظنا؟
by توبي تيريل
استغرق التطور 3 أو 4 بلايين سنة لإنتاج الإنسان العاقل Homo sapiens. إذا كان المناخ قد فشل مرة واحدة فقط في ذلك ...
كيف يمكن لرسم خرائط الطقس قبل 12,000 عام أن يساعد في التنبؤ بتغير المناخ في المستقبل
كيف يمكن لرسم خرائط الطقس قبل 12,000 عام أن يساعد في التنبؤ بتغير المناخ في المستقبل
by برايس ريا
تميزت نهاية العصر الجليدي الأخير ، منذ حوالي 12,000 عام ، بمرحلة باردة نهائية تسمى أصغر درياس. ...
من المقرر أن ينخفض ​​بحر قزوين بمقدار 9 أمتار أو أكثر هذا القرن
من المقرر أن ينخفض ​​بحر قزوين بمقدار 9 أمتار أو أكثر هذا القرن
by فرانك ويسلينج وماتيو لاتوادا
تخيل أنك على الساحل وتطل على البحر. أمامك 100 متر من الرمال القاحلة التي تبدو وكأنها ...
كانت كوكب الزهرة شبيهة بالأرض مرة أخرى ، لكن تغير المناخ جعلها غير صالحة للسكن
كانت كوكب الزهرة شبيهة بالأرض مرة أخرى ، لكن تغير المناخ جعلها غير صالحة للسكن
by ريتشارد ارنست
يمكننا تعلم الكثير عن تغير المناخ من كوكب الزهرة ، كوكبنا الشقيق. تبلغ درجة حرارة سطح الزهرة حاليًا ...
خمسة معتقدات مناخية: دورة مكثفة في التضليل المناخي
المعتقدات المناخية الخمسة: دورة مكثفة في التضليل المناخي
by جون كوك
هذا الفيديو عبارة عن دورة تدريبية مكثفة في المعلومات الخاطئة عن المناخ ، ويلخص الحجج الرئيسية المستخدمة للتشكيك في الواقع ...
لم يكن القطب الشمالي دافئًا على هذا النحو لمدة 3 ملايين عام وهذا يعني تغييرات كبيرة للكوكب
لم يكن القطب الشمالي دافئًا على هذا النحو لمدة 3 ملايين عام وهذا يعني تغييرات كبيرة للكوكب
by جولي بريغهام جريت وستيف بيتش
في كل عام ، يتقلص الغطاء الجليدي البحري في المحيط المتجمد الشمالي إلى نقطة منخفضة في منتصف سبتمبر. هذا العام يقيس 1.44 فقط ...
ما هو اندلاع العاصفة في الأعاصير ولماذا هو شديد الخطورة؟
ما هو اندلاع العاصفة في الأعاصير ولماذا هو شديد الخطورة؟
by أنتوني سي ديدليك جونيور
مع توجه إعصار سالي إلى ساحل الخليج الشمالي يوم الثلاثاء 15 سبتمبر 2020 ، حذر خبراء الأرصاد من ...

أحدث المقالات

من المحتمل أن يبرهن الصيف الأطول على المشككين
من المحتمل أن يبرهن الصيف الأطول على المشككين
by تيم رادفورد
بحلول نهاية القرن ، يمكن أن يستمر الصيف الأطول لنصف عام تقريبًا - ربما يكون كثيرًا جدًا بالنسبة للكثيرين منا.
لماذا لا تحدد تصنيفات الاستدامة دائمًا الشركات المستدامة
لماذا لا تحدد تصنيفات الاستدامة دائمًا الشركات المستدامة
by رومينا دالا وفيليكس أرندت ، جامعة جيلف
بصفتنا مستهلكين ومستثمرين ، فإننا غالبًا ما ننظر إلى التصنيفات البيئية والاجتماعية والحوكمة (ESG) لتوجيه عملية الشراء ، ...
الحياة البحرية تهرب من خط الاستواء لتبريد المياه. يخبرنا التاريخ أن هذا قد يؤدي إلى حدوث انقراض جماعي
الحياة البحرية تهرب من خط الاستواء لتبريد المياه. يخبرنا التاريخ أن هذا قد يؤدي إلى حدوث انقراض جماعي
by أنتوني ريتشاردسون ، جامعة كوينزلاند وآخرون
تشتهر المياه الاستوائية عند خط الاستواء بوجود أغنى تنوع للحياة البحرية على الأرض ، مع ...
كيفية منع السيكوباتيين والنرجسيين من كسب مناصب السلطة
كيفية منع السيكوباتيين والنرجسيين من كسب مناصب السلطة
by ستيف تايلور ، جامعة ليدز بيكيت
في الماضي ، كان هذا يرجع في الغالب إلى الأنظمة الوراثية التي أعطت السلطة للملوك واللوردات وغيرهم ، الذين غالبًا ...
أرفف الجليد في القارة القطبية الجنوبية ترتعش مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية - ما يحدث بعد ذلك يعود إلينا
أرفف الجليد في القارة القطبية الجنوبية ترتعش مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية - ما يحدث بعد ذلك يعود إلينا
by إيلا جيلبرت ، جامعة ريدينغ
ترافق صور القطع الجليدية الضخمة المتساقطة في البحر كل قصة إخبارية تقريبًا حول تغير المناخ. يمكن…
كيف يمكن للامتنان للطبيعة أن يسيطر على قلقك الوجودي بشأن تغير المناخ
كيف يمكن للامتنان للطبيعة أن يسيطر على قلقك الوجودي بشأن تغير المناخ
by باربرا جين ديفي ، جامعة واترلو
سنموت جميعًا. هذا هو التحذير المتكرر بشأن تغير المناخ في بعض وسائل الإعلام: إذا لم نغير أساليبنا فإننا ...
يمكن لخطط بايدن المتعلقة بتغير المناخ أن ترفع المعايير بسرعة ، لكن هل يمكن أن تكون تحويلية؟
يمكن لخطط بايدن المتعلقة بتغير المناخ أن ترفع المعايير بسرعة ، لكن هل يمكن أن تكون تحويلية؟
by إدوارد آر كار
في اليوم الذي يصبح فيه جو بايدن رئيسًا ، يمكنه البدء في اتخاذ إجراءات يمكن أن تساعد في إبطاء تغير المناخ. السؤال هو…
لماذا قد لا يصبح المحيط أكثر استقرارًا شيئًا جيدًا
لماذا قد لا يصبح المحيط أكثر استقرارًا شيئًا جيدًا
by فيل هوسيجود ، جامعة بليموث
إذا كنت مصابًا بدوار البحر ، فقد تكون كلمة "مستقر" هي الكلمة الأخيرة التي تربطها بالمحيط. لكن مع درجات حرارة عالمية ...

مواقف جديدة - إمكانيات جديدة

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com
حقوق التأليف والنشر © 1985 - 2021 إينيرسيلف المنشورات. كل الحقوق محفوظة.