Skleníkový efekt je pojem, který každý z nás slyšel. V tomto videu si ale na datech a grafech ujasníme, jaké plyny a jak moc tento efekt způsobují, a proč tak velmi záleží na životnosti těchto plynů v atmosféře. Budou to vodní pára, oxid uhličitý, metan, ozón, oxid dusný, a látky typu CFC nebo HCFC.

Absorpční pásy skleníkových plynů

Základem, ke kterému se budeme často vracet, bude tento graf, který na první pohled vypadá velmi komplikovaně, ale dejte mi minutu a bude vám jasný. 

Spektrum záření procházející atmosférou + vliv skleníkových plynů na jeho absorpci a rozptyl [1]

Oblast "Spektrální intenzita" nám ukazuje spektrum nebo jinak řečeno složení záření, které prochází atmosférou. Nejvyšší frekvenci a i energii má tedy UV záření, pak zde máme viditelné světlo a nakonec tepelné nebo také infračervené záření. Červeně označení spektrum popisuje záření ze Slunce a vidíme, že se skládá z viditelného světla, trochu méně z infračerveného záření o vyšších frekvencích a taky UV záření. Modrá plocha popisuje složení záření vycházejícího ze Země. To se nachází v infračervené oblasti.

Sekce "Celková absorbce a rozptyl" znázorňuje celkovou schopnost atmosféry a jejích složek pohlcovat nebo odrážet záření o různých frekvencích. Pod ním lze vidět, které plyny nepropouštějí záření a také při jakých frekvencích. Vidíme, že nejsilnějším skleníkovým plynem je vodní pára, ta má velkou schopnost nepropouštět tepelné záření. Pak ji následuje CO2, který také nepropouští tepelné záření, následovaný metanem, oxidem dusným a ozónem. Máme zde také potvrzení toho, jak funguje ozónová vrstva. Vidíme, že ozon nepropouští velkou část škodlivého UV záření. 

Vodní pára

Když se bavíme vodě jako skleníkovém plynu, myslíme plynnou vodu ve vzduchu, nikoliv mraky. Obsah vodní páry se mění podle počasí a pozici na Zemi. Člověk ji svými aktivitami do atmosféry příliš nepřidává. Voda se na skleníkovém efektu podílí 36-70 % [2]. Proč ten rozptyl? Je to dáno tím, že schopnost absorbovat se nedá jen tak sčítat. Kdybych řekl, že 1 kg vodní páry sám o sobě pohltí 70 % dopadajícího záření a 1 kg CO2 sám o sobě 40 % dopadajícího záření, pak je smícháme dohromady, těžko tato směs pohltí 110 % záření. 

Důležitou vlastností vzduchu je, že čím je teplejší, tím více páry je v sobě schopen udržet. Vodní pára tak více ohřívá atmosféru, zvyšuje se výpar a množství vody ve vzduchu. Tato potenciální teplotní spirála je ale krocena tím, že více vody v atmosféře vytváří více mraků, které dopadající sluneční záření odrážejí, ochlazují tak atmosféru a vytváří se tak určitá teplotní rovnováhu. S vodní parou si Země tedy poradit umí.

Oxid uhličitý

Plyn jak přírodního tak antropogenního původu (vypuštěného člověkem). Přepočteno na 1 kg není CO2 příliš silný skleníkový plyn. Potíž je v tom, že atmosféře setrvává velmi dlouho a je ho v ní hodně. Podle údajů NASA v ní vydrží 300-1000 let[3]. To dává úvahám o globálním oteplování nový rozměr, protože tento CO2, který vypustíme dnes, ovlivní klima na stovky let dopředu. Na skleníkový efekt má vliv 9-26 %. [2]

Jeho koncentrace stále rostou. Od roku 1750 se obsah CO2 v atmosféře zvýšil o 47 %. [4] Běžná koncentrace za posledních 800 000 let je v rozsahu 180-300 ppm. [5] K říjnu 2020 byla koncentrace CO2 415 ppm. [6]

Co se jednotek týče, tak jednotka ppm pochází z anglického "parts per million", volně přeloženo tedy miliontina. Pokud bychom tedy chtěli 400 ppm převést na nám lépe uchopitelnou jednotku, mohli bychom také tuto hodnotu vyjádřit jako 0,04 %. Také se budeme setkávat s jednotkou ppb - parts per billion, tedy miliardtina.

Metan

Metan je plyn, který přirozeně vzniká rozkladnými procesy, v mokřadech a termitištích nebo uměle následkem chovu dobytka, pěstováním rýže nebo na skládkách. Na skleníkovém efektu má podíl v rozsahu 4-9 %. [2] Jeho koncentrace také rostou a v současnosti se pohybují kolem 1,9 ppm, takže zhruba 250x méně než CO2.[7]

Zároveň ale víme, že je metan silnější skleníkový plyn. Jak tedy posuzujeme vliv jednotlivých plynů na globální oteplování?

Global warming potential

Protože je CO2 nejběžnější antropogenní skleníkový plyn, tak schopnost jiných plynů zesilovat skleníkový efekt se na něj přepočítává. K tomu slouží veličina GWP100, popř. GWP20, GWP500. Tato zkratka pochází z anglického global warming potential - potenciál globálního oteplování. Tato veličina bere v úvahu jak silně daný plyn pohlcuje záření a také, jak rychle se tento plyn rozpadá. Hodnota této veličiny nám říká, kolik kg CO2 by mělo na skleníkový efekt stejný vliv jako 1 kg daného plynu během 100 resp. 20 a 500 let. [8]

Metan je tedy ve 100letém horizontu 25x silnější skleníkový plyn než CO2.

Ozon 

Ozón se na skleníkovém efektu podílí v rozsahu 3-7 % [2]. Jeho přítomnost v atmosféře je žádoucí, protože nepropouští UV záření. Na rozdíl od většiny ostatních plynů se nachází v stratosféře, tedy výše než ostatní plyny. Před pár desítkami let měl ozón na mále, protože používáním freonů, látek o kterých bude ještě řeč, se jeho množství začalo snižovat. Tento fenomén známe pod označením ozónová díra. Mezistátní dohodou, známou jako Montrealský protokol, byla výroba freonů zakázáno. Dnes již máme první důkazy opřená o data, která potvrzují zacelování ozonové vrstvy a pokles koncentrací CFC (tvrdých freonů) v oblasti ozonové díry. [10]

Oxid dusný (N2O)

Taktéž známý jako rajský plyn. Jedná se o velmi silný skleníkový plyn, naštěstí zatím v malých koncentracích kolem úrovně 0,33 ppm[9]. Životnost plynu v atmosféře je 114 let a ve stoletém horizontu je zhruba 300x silnější skleníkový plyn než CO2. 2/3 jeho emisí do atmosféry jsou přirozené a zbylou 1/3 vnáší do atmosféry člověk skrze dusíkatá hnojiva a emisemi ze spalovacích motorů.

Látky typu CFC a HCFC

Chlor-fluorované uhlovodíky a hydrochlorofluorované uhlovodíky – jinak označovány jako tvrdé a měkké freony. Tyto látky jsou umělé, v přitozeně se na Zemi nevyskytují. Používaly se jako chladiva do ledniček a klimatizací, plnidla plastů či izolanty. Jsou známé hlavně jako plyny narušující ozonovou vrstvu, jsou ale i silné skleníkové plyny s dlouhou dobou setrvání v atmosféře [8].

I přes zákaz výroby těchto látek Montrealským protokolem koncentrace některých z nich rostou spolu s tím, jak stará zařízení ještě dobíhají [11]. I přes malou koncentraci tyto látky stojí za pozornost, protože když se podíváme na tabulku s GWP, tak ve stoletém horizontu i 1 kg měkého freonu má dopad jako 1800 kg CO2. [8]

1)https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atmospheric_Transmission.png obrázek k záření prostupujícího atmosférou

2)http://www.klimatickazmena.cz/download/5f5ddfa86222a67c6ac7f74ed04251a9/1.%20kapitola_klimaticky%20system%20zeme.pdf mendelka studie

3) https://climate.nasa.gov/news/2915/the-atmosphere-getting-a-handle-on-carbon-dioxide/ výdrž CO2 v atmosféře 

4) https://public.wmo.int/en/media/press-release/greenhouse-gas-concentrations-atmosphere-reach-yet-another-high 47 % nárůst CO2 oproti 1750

5)https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide graf vývoje koncentrace CO2

6) https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/ 415 ppm co2 v 2020

7)https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends_ch4/
koncentrace metanu

8)https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ar4-wg1-chapter2-1.pdf GWP

9)https://www.n2olevels.org/ úrovně oxidu dusného

10) https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-sees-first-direct-proof-of-ozone-hole-recovery pokles koncentrací CFC a zacelování ozonové vrstvy

11) https://www.nature.com/articles/s41467-019-13899-4 nárůst HCFC