Skleníkový plyn

-

Skleníkový plyn je plyn v atmosféře, který absorbuje a vyzařuje záření o specifických vlnových délkách v rámci spektra tepelného infračerveného záření vyzařovaného zemským povrchem, atmosférou a mraky. Tato vlastnost způsobuje skleníkový efekt, přirozený proces, který ohřívá Zemi a udržuje její průměrnou teplotu na úrovni umožňující život. Bez přirozeného skleníkového efektu by průměrná teplota na Zemi byla přibližně -18 °C, na rozdíl od současné průměrné teploty kolem 14–15 °C.

Hlavními složkami zemské atmosféry jsou dusík (N₂, 78 %) a kyslík (O₂, 21 %), které nejsou skleníkovými plyny, protože neabsorbují infračervené záření. Skleníkové plyny tvoří jen malou část atmosféry. Mezi nejvýznamnější přirozeně se vyskytující skleníkové plyny patří vodní pára, oxid uhličitý, methan, oxid dusný a ozon. Lidská činnost, zejména od průmyslové revoluce, však dramaticky zvýšila koncentrace některých z těchto plynů a do atmosféry zavedla nové, umělé skleníkové plyny. Toto zesílení skleníkového efektu je hlavní příčinou současného globálního oteplování a změny klimatu.

Mechanismus účinku

Slunce vyzařuje energii ve formě krátkovlnného záření (viditelné světlo, UV záření), které prochází atmosférou a ohřívá zemský povrch. Ohřátý povrch Země pak vyzařuje energii zpět do vesmíru ve formě dlouhovlnného infračerveného (tepelného) záření. Molekuly skleníkových plynů v atmosféře mají schopnost toto odcházející infračervené záření pohltit a následně ho znovu vyzářit všemi směry, včetně zpět k zemskému povrchu. Tímto způsobem je teplo "uvězněno" v nižších vrstvách atmosféry, což vede k jejímu ohřívání. Tento jev je analogický funkci skla ve skleníku, které také zadržuje teplo, odtud název "skleníkový efekt".

Hlavní skleníkové plyny

Skleníkové plyny se liší svou schopností pohlcovat teplo a délkou setrvání v atmosféře. Pro porovnání jejich vlivu se používá metrika zvaná potenciál globálního oteplování (GWP), která vyjadřuje účinnost daného plynu v porovnání s oxidem uhličitým (jehož GWP je definováno jako 1).

Vodní pára (H₂O)

Vodní pára je nejvýznamnějším přirozeným skleníkovým plynem, zodpovědným za přibližně 36–70 % skleníkového efektu. Její koncentrace v atmosféře není přímo ovlivněna lidskou činností, ale řídí se teplotou. V teplejší atmosféře se může nacházet více vodní páry, což vytváří pozitivní zpětnou vazbu – oteplování způsobené jinými plyny vede k vyššímu obsahu vodní páry, což dále zesiluje oteplování.

Oxid uhličitý (CO₂)

Oxid uhličitý je druhým nejvýznamnějším skleníkovým plynem a hlavním přispěvatelem k současné změně klimatu.

Zdroje: Přirozeně se uvolňuje při dýchání organismů, sopečné činnosti a rozkladu organického materiálu. Antropogenní zdroje, které dramaticky zvýšily jeho koncentraci, zahrnují především spalování fosilních paliv (uhlí, ropa, zemní plyn) v energetice, průmyslu a dopravě, odlesňování a výrobu cementu.
Setrvání v atmosféře: CO₂ má velmi dlouhou dobu setrvání v atmosféře, která může dosahovat stovek let.

Methan (CH₄)

Methan je mnohem účinnější skleníkový plyn než CO₂, ale v atmosféře setrvává kratší dobu (kolem 12 let). Jeho GWP na 100 let je přibližně 25–28krát vyšší než u CO₂.

Zdroje: Přirozené zdroje zahrnují mokřady a trávicí procesy u přežvýkavců. Antropogenní zdroje zahrnují chov hospodářských zvířat, pěstování rýže, skládkování odpadu a úniky při těžbě a přepravě zemního plynu.

Oxid dusný (N₂O)

Oxid dusný má vysoký GWP (asi 265–298krát vyšší než CO₂ na 100 let) a v atmosféře zůstává déle než 100 let.

Zdroje: Hlavními antropogenními zdroji jsou zemědělství, zejména používání dusíkatých hnojiv, a některé průmyslové procesy.

Fluorované plyny (F-plyny)

Jedná se o skupinu uměle vyrobených plynů, které se v přírodě nevyskytují. Patří sem fluorované uhlovodíky (HFC), perfluorované uhlovodíky (PFC), fluorid sírový (SF₆) a fluorid dusitý (NF₃).

Zdroje: Používají se v chladicích zařízeních, klimatizacích, jako hnací plyny v aerosolech a v průmyslové výrobě.
Dopad: Mají extrémně vysoký potenciál globálního oteplování, který může být tisíckrát až desetitisíckrát vyšší než u CO₂.

Zdroje emisí

Zdroje skleníkových plynů lze rozdělit na přírodní a antropogenní (způsobené člověkem).

Přírodní zdroje: Zahrnují sopečnou činnost, rozklad biomasy, dýchání živočichů a uvolňování plynů z oceánů a mokřadů.
Antropogenní zdroje: Jsou hlavní příčinou nárůstu koncentrací od průmyslové revoluce. Mezi klíčové sektory patří:
- Energetika: Spalování fosilních paliv pro výrobu elektřiny a teplo je největším zdrojem emisí CO₂.
- Průmysl: Zahrnuje emise z výroby cementu, železa a oceli a chemických procesů.
- Doprava: Silniční, letecká, lodní a železniční doprava je závislá na ropných produktech.
- Zemědělství: Chov dobytka (methan), používání hnojiv (oxid dusný) a změny ve využívání půdy.
- Využívání půdy a lesnictví: Odlesňování snižuje schopnost biosféry pohlcovat CO₂.
- Odpadové hospodářství: Rozklad organického odpadu na skládkách produkuje methan.

Dopady zvýšených koncentrací

Zesílený skleníkový efekt má rozsáhlé a závažné dopady na klimatický systém Země a životní prostředí:

Globální oteplování: Neustálý nárůst průměrné globální teploty.
Extrémní počasí: Častější a intenzivnější vlny veder, sucha, přívalové deště a povodně.
Tání ledovců a zvyšování hladiny moří: Oteplování způsobuje tání ledovců a ledových příkrovů, což spolu s tepelnou roztažností vody vede ke zvyšování hladiny světového oceánu.
Okyselování oceánů: Oceány pohlcují velkou část CO₂ z atmosféry, což vede ke snižování jejich pH a ohrožuje mořské ekosystémy, zejména korálové útesy.
Dopady na ekosystémy a biodiverzitu: Mnoho druhů se nedokáže přizpůsobit rychle se měnícím podmínkám, což vede k jejich migraci nebo vymírání.
Ohrožení zdraví a potravinové bezpečnosti: Změny klimatu mohou zhoršovat kvalitu ovzduší, šířit nemoci a negativně ovlivňovat zemědělskou produkci.

Mezinárodní snahy o regulaci

V reakci na hrozbu změny klimatu přijalo mezinárodní společenství několik dohod s cílem snížit emise skleníkových plynů. Klíčovým dokumentem je Pařížská dohoda z roku 2015, jejímž cílem je udržet nárůst průměrné globální teploty výrazně pod 2 °C oproti hodnotám před průmyslovou revolucí a usilovat o omezení nárůstu na 1,5 °C. Důležitou roli hraje také Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC), který poskytuje vědecké hodnocení změny klimatu.

Zdroje