Die Gase, die eine Überhitzung der Atmosphäre verursachen, absorbieren und emittieren Infrarotstrahlung. Ebenso tragen Gase, die die Ozonschicht schädigen, zur Überhitzung bei, da sie ein stärkeres Eindringen von ultravioletter Strahlung ermöglichen..
Die globale Erwärmung ist der Anstieg der Durchschnittstemperatur in der terrestrischen Biosphäre, der aufgrund des Treibhauseffekts auftritt. Dieser Effekt ist ein natürliches Phänomen, das darin besteht, den Austritt von Erdwärme (Infrarotstrahlung) in den Weltraum zu blockieren..
Diese Blockade wird durch einige der Gase ausgeübt, aus denen die Erdatmosphäre auf natürliche Weise besteht, wie z. B. Wasserdampf und CO2. Dies ist ein Phänomen, das auf natürliche Weise auftritt und es dem Planeten ermöglicht, eine biologisch angemessene Temperatur zu haben..
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Die grundlegende Energiequelle, die die Erde erwärmt, ist Sonnenstrahlung, insbesondere ultraviolette Strahlung. Es wird teilweise durch die Ozonschicht (O3) in der Stratosphäre gefiltert.
Die ultraviolette Strahlung (Kurzwelle), die eindringen kann, erwärmt die Erdoberfläche und ihre Wärme wird als Infrarotstrahlung (Langwelle) in den Weltraum abgegeben. Aufgrund der künstlichen Emission von Treibhausgasen besteht jedoch ein menschlicher Einfluss auf den Prozess.
Diese Gase absorbieren und geben Wärme ab oder zerstören Ozon, das den Eintritt von ultravioletter Strahlung reguliert. Die Gase, die auf natürliche Weise oder durch anthropischen Einfluss zum Treibhauseffekt beitragen, werden als Treibhausgase (THG) bezeichnet..
Weltweit wird besonderes Augenmerk auf die globale Erwärmung und die Zerstörung der Ozonschicht gelegt. Das Montrealer Protokoll über Stoffe, die zum Abbau der Ozonschicht führen, ist ein internationaler Vertrag, der 1989 in Kraft trat und die Verwendung dieser Gase regelt..
Dieses Protokoll wurde von 65 Ländern mit der Kigali-Änderung vom 1. Januar 2019 ratifiziert. Das Kyoto-Protokoll befasst sich seinerseits mit Fragen im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung.
Das Kyoto-Protokoll enthält sechs Treibhausgase: Kohlendioxid, Methan, Lachgas, Fluorkohlenwasserstoff, perfluorierten Kohlenwasserstoff und Schwefelhexafluorid..
Bei der Bewertung eines Gases, das Überhitzung erzeugt, werden seine Nutzungsdauer und sein globales Erwärmungspotential (GWP) berücksichtigt. Das GWP vergleicht die von einem Gas eingefangene Wärmemenge mit der von CO2 eingefangenen Wärme, deren GWP auf 1 standardisiert ist.
Wasserdampf ist ein natürlicher und lebenswichtiger Bestandteil der Erdatmosphäre und spielt aufgrund seiner Fähigkeit, Wärme zu absorbieren, eine sehr wichtige Rolle für den Treibhauseffekt. Darüber hinaus reflektiert Wasser in flüssigem und festem Zustand die Sonnenenergie und kühlt die Erde..
Kohlendioxid ist das Haupttreibhausgas und für mehr als 80% des Anstiegs dieses Phänomens verantwortlich. Die CO2-Werte sind aufgrund von Industrie- und Transportaktivitäten alarmierend gestiegen.
Nach einigen Schätzungen erreichte die atmosphärische CO2-Konzentration vor der industriellen Revolution etwa 280 ppm (parts per million) und 1998 365 ppm. Dies entspricht einer Steigerungsrate von 1,5 ppm pro Jahr und einem Anstieg von 31% gegenüber 1750..
Durch die Bestimmung der Isotopenzusammensetzung des aktuellen atmosphärischen CO2 wurde gezeigt, dass der Anstieg auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe und die Entwaldung zurückzuführen ist. CO2 absorbiert und emittiert Infrarotstrahlung und hat eine Nutzungsdauer von 5 bis 200 Jahren.
Methan ist das zweite Treibhausgas, das durch Absorption und Bestrahlung von Wärme etwa 17% zur Erwärmung beiträgt. Obwohl ein Großteil dieses Gases auf natürliche Weise vor allem in Sümpfen vorkommt, gibt es einen signifikanten menschlichen Beitrag (ca. 50%)..
Ungefähr 60% des Methans, das derzeit in der Atmosphäre vorhanden ist, ist das Produkt menschlicher (anthropischer) Aktivitäten. Zu den wichtigsten anthropischen Quellen zählen Wiederkäuer, Reisanbau, Ausbeutung fossiler Brennstoffe und Verbrennung von Biomasse..
Der geschätzte Gehalt dieses Gases vor der Industriezeit beträgt 700 ppb (Teile pro Milliarde) und erreichte 1998 1.745 ppb, was einer Steigerung von 149% entspricht. Methan hat jedoch eine Nutzungsdauer in der unteren Atmosphäre und erreicht nur 12 Jahre.
NOx, insbesondere Lachgas, tragen zur Zerstörung des stratosphärischen Ozons bei, indem es die Menge der ultravioletten Strahlung erhöht, die die Erde durchdringt. Diese Gase stammen aus der industriellen Herstellung von Salpetersäure, Adipinsäure und der Verwendung von Düngemitteln..
Lachgas (N2O) hatte vor der Industriezeit eine atmosphärische Konzentration von 270 ppb und erreichte 1998 314 ppb. Dies entspricht einer Erhöhung der Konzentration um 16% und einer Nutzungsdauer von 114 Jahren, was es sehr problematisch macht..
Sie sind Gase, die in verschiedenen industriellen Anwendungen verwendet werden und die durch das Abkommen von Montreal begrenzten FCKW ersetzen. HFKW wirken sich jedoch auch auf die Ozonschicht aus und weisen eine hohe aktive Beständigkeit in der Atmosphäre auf (bis zu 260 Jahre)..
Diese Gase existierten nicht in der Atmosphäre, sie wurden vom Menschen eingeführt und erreichen im Fall von HFC-23 eine Konzentration von 14 ppt (Teile pro Billion).
PFCs werden in Verbrennungsanlagen für den Aluminiumschmelzprozess hergestellt. Wie HFKW haben sie eine hohe Beständigkeit in der Atmosphäre und beeinträchtigen die Integrität der Ozonschicht in der Stratosphäre..
Dies ist ein weiteres Gas, dessen Überhitzungseffekt durch die Zerstörung der Ozonschicht erfolgt. Es wird in Hochspannungsgeräten und bei der Herstellung von Magnesium verwendet und hat eine hohe Beständigkeit in der Atmosphäre.
FCKW ist ein starkes Treibhausgas, das das stratosphärische Ozon schädigt und im Montrealer Protokoll geregelt ist. In einigen Ländern wird es jedoch immer noch verwendet, wie dies in China der Fall ist.
Eine Schädigung der Ozonschicht wird durch die Dissoziation von Chloratomen durch ultraviolette Strahlung verursacht..
Die Hauptfluorkohlenwasserstoffe sind FCKW-11, FCKW-12, FCKW-13, FCKW-113, FCKW-114 und FCKW-115. Diese Gase waren in der Atmosphäre nicht vorhanden, aber 1998 erreichte CFC-11 bereits 268 ppt mit einer Nutzungsdauer von 45 Jahren..
Es ist eine besondere Art von FCKW, die als Lösungsmittel und bei der Metallreinigung verwendet wird. Bei der Zersetzung entstehen Chloridgase, deren Chloratome zur Zerstörung der Ozonschicht beitragen.
Das troposphärische O3 ist das Ozon, das sich in Bodennähe zwischen der Oberfläche und einer Höhe von 18 km bildet. Obwohl stratosphärisches Ozon zur Verringerung der globalen Überhitzung beiträgt, indem es den Eintritt von ultravioletter Strahlung verringert, erzeugt troposphärisches Ozon eine Erwärmung.
Es wurde argumentiert, dass die Wirkung von troposphärischem Ozon widersprüchlich ist. Einerseits erzeugt es eine oberflächliche Erwärmung der Erde, gleichzeitig eliminiert es andere Treibhausgase.
In jedem Fall ist O3 ein giftiges Gas, das zusätzlich zur Verschlechterung verschiedener Materialien Lungenschäden verursacht.
Es heißt R-22, ein farbloses Gas und bis vor kurzem das am häufigsten in Kühlgeräten verwendete. Heute ist es jedoch in weiten Teilen der Welt aufgrund seiner negativen Auswirkungen auf die Ozonschicht verboten.
Es ist ein Organochlor, das heute aufgrund seiner Toxizität an vielen Orten verboten ist, aber es wurde häufig als Kältemittel, Löschmittel, Entfetter und Pestizid verwendet. Wenn diese Verbindung abgebaut wird, entstehen Derivate, die die Ozonschicht beeinflussen..
Es ist ein Gas, das als R-14 bekannt ist und als Kältemittel verwendet wird, aber es hat eine hohe Kapazität, ultraviolette Energie zu absorbieren und zu emittieren. Es hat eine Lebensdauer in der Atmosphäre von mehr als 50.000 Jahren und ein globales Erwärmungspotential von 6.500..
Laut Guinness-Weltrekorden ist Tetrafluormethan das beständigste Treibhausgas, obwohl sein geringer Anteil in der Atmosphäre seine Wirkung einschränkt..
Es wird in Kältemitteln und bei der Herstellung von Aluminium verwendet, da es dank der hohen Energie seiner Kohlenstoff-Fluor-Bindungen sehr stabil ist. Dies ergibt eine lange Lebensdauer von mindestens 500 Jahren..
Ebenso hat es ein hohes Potenzial zur Absorption von Infrarotstrahlung, was es zu einem Problem für globale Temperaturen macht. Hexafluorethan steht auf der Liste der Treibhausgase des Zwischenstaatlichen Gremiums für Klimawandel (IPCC)..
Es ist ein ungiftiges Gas, fünfmal schwerer als Luft, mit einem GWP-Index von 176 (20.000mal mehr als CO2). Andererseits hat es eine Nutzungsdauer von 3.200 Jahren, obwohl es aufgrund seiner Dichte nicht in die oberen Schichten der Atmosphäre aufsteigt..
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