వాయువుల విస్తరణ
భూ వాతావరణంలో గ్రీన్హౌస్ ప్రభావాలు[మార్చు]
ఆధునిక భౌగోళిక మానవుల నివాస కార్బన్ ఉద్గారాలు.
భూమిపై అత్యంత సమృద్దిగా ఉన్న వాయువులను దిగువ ఒక క్రమంలో పేర్కొనడం జరిగింది:
ఒక వాయువు ద్వారా ఏర్పడిన గ్రీన్హౌస్ ప్రభావం వాటా అనేది వాయువు మరియు దాని యొక్క సమృద్ధి లక్షణాలు రెండింటి చేత ప్రభావితమవుతుంది. ఉదాహరణకు, అణువు-అణువు ఆధారిత మీథేన్ బొగ్గుపులుసు వాయువు[7] కంటే దాదాపు ఎనభై రెట్లు బలమైన గ్రీన్హౌస్ వాయువుగా ఉంటుంది. అయితే ఇది తక్కువ సాంద్రతలను కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల దాని మొత్తం వాటా తక్కువగా ఉంటుంది. గ్రీన్హౌస్ ప్రభావానికి కారణమైన ముఖ్యమైన వాయువులను వాటి యొక్క వాటా కింద దిగువ పేర్కొనడం జరిగింది:[8]
- నీటియావిరి. ఇది 36–72% వరకు ఉంటుంది.
- బొగ్గుపులుసు వాయువు, 9–26%
- మీథేన్, 4–9%
- ఓజోన్, 3–7%
ఏదైనా ఒక కచ్చితమైన వాయువు స్పష్టమైన గ్రీన్హౌస్ ప్రభావాన్ని కలిగిస్తుందని చెప్పడం సాధ్యపడదు. ఎందుకంటే, కొన్ని వాయువులు ఇతర వాటి మాదిరిగానే రేడియో ధార్మికతను (రేడియేషన్) ఒకే సమయంలో గ్రహించడం మరియు విడుదల చేస్తాయి. అందువల్ల మొత్తం గ్రీన్హౌస్ ప్రభావం అనేది ఒక్కో వాయువు ప్రభావ మొత్తంగా చెప్పలేము. ఒక్కో వాయువుకు వేర్వేరుగా గరిష్ఠ పరిమితులను ప్రకటించారు. అలాగే కనిష్ఠ పరిమితులు ఇతర వాయువుల అతివ్యాప్త పరిస్థితులను తెలుపుతాయి.[8][9] భూమిపై గ్రీన్హౌస్ ప్రభావానికి కారణమయ్యే వాయువేతర కారకం మేఘాలు. ఇవి కూడా పరారుణ రేడియోధార్మికతను గ్రహించడం మరియు విడుదల చేస్తాయి. అందువల్ల ఇవి గ్రీన్హౌస్ వాయువుల యొక్క రేడియోధార్మికతకు సంబంధించిన లక్షణాలపై ప్రభావం కలిగి ఉంటాయి.[8][9]
పైన పేర్కొన్న గ్రీన్హౌస్ వాయువులకు అదనంగా, ఇతర గ్రీన్హౌస్ వాయువులు సల్ఫర్ హెక్సాఫ్లోరైడ్, హైడ్రోఫ్లోరోకార్బన్లు మరియు పర్ఫ్లోరోకార్బన్లు. (IPCC గ్రీన్హౌస్ వాయువుల జాబితా చూడండి) కొన్ని గ్రీన్హౌస్ వాయువులను తరచూ పేర్కొనలేదు. ఉదాహరణకు, నైట్రోజన్ ట్రైఫ్లోరైడ్కు అత్యధిక భూతాప శక్తి (GWP) ఉంటుంది. అయితే దీని పరిమాణం చాలా తక్కువ.[10]
వేర్వేరు ఎలక్ట్రోమాగ్నటిక్ తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద వాతావరణ శోషణ మరియు విస్తరణ. కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క భారీ శోషణ పట్టీ పరారుణ రూపంలో ఉంటుంది.
భూతాపానికి సంబంధించిన అర్హీనియస్ సిద్ధాంతాన్ని విస్తరించిన శాస్త్రవేత్తలు వాతావరణంలో పెరుగుతున్న గ్రీన్హౌస్ వాయువుల వాటాలపై ఆందోళన వ్యక్తం చేశారు. అవి ఖగోళ ఉష్ణోగ్రతల్లో అనూహ్య పెరుగుదలకు కారణమవుతున్నాయని, ఫలితంగా వాతావరణం మరియు మానవాళి ఆరోగ్యాన్ని అవి దెబ్బతీస్తాయని పేర్కొన్నారు.[11] పలు ఇతర భౌతిక మరియు రసాయనిక ప్రతిచర్యలకు కారణమవుతున్నప్పటికీ, వాతావరణంలోని ప్రధాన వాయువులైన నైట్రోజన్ (N2),ఆక్సిజన్ (O2), మరియు ఆర్గాన్ (Ar)లు గ్రీన్హౌస్ వాయువులు కావు. ఎందుకంటే, N2 మరియు O2 వంటి ఒకే మూలకం యొక్క రెండు అణువులను కలిగిన బణువులు మరియు Ar వంటి ఏకైక పరమాణువు కలిగిన బణువులు చలిస్తున్నప్పుడు వాటి యొక్క ద్విధ్రువ భ్రామకంలో ఎలాంటి నికర మార్పు ఉండదు. కాబట్టి అవి దాదాపుగా పరారుణ కాంతి వల్ల ప్రభావితం కావు. కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (CO) లేదా IRను గ్రహించే హైడ్రోజన్ క్లోరైడ్ (HCl) వంటి విభిన్న మూలకాల యొక్క రెండు అణువులు బణువులను కలిగిఉన్నప్పటికీ, ప్రతిచర్యాశీలత మరియు ద్రావణీయత పరంగా ఈ బణువులు వాతావరణంలో ఎక్కువ కాలం మనుగడ సాగించలేవు. అందువల్ల ఇవి గ్రీన్హౌస్ ప్రభావానికి చెప్పుకోదగ్గ విధంగా కారణం కాలేవు. ఈ కారణంగా గ్రీన్హౌస్ వాయువుల ప్రస్తావన వచ్చినప్పుడు వీటిని పరిగణలోకి తీసుకోరు.
19వ శతాబ్దపు చివరికాలంలోని శాస్త్రవేత్తలు N2 మరియు O2 పరారుణ వికరణం (ఆ సమయంలో దానిని "కృష్ణ వికిరణం"గా పిలిచారు)ను గ్రహించవని ప్రయోగాత్మకంగా కనుగొన్నారు. నీరు ఆవిరి మాదిరిగా మరియు మేఘం రూపంలో, CO2 మరియు పలు ఇతర వాయువులు అలాంటి వికిరణంను గ్రహించవు. 20వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో, వాతావరణంలోని గ్రీన్హౌస్ వాయువులు భూమి సగటు ఉష్ణోగ్రతను అవి లేకుండా ఉన్న దాని కంటే అధికంగా ఉన్నట్లు గుర్తించబడింది.
సహజ మరియు మానవజన్య ఉద్గారాలు[మార్చు]
400,000 సంవత్సరాల మంచు ప్రధాన డేటా
ఎగువన: వాతావరణంలో మరియు మంచు ప్రధాన భాగాల్లో పరావర్తనం ఆధారంగా పెరుగుతున్న వాతావరణ కార్బన్ డయాక్సైడ్ స్థాయిలు. దిగువన: జీవ ఇంధనాలను ఉపయోగించడం వలన కార్బన్ ఉద్గారాలుతో పోల్చినప్పుడు, వాతావరణలో నికర కార్బన్ పెరుగుదల మొత్తం.
పూర్తిగా మానవులు విడుదల చేసే కర్బన వ్యర్థాలే కాక పలు గ్రీన్హౌస్ వాయువులు సహజ మరియు మానవజన్య వనరుల ద్వారా ఏర్పడుతున్నాయి. పూర్వ పారిశ్రామిక హోలోసెన్ (దాదాపు గడచిన పదివేల సంవత్సరాల కాలం) సమయంలో ఆవరించిన వాయువుల సాంద్రతలు స్థూలంగా స్థిరంగా ఉండేవి. పారిశ్రామిక శకంలో మానవ కార్యకలాపాల ద్వారా గ్రీన్హౌస్ వాయువులు అదనంగా వాతావరణంలోకి చేరుతున్నాయి. శిలాజ ఇంధనాల దహనం మరియు అటవీ నిర్మూలన అందుకు ప్రధాన కారణాలుగా చెప్పొచ్చు.[12][13]
IPCC (AR4) రూపొందించిన నాలుగో గణాంక నివేదిక 2007 ఈ విధంగా పేర్కొంది, "వాతావరణంలోని గ్రీన్హౌస్ వాయువులు మరియు గాలితుంపరలు, భూమి పొర మరియు సౌర వికిరణం సాంద్రతల్లో మార్పులు వాతావరణ వ్యవస్థ యొక్క శక్తి తుల్యతను మారుస్తున్నాయి". అంతేకాక "మానవజన్య గ్రీన్హౌస్ వాయు సాంద్రతల్లో పెరుగుదలలు కూడా 20వ శతాబ్దం మధ్యకాలం నుంచి ఖగోళం యొక్క సగటు ఉష్ణోగ్రత పెరిగేందుకు కారణమవుతున్నాయి".[14] AR4 నివేదికలో "అత్యధిక" అనేది 50%కు పైగా అని నిర్వచించబడింది.
వాయువు | పూర్వ పారిశ్రామిక స్థాయి | ప్రస్తుత స్థాయి | 1750 తర్వాత పెరుగుదల | వికిరణ బలప్రయోగం (W/m2) |
---|---|---|---|---|
బొగ్గుపులుసు వాయువు | 280 ppm | 387ppm | 107 ppm | 1.46 |
మీథేన్ | 700 ppb | 1745 ppb | 1045 ppb | 0.48 |
నైట్రస్ ఆక్సైడ్ | 270 ppb | 314 ppb | 44 ppb | 0.15 |
CFC-12 | 0 | 533 ppt | 533 ppt | 0.17 |
గత 800,000 ఏళ్లలో గ్రీన్హౌస్ వాయు సాంద్రతల్లో తేడాకు ఐస్ కోర్లు ఆధారమిస్తాయి. CO
2 మరియు CH
4 రెండూ హిమనదీయ మరియు రెండు హిమయుగాల దశల మధ్య మారుతుంటాయి మరియు ఈ వాయువుల సాంద్రతలు ఉష్ణోగ్రతతో పరస్పర సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. ఐస్ కోర్ రికార్డుకు ముందు ప్రత్యక్ష డేటా అందుబాటులో లేదు. అయితే అనేక మంది ప్రతినిధులు మరియు వాస్తవిక ప్రపంచపు సమాచార ప్రతిరూపాలు భారీ తేడాలను సూచించాయి. 500 మిలియన్ ఏళ్లకు ముందుCO
2 స్థాయిలు ప్రస్తుతం కంటే సుమారు 10 రెట్లు అధికం.[15] అధికCO
2 సాంద్రతలు దాదాపు ఫనిరోజోయిక్ (సుమారు 540 మిలియన్ సంవత్సరాల ముందు నుంచి ఇప్పటివరకు) కాలం మొత్తం ఉన్నట్లు విశ్వసించబడింది. మెసోజోయిక్ శకంలోని సాంద్రతలు ప్రస్తుత సాంద్రతలకు నాలుగు నుంచి ఆరు రెట్లు అధికం. అదే ప్రారంభ పాలాయిజోయిక్ శకంలో అంటే దాదాపు 400 Maగా చెప్పుకునే డెవోనియన్ సమయం (మశ్చ్య యుగంగా పిలుస్తారు)లో ఈ సాంద్రతలు పది నుంచి పదిహేను రెట్లు అధికం.[16][17][18] డెవోనియన్ కాలం చివర్లో భూమిపై విస్తృతంగా పెరిగిన చెట్లు CO
2 సాంద్రతలను తగ్గించినట్లు భావించబడింది. అప్పటి నుంచి స్థిరమైన పురోభివృద్ధులకు చెట్ల పెంపకం వనరులుగా మరియు CO
2 సింకులుగా ప్రధానమైపోయింది.[19] అంతకుముందు, అంటే 200 మిలియన్ల సంవత్సరాల సవిరామ కాలంలో, విస్తృతమైన రీతిలో భూమధ్య రేఖ (స్నోబాల్ ఎర్త్)ను సమీపించిన మంచు దిబ్బలు హఠాత్తుగా అంతరించిపోయే విధంగా కన్పించాయి. దాదాపు 550 Ma సమయంలో, అతిపెద్ద అగ్నిపర్వతం బద్ధనైనప్పుడు సంభవించినట్లుగా వాయువు విడుదలయింది. అది వాతావరణంలోని CO
2 సాంద్రతలు హఠాత్తుగా 12% పెరగడానికి కారణమైంది. అది సమకాలీన స్థాయిలకు సుమారు 350 రెట్లు. ఫలితంగా తీవ్రమైన గ్రీన్హౌస్ పరిస్థితులు మరియు సున్నపురాయి వంటి కర్బన నిక్షేపం సగటున రోజుకు సుమారు 1 mm మేర ఏర్పడింది.[20] ఈ సంఘటన ప్రీకేంబ్రియాన్ శకం ముగింపుకు నాంది పలికింది. అది బహుకణ జీవులు మరియు మొక్కలు అభివృద్ధి చెందిన సమయం. ఆ తర్వాత సాధారణంగా వేడి పరిస్థితులుండే ఫనిరోజోయిక్ శకం కూడా అంతరించింది. అప్పటి నుంచి పోల్చదగిన స్థాయిలో అగ్నిపర్వత సంబంధిత బొగ్గుపులుసు వాయువు విడుదల కాలేదు. ఆధునిక శకంలో అగ్నిపర్వతాల నుంచి వాతావరణంలోకి విడుదలవుతున్న ఉద్గారాలు మానవులు విడుదల చేసే ఉద్గారాల్లో సుమారు 1% మాత్రమే.[20][21]
మానవజన్య గ్రీన్హౌస్ వాయువులు[మార్చు]
భౌగోళిక మానవ నివాస గ్రీన్హౌస్ వాయు ఉద్గారాలు 2000 సంవత్సరంలో 8 వేర్వేరు విభాగాల్లో విభజించబడింది.
భూభాగంలో ఉపయోగ మార్పుతో సహా 2000 సంవత్సరంలో దేశాలవారీగా క్యాపిటాకు మానవ నివాస గ్రీన్హౌస్ వాయు ఉద్గారాలు.
దాదాపు 1750 రకాల మానవ కార్యకలాపాలు బొగ్గుపులుసు వాయువు మరియు ఇతర గ్రీన్హౌస్ వాయువుల సాంద్రతలను పెంచుతున్నాయి. గణించిన వాతావరణంలోని బొగ్గుపులుసు వాయువు సాంద్రతలు ప్రస్తుతం పూర్వ-పారిశ్రామిక స్థాయిల కంటే 100 ppmv అధికం.[22] బొగ్గుపులుసు వాయువు యొక్క సహజ వనరులు మానవ కార్యకలాపాల,[23] ద్వారా విడుదలవుతున్న వాయువుల కంటే 20 రెట్లు అధికం. అయితే కాలక్రమంలో కొన్నేళ్ల పాటు సహజ వనరులు భూఖండ సంబంధమైన రాళ్ల శైథిల్యం మరియు మొక్కలు, సముద్ర ప్లవకాల ద్వారా కిరణజన్య సంయోగం చెందడం వంటి వాటి చేత దాదాపుగా సమతౌల్యం చేయబడ్డాయి. ఈ తుల్యత ఫలితంగా, వాతావరణంలోని బొగ్గుపులుసు వాయువు యొక్క సాంద్రత 10,000 ఏళ్లకు ఒక్క మిలియన్కు 260 నుంచి 280 భాగాల మధ్య నిలిచింది. అంటే, ఆఖరి మంచు యుగం మరియు పారిశ్రామిక శకం ఆరంభం మధ్య కాలం.[24]
పెరుగుతున్న గ్రీన్హౌస్ వాయు స్థాయిల ద్వారా ఏర్పడిన మానవజన్య ఉష్ణం పలు భౌతిక మరియు జీవసంబంధ వ్యవస్థలపై విస్పష్టమైన ప్రభావం చూపుతోంది. ఈ ఉష్ణం స్వచ్ఛమైన నీటి వనరులు, పరిశ్రమలు, ఆహారం మరియు ఆరోగ్యం వంటి అనేక అంశాలపై ప్రభావం చూపుతుంది.[25]
గ్రీన్హౌస్ వాయువులకు కారణమవుతున్న ముఖ్యమైన మానవ కార్యకలాపాలు దిగువ పేర్కొనబడినవి:
శిలాజ ఇంధనాల దహనం మరియు అటవీనిర్మూలన ఫలితంగా బొగ్గుపులుసు వాయువు అధిక స్థాయిలో విడుదలవుతుంది. భూ వినియోగం మార్పు (ప్రధానంగా ఉష్ణమండల ప్రదేశాల్లో అడవుల నిర్మూలన) అనేది మొత్తం మానవజన్యCO
2 ఉద్గారాల్లో మూడింట ఒక వంతు ఏర్పడటానికి కారణమవుతోంది.[24]
లాభదాయక జంతువుల ఆంత్రసంబంధి కిణ్వనం మరియు ఎరువుల నిర్వహణ,[26] వరి ధాన్యం ఉత్పత్తి, భూ వినియోగం మరియు చిత్తడినేల మార్పులు, పైప్లైన్ క్షీణతలు మరియు చెత్తకుండీలకు సంబంధించిన ఉద్గారాలు వాతావరణంలో మీథేన్ సాంద్రత మరింత పెరగడానికి కారణమవుతాయి. కిణ్వన ప్రక్రియ విస్తరణ మరియు లక్ష్యంగా చేసుకున్న గాలి పూర్తిగా బయటకు వెళ్లే అవకాశమున్న పలు కొత్త కలుషిత (సెప్టిక్) వ్యవస్థలు కూడా వాతావరణంలో మీథేన్ సాంద్రతలకు కారణమవుతున్నాయి.
రిఫ్రిజిరేషన్ సిస్టమ్స్లో క్లోరోఫ్లోరోకార్బన్లు (CFCs) మరియు CFCల వినియోగం
అలాగే అగ్ని నిరోధక వ్యవస్థలు మరియు తయారీ ప్రక్రియల్లో కర్బనాలను వినియోగించడం.
రసాయనిక ఎరువుల వినియోగం వంటి వ్యవసాయ సంబంధిత కార్యకలాపాలు అధిక మొత్తంలో నైట్రస్ ఆక్సైడ్ (N2O) ఉద్గారాలకు కారణమవుతాయి.
శిలాజ ఇంధనాల దహనానికి సంబంధించిన CO
2 యొక్క ఏడు ఉత్పత్తి వనరులు (2000-2004 మధ్యకాలంలో వాటికి సంబంధించిన శాతం వారీ సాంద్రతలను దిగువ పేర్కొనడం జరిగింది):[27]
- ఘన ఇంధనాలు (ఉదాహరణకు, బొగ్గు): 35%
- ద్రవ ఇంధనాలు (ఉదాహరణకు, పెట్రోలు, ఇంధన చమురు): 36%
- వాయు ఇంధనాలు (ఉదాహరణకు, సహజ వాయువు): 20%
- దహన వాయువు పారిశ్రామికంగానూ మరియు బావుల వద్ద : <1%
- సిమెంట్ ఉత్పత్తి: 3%
- ఇంధనేతర హైడ్రోకార్బన్లు: < 1%
- జాతీయ సమగ్ర జాబితాల్లో చేర్చని నావికా మరియు వైమానిక రవాణాకు సంబంధించిన " అంతర్జాతీయ బంకర్లు" (చమురు నిల్వకు వాడే అతిపెద్ద పరిమాణంలో ఉండే డబ్బాలు): 4%
US పర్యావరణ పరిరక్షక సంస్థ (EPA) అతిపెద్ద గ్రీన్హౌస్ వాయువును విడుదల చేస్తున్న అంతిమ వినియోగ రంగాలను ఈ విధంగా తెలిపింది: పారిశ్రామిక, రవాణా, గృహ, వాణిజ్య మరియు వ్యవసాయం.[28] గృహం వేడెక్కడం మరియు చల్లబడటం, విద్యుత్ వినియోగం మరియు రవాణా ద్వారా గ్రీన్హౌస్ వాయువులు అధిక మొత్తంలో విడుదలవుతున్నాయి. దీనికి సంబంధించిన సంరక్షణ చర్యలుగా గృహ బిల్డింగ్ ఇన్సులేషన్ను అభివృద్ధి చేయడం, జియోథర్మల్ హీట్ పంపులు మరియు కాంపాక్ట్ ఫ్లోరోసెంట్ ల్యాంపులను ఏర్పాటు చేయడం మరియు ఇంధన-సామర్థ్య వాహనాలను ఎంపిక చేసుకోవడాన్ని చెప్పుకోవచ్చు.
బొగ్గుపులుసు వాయువు, మీథేన్, నైట్రస్ ఆక్సైడ్ మరియు ఫ్లోరిన్ వాయువుల (సల్ఫర్ హెక్సాఫ్లోరైడ్, HFCలు మరియు PFCలు) యొక్క మూడు సమూహాలను ప్రధాన గ్రీన్హౌస్ వాయువులుగా పేర్కొంటారు. ఈ నేపథ్యంలో దీనికి సంబంధించిన క్యోటో ఒప్పందం 2005లో అమల్లోకి వచ్చింది.[29]
CFCలు గ్రీన్హౌస్ వాయువులైనప్పటికీ, వాటిని మాంట్రియల్ ఒప్పందం ద్వారా క్రమబద్ధీకరించారు. భూతాపం కంటే ఓజోన్ క్షీణతకు CFCలు కారణమైన నేపథ్యంలో ఈ ఒప్పందం తెరపైకి వచ్చింది. గ్రీన్హౌస్ తాపంలో ఓజోన్ పొర క్షీణత స్వల్ప పాత్రను కలిగినప్పటికీ, ఈ రెండు ప్రక్రియలు మీడియాలో తరచూ అయోమయానికి గురవుతుంటాయి.
7 డిసెంబరు 2009న US పర్యావరణ పరిరక్షక సంస్థ గ్రీన్హౌస్ వాయువులపై తుది గణాంకాలను విడుదల చేసింది. "గ్రీన్హౌస్ వాయువులు(GHGలు) అమెరికా ప్రజల ఆరోగ్యం మరియు సంక్షేమానికి ముప్పుగా పరిణమించాయి" అని పేర్కొంది. ఈ ఫలితాలు క్యోటో ఒప్పందంలో పేర్కొన్న "ఆరు కీలక అత్యంత మిశ్రిత గ్రీన్హౌస్ వాయువుల"కు వర్తిస్తుంది: బొగ్గుపులుసు వాయువు, మీథేన్, నైట్రస్ ఆక్సైడ్, హైడ్రోఫ్లోరోకార్బన్స్, పర్ఫ్లోరోకార్బన్స్ మరియు సల్ఫర్ హెక్సాఫ్లోరైడ్.[30][31]