Jordens energibalanse og strålende tvinge av klimaendringer
Les denne artikkelen for å lære om energibalansen på jorden og radiative tvinge for klimaendringer.
Introduksjon:
Vår jord mottar kortbølge strålinger fra solen; en tredjedel av disse er reflektert og resten absorberes av atmosfæren, havene, land, is og biota. Energien som absorberes fra solstråling, balanseres på lang sikt av utgående stråling fra jorden og atmosfæren.
Men balansen mellom energi som absorberes og utstråles som langbølge infrarød stråling, kan endres på grunn av mange naturlige faktorer som solens energiproduksjon, langsomme variasjoner i jordens bane og menneskeskapte faktorer som forårsaker grønne huseffekter, global oppvarming, kjernefysisk vinter og utarmning av ozonlag og ozonhull i Antarktis. Absorpsjonen av infrarød stråling kalles generelt som strålende tvinging.
Vår atmosfære er delt inn i ulike horisontale lag. Hver og en er preget av skråningen av temperaturprofilen. Begynner fra jordoverflaten kalles disse lagene troposfæren, stratosfæren, mesosfæren og termosfæren. I troposfæren og mesosfæren temperaturen avtar med høyde, mens i stratosfæren og termosfæren, det øker med høyde.
Overgangshøyder som skiller disse lagene kalles tropopause, stratopause og mesopause. Mer enn 80% av atmosfærens masse og alle vanndampskyger og nedbør skjer i troposfæren. Ved ekvator kan det være ca 18 km, men redusere opp til 10-12 km i midtre breddegrader og ved poler kan det bare være ca 5-6 km. I troposfæren reduseres temperaturen vanligvis med 5 til 7 ° C per km.
Denne regionen er vanligvis et veldig turbulent sted, da det er sterke vertikale bevegelser som fører til rask og fullstendig blanding av luft. Denne blandingen forbedrer luftkvaliteten fordi det raskt reduserer de ulike forurensningene. Over troposfæren er stratosese, som er et stabilt lag tørr luft.
Forurensningene som kommer inn i stratosfæren, kan forbli der i mange år før de blir drevet tilbake til troposfæren, hvor de blir lettere spaltet og til slutt fjernet ved sedimentering eller nedbør. I stratosfæren absorberes kortbølge ultraviolette strålinger av ozon (O3) og oksygen (O2), slik at luften oppvarmes. Den resulterende temperaturinversjon forårsaker stabiliteten til denne sonen. Troposfæren og stratosfæren utgjør sammen om lag 99, 9% av atmosfærens masse.
Etter stratosfæren ligger mesosfæren. I denne regionen blandes også luften ganske raskt. Over mesosfæren er termosfæren. I termosfæren er oppvarmingen på grunn av absorpsjon av solenergi med atom oksygen. I termosfæren er det funnet et tett bånd av ladede partikler, kalt ionosfæren. Det reflekterer radiobølger tilbake til jorden, slik at ionosfæren var spesielt viktig for verdensomspennende kommunikasjon før oppfinnelsen av satellitter.
Drivhuseffekt:
Kortvarige solstråler med bølgelengde mindre enn 3 μm kan enkelt passere gjennom atmosfæren, mens lange bølges terrestriske strålinger utgitt av jordoverflaten (mer enn 3 μm) absorberes delvis av antall sporgasser tilstede i atmosfæren. Disse sporgassene er kjent som grønne husgasser. (GHG).
De viktigste grønne husgassene er karbondioksid (CO 2 ) metan (CH 4 ) nitrogenoksid (N 2 O), vanndamp og ozon (O 3 ) tilstede i troposfæren og stratosfæren. Foruten disse naturlige grønne husets gasser i de siste tiårene er også klorfluorkarboner (CFC) og andre halokarboner tilsatt i listen på grunn av ulike menneskelige aktiviteter.
Når solstråling eller kosmiske stråler passerer gjennom atmosfæren, påvirkes de av ulike gasser og aerosoler i luften. Disse gassene kan enten la strålingsenergien eller solstrålene passere gjennom upåvirket eller spredte stråler ved refleksjon, eller de kan stoppe dem ved å absorbere disse innkommende strålingene.
På samme måte absorberer disse gassene også de utgående infrarøde strålingene (1R) som utgis av jordoverflaten. De fleste av de langsiktige stråleutslippene som utgis av jord, absorberes av radioaktivt aktive grønne husgasser. Vanndamp (H 2 O), som er et meget viktig grønt hus, absorberer sterkt termiske strålinger på mindre enn 8 μm og mer enn 18 μm, samt bånd sentrert på 2, 7 μm og 4, 3 μm.
Mellom 7- 12 μm atmosfærisk vindu er funnet som er en relativt klar himmel for utgående terrestriske strålinger. Radiasjoner i disse bølgelengdene passerer lett gjennom atmosfæren bortsett fra et lite, men ganske viktig absorpsjonsbånd mellom 9, 5 μm og 10, 6 μm, som er forbundet med ozon. All innkommende solstråling med bølgelengde mindre enn 0, 3 μm, dvs. ultrafiolett (UV) stråling, absorberes av oksygen og ozon.
Denne absorpsjonen av UV-stråling skjer i stratosfæren, som beskytter jordens overflate mot skadelige ultrafiolette strålinger. Radioaktivt aktive grønne husgasser absorberer bølgelengden lenger enn 4 μm. På grunn av denne absorpsjonen oppvarmes atmosfæren som deretter utstråler energi tilbake til jorden og plassen som vist i diagrammet (figur 1). Disse grønne husgassene fungerer som det termiske teppet rundt om i verden, og øker jordens overflatetemperatur.
Begrepet grønne hus effekt er basert på konseptet av konvensjonelle drivhus laget av glass. Glass overfører lett kortvarig solstråling til grønt hus og absorberer all den lange bølgebestrålingen som utstråles av innsiden av det grønne huset. Denne strålingsfangst er delvis ansvarlig for de høye temperaturene i grønthuset. Mye av denne effekten er bare på grunn av reduksjon i konvektiv kjøling av det indre rommet forårsaket av inneslutningen. Oppvarming av bilens interiør etter parkering i sol er et annet enkelt eksempel på grønt hus effekt.
Hvis jorden ikke hadde en naturlig grønt hus effekt, ville dens gjennomsnittstemperatur være -19 ° C. Dermed kan vi si at grønt hus effekt er ansvarlig for oppvarming av jorden. Selv om grønt hus-effekten er et naturlig fenomen og var tilstede fra uendelig tid, men etter den industrielle revolusjonen, eller det kan vi si at siden 1950 på grunn av rask industrialisering, kutting av skoger til landbruk og enorm økning i kjøretøyer osv. grønne hus, gasser i miljøet øker mange bretter på grunn av hvilken temperatur på jorden øker med mye raskere hastighet. Dette er en stor grunn til bekymring for alle utviklede og utviklingsland.
Radiative Force of Climate Change:
Selv om grønt hus effekten er et naturlig fenomen som er ansvarlig for å ha jordens temperatur på 34 ° C høyere enn det ville ha vært hvis det ikke hadde radioaktive gasser i atmosfæren. Det er ganske klart nå at menneskeskapte kilder til utslipp av mange gasser og aerosoler påvirker grønnehusets effekt, noe som fører til usikkerheten i prognosen for fremtidige globale klima. Som vist i modellen for global gjennomsnittlig energiflöde
Den innkommende solenergi som absorberes av jord og atmosfæren er 235 w / m 2, som er balansert med 235 w / m 2, av utgående langbølgestråling. Hvis det av en eller annen grunn tilføres en ekstra mengde energi til den innkommende strålingsenergien, vil denne balansen midlertidig bli forstyrret, men med tiden vil klimasystemet tilpasse seg den forandringen ved å enten øke eller redusere overflatetemperaturen på jorden, til balansen er gjenvunnet. Matematisk kan vi representere prosessen som følger. I utgangspunktet har det balansert systemet like innkommende solenergi absorbert (Qab) og utgående stråleenergi (Qrad)
Når systemet blir forstyrret av radiativ tvang, dvs. AF (w / m 2 ) til den innkommende absorberte energien, etableres en ny likevekt med tiden slik at
her refererer deltatene til endringer i mengden av absorberte og strålende energier. Ved å trekke 1 fra 2 gir
Hittil har vi beskrevet grønnehuseffekt som et naturlig fenomen som skyldes jordens gjennomsnittstemperatur 34 ° C høyere enn det ville ha vært hvis det ikke hadde radioaktive gasser i atmosfæren. Konseptet med strålende tvinging av klimaendringer kan brukes på akkumulering av klimagasser (GHG) i atmosfæren på grunn av hvilken balanse mellom innkommende solstrålinger og utgående terrestriske strålinger blir forstyrret.
Det kan også brukes på endringer i aerosoler og partikler på grunn av naturlige og menneskeskapte kilder, uttømming av ozon i stratosfæren, akkumulering av fotokjemisk produsert ozon i troposfæren og variasjon i solstråler som når jordens atmosfære.
På grunn av disse faktorene er både positive og negative tvangsmuligheter mulige. Positiv tvinge bidrar til global oppvarming, mens negativ tvang bidrar til jordkjøling. Gasser og partikler i atmosfæren er i stand til å utøve både direkte og indirekte strålende tvingende effekter.
Direkte tvang er forårsaket av stoffer i atmosfæren som faktisk har blitt utsendt fra en eller annen kilde. Indirekte tvinge er de som oppstår når disse stoffene forårsaker andre atmosfæriske forandringer som påvirker atmosfærens radiative egenskaper.
For eksempel har aerosoler direkte påvirkning av tvingingen ved å absorbere eller reflektere solstrålingen, mens de også utøver indirekte effekter ved å forårsake endringer i albedo av skyer. På samme måte utøver halokarboner som klorfluorkarboner (CFC) også direkte og indirekte effekter både. Den direkte effekten av halokarboner er en økning i strålingsforstyrrelser fordi disse gassene, dvs. karbon pluss fluor, klor og / eller brom, absorberer de store bølge terrestriske strålingene fra jorden. De gir også en indirekte effekt ved å ødelegge ozon (O 3 ) i stratosfæren.
Ozonet absorberes i det atmosfæriske radiative vinduet i morgen, slik at ødeleggelse av ozon åpner vinduet og gjør at jorden kan avkjøles lettere, slik at vi kan si at direkte virkning av halokarboner bidrar til global oppvarming der som deres indirekte effekt av å ødelegge ozon, hjelper ved avkjøling av planeten. I tabellen nedenfor er oppsummering av nåværende estimater av radiativ tvinging gitt som skyldes direkte og indirekte effekter av grønne husgasser, aerosoler og partikler og solstråler.
Bidragene til halokarboner er forenklet i denne figuren, da deres indirekte kjøleeffekt som er knyttet til ozon destruksjon ikke er inkludert i dataene. Hvis disse indirekte effektene er inkludert, blir totalforsvaret av halokarboner faktisk mindre enn 11%. Nå vil vi diskutere om disse hovedgassen av grønne hus i detalj.
Karbondioksid (CO 2 ):
Det er en stor drivhusgass med høyest andel, dvs. 50-60%, og står for nesten to tredjedeler av dagens strålingsstyrke. De første nøyaktige og direkte målinger av atmosfærisk karbondioksid begynte i 1957 i Sørpolen og i 1958 i Monaloa, Hawaii.
CO 2 -koncentrasjonen på den tiden var rundt 315 ppm og vokste nesten med en hastighet på 1 ppm per år til midten av åttitallet, og nå vokser den med en hastighet på 1, 6 ppm / år. CO 2 tas fra atmosfæren av planter i prosessen med fotosyntese som vist i denne ligningen
I vår og sommer er veksten av planter maksimal. CO 2 -nivået faller og når sitt laveste punkt i ca oktober i den nordlige halvkule. Ved åndedrag bruker prosess levende vesener til å oppnå energi, er ovennevnte ligning reversert. Ved åndedrett er komplekse organiske molekyler brutt ned returkarbon til atmosfæren.
I høst- og vinterhalvåret overstiger respirasjonshastigheten hastigheten på fotosyntese. Det er en netto erstatning av karbon i atmosfæren som resulterer i maksimal konsentrasjon av CO 2 i de nordlige halvkugler rundt mai. Kullet beveger seg derfor kontinuerlig fra atmosfæren inn i næringskjeden (i fotosyntese) og vender tilbake til atmosfæren (ved åndedrettsvern).
Reaksjonen for respirasjon er som følger:
CO 2 konsentrasjonene er nesten 30% høyere nå enn de var før den industrielle revolusjonen.
Metan (CH4):
Akkumulering av metan i atmosfæren står for 0, 47w / m 2 radiative tvinge, noe som er 19% av det totale direkte grønne husets tvinge. I preindustrielle tider var konsentrasjonen av metan i atmosfæren omtrent 700 deler per milliard (ppb) i mange hundre år, men på 1800-tallet. konsentrasjonen økte raskt. I 1992 nådde det 1714 ppb, som var nesten to og en halv ganger mer enn preindustrial nivåer.
Metan er en naturlig forekommende gass i atmosfæren, men konsentrasjonen øker raskt på grunn av menneskelige aktiviteter. Naturlige kilder til metan er våtmarker, og havene frigir 160 millioner tonn metan per år, mens menneskeskapte kilder utgjør ca 375 millioner tonn utslipp av metangass. Om lag 50% av menneskeskapte, utslipp av CH4 er resultatet av menneskelig matproduksjon og om lag 27% skyldes bruk av fossile brensler.
Som mat og energi-produksjon stiger for å møte etterspørselen av voksende befolkning, vil metanutslippene fortsette å være en betydelig del av total strålingsstyrke. Bardiagrammet nedenfor (figur 3) viser prosentandelen av ulike antropogene kilder til metanutslipp.
Metan har både direkte og indirekte virkninger på radiativ tvinging. Ettersom CH 4 har lengre levetid i atmosfæren, fortsetter den å absorbere infrarød stråling i lengre tid, og øker sitt globale oppvarmingspotensiale. Det er også bekymring for at det på grunn av global oppvarming vil kunne frigjøres stor mengde metan som for tiden er frosset i permafrost i de nordligste områdene i verden, og kan tillate den anaerobe dekomponering av organisk materiale frosset i permafrost og derved produsere mer metan. Oppvarming på grunn av økt utslipp av metan kan legge til opprinnelig oppvarming.
Nitrogenoksid:
Det er et annet naturlig forekommende grønt hus gass, som har økt i konsentrasjon på grunn av menneskelige aktiviteter. I pre industrielle tider var konsentrasjonen 275 ppb. som for tiden er 312 ppb som viser 13% økning. Nitrogenoksyd frigjøres i atmosfæren under nitrifiseringsprosessen med nitrogen-syklus.
Nitrogenoksyd utgjør 6% av strålingsstyrken. Naturlige kilder til N2O frigjør omtrent 9 millioner tonn nitrogen i atmosfæren per år, med stor del som kommer fra hav og våt skogsmiljø. Menneskeskapte kilder bidrar til 40% av de totale N 2 O-utslippene, dvs. 5, 7 millioner tonn per år (IPCC, 1995), som hovedsakelig skyldes tropisk landbruk.
Konvertering av skogsland til grøsmarker og bruk av nitrogengjødsel på jordbruksland er de viktigste kildene til N 2 O-utslipp. Andre kilder er forbrenning av N 2 -holdige drivstoff, 3-veis katalysatorer i biler og mange industrielle prosesser som produksjon av nylon. N 2 O har også en lang levetid på ca. 120 år, som betyr at forstyrrelser i sin naturlige syklus vil få langvarige konsekvenser. Det blir langsomt forringet i stratosfæren ved fotolyse.
halokarboner:
Disse er karbonbaserte molekyler som har klor, fluor eller brom i dem. Disse er potente grønne husgasser. Disse er miljømessig også ganske viktige fordi de bidrar til global oppvarming og også på grunn av tilstedeværelse av klor- og bromatomer som finner seg inn i stratosfæren og har evnen til å ødelegge ozon i det laget. Halokarboner innbefatter klorfluorkarboner. (CFC) og hydroklorfluorkarboner (HCFCer).
CFC er ikke giftige, ikke-reaktive og ikke-brennbare og vannløselig. På grunn av sin inerte natur blir de ikke ødelagt av kjemiske reaksjoner, og det blir heller ikke fjernet fra troposfæren av regner. Så de har lang atmosfærisk levetid. De kan kun fjernes ved fotolyse, dvs. sammenbrudd ved kortbølge solstråling, som finner sted når molekylene kommer inn i stratosfæren.
Men klor frigjort av fotolyse av CFCs ødelegger stratosfæren ozon. For å forhindre denne stratosfæriske ozonnedbrytingen blir HCFCer introdusert i stedet for CFCer. Tilsetning av hydrogen bryter sin inerthet slik at de blir ødelagt av kjemiske reaksjoner i troposfæren før de blir drevet til stratosfæren. Men de har fortsatt et godt potensial til
tømme ozonlaget. Hydrofluorkarboner (HFC) har ingen klor, så de er enda bedre enn HCFCer.
Haloner inneholder brom som også er et ozon-ødeleggende element. De er veldig stabile molekyler og dekomponerer ikke i troposfæren, slik at de bare frigjør den bromien etter å ha kommet inn i stratosfæren og blir ødelagt av fotolyse. De brukes i brannslukkere.
Ozon (O 3 ):
Ozon har et sterkt absorpsjonsbånd på 9 μm, dvs. i midten av atmosfærisk vindu som gjør det til en viktig drivhusgass. Det er en hovedgass i fotokjemisk smog, da produksjon av smog er knyttet til større industrialisering, slik at konsentrasjonen er mer i utviklede land dvs. på den nordlige halvkule enn i den sørlige halvkule.
Konsentrasjonen varierer også sesongmessig med høyere konsentrasjoner om sommeren som sommermånedene, og danner energi for ozondannelse. Radiativ tvinging av troposfærisk ozon er også ganske usikkert, som ligger mellom 0, 2-0, 6 w / m 2 . Stratosfæriske ozonkonsentrasjoner minker på grunn av angrep av klor og brom som frigjøres av UV-eksponerte CFC og haloner.
Ifølge et estimat har tapet i stratosfærisk ozon globalt gjennomsnittlig negativ styrke på ca. -0, 1 w / m 2 med faktor 2 usikkerhet. Denne ozonnedbrytningen er indirekte et resultat av bruk av CFC og haloner. Så denne negative tvang har en tendens til å oppveie noen positiv tvang forårsaket av utslipp av halokarboner. Som etter Montreal-protokollen er utslippene av CFC og haloner inn i atmosfæren redusert, slik at det forventes at ozon vil begynne å komme seg i de kommende årene, og denne negative tvingingen vil redusere.
På denne måten ser vi at strålingsstyrken av disse grønne husgassene påvirker den globale temperaturen og klimaet. Positive tvinge øker temperaturen mens negativ tvinging reduserer det samme. Som vi har diskutert, er disse tvangsevnen dessuten forårsaket av menneskelige aktiviteter, så vi må tenke to ganger før bruk av slik teknologi, noe som bidrar til økning av klimagasser og global oppvarming som fører til klimaendringer.
Grønne husgasser og globalt klima:
Økningen i CO 2 konsentrasjon målt ved Maunalao observatoriet i Hawaii i 1958 som 315 ppm til 345 ppm i 1985 skyldes hovedsakelig to hoved menneskelige aktiviteter, dvs. brennstoff av fossile brensel i alarmerende grad og ødeleggelse av skogsdeksel som regnes som CO 2 synke av planeten. Kull- og oljeforbruk har økt mange bretter de siste årene som vist i figuren. (19) Stigning i CO 2, nivået har umiddelbar effekt på oppgangen til global temperatur. I tillegg til CO 2 -nivået i grønthusgassene (GHG) er det også økt gjennom årene som vi har diskutert tidligere.
Ifølge rapporten fra NASA, øker CFCs ca 5% per år, mens økning i metan er ca 1% per år. Hvis økningen i drivhusgasser foregår med dagens hastighet, vil doblingspunktet for hver av disse gassene som bidrar til grønt hus-effekten, være litt tid i 2030. Selv om effekten av drivhusgasser på klimaet er sakte og umerkelig umiddelbart, men i det lange løp er det Påvirkningen på klimaendringene blir alarmerende og irreversibel. Grønn hus gassutslipp prosentandel av 12 store land er gitt i figur (figur 5)
Det er interessant å merke seg at utslipp av drivhusgasser utviklede land er de største bidragsyterne og bidrag fra utviklingsland er bare 15%. I postindustrielle tider er omtrent 75% av verdens befolkningsliv i ferd med å utvikle tredjelandes land. Inntil nylig ble de fleste grønne husgasser avgitt og fjernet fra troposfæren av jordens store biogeokjemiske sykluser uten forstyrrelser fra menneskelige aktiviteter, men etter industriell revolusjon spesielt siden 1950 har vi satt enorme mengder grønne husgasser i atmosfæren. Det er en voksende bekymring nå at disse drivhusgassene kan forbedre den naturlige grønne husets effekt og føre til global oppvarming av planeten.
De mulige virkninger av global oppvarming er som følger:
(i) Stig i havnivå:
På grunn av global oppvarming av termisk ekspansjon av sjø, smelting av fjellbreen, smelting av grønland og smelting av arkene i Antarktis, vil det føre til økning i havnivå.
(ii) Avkastningsutbytte:
Det forventes at økningsutbyttet øker på grunn av økning i CO2-nivå, men andre faktorer kan redusere disse effektene.
(iii) Menneskers helse:
I de kommende tiårene som kloden vil bli varmere, vil flere mennesker sannsynligvis bli rammet av tropiske sykdommer.
(iv) Vannbalanse:
Til tross for økt havnivå i fremtiden vil den varmere verden ha vannkrisen i enkelte deler, mens andre deler blir vantere enn i dag. På denne måten vil vannbalansen bli forstyrret. Den samlede effekten er vist nedenfor (figur 6).
Ozonavfall og strålingsproblem:
Ozon gass forekommer i små mengder i atmosfæren. Det er en blåfarget, skarp, luktende gass. På bakkenivå i gjennomsnitt inneholder hver sentimeter av luft rundt 10-19 molekyler gasser hvorav ozonkonsentrasjonen er nesten 0, 1 ppm. Nesten 90% av atmosfærisk ozon ligger i stratosfæren. Ozon blir stadig produsert og ødelagt i stratosfæren. Men mange forurensende sporgasser som NO, NO 2, CI etc. som lett kan reagere med ozon, tar seg til stratosfæren og reagerer med ozon for å produsere oksygen. Dette kalles vanligvis som "Ozon Depletion".
På grunn av denne ozonnedbryten i stratosfæren når de ultrafiolette strålingene fra solen lett til jorden, da ozonlaget fungerer som et beskyttende skjold. Disse UV-strålingene har skadelige effekter på vår helse, på våre økosystemer, på akvatiske systemer og på vegetasjon etc. Ifølge et estimat i 1969-1988 var det 3-5-5% ozonutslettelse på den nordlige halvkule.
Vanligvis er det tre hovedveier for ozonnedbryting i stratosfæren. Disse er:
(i) Hydrogen-system
(ii) Stikksystem og
(iii) klorsystem
(i) Hydrogen System (OH-system):
Dette systemet ødelegger bare 10% av ozon.
Reaksjonen er sett over 40 km over jordskorpen. Det er som følger :
OH kan også dannes ved oksydasjon av metan
(ii) nitrogenstoffsystem (N 2 O-system):
60% av ozonreduksjonen skjer gjennom dette systemet. N 2 O som produseres i hav og jord ved bakteriell virkning av mikroorganismen diffus oppover i stratosfæren og der reagerer den med '0' i nærvær av lys for å produsere NO som da ødelegger O 3 .
Reaksjonene i denne prosessen er som følger:
(iii) klorsystem (CFCI 3 eller CF 2 CI 2- system):
Selv om nøytral klor ødelegger svært lite ozon, men klorfluorkarboner (CFCl s ) og andre halokarboner er de viktigste ozonforsterkerne. Disse forbindelsene forblir inerte i troposfæren, men blir dissosiert i stratosfæren.
Reaksjoner er som følger:
På denne måten ser vi at disse prosessene fører til ozonnedbrytning i stratosfæren. I slutten av 1980-tallet viste målinger fra satellitter og ballonger at O 3 utarmet sone strekker seg over hele Antarktis. Utmattingen er konsentrert hovedsakelig mellom 12-14km i høyde, som spenner over mye av den nedre stratosfæren i disse breddegrader.
Dette ozonhullet utvikler seg hvert år i august og september. Hva forårsaker ozonhull er et kontroversielt spørsmål. Men felles enighet er at en sekvens av stadier er ansvarlig for peculuar effektiviteten som klor ødelegger ozon over Antarktis. Utslipp av ozon er en viktig årsak til bekymring på grunn av sin rolle som filter av solens ultrafiolette stråling. Det ultrafiolette strålingsbåndet merket UV-C (2, 0 x 2, 9 x 10 -7 nm) elimineres av atmosfæren.
Dette UV-C-båndet er dødelig for mikroorganismer og kan ødelegge både nukleinsyrer og proteiner. Beskyttelse mot UV-C er helt på grunn av sin opptak av ozon. Et bånd med UV-stråling mellom 2, 9 × 10 -7 nm og 3, 2 × 10 -7 er viktigere som kalles 'Biologisk aktiv UV-stråling eller UV-B'. bånd. UV-B-strålinger har skadelige effekter på mennesker, så vel som på planter og dyr. Nå vil vi diskutere om skadelige effekter av UV-B på mennesker, planter og dyr og i vårt miljø i detalj.
(i) om menneskers helse:
Den mest skadelige effekten er at forekomsten av hudkreft øker ved UV-B-strålinger. De to bevisene til fordel for dette er: (i) hudkreft er for det meste sykdommen hos hvite skinnede mennesker, og det mørke pigmentet melanin er kjent som det effektive filteret for UV-B. Andre bevis er fra epidemiologi dvs. studiet av de faktorene som påvirker forekomsten av sykdommen i menneskelig befolkning. Melanom en bestemt form for hudkreft er rapportert på mange områder med høy dødelighet.
Det påvirker unge mennesker, selv om andre former for hudkreft hovedsakelig forekommer hos relativt eldre mennesker. Disse kreftene er distressende, men vanligvis behandlet med hell. Forekomst av melanom er økende de siste tiårene i alle hvite skinnede populasjoner. Studier tyder på at melanom er forbundet med høy eksponering for UV-B.
Ifølge en studie utført av EPA kan hver 1% reduksjon av ozonkolonne føre til 3% økning i forekomsten av ikke-melanom hudkreft. Eksponering for biologisk aktiv ultrafiolett stråling (UV-B) kan også ha direkte skadelige effekter på menneskekroppen, da disse strålingene har en tendens til å undertrykke kroppens immunsystem. UV-B-strålinger forårsaker også skader på øynene våre.
ii) På jordbaserte planter:
De fleste jordbaserte planter er tilpasset dagens nivå av synlig stråling, og lite er kjent om effektene av forbedrede UV-B-strålinger i planter. De fleste av studiene på effekter av økte UV-B-strålinger er fokusert på avlinger og mer enn 300 arter har blitt undersøkt så langt, om lag to tredjedeler av dem viser noe følsomhet for stråling, selv om graden av følsomhet for forskjellige arter og til og med forskjellige kultivatorer av samme art varierer betydelig.
Symptomene på følsomhet induserer redusert plantevekst, mindre blader, reduksjon i effektiviteten av fotosyntese og redusert utbytte av frø og frukt. I noen tilfeller blir endringer i plantens kjemiske sammensetning også sett, noe som påvirker matkvaliteten. Selv om få data er tilgjengelige om effekten av UV-B-stråling på skogvegetasjon, men de antyder at økte UV-B-nivåer også kan påvirke skogens produktivitet.
Det foreslås også at redusert plantevekst indusert av biologisk aktive ultraviolette (UV-B) strålinger kan forstyrre den delikate balansen som finnes i naturlige økosystemer, slik at fordeling og overflod av planter kan bli påvirket.
(iii) På marine økosystemer:
Livet i havene er også utsatt for UV-stråling. Det er bevis på at omgivende sol UV-B-stråling også er en viktig begrensende faktor i marine økosystemer, selv om det ikke er så viktig som synlig lys eller temperatur på næringsnivå. Virkningen av økt UV-B-stråling avhenger av dybden som den trenger inn i. I klart vann er det mer enn 20m, men i uklare farvann er det bare 5m.
Forbedrede UV-B-strålinger har vist å skade mange arter av små akvatiske organismer, dyreplanktoner, larverkrabber og reker og ungfisk. I fytoplanktons reduksjon i fotosyntese observeres på grunn av UV-stråling.
(iv) På Klima:
Vår største bekymring er knyttet til Ozons store rolle i atmosfærisk temperatur. Med den kreative og ødeleggende runden av ozonsyklusen er det en generell absorpsjon av solstråling, som til slutt blir utgitt som varme i stratosfæren. Dette varmer stratosfæren og produserer temperaturinversjon ved tropopause, infiserer at det ikke ville være noen stratosfære uten ozonlaget. Dermed vil utarmingen i stratosfærisk ozon avkjøle denne regionen og i noen grad endre temperaturstrukturen til stratosfæren.
Atmosfæriske strålinger og kjernefysisk vinter:
Partikler og aerosoler utøver sin påvirkning på klimaet ved å forstyrre strømmen av solstråler i jordens atmosfæriske system. Denne demping eller reduksjon i solstråling som er forårsaket på grunn av tilstedeværelse av partikler og aerosoler i atmosfæren er en indikasjon på atmosfærisk turbiditet, en egenskap som er relatert til støv eller dirtiness av atmosfæren.
Når stråling treffer en aerosol i atmosfæren, så hvis partikkelen er optisk gjennomsiktig enn den strålende energien passerer gjennom den uendret og ingen endring finner sted i energibalansen i atmosfæren. Vanligvis reflekteres strålingen, spres eller absorberes, og andelen refleksjon, spredning eller absorpsjon vil avhenge av "størrelse, farge og konsentrasjon av partikler i atmosfæren og også på selve strålingens natur. Partikler eller aerosoler som sprer eller reflekterer strålingen, øker atmosfærens albedo og reduserer mengden solstråling som kommer til jordens overflate.
Aerosoler eller partikler som absorberer strålingen har motsatt effekt, og de øker mengden innkommende solstråling. Hver av disse prosessene har potensial til å endre jordens energibudget gjennom deres evne til å forandre strålingsbanen gjennom atmosfæren. I tillegg til å forstyrre strømmen av innkommende solstråling har tilstedeværelsen av aerosoler også en effekt på jordbasert stråling.
Jordens overflate ligger på et lavere energinivå utstråler energi ved den infrarøde enden av spektret. Partikulært materiale og aerosoler som sot, sand og støvpartikler frigjort i grenselaget absorberer infrarøde strålinger lett, spesielt hvis de er større enn 1, 0 um i diameter, og som et resultat av disse absorpsjonstemperaturer i troposfæren har en tendens til å øke. Et stort volum partikkelformet materiale frigjøres i miljøet gjennom naturlige prosesser som vulkanutbrudd.
Det partikelformige stoffet som frigis, transporteres fra kildeområder ved vind- og lufttrykk av atmosfærisk sirkulasjon til langt unna steder. Menneskelige aktiviteter skaper kun 15-20% partikkelformet materiale, og den viktigste kilden til en slik sak er krigen, for eksempel i Gulf-krigen i 1991 ble mer enn 600 oljebrønner brent av irakiske styrker. Disse brønnene fortsatte å brenne i mange måneder.
I løpet av den tiden ble store mengder røyk, SO 2, CO 2, ubrente hydrokarboner og nitrater frigjort i miljøet. Mesteparten av denne saken forblir i den nedre halvdelen av troposfæren innenfor en høyde på 5 km fra jordoverflaten. I løpet av de siste femti årene, til tross for avtalene mellom supermaktene for å begrense bruken av atomvåpen, fortsetter bruken av disse i de fleste landene.
Fallet og ioniserende stråling fra disse våpnene forurenser atmosfæren i en alarmerende takt. Nå legges også en ny mulighet for atomvinter til i denne moderne kamp over overlegenhet, noe som kanskje er det siste slaget for noen overlevende av atomutveksling. Kjernefysiske vinterhypotesen, basert på antagelsen om at røyk og støv utgitt i atmosfæren under atomkrig ville øke atmosfærisk turbiditet i en grad at en høy andel innkommende solstråling ville forhindres i å nå den nedre atmosfæren og jordoverflaten. Så jordens temperatur vil falle kraftig.
Det er sannsynlig at vegetasjon i tropiske områder vil lide betydelig skade. Tropiske planter blomstrer i milde, subtile temperaturer. De er utsatt for moderat fall i temperaturer og kan ikke utvikle motstand for kaldt som tempererte planter gjør. Ved lave temperaturer og lave lysforhold i atomvann kan de forsvinne i disse områdene. Foruten skade på vegetasjon i naturlig økosystem, vil dyrkede planter også bli skadet.
Tropiske avlinger som ris, mais, banan etc. blir vanligvis skadet av temperaturer som faller til 7-10 ° C for enda noen dager, og moderat kjøling ville være tilstrekkelig til å forårsake avfallsfeil. Vi står allerede overfor problemet med avlingskort som vil bli forverret av atomvåpen.
I tillegg til disse atmosfæriske effektene av lave temperaturer, lave lysnivåer og voldsomme stormer, vil vi også møte fortsatt radioaktiv nedfall, høye nivåer av giftig luftforurensning og økning i ultrafiolett stråling. Alle disse effektene sammen med mangel på mat og drikkevann ville gjøre livet svært stressende og farlig. For å redde vår fremtid og fremtidige generasjoners liv er det avgjørende at nødvendige skritt for å bekjempe krig og fremme verdensfred ikke bare for menneskets skyld, men også for å beskytte vårt miljø.
Stråling og global oppvarming:
Våre klimasystem inkluderer atmosfæren, hydrosfæren litosfæren og biosfæren. Disse er alle sammenhengende og forstyrrelser i en påvirker den andre. I atmosfæren absorberer CO 2 og vanndamp sterkt infrarød stråling (i bølgelengden på 14000 til 25000 nm) og blokkerer effektivt en stor del av jordens utstrålede strålinger.
Strålingen som absorberes av CO 2 og vanndamp, dvs. H 2 O, blir delvis utsendt til jordoverflaten som forårsaker global oppvarming. Sot eller svart karbon absorberer solstråling direkte og forårsaker 15-30% oppvarming av jord. Den internasjonale klimapanelet (IPCC) i sin første vurderingsrapport konkluderte med at jordens lavere nivå temperatur ville øke i gjennomsnitt mellom 2 ° C og 6 ° C innen utgangen av neste århundre, noe som vil få svært katastrofale konsekvenser.
Vi har i det siste århundre observert at tiårene på nittitallet har vært den varmeste på den nordlige halvkule. Strålingsendringene og vulkansk aktivitet anses å være hovedårsaken til de varme årene på 1990-tallet, spesielt 1990, 1994, 1997 og 1998. I 1998 opplevde Europa og Japan den brennende varmen. I London var det den tørreste sommeren i 300 år, og Tyskland opplevde den heteste sommeren noensinne.
I Japan var tørken så alvorlig at tusenvis av fabrikker ble lukket der. På grunn av temperaturstigningen smelter isen på polene raskt og resulterer i økning i havnivå. I varmt klima har snø og isdekning på jorden en tendens til å synke. Som snø og is er gode reflektorer av innkommende stråling, vil derfor en nedgang i snø og is øke strålingsabsorpsjonen og øke oppvarmingen av jorden. Etter hvert som temperaturen øker, blir jorden tørr, og støv og partikler går lett inn i atmosfæren.
IPCC hevder at innen 2100 e.Kr. vil havnivået stige med 30-110cm hvis vårt nåværende energiforbruk mønster fortsetter som sådan. Økningen i havnivå vil få alvorlige konsekvenser. Mange tettbefolket områder kan bli oversvømmet, alvorlig erosjon av kystområdene kan oppstå, inntrengning av saltvann i landområder vil salinere mange drikkevann og over 30% av vekstmarken vil miste produktiviteten. Det er en mulighet for at mange vakre øyer som Maldivene, Marshalløya, Tonga, Tavalu etc. vil bli utslettet i det indiske og stillehavet. Mange lavtliggende kystområder vil være på spill.
Andre effekter inkluderer senking av termohalinsirkulasjon, uttømming av ozonlaget, intense orkaner, sankring av sjøvann og spredning av infeksjoner og sykdommer som denguefeber, bubonicpest, virusinfeksjoner og mange andre bakterielle sykdommer hos mennesker. Dessuten vil det være fare for utryddelse av mange plante- og dyrearter.
Global oppvarming vil føre til varmere temperaturer i enkelte regioner og også tørrhet i enkelte områder, så det vil bli forstyrrelser som vil gå utover kontrollen over ethvert moderne samfunn. Ingen kontinent har blitt spart fra negative virkninger av global oppvarming.
Noen konsekvenser av global oppvarming i de to foregående tiårene, reflekteres i form av følgende konsekvenser:
1. Middelhavet har steget med 15 cm.
2. At Antarctica melting of ice has reduced the population of Adelie Penguins by one third in last 25 years.
3. Australia had experienced its worst drought in 2003, which was due to Elnino effect ie the warming of the equatorial Pacific Ocean.
4. New York experienced driest July in 1999 with temperature raising above 35°C for nearly 15 days.
5. In Tibet, warmest days temperatures were recorded in June 1998, in Lhasa with temperature exceeding 25°C for almost the whole month.
6. In Spain in 2006 severe drought was experienced and more than 306, 000 hactare of forests went up in flames
7. According to the United Nations Environment Programme (UNEP) reports the Arctic Permafrost is melting due to global warming and releasing carbon and methane locked in it.
8. Himalayan glaciers are receding at an alarming rate. These are origin of most of the rivers of North India. The Gangotri glacier is a major source of mighty Ganga, and tributaries of Ganga constitute the lifeline of hundreds of millions of people living in Gangetic basin. According to one report of International Commission for Snow and Ice, the Gangotri glacier is receding 20- 30 metres per year and had lost about one third of its 13 km length. Drying of this glacier means drying of Ganga which will have devastating consequences for the people of Gangetic basin.
