Šiltnamio efektą sukeliančios dujos ir jų poveikis klimatui

Atmosfera, apgaubianti Žemę, veikia kaip skaidri apsauginė danga, praleidžianti saulės šviesą ir sulaikanti šilumą. Be šios atmosferos dangos, nuo Žemės paviršiaus atsispindėjusi saulės šiluma akimirksniu išsisklaidytų kosmose, o vidutinė Žemės paviršiaus temperatūra būtų maždaug 30 °C žemesnė, todėl viskas užšaltų. Šis reiškinys, kuomet atmosfera sulaiko šilumą, yra vadinamas šiltnamio efektu, ir jį lemia atmosferoje susikaupusios šiltnamio efektą sukeliančios dujos (ŠESD).

Kas yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos?

Šiltnamio efektą sukeliančios dujos (ŠESD) - tai atmosferoje esančios dujos, kurios skatina šiltnamio efektą. Šios dujos sugeria dalį į atmosferą patekusių infraraudonųjų spindulių ir išspinduliuoja juos atgal į aplinką, taip sulaikydamos šilumą prie Žemės paviršiaus. Jų molekulės, turinčios daugiau kaip du atomus, gali sugerti Žemės paviršiaus infraraudonuosius spindulius.

ŠESD pasižymi skirtingais gebėjimais sugerti Žemės spinduliuotę ir skirtingomis išsilaikymo atmosferoje trukmėmis. Dėl šių savybių skaičiuojamas globalaus atšilimo potencialas (GWP), kuris leidžia palyginti skirtingų dujų poveikį klimatui.

Pagrindinės šiltnamio efektą sukeliančios dujos

Svarbiausios dujos, dalyvaujančios susidarant šiltnamio efektui, yra:

  • Vandens garai (H₂O)
  • Anglies dioksidas (CO₂)
  • Metanas (CH₄)
  • Azoto suboksidas (N₂O)
  • Fluorintos dujos:
    • Hidrofluorangliavandeniliai (HFC)
    • Perfluorangliavandeniliai (PFC)
    • Chlorfluorangliavandeniliai (CFC)
    • Sieros heksafluoridas (SF₆)
    • Azoto trifluoridas (NF₃)

Septynios iš šių dujų - CO₂, CH₄, N₂O, HFC, PFC, SF₆ ir NF₃ - yra įtrauktos į Jungtinių Tautų bendrosios klimato kaitos konvencijos Kioto protokolą, siekiant reguliuoti jų emisijas, nes jos sparčiai didėja dėl žmonių ūkinės veiklos ir stiprina šiltnamio efektą, kuris sukelia globalų klimato atšilimą.

Šiltnamio efektą sukeliančioms dujoms būdingomis savybėmis pasižymi ir kitos medžiagos, tokios kaip anglies monoksidas (CO), ozonas (O₃), azoto oksidai (NOx), sieros dioksidas (SO₂) ir kt.

ŠESD kilmė ir poveikis

Didžioji dalis ŠESD susidaro natūraliai gamtoje. Tačiau nuo XVIII amžiaus pramonės revoliucijos žmonės ženkliai prisideda prie jų išsiskyrimo. Šiuo metu dujų koncentracija atmosferoje yra didžiausia per pastaruosius 420 000 metų.

Natūralūs ir antropogeniniai šaltiniai

  • Natūralios ŠESD: vandens garai, anglies dioksidas, metanas ir ozonas.
  • Žmonių veiklos sukeliamos ŠESD:
    • Anglies dioksidas (CO₂): Žmonijai intensyviai deginant iškastinį kurą (anglis, naftą, dujas) ir perdirbant žemės gelmes, dideli kiekiai CO₂ patenka į atmosferą. Tai sudaro apie 87 % visų CO₂ emisijų, susijusių su iškastinio kuro deginimu, cemento gamyba (4 %) ir miškų kirtimu bei kitais žemėnaudos pokyčiais (9 %). Nuo pramonės revoliucijos pradžios CO₂ koncentracija atmosferoje išaugo 50 %.
    • Metanas (CH₄): Į atmosferą patenka išgaunant, transportuojant, perdirbant ir deginant fosilinį kurą (33 %), plėtojant gyvulininkystę (27 %), auginant ryžius (9 %), sąvartynuose pūvant organinėms atliekoms (16 %) ir deginant biomasę (11 %). Nors metano koncentracija ore daug mažesnė nei CO₂, jo globalaus atšilimo potencialas per 100 metų yra maždaug 27 kartus didesnis nei CO₂.
    • Azoto suboksidas (N₂O): Pagrindiniai antropogeniniai šaltiniai yra žemės ūkis (gyvulininkystė ir trąšos; 67 %), fosilinio kuro deginimas ir pramoninė gamyba (10 %), biomasės deginimas (10 %). Azoto suboksidas per šimtą metų turi beveik 300 kartų didesnį globalaus atšilimo potencialą nei anglies dioksidas.
    • Fluorintos dujos (HFC, PFC, SF₆, NF₃ ir kt.): Jų koncentracija atmosferoje itin maža, tačiau globalaus atšilimo potencialas yra tūkstančius ar net dešimtis tūkstančių kartų didesnis nei CO₂. Beveik visos šios dujos yra vien tik antropogeninės kilmės ir į aplinką patenka pramoninių procesų metu (pvz., HFC naudojami šaldikliuose, oro kondicionieriuose, gesintuvuose).

Vandens garų koncentracija atmosferoje labai kinta priklausomai nuo temperatūros ir nėra tiesiogiai susijusi su žmogaus ūkine veikla, tačiau didėjant globaliajai oro temperatūrai vandens garų kiekis taip pat didėja, sustiprindamas šiltnamio efektą.

Infografika, iliustruojanti pagrindinius šiltnamio efektą sukeliančių dujų šaltinius ir jų procentinę dalį bendrose emisijose.

ŠESD poveikis klimatui

Antropogeninių šiltnamio dujų koncentracijų didėjimas laikomas pagrindine pasaulinio atšilimo priežastimi. Palyginti su 1750 m., visų šiltnamio efektą sukeliančių dujų bendrasis energinis poveikis padidėjo apie 2,3 W/m². Norint stabilizuoti klimato kaitą, šis energinis poveikis iki 21 a. pabaigos turi išlikti mažesnis nei 3 W/m², o CO₂ koncentracija atmosferoje neturėtų viršyti 480-500 ppm.

CO₂ ekvivalento naudojimas

Kadangi skirtingos ŠESD turi skirtingą globalaus atšilimo potencialą, jų kiekis dažnai apskaičiuojamas ir pateikiamas anglies dioksido ekvivalentu (CO₂e). Tai leidžia palyginti išmetamų ŠESD kiekį, atsižvelgiant į jų globalaus atšilimo potencialą, konvertuojant kitų dujų kiekį į ekvivalentinį CO₂ kiekį.

Pagal Jungtinių Tautų bendrosios klimato kaitos konvencijos ir Kioto protokolo reikalavimus, visos valstybės nuolat atlieka šiltnamio efektą sukeliančių dujų stebėseną ir apskaitą. Pasaulinės šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos 2020 m. sudarė 55 mlrd. t CO₂e, iš kurių CO₂ emisija sudarė apie 40 mlrd. tonų. Nuo 2000 m. jos išaugo 11,4 %.

Pasaulinės emisijos ir klimato kaitos tikslai

Daugiausia šiltnamio efektą sukeliančių dujų į atmosferą išmeta Kinija (27 % pasaulinių CO₂ emisijų), JAV (11 %), Indija (6,6 %), Europos Sąjungos 27 narės (6,4 %) ir kitos šalys. Lietuvos dalis sudaro apie 0,035 %.

Jungtinių Tautų aplinkos apsaugos programos vertinimu, pasaulis per artimiausius 10 metų turėtų sumažinti CO₂ emisiją kasmet bent po 7,6 %, kad būtų išvengta globalaus klimato atšilimo daugiau nei 1,5 °C, palyginti su ikiindustriniu lygiu. Iki 21 a. 3 dešimtmečio globali temperatūra jau yra pakilusi apie 1,2 °C.

Causes and Effects of Climate Change | National Geographic

ŠESD stebėsena ir įmonių vaidmuo

ŠESD pėdsako skaičiavimas ir stebėjimas yra labai svarbus įmonėms, nes tai padeda valdyti klimato kaitos keliamas rizikas, pavyzdžiui, susijusias su griežtėjančiu reguliavimu ar kylančiomis taršos leidimų kainomis. Efektyvus ŠESD valdymas taip pat signalizuoja suinteresuotoms šalims apie įmonės pasirengimą pereiti prie klimatui neutralios ekonomikos, palengvindamas prieigą prie finansavimo šaltinių.

Vidinio CO₂ pėdsako apskaičiavimas

Vidinio CO₂ pėdsako apskaičiavimas leidžia įmonėms visapusiškai suprasti savo anglies dvideginio emisijas, įvertinant visus su veikla susijusius šaltinius, įskaitant energijos suvartojimą, transportavimą, atliekų tvarkymą ir gamybos procesus. Tokie skaičiavimai atliekami remiantis standartizuotais metodais, atitinkančiais ŠESD protokolą - pripažintą skaičiavimo standartą, ir ISO 1406 standartą.

Emisijos skirstomos į tris kategorijas:

  • 1 kategorija (tiesioginės emisijos): Kilusios iš įmonės valdomų ar kontroliuojamų šaltinių, pvz., degalų deginimas nuosavuose katiluose ar transporto priemonėse.
  • 2 kategorija (netiesioginės emisijos): Išmetimai iš perkamos energijos, įskaitant elektros energiją, šilumą ir garą, kurią įmonė suvartoja.
  • 3 kategorija (kiti netiesioginiai išmetimai): Atsirandantys vertės grandinėje - įskaitant žaliavų auginimą, transportavimą ir pardavimo taškuose atsirandančias emisijas.

Emisijų mažinimo pažanga

Dideli ir maži CO₂ emisijų lygiai priklauso nuo konkrečios pramonės šakos ir įmonės dydžio. Svarbu stebėti ne tik absoliučius skaičius, bet ir santykinius rodiklius, pvz., emisijas vienam pagamintos MWh. Didelės CO₂ emisijos nėra savaime blogai, svarbesnė yra pažanga jas mažinant. Pavyzdžiui, „Utenos“ darykla per kelerius metus emisijas sumažino 40 kartų, pasiekdama nulinio CO₂ pėdsako statusą.

Energetikos sektoriuje kelias link ŠESD emisijų mažinimo yra aiškus - atsinaujinančios energijos išteklių plėtra. Investuojama į vėjo parkus, vystomos žaliosios lankstumo technologijos (baterijos, hidroakumuliacinės elektrinės, žaliasis vandenilis), diegiamos energetinio efektyvumo priemonės ir elektrifikacija.

Schematinė diagrama, iliustruojanti 1, 2 ir 3 kategorijų emisijas įmonių veikloje.

ŠESD scenarijai ir ateities prognozės

Remiantis Tarpvyriausybinės klimato kaitos komisijos (IPCC) iniciatyva, yra parengti galimi emisijų scenarijai, vadinami atstovaujamais koncentracijos keliais (RCP). Šie scenarijai numato skirtingą šiltnamio efekto energinio poveikio sustiprėjimą priklausomai nuo žmonijos vystymosi ir emisijų mažinimo pastangų.

  • RCP 2.6 (optimistinis scenarijus): Numato mažiausius klimato sistemos pokyčius, energinio poveikio pikas turėtų būti apie 3 W/m² iki 2100 m., o vėliau sumažėti iki 2,6 W/m². Tam būtina greitai sumažinti dabartines ŠESD emisijas.
  • RCP 4.5: Numatomas energinis poveikis (4,5 W/m²) stabilizuosis iki 2100 m., o ŠESD koncentracija CO₂ ekvivalentu sieks apie 630 ppm.
  • RCP 6.0: Energinio poveikio sustiprėjimas (6,0 W/m²) stabilizuosis po 2100 m., o ŠESD koncentracija CO₂ ekvivalentu sieks apie 800 ppm.
  • RCP 8.5 (pesimistinis scenarijus): Numato didėjančias ŠESD emisijas, lemsiančias didžiausią energinį poveikį (8,5 W/m²), o jų koncentracija 21 a. pabaigoje pasiektų apie 1300 ppm.

Šie scenarijai naudojami kaip įvesties duomenys globalaus klimato modeliuose, sudarant oro temperatūros ir kitų svarbių rodiklių prognozes. Kadangi šiltnamio efektą sukeliančių dujų poveikis kaupiasi, norint stabdyti klimato kaitą, reikia kaip įmanoma greičiau sumažinti jų emisijas.

tags: #siltnamio #efekta #sukeliancios #dujos #energinio #naudingumo

Populiarūs įrašai: