επιστροφή

ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ

Εισαγωγή

Ένα μάλλον παρεξηγημένο φυσικό φαινόμενο είναι το περίφημο Φαινόμενο Θερμοκηπίου, πού τόσο έχει απασχολήσει τά τελευταία χρόνια, επιστήμονες και μη. Τό φαινόμενο είναι φυσικό και είναι τόσο παλιό όσο και ο πλανήτης μας. Και ευτυχώς πού υπάρχει! Η ζωή θα είχε εκλείψει χωρίς την ύπαρξη αυτού, αφού οι θερμοκρασίες θα ήταν εξαιρετικά χαμηλές σε παγκόσμια και ετήσια βάση (-18 βαθμοί Κελσίου, αντί των +15 πού είναι σήμερα) και επομένως απαγορευτικές για την ανάπτυξη ζωής, τουλάχιστον όπως την γνωρίζουμε σήμερα. Η Αφροδίτη είναι πολύ καυτή (450 βαθμοί Κελσίου), ο Άρης είναι πολύ κρύος (-53 βαθμοί Κελσίου), η Γή είναι ότι πρέπει για να κατοικηθεί. Κι’ αυτό, επειδή έχει την κατάλληλη ατμόσφαιρα η οποία με το Φαινόμενο Θερμοκηπίου την καθιστά κατοικήσιμη. Δεν είναι τόσο η θέση δηλαδή πού την καθιστά προνομιούχο αλλά η ατμόσφαιρά της. Ωστόσο πολλοί αναθεματίζουν το τόσο ζωτικό για τον πλανήτη μας φαινόμενο. Άς δούμε όμως ακριβέστερα περί τίνος πρόκειται.

Οι ακτινοβολίες

Η Γή, όπως είναι γνωστό, περιβάλλεται από την ατμόσφαιρά της, εξασφαλίζει δε τις ενεργειακές της ανάγκες από τον ζωοδότη Ήλιο, ο οποίος και την ακτινοβολεί συνεχώς.  Μέρος αυτής της ακτινοβολίας κατακρατείται από την Γή ενώ το υπόλοιπο επιστρέφει στο διάστημα. Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα μόνο το 51% της ηλιακής ακτινοβολίας απορροφάται από την επιφάνεια της Γής και χρησιμοποιείται για την θέρμανση της επιφάνειας και της χαμηλότερης ατμόσφαιρας, για την τήξη των πάγων ή του χιονιού, την εξάτμιση των υδάτων και την πρόκληση της φωτοσυνθέσεως στα φυτά. Από το υπόλοιπο 49%, το 4% ανακλάται από την επιφάνεια και επιστρέφει προς το διάστημα,  το 26 % ανακλάται πίσω από τά νέφη και τά σωματίδια της ατμόσφαιρας και το 19 % απορροφάται από τά ατμοσφαιρικά αέρια, σωματίδια και νέφη.

Η θέρμανση της Γής την μετατρέπει σε πομπό ακτινοβολίας μεγάλου μήκους κύματος (υπέρυθρη), αφού, σύμφωνα με τον νόμο Stefan-Boltzman κάθε σώμα εκπέμπει ακτινοβολία ανάλογη με την θερμοκρασία πού βρίσκεται. Από αυτή την ακτινοβολία ένα μέρος διαφεύγει στο διάστημα, ενώ το μεγαλύτερο μέρος απορροφάται από τά λεγόμενα αέρια θερμοκηπίου της ατμόσφαιρας, τά οποία έχουν φυσική προέλευση. Τά αέρια αυτά θερμαινόμενα αρχίζουν και αυτά να εκπέμπουν προς κάθε κατεύθυνση υπέρυθρη ακτινοβολία, αλλά το 90% οδηγείται στο έδαφος, το οποίο θερμαίνεται περαιτέρω, ενισχύεται η υπέρυθρη ακτινοβολία του και το φαινόμενο επαναλαμβάνεται αενάως. Η παρακάτω εικόνα δείχνει ακριβώς αυτή τη διεργασία.

Το φαινόμενο

Μιλώντας με ενεργειακούς όρους και συνοψίζοντας τά παραπάνω άς δούμε το ισοζύγιο ακτινοβολίας για το σύστημα Γής-Ατμόσφαιρας σέ παγκόσμια καί ετήσια βάση, πού  έχει ως εξής:

α) Εισερχόμενη στό σύστημα ηλιακή ακτινοβολία κυρίως μικρού μήκους κύματος, πού αντιστοιχεί σέ 236 W/m-2 .

β) Εκπεμπόμενη από τήν γήινη επιφάνεια ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος, πού αντιστοιχεί σέ 390 W/m-2.

Η αρχή διατήρησης της ενέργειας επιβάλλει ώστε η ακτινοβολία πού εγκαταλείπει τό σύστημα νά αντιστοιχεί σέ  236 W/m-2. Έτσι ενώ η ακτινοβολία πού εκπέμπεται από τήν γήινη επιφάνεια αντιστοιχεί σέ 390 W/m-2 η παρεμβολή τής ατμόσφαιρας τήν μειώνει σέ 236 W/m-2. Αυτή η μείωση τής μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολίας αναφέρεται σάν φαινόμενο θερμοκηπίου και οφείλεται στα αέρια της ατμόσφαιρας. Ειδικότερα το  90% τής κατακρατούμενης από τήν ατμόσφαιρα γήινης ακτινοβολίας οφείλεται στήν ύπαρξη των υδρατμών, τού διοξειδίου τού άνθρακος καί τών νεφών μέ ενεργότερο συστατικό τούς υδρατμούς. Τό υπόλοιπο 10% τής κατακράτησης οφείλεται στό όζον, τό μεθάνιο καί τό υποξείδιο τού αζώτου. Τά αέρια αυτά απορροφούν την εκπεμπόμενη από την Γή ακτινοβολία και την επανεκπέμπουν στο διάστημα. Επειδή όμως στην τροπόσφαιρα, πού αποτελεί το χαμηλότερο αλλά και πυκνότερο στρώμα της ατμόσφαιρας, η θερμοκρασία ελαττώνεται με το ύψος, η απορρόφηση γίνεται από τά κατώτερα και θερμότερα στρώματα, τά οποία την εκπέμπουν σε ανώτερα και ψυχρότερα. Εξ αιτίας αυτού τά αέρια αυτά εκπέμπουν τελικά προς το διάστημα μικρότερη ακτινοβολία από αυτή πού δέχονται από την γήινη επιφάνεια. Έτσι κατακρατούν μέρος αυτής της ακτινοβολίας και αυτό ακριβώς συνιστά το φαινόμενο θερμοκηπίου. Ο όρος καθιερώθηκε από τις αρχές του 19ου αιώνα, αλλά από τά μέσα της δεκαετίας του 1950 συνδέθηκε με τις κλιματικές αλλαγές και την παγκόσμια θέρμανση.

Ακριβώς το όνομά του το φαινόμενο αυτό το πήρε από τά θερμοκήπια των φυτών όπου πάλι οι καλλιέργειες καλύπτονται με υλικό πού επιτρέπει μέν την είσοδο της μικρού μήκους κύματος ηλιακής ακτινοβολίας, αποτρέπει όμως την διαφυγή της μεγάλου μήκους κύματος γήινης ακτινοβολίας. Η ενέργεια των ακτινοβολιών αυτών εγκλωβίζεται στο χώρο του θερμοκηπίου, με αποτέλεσμα την θέρμανση του αέρα και την επίτευξη συνθηκών ταχείας και πρόωρης αναπτύξεως των φυτών. Στην παρακάτω εικόνα φαίνονται αρκετά παραστατικά η επιπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία και η τύχη της σε σχέση μέ το στρώμα του διοξειδίου του άνθρακος, το οποίο αποτελεί σημαντικό ρύπο ανθρωπογενούς προέλευσης, προϊόν καύσεως σε αυτοκίνητα και βιομηχανίες. Στήν διπλανή της φαίνεται τό μόριο τού διοξειδίου, αποτελούμενο από ένα άτομο άνθρακα καί δύο άτομα οξυγόνου, καί πώς συμπεριφέρεται όταν πέφτει πάνω του υπέρυθρη ακτινοβολία.

Παγίδευση τής ακτινοβολίας από στρώμα διοξειδίου τού άνθρακα	Μόριο διοξειδίου τού άνθρακα

Τήν μεγαλύτερη συνεισφορά στό φαινόμενο Θερμοκηπίου έχουν κατά σειρά οι υδρατμοί, τό διοξείδιο τού άνθρακος καί τά νέφη, πού δέν προέρχονται κατ' ανάγκη απ΄τίς ανθρώπινες δραστηριότητες. Συνεπώς τό φαινόμενο θερμοκηπίου είναι φυσικό φαινόμενο. Βεβαίως οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν ως αποτέλεσμα τήν αύξηση τής συγκέντρωσης τών φυσικών αερίων τού θερμοκηπίου καθώς καί τήν έκλυση νέων ιχνοστοιχείων, όπως τούς χλωροφθοράνθρακες, αυξάνοντας έτσι τούς απορροφητές τής γήινης ακτινοβολίας καί μειώνοντας τήν εκπομπή της πρός τό διάστημα. Τελικά αυξάνει η διαθέσιμη ενέργεια στό σύστημα γήινη επιφάνεια - ατμόσφαιρα μέ συνέπεια τήν αύξηση τής επιφανειακής θερμοκρασίας. Δηλαδή οι ανθρώπινες δραστηριότητες, ενισχύουν τό φαινόμενο θερμοκηπίου, δέν τό προκαλούν.  Η συσσώρευση κυρίως διοξειδίου τού άνθρακα στήν ατμόσφαιρα πραγματοποιείται από τήν εποχή τής Βιομηχανικής Επανάστασης τόν 18ο αιώνα. Ο Arrhenius τον επόμενο αιώνα μάλιστα συνέδεσε τήν αύξηση του διοξειδίου τού άνθρακα με την θέρμανση του πλανήτη.

    Ωστόσο η ενίσχυση αυτή του φαινομένου του θερμοκηπίου σε συνδυασμό με άλλες καταστρεπτικές παρεμβάσεις  του ανθρώπου στον πλανήτη πού τον φιλοξενεί, συνιστά κίνδυνο ανατροπής της φυσικής οικολογικής ισορροπίας με συνέπειες, πού ήδη είναι ορατές για πολλούς επιστήμονες.

        Οι παράγοντες πού ενισχύουν το φαινόμενο είναι οι πυρκαγιές των δασών, τά καυσαέρια των οχημάτων και των βιομηχανιών και η αλόγιστη καύση πετρελαίου και άνθρακα στις βιομηχανικές χώρες πού συσσωρεύουν κυρίως διοξείδιο του άνθρακος στην ατμόσφαιρα. Όλα αυτά συμβάλλουν στην εκδήλωση του γνωστού ως «πρόβλημα Παγκόσμιας Θέρμανσης». Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι μέχρι το τέλος του αιώνα η θερμοκρασία του πλανήτη μπορεί ν’ αυξηθεί κατά 1-4 βαθμούς Κελσίου εξ αιτίας των ανθρωπογενών ρύπων.  Ήδη μάλιστα κάποιοι υποστηρίζουν ότι  η μέση θερμοκρασία της επιφάνειας της Γής έχει αυξηθεί κατά 0.3 έως 0.8 βαθμούς Κελσίου κατά τά τελευταία 100 χρόνια.

        Στον πίνακα πού ακολουθεί εμφαίνονται τά αέρια πού συμμετέχουν ενεργά στο Φαινόμενο Θερμοκηπίου, οι συγκεντρώσεις τους στην ατμόσφαιρα σε μέρη ανά εκατομμύριο(ppm) ή μέρη ανά δισεκατομμύριο(ppb) κατά το έτος 1750 και σήμερα, καθώς και η προέλευσή τους, φυσική ή ανθρωπογενής.

Στο παρακάτω διάγραμμα φαίνεται η συμμετοχή των ρύπων με ανθρωπογενή προέλευση στην ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου.

Οι επιπτώσεις

       Ως προς τις συνέπειες, οι πιο συζητημένες επιπτώσεις του φαινομένου είναι η ανύψωση της στάθμης των θαλασσών λόγω τήξεως των πάγων των πόλων και η ερημοποίηση εκτεταμένων περιοχών της εύκρατης ζώνης με μετακίνηση των ζωνών βροχόπτωσης από τον ισημερινό προς βορρά. Η σημαντική ανύψωση της στάθμης των θαλασσών (μερικά μοντέλα την εκτιμούν στα 65 εκατοστά μέχρι το τέλος του αιώνα) αυτονόητο είναι ότι θα οδηγήσει σε καταβύθιση ολόκληρων παράκτιων περιοχών συμπαρασύροντας και ολόκληρες πόλεις. Η ερημοποίηση, όπως και η λέξη δηλώνει, θα καταστήσει το έδαφος ακατοίκητο, αφού η λειψυδρία θα είναι φοβερή. Πέραν αυτών όμως οι επιπτώσεις της παγκόσμιας θέρμανσης ενδεχομένως θα είναι απρόβλεπτες τόσο στις κλιματικές επιπτώσεις όσο και στην ανακατανομή της ποιότητας των εδαφών. Άγνωστος επίσης είναι και ο τρόπος και βαθμός  προσαρμογής του ζωικού και φυτικού βασιλείου στις νέες συνθήκες. Όλα αυτά βεβαίως θα οδηγήσουν σε αλυσιδωτά προβλήματα πού θα αφορούν όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας αφού όλα είναι συνυφασμένα με το περιβάλλον, το οποίο θα αλλάξει δραστικά.

        Η λύση του προβλήματος βεβαίως λέγεται ‘ΗΠΙΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ’. Δηλαδή η χρήση της ηλιακής, της γεωθερμικής, της αιολικής, της βιομάζας αλλά και της πυρηνικής ενέργειας. Η αντικατάσταση των συμβατικών καυσίμων και η καθιέρωση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας είναι εφικτή στις μέρες μας, αφού η απαραίτητη τεχνολογία και τεχνογνωσία υπάρχουν. Εκείνο πού θα πρέπει να εξουδετερωθεί είναι τά τεράστια συμφέροντα των πετρελαϊκών πολυεθνικών εταιριών, πού καταδυναστεύουν τους λαούς.

        Αλλά και πρίν ακόμα περάσουμε στην χρήση αυτών των μορφών ενέργειας, είναι δυνατόν να επιβραδύνουμε τουλάχιστον τις αρνητικές επιπτώσεις του φαινομένου, αρκεί τά κράτη να επιβάλλουν εκσυγχρονισμό των βιομηχανιών και των οχημάτων αλλά και περιορισμό της υπερκαταναλωτικής μανίας των πολιτών.

Επίλογος

        Υποτίθεται ότι έχει γίνει αντιληπτός ο κίνδυνος και πολλά κράτη και διάφοροι φορείς έχουν ευαισθητοποιηθεί και είναι αισθητή μια κινητικότητα, η οποία μάλλον όμως θα οδηγήσει σε εμβαλωματικού χαρακτήρα λύση, παρά σε ριζική αντιμετώπιση του προβλήματος. Η απαισιοδοξία απορρέει από το γεγονός ότι άπαντες έχουν πρώτη προτεραιότητα το χρήμα ενώ η λήψη μέτρων σημαίνει κόστος. Έτσι ναι μέν συνέρχονται σε παγκόσμιες συσκέψεις με στόχο την προστασία του περιβάλλοντος, τά συμφέροντα όμως δεν επιτρέπουν την λήψη αποτελεσματικών μέτρων. Αναφέρουμε για παράδειγμα την παγκόσμια διάσκεψη σταθμό, του Ρίο Ιανέιρο της Βραζιλίας το 1992, όπου συνήλθαν 176 αρχηγοί κρατών και του Κιότο της Ιαπωνίας το 1997. Τά αποτελέσματα σίγουρα δεν ήταν τά αναμενόμενα, αφού οι μέν αναπτυγμένες χώρες και κυρίως οι Η.Π.Α. δεν διατίθενται να μειώσουν δραστικά τις εκπομπές καυσαερίων και να περιστείλουν την υπερκαταναλωτική μανία των πολιτών τους, οι δε υπό ανάπτυξη χώρες αρνούνται και αυτές να ανακόψουν τους καταστροφικούς για το περιβάλλον ρυθμούς ανάπτυξης, στην προσπάθειά τους να βελτιώσουν το δικό τους βιοτικό επίπεδο. Η μόνη λύση είναι η αναβάπτιση εκ νέου της ανθρωπότητας στις αξίες και ιδεώδη της κλασικής ελληνικής παιδείας, η οποία θα προκαλέσει αναθεώρηση τών προτεραιοτήτων των ανθρώπων. Κάτι τέτοιο όμως φαντάζει ουτοπικό.

επιστροφή