Парников ефект и глобално затопляне
Малки количества въглероден диоксид и водни пари, както и следи от озон, метан, азотен оксид, хлорофлуоровъглеводороди и други газове в тропосферата, играят ключова роля при определянето на средните температури на Земята и по този начин на нейния климат.
Взети заедно, тези газове, известни като парникови газове, действат като стъклата на оранжерията. Те позволяват на светлината, инфрачервените и някои ултравиолетови лъчи от Слънцето да преминават през тропосферата. Повърхността на Земята поглъща голяма част от тази слънчева енергия и я разгражда до по-дълговълнова инфрачервена радиация /топлина/, която след това се издига в тропосферата. Част от тази топлина се разсейва в Космоса, друга се адсорбира от молекулите на парниковите газове, затопляйки въздуха. Трета част се излъчва обратно към земната повърхност. Това естествено улавяне на топлината се нарича парников ефект.
Водните пари са с най-голям принос към улавянето на топлина, тъй като концентрацията им варира между 1 и 5% от състава на газовете в атмосферата. Отделящите се вследствие на човешката дейност водни пари обаче имат слабо отражение върху парниковия ефект, тъй като прибавеното количество е пренебрежимо малко. Обратно на това, естествената концентрация на въглероден диоксид в атмосферата е толкова малка (0,036%), че отделените от човешката дейност значителни емисии на CO2CO2
въглероден диоксид могат сериозно да повлияят на количеството топлина, уловена в атмосферата.
Основната теория, свързана с парниковия ефект, е надеждно доказана – спътници, оборудвани с инфрачервени детектори, са измерили въздействието на парниковите газове върху отразеното от Земята инфрачервено лъчение. Наистина, без парникови газове (особено водни пари), Земята би била студена и безжизнена планета със средна температура на повърхността от -18oC вместо сегашните 15oC. Хората и други растителни и животински видове се възползват от комфортно ниво на парникови газове, което обикновено претърпява само незначителни, бавни колебания в продължение на стотици до хиляди години. Все още приблизителните, но усъвършенстващи се математически модели на климата на Земята показват, че глобалното затопляне, което се случва в продължение на последните няколко десетилетия - независимо дали поради естествени причини, или поради емисиите на газове, породени от човешката дейност - може да бъде пагубно за човешките общества и много форми на живот.
Озонът (O3) се образува в стратосферата, когато слънчевите ултравиолетови лъчи взаимодействат с кислородните молекули (O2). Обикновено скоростта, с която се разрушава озонът в стратосферата, е равна на скоростта, с която се образува, така че средната концентрация остава приблизително същата. Освен че предотвратява достигането на поне 95% от вредното ултравиолетово лъчение на слънцето до земната повърхност, стратосферният озон създава топли слоеве въздух, които предотвратяват издигането на газовете от тропосферата към стратосферата. Така образувалата се „термична шапка“ играе важна роля при поддържането на средната температура на тропосферата и по този начин – на сегашния климат на Земята.
Днес няма съмнение, че в резултат на все по-нарастващото количество емитирани парникови газове, промените в климата са неоспорим факт.
Учените са съгласни, че повишаващите се температури на Земята са причина за по-дълги и по-горещи топлинни вълни, по-чести засушавания, по-силни валежи и по-мощни урагани.
Температурата на земния океан също се затопля – което означава, че тропическите бури могат да акумулират повече енергия. С други думи, глобалното затопляне има способността да превърне буря от по-ниска категория в по-опасна буря от по-висока категория. Всъщност учените са установили, че честотата на ураганите в Северния Атлантик се е увеличила от началото на 80-те години на миналия век, както и броят на бурите, които достигат категория 4 и 5. Сезонът на ураганите в Атлантическия океан през 2020 г. включваше рекордните 30 тропически бури, 13 урагана (шест от които с особено голяма сила). С повишаване на тяхната интензивност се увеличават материалните щети и смъртните случаи.
Въздействието на глобалното затопляне се усеща навсякъде. Екстремните горещи вълни причиниха десетки хиляди смъртни случаи по целия свят през последните години. И като тревожен знак за предстоящи събития, Антарктида е загубила близо четири трилиона метрични тона лед спрямо 90-те години на миналия век. Скоростта на загубата може да се ускори, ако човечеството продължм да изгаря изкопаеми горива със сегашното темпо. Според експертите това ще доведе до повишаване на морското равнище с няколко метра през следващите 50 до 150 години и ще предизвика хаос в крайбрежните райони по целия свят.