Bizi Öldüren Hava: Sera Gazları ve Sera Etkisi Üzerine...

SERA GAZLARI

Sera Gazları, bir atmosfer içerisinde, termal kızılötesi aralık içinde radyasyon soğuran ve yayan gazlardır. Sözkonusu bu süreç, Sera Etkisi adı verilen etkinin temel sebebini oluşturmaktadır. Dünya Atmosferindeki ana sera gazları, Su Buharı, Karbondioksit, Metan,Azot Oksit ve Ozondur. Güneş sisteminde, Venüs, Mars gezegenleri ve Satürn’ün en büyük uydusu olan Titan’da da sera etkisine sebebiyet veren gazlar bulunmaktadır. Sera gazları, dünyanın sıcaklığını büyük ölçüde etkilemektedir.

Sanayi devriminin başlangıcından beri, fosil yakıtların yakılması, atmosferdeki karbondioksitin 280 ppm’den 390 ppm’e kadar artmasına, katkıda bulunmuştur. İnsan kökenli karbondioksit (CO2) emisyonları (örneğin insan faaliyetleri sonucu üretilen emisyonlar), temelde odun, kömür, yağ ve doğal gaz gibi karbon içerikli yakıtların yakılmasından dolayı oluşabilmektedir. Dilerseniz, sera gazlarını incelemeye sera etkisine sebebiyet veren gazlar üzerinde odaklanarak başlayalım:

SU BUHARI (H2O):

Gaz halindeki su, küçük fakat atmosferde çevresel anlamda belirgin bir bileşendir. Yaklaşık olarak, %99'u troposferde (dünya atmosferinin en alt kısmı) bulunmaktadır. Su buharının sıvı ya da buz faza yoğunlaşması bulutlar tarafından, yağmur, kar ve diğer yağış biçimleri tarafından gerçekleştirilir. Bunun ötesinde,yoğunlaşma gerçekleştiğinde atmosfere verilen, gizli buharlaşma ısısı, hem yerel hem de küresel anlamda en önemli atmosferik enerji cinslerinden birisidir. Örneğin, atmosferik aktarımdaki gizli enerji salımı, tropik siklonlar ve ciddi kasırgalar gibi yıkıcı fırtınaları güçlendirmekten doğrudan sorumludur. Su buharı aynı zamanda, ışık tayfının kırmızıaltı bölgesindeki güçlü soğurmaları gerçekleştiren hidroksil bağlarının varlığı sebebiyle çok etkin bir sera gazıdır.

Atmosferdeki su içeriği, sabit bir biçimde yağış ile tüketilmektedir. Aynı zamanda, yine sabit olarak buharlaşma ile, baskın olarak denizlerden, göllerden, nehirlerden ve nemli topraklardan yenilenmektedir. Atmosferik suyun diğer kaynakları, yanma, solunum, volkanik patlamalar, bitkilerin terlemesi ve çeşitli diğer biyolojik ve jeolojik süreçleri içermektedir. Atmosferdeki ortalama küresel su buharı içeriği kabaca, gezegenin yüzeyini, yaklaşık 25 mm derinliğinde bir sıvı su tabakası ile örtmeye yetecek kadardır

Resim Kaynağı

KARBONDİOKSİT (CO2):

Karbondioksit bir sera gazıdır. Beş milyon yıl önce karbondioksit, bugünkünden 20 kez daha etkiliydi. Jurassic periyodu boyunca 4-5 kat azaldı ve sonra yavaş bir şekilde iniş yaşadı. Ancak bununla birlikte günümüz tarih skalasında, ormanların yok edilmesi ve fosil yakıtların yakılması gibi insan faaliyetleri, karbondioksitin atmosferik konsantrasyonunu sanayi çağının başlangıcından beri %35 kadar artırmıştır. Volkanların gaz emisyonlarının %40’ı kadarı karbon dioksittir. Volkanların, her yıl, atmosfere 130-230 milyon ton kadar CO2 bıraktıkları hesaplanmaktadır. İnsan faaliyetleri tarafından oluşturulan CO2 emisyonu yaklaşık 27 milyar ton/yıldır. Bu, yanardağların yaydıkları miktardan 130 kat daha büyüktür.

METAN (CH4)

Metan, Dünya yüzeyine yakın üretilir. Ana olarak mikroorganizmalar tarafından metanojenez adı verilen bir prosesle üretilirler. Stratosfere tropiklerdeki yükselen hava ile taşınmaktadır. 10 yıl kadar net bir ömrü olan metan, ana olarak karbondioksit ve suya dönüşüm ile atılır. Metan, ozon tabakasının bozulmasını da etkilemektedir. Buna ek olarak, okyanus tabanı ile yerkabuğundaki metan kafes bileşiklerinin içinde büyük (ama tam olarak bilinemeyen) bir metan miktarı vardır. En çok metan, metanojenez adı verilen biyolojik süreç sonucu ortaya çıkmaktadır.

2010’da, kuzey kutbundaki metan seviyeleri 1850 nmol/mol olarak ölçülmüştür. Bu değer, geçmişteki 400,000 yıllık bir süre zarfı içindeki her hangi bir zamanınkinden iki kat daha fazla olarak görülmektedir. Tarihsel açıdan ele alındığında, Dünya atmosferindeki metan konsantrasyonları, “buz çağları” olarak bilinmekte olan buzul devirleri boyunca 300 ila 400 nmol/mol aralığında değişmiştir. Bununla birlikte, sıcak, buzul çağları arası periyotlar arası boyunca 600 ila 700 nmol/mol arasında değişmiştir. Yüksek bir küresel ısınma potansiyeli taşımaktadır. Öyleki; 20 yıldır karbondioksitin 72 katı ve 100 yıldır da 25 katı şeklinde ortaya çıkmaktadır ve bu seviyeler gittikçe artmaktadır. Dünya atmosferindeki metan, küresel ısınma üzerinde çok önemli bir rol oynayan sera gazıdır. Metan emisyonu, 100 yıllık süre zarfında, aynı kütledeki karbondioksit emisyonunun sıcaklık üzerindeki etkisi ile kıyaslandığında 25 kat daha fazla emisyon etkisine sahip olacaktır. Karbondioksit 100 yıllık gibi büyük bir süre zarfında küçük bir etkiye sahipken, metan kısa bir periyot için daha büyük bir etkiye sahiptir ( atmosferde 8.4 yıllık net bir ömür).

Resim Kaynağı

Sıklıkla, atık sahaları ve diğer doğal metan üreticilerinden gelen aşırı metan yakılmaktadır, böylece atmosfere metan yerine CO2 bırakılmaktadır. Çünkü CO2 ‘e kıyasla metan, daha efektif bir sera gazıdır. Geçmişte, kömür madenlerinde yayılan metandan elektrik elde etme bağlamında başarı ile faydalanılabilmiştir.

AZOT OKSİT (N2O)

N2O, büyük bir küresel ısınma potansiyeline sahip bir sera gazıdır. Karbondioksitle kıyaslandığında, N2O, gaz molekülü başına, atmosferde ısı tutma kabiliyeti bakımından 310 kat daha büyüktür. 2008’deki bir çalışma, azot oksitin açığa çıkma miktarının tarımsal nitrat gübrelerinden meydana gelmesinin ciddi bir biçimde küçümsendiğini önermektedir. 1750 yılından beri atmosferik seviyeler %15’den daha da fazla düzeyde yükselmiştir. Azot oksit, aynı zamanda, ozon tüketimine sebebiyet vermektedir. Yeni bir çalışma, N2O emisyonunun şu anda tek en önemli ozon tüketen madde emisyonu olduğunu önermekte ve 21. Yüzyıl süresince en büyüğü olacağını ön görmektedir.

OZON (O3)

Endüstri Devriminden önce ozon en alt seviyede bulunmaktaydı. En üst seviye konsantrasyonlar şu anda, sanayi öncesi seviyelerden çok yukarıdadır. Ozondaki bu artış, endişeye sebebiyet verebilecek önemli bir ilgi kaynağıdır.Çünkü ozon, üst troposferde, dünya tarafından yayımlanan kızılötesi enerjiyi soğuran bir sera gazı olarak davranmaktadır. Ozonun sera gazı etkisinin nicel olarak belirlenmesi zordur, çünkü küresel çapta homojen konsantrasyonlar şeklinde bulunamaz.

DİĞER SERA GAZLARI

FLORİNE EDİLMİŞ BİLEŞİKLER:

Atmosfere salınan en etkili sera gazlarından bazıları yalnızca insanlar tarafından üretilmektedir. CFC (Kloroflorokarbon), HCFC (Hidrokloroflorokarbon) ve HFC (Hidroflorokarbon) gibi florine edilmiş bileşikler çeşitli imalat süreçlerinde kullanılmaktadır. Bu sentetik bileşiklerin her bir molekülü bir karbondioksit molekülünden birkaç bin kat daha fazla ısı hapseder.

DİĞER SENTETİK KİMYASALLAR:

Isı-tutucu özellikleri olabilecek endüstriyel kimyasallar da sera gazlarının türevleri olarak sınıflandırılabilmektedir. 2000 yılında bilimadamları triflorometil sülfür pentaflorid adı verilen ve daha önce rapor edilmemiş bir bileşiğin birikiminde yükseliş gözlemlemişlerdir. Çevrede çok az bir birikime sahip olmasına rağmen bu gaz yine de önemli bir sera etkisi tehditi oluşturmaktadır. Çünkü bu gaz, bilinen diğer bütün sera gazlarından çok daha fazla ısıyı hapseder. Endüstriyel süreçler yoluyla üretildiğinden şüphe edilmeyen bu gazın kesin kaynağının ne olduğu hala belirsizdir.

SERA ETKİSİ

Sera etkisi, yer yüzeyinden 100 kilometre kadar yukarı uzanan sera gazları tabakası ile güneş ışığı arasındaki etkileşimin sonucundan ortaya çıkmaktadır. Güneş ışığı, solar spektrum olarak bilinen bir dizi ışıyan enerjilerden oluşmaktadır. Bu ışıyan enerjiler arasında şunlar bulunur: Görünür ışık, kırmızıaltı ışık, gama ışınları, X ışınları ve morötesi ışınlar. Güneşin ışıması Dünya’nın atmosferine ulaştığında, enerjinin yüzde 25’i bulutlar ve diğer atmosferik parçacıklar tarafından gerisingeri uzaya yansıtılır. Güneş ışımasının yüzde 20’si ise atmosferde emilir. Örneğin atmosferin en üst tabakalarındaki gaz molekülleri güneşin gama ışınlarını ve X ışınlarını emerler. Güneşin morötesi ışıması, yer yüzeyinden 19-43 kilometre yukarısındaki ozon tabakası tarafından emilir.

Güneş enerjisinin yüzde 50’si, büyük ölçüde görünür ışık olarak atmosferden geçer ve yeryüzüne ulaşır. Yeryüzündeki topraklar, bitkiler ve okyanuslar bu ısı enerjisinin yaklaşık yüzde 85’ini emer. Geri kalanı ise, kar, buz, kum çölleri gibi yansıtıcı yüzeyler tarafından atmosfere geri yansıtılır. Buna ek olarak, yeryüzü tarafından emilen güneş ışımasının bir kısmı uzun-dalga kızılötesi ışıma biçiminde ısı enerjisine dönüşür ve bu enerji tekrar atmosfere bırakılır.

Atmosferdeki sera gazları bu kızılötesi ışıyan ısıyı emer ve geçici olarak, uzayın derinliklerine doğru dağılıp gitmesini önler. Bu atmosferik gazlar ısınınca, bu kez kendileri her yöne kırmızıaltı ışıma saçarlar. Bu ısının bir kısmı yeryüzünü biraz daha ısıtmak üzere Dünya’ya dönerken (ki bu durum “sera etkisi” olarak adlandırılır) bu ısının bir kısmı da nihai olarak uzaya salınır.

Atmosferde ısıyı hapseden gazlar bir seranın camı gibi davranmaktadır. Bunlar Güneş ışınlarının çoğunu içeri almaktadır ama bu ısının çoğunu doğrudan kaçmaktan alıkoymaktadır. Sera gazları olmasaydı, yeryüzünde emilen buradan yansıyan ısı enerjisi kolaylıkla uzaya geri döner ve dünyayı şu andaki ortalama yüzey sıcaklığı olan 15 derecelik ısı yerine, -19 derecelik bir ısıda bırakırdı.

Çoğu yaşam biçiminin varolmasına yardımcı olan bir iklim yaratılması konusunda sera gazlarının önemini anlamak için Dünya’yı Mars ve Venüs gezegenleri ile karşılaştırabiliriz. Mars’ın az miktarda ısı tutucu gazlar içeren ince bir atmosferi vardır. Bunun sonucunda, Mars bir yaşam belirtisi göstermeyen, büyük ölçüde donmuş bir yüzeye sahiptir. Bunun tersine, Venüs’ün yüksek oranda karbondioksit birikimlerine sahip bir atmosferi vardır. Bu ısı tutucu gaz, gezegenin yüzeyinden ışıyan ısının uzaya kaçmasını önler. Bundan dolayı Venüs’ün yüzey ısılarının ortalaması 462 derecedir, yani yaşamın varolabilmesi için çok sıcaktır.

REFERANSLAR: