Kasvuhoonegaasid

Kasvuhoonegaasid (KHG) on lühilainelist päikesekiirgust mitteneelavad või vähe neelavad ning pikalainelist soojuskiirgust neelavad gaasid Maa atmosfääris, mis põhjustavad kasvuhooneefekti, kuna takistavad soojusenergia lahkumist Maalt maailmaruumi pikalainelise soojuskiirgusega. Maapinnalt kiiratud soojuskiirgus neeldub atmosfääris kasvuhoonegaasides ning kiiratakse uuesti atmosfääris madalamal temperatuuril kui maapind kõigis suundades, seega kiiratakse osa atmosfääri jõudnud soojusenergiast tagasi maapinnale. Nii ringleb osa pikalainelisest kiirgusenergiast maapinna ja atmosfääri vahel ning energia ärakanne planeedilt väheneb. Viis põhilist kasvuhoonegaasi Maa atmosfääris on veeaur (H2O), süsihappegaas (CO2), naerugaas (N2O), metaan (CH4) ja osoon (O3). Lisaks on atmosfääris selliseid gaase, mis on sinna sattunud vaid inimtegevuse tagajärjel, näiteks Kyoto protokollis käsitletud väävelheksafluoriid (SF6), fluorosüsivesinikud (HFC) ja perfluorosüsivesinikud (PFC). Peamised kasvuhoonegaasid tekivad looduslike protsesside tagajärjel, kuid tänu inimtegevusele on nende kontsentratsioon atmosfääris viimase paarisaja aasta jooksul pidevalt tõusnud. Kasvuhoonegaasid ja kasvuhooneefekt on looduslik ilming, mistõttu Maa keskmine temperatuur on +15 °C, vastasel juhul oleks see –18 °C ning elu Maal praegusel kujul võimatu. Kui võtta aluseks tööstusrevolutsiooni algne (1750) süsihappegaasi kontsentratsioon 280 ppm, siis võrreldes 2015. aasta 400 ppm-iga on tõus 40%. Üldine kasvuhoonegaaside emissioon tõusis aastatel 1970–2004 lausa 70%. Inimeste poolt atmosfääri lendunud süsihappegaasi hulk on nii suur, et kontsentratsiooni tõus on toimunud olenemata selle looduslikust sidumisest süsinikuringes. 21. sajandil on umbes 3/4 inimtekkelise süsihappegaasi allikaks süsinikul põhinevate kütuste nagu kivisüsi, kütteõli ja maagaas põletamine, lisaks mängib suurt rolli metsade raadamine, mullaerosioon ning loomakasvatus. Valitsustevahelise Kliimamuutuste Nõukogu (IPCC) hinnangul on Maa keskmine temperatuur perioodil 1880–2012 tõusnud 0,85 °C. 2013. aastal jõudis esimest korda ajaloos süsihappegaasi kontsentratsioon atmosfääris üle 400 ppm-i. Kui kasvuhoonegaaside emissioonide tõus jätkub praeguses tempos, võib see mõjuda potentsiaalselt kahjulikult ökosüsteemidele, bioloogilisele mitmekesisusele ja inimeste toimetulekule. Praeguste heitkoguste tekke juures on hinnatud, et sajandi lõpuks võib süsihappegaasi kontsentratsioon kahekordistuda (560 ppm) võrreldes tööstusrevolutsiooni algusega ning Maa keskmise temperatuuri tõus võib ületada 2 °C piiri juba aastaks 2036. IPCC hinnangul on see määratud "ohtliku" globaalse soojenemise ülemiseks piiriks. Maa atmosfääris olevatest gaasidest moodustavad kasvuhoonegaasid vaid murdosa, kuid nende mõju Maale on märkimisväärne. Viis kõige levinumat kasvuhoonegaasi on: Veeaur (H2O) Veeaur on kasvuhoonegaasidest kõige olulisem ning seda on võrreldes teiste kasvuhoonegaasidega atmosfääris kõige rohkem. Veeaur tekitab protsentuaalselt kasvuhooneefekti teiste kasvuhoonegaasidega võrreldes rohkem: kui taevas on selge, siis 36–66%, ja pilvisuse korral 66–85%. Veeauru kontsentratsioon erineb küll regionaalselt, kuid inimtegevus maailma mastaabis seda ei mõjuta. Süsihappegaas ehk süsinikdioksiid (CO2) Süsihappegaas on kõige olulisem inimtegevuse tagajärjel emiteeritud kasvuhoonegaas, selle panus kasvuhooneefekti on 9–26%. Süsinikdioksiid on osa süsinikuringest, mis tekib looduslike protsesside tagajärjena (põlemine, hingamine). Järjest rohkem on süsihappegaasi tekkinud inimeste majandustegevusest (fossiilkütuste põletamine). Metaan (CH4) Metaan on süsihappegaasiga võrreldes palju suurema kasvuhooneefekti tekitava mõjuga, kuid selle eluiga atmosfääris on kõigest 12 aastat võrreldes süsihappegaasi 30–95 aastaga. Praegusel sajandil tekib 60% metaani emissioonidest inimtegevuse tagajärjel – tööstus, loomakasvatus, põllumajandus, jäätmekäitlus. Looduslikult eraldub metaani soodest, märgaladest ja rabadest. Dilämmastikoksiid (N2O) Dilämmastikoksiidi kontsentratsioonid on oma emissioonide poolest süsinikdioksiidiga võrreldes palju madalamad, seevastu võime kasvuhooneefekti põhjustada (GWP) on ligi 300 korda suurem. Looduslikult tekib N2O-d ookeanides ja vihmametsades, peamine antropogeenne allikas on väetiste kasutamine põllumajanduses. Dilämmastikoksiidi kontsentratsioon on võrreldes tööstusrevolutsiooni algusega põhiliselt intensiivse põllumajanduse tagajärjel tõusnud 16%. Osoon (O3) Osoon kui kasvuhoonegaas troposfääris avaldab mõju globaalsele temperatuurile, kuid atmosfääri kõrgemates kihtides (stratosfääris) on see vajalik kahjuliku ultraviolettkiirguse blokeerimisel. Troposfääri osooni kontsentratsioonid püsivad õhus mõnest päevast mõne nädalani ning on suuremad inimasustusega piirkondades, mistõttu kontsentratsioonid on atmosfääris ebaühtlaselt jaotunud. Tööstusrevolutsiooni algusega võrreldes on osooni kontsentratsioonid tõusnud 30%. Osooni tekitajateks on süsinikoksiid ja metaan, mis reageerivad päikesekiirgusega. Põhilise osa (99,5%) atmosfäärigaasidest moodustavad kolm gaasi, mis kasvuhooneefekti ei põhjusta: lämmastik (N2), hapnik (O2) ja argoon (Ar). Nende gaaside molekulid koosnevad sama elemendi aatomitest (N2 ja O2) või on üheaatomilised (Ar), mistõttu ei toimu võnkumisel muutusi elemendi laengus ja infrapunakiirgust ei absorbeerita. Võiks arvata, et kahe erineva elemendi aatomist koosnevad süsinikoksiid ja vesinikkloriid on kasvuhoonegaasid, kuna nad neelavad infrapunakiirgust, kuid tegelikult on need nii reaktiivsed ja kiiresti lahustuvad, et nende eluiga on atmosfääris väga lühike. Seetõttu ei mõjuta nad oluliselt kasvuhooneefekti ning tavaliselt jäetakse tähelepanuta, kui räägitakse kasvuhoonegaasidest. Globaalse soojenemise potentsiaal (inglise keeles Global Warming Potential, GWP) on väärtus, mis näitab üksiku kasvuhoonegaasi poolt atmosfääri seotava soojuse hulka. Selle abil saab võrrelda kasvuhoonegaase ning nende mõju kasvuhooneefekti tekkimisele. See suurus sõltub kasvuhoonegaasi panusest kasvuhooneefekti tekkimisele ning sellest, milline on gaasi atmosfääris püsimise aeg. Globaalse soojenemise potentsiaali arvutatakse kindla ajalise intervalli kohta ning väljendatakse koefitsiendina süsinikdioksiidi globaalse soojenemise potentsiaali väärtusest, mis on alati standardiseeritud kui 1. Eesti kasvuhoonegaaside emissioon moodustab Euroopa Liidu liikmesriikide kõigist heitgaasidest ligikaudu 0,4%. Eesti on vähendanud oma kasvuhoonegaaside summaarset emissiooni alates 1990. aastast kuni 2014. aastani 47,3%. Süsinikdioksiidi ekvivalentidesse arvutatuna oli 2014. aastal Eesti summaarne kasvuhoonegaaside netoemissioon (koos maakasutuse ja metsanduse sektori (LULUCF) mõju arvestades) 20,5 miljonit tonni, millest 88,8% pärines energeetikavaldkonnast. Ülejäänud panuse andis põllumajandus (6,3%), tööstuslike protsesside ja toodete kasutamine (3,4%) ja jäätmekäitlus (1,6%). Kui vaadata kasvuhoonegaase eraldi gaasidena, siis moodustas Eestis 2014. aastal süsihappegaas 89,8%, metaan 5,2%, dilämmastikoksiid 3,9% ja freoonid ligikaudu 1% summaarsest heitkogusest.  Pikemalt artiklis Euroopa roheline kokkulepe Kliimamuutuste vastu võitlejate esirinnas on ülekaalukalt Euroopa Liit, mille eestvedamisel sõlmiti ka Pariisi kliimakokkulepe. Euroopa Liit on oma kliimapoliitikaga võtnud eesmärgiks vähendada kasvuhoonegaaside emissiooni 80–95% aastaks 2050, võrreldes 1990. aastaga. Vahe-eesmärkideks on vähendada heitgaaside hulka 2020. aastaks 20% ja 40% aastaks 2030. Eestil on kohustus esitada igal aastal Euroopa Komisjonile ja ÜRO-le riiklik kasvuhoonegaaside inventuuraruanne ning iga kahe aasta tagant teavet riigi poliitikasuundade, meetmete ja prognoositavate inimtekkeliste kasvuhoonegaaside tekkimise ja sidumise kohta. Kasvuhooneefekt Kliimamuutus Energiamahukus "IPCC AR4 SYR Appendix Glossary" (PDF) Vaadatud 26. oktoober 2016 "NASA GISS: Science Briefs: Greenhouse Gases: Refining the Role of Carbon Dioxide" www.giss.nasa.gov. Vaadatud 26. oktoober 2016 "Climate Change 2007: Working Group I: The Physical Science Basis. TS.2.1 Greenhouse Gases" Vaadatud 3. november 2016 Keskkonnaministeerium. "Kasvuhooneefekt ja kasvuhoonegaasid – mis need on?". www.envir.ee. Vaadatud 3. november 2016 ESRL Web Team (oktoober 2016) "Trends in carbon dioxide". esrl.noaa.gov. Vaadatud 26. oktoober 2016 Energy and the Environment explained: "Greenhouse Gases' Effect on Climate". ww.eia.gov. Vaadatud 26. oktoober 2016 CDIAC: "Recent Greehouse Gas Concentrations" (aprill 2016). Vaadatud 26. oktoober 2016 Climate Change 2007: Working Group III: Mitigation of Climate Change."Greenhouse gas emission trends". www.ipcc.ch. Vaadatud 26. oktoober 2016 Mann, E.M. (1. aprill 2014) Scientific American. "Earth Will Cross the Climate Danger Threshold by 2036". Vaadatud 30. oktoober 2016 UNFCCC MEDIA ALERT "Statement by UNFCCC Executive Secretary on crossing of 400 ppm CO2 threshold". (Bonn, 13. mai 2013). Vaadatud 3. november 2016 Climate Education for K-12 "Composition of the Atmosphere".[kõdulink] Vaadatud 30. oktoober 2016 RealClimate. (6. aprill 2005)."Water vapour: feedback or forcing". Vaadatud 30. oktoober 2016 Vaidyanathan, G. (22. detsember 2015). Scientific American. "How Bad of a Greenhouse Gas Is Methane". Vaadatud 26. oktoober 2016 UNFCCC Climate Change Information Sheet 3. "Greenouse gases and aerosols". Vaadatud 9. november 2016 Frequently Asked Questions: "What are greenhouse gases and how do they affect climate". Vaadatud 30. oktoober 2016 Greenhouse Gas Sources and Sinks "ACS Climate Science Toolkit | Greenhouse Gases". Vaadatud 30. oktoober 2016 NOAA Basics of the Carbon Cycle and the Greenhouse Effect "The Earth's Atmosphere". Vaadatud 26. oktoober 2016 "Global Warming Potential (GWP)". www.mongabay.com. Vaadatud 9. november 2016 Siim, E., Kuhi-Thalfeldt, R., Lahtvee, V., Jüssi, M., Moora, H., Laht, J., Mander, Ü., Salmi, J-O., Parts, K. (juuni 2013). "Eesti võimalused liikumaks konkurentsivõimelise madala süsinikuga majanduse suunas aastaks 2050". lk 8. Vaadatud 3. november 2016