Aardverwarming en die kweekhuis-effek
Aardverwarming, globale verhitting, kweekhuiseffek, kweekhuis-effek, globale verhitting, aardverwarming
Hoe ons ons planeet laat verskrompel weens te veel koolstofdioksied en besoedelende gasse
en die kweekhuis-effek
• Die aarde se atmosfeer bestaan hoofsaaklik uit stikstof (78 persent) en suurstof (21 persent). Die atmosferiese gasse in die oorblywende een persent is koolstofdioksied of koolsuurgas ('n skamele 0,03 persent), argon (0,9 persent), wisselende hoeveelhede waterdamp en spore van waterstof, osoon, metaan, koolstofmonoksied, helium, neon, kripton en xenon.
• Hoewel die vlak van koolstofdioksied in die lug besonder klein is, is dit noodsaaklik vir alle lewe op ons planeet. Met sonlig en koolstofdioksied vervaardig die plante immers kos en stel hulle suurstof vry. Dié wonderbaarlike proses staan bekend as fotosintese.
• Maar wanneer te veel koolstofdioksied en ander besoedelende gasse in die atmosfeer ingepomp word, soos op die oomblik besig is om te gebeur, kan die hele ewewig in die natuur met katastrofale gevolge versteur word. En nou moet ons almal wal gooi, sê die bewaringsbewustes. Ons het heeltemal te lank reeds versuim om dit doen…
Grafika: Mieliestronk.com Venus-radarfoto: NASA/JPL
N vergelyking met die aarde is die planeet Venus 'n verskriklike plek. Die atmosfeer van ons buurplaneet—wat ons met sononder in die weste sien en as die Aandster ken—is 'n verdikte "sous" van die gas koolstofdioksied by 'n siedend warm 462° C. Sowat 50 km bokant die oppervlak begin 'n digte wolkbedekking, wat meestal uit deeltjies vretende swawelsuur bestaan. Geen mens, dier of plant, soos ons hulle ken, kan hoegenaamd in só 'n inferno oorleef nie.
Wetenskaplikes sê dat Venus, die warmste planeet in die sonnestelsel, heel waarskynlik 'n tipiese slagoffer is van die sogenaamde ''kweekhuis-effek'' wat "weggehol" het. Wat word daarmee bedoel?
LINKS is, soos jy moontlik weet, 'n struktuur met 'n dak en mure van glas of plastiek waarin onder meer die hitte van die son vasgevang word om 'n broeiende mini-klimaat te skep. In 'n kweekhuis kan selfs tropiese plante in die strafste winters gedy.
Inkomende kortgolfstrale (ultraviolet strale) van die son dring maklik deur die glas of plastiek en word deur die grond binne-in die kweekhuis geabsorbeer. Van die grond word dit vervolgens as hitte in langgolf-, infrarooi strale uitgestraal, maar baie van dié word weer deur glas of plastiek teruggekaats grond toe. Die binnekant van die kweekhuis bly dus warm
KYK ILLUSTRASIE REGS.
• Vir 'n baie basiese plan om jou eie kweekhuis te bou, klik op hierdie skakel.
• Vir 'n enigsins ruwe plan om 'n klein kweekhuisie met houtplankies en 'n termoplastiese stof (soos "Perspex") te bou, klik hier.
Die "kweekhuis-effek" is 'n term wat gebruik word vir 'n soortgelyke rol wat 'n atmosfeer kan speel om 'n planeet aan die oppervlak te help verwarm. Wat die aarde aanbetref, laat ons dampkring die son se ultraviolet strale vrylik deur, maar die hittige infrarooi strale wat ons planeet dan weer uitstraal, kan nie alles in die ruimte ontsnap nie. Dit is as gevolg van gasse soos koolstofdioksied, metaan, osoon en ander in ons atmosfeer. Hierdie gasse perk die hitte op dieselfde manier in as wat die glas of plastiek van die kweekhuis dit doen.
Die kweekhuis-effek is noodsaaklik vir aardse lewe soos ons daaraan gewoond is, anders sou ons hele planeet 'n vrieskoue plek gewees het. Maar as die effek sou hand-uit ruk, volg daar 'n oormatige verwarming.
DIE ILLUSTRASIE HIERONDER TOON HOE DIE KWEEKHUIS-EFFEK
DIE AARDE WARM MAAK.
Koolstofdioksied maak maar net 'n piepklein 0,03 persent uit van die lugkombers wat die aarde omgeef, terwyl dit 'n massiewe 97 persent van die planeet Venus se atmosfeer vorm. Baie, baie meer hitte word dus op Venus vasgekeer soos in 'n haas ondeurdringbare kweekhuis.
Hoe ook al, die beginsel is duidelik: Hoe meer koolstofdioksied en sulke gasse daar in die lug is, hoe warmer sal dit wees—en met al die "kweekhuis-gasse" wat in ons eie atmosfeer ingepomp word deur die verbranding van fossielbrandstowwe soos olie en steenkool, styg ook die gemiddelde temperatuur van die aarde.
Daar hou dit natuurlik nie op nie. Die fyn meteorologiese (weerkundige) ewewig kan sodanig versteur word dat die klimaatstreke verander. Ysberge kan in die warmer poolstreke begin smelt, wat die see sal laat styg sodat laagliggende eilande en kuste oorstroom word. Elders kan die bane van heersende winde en orkane na nuwe streke verskuif. Droë plekke kan al hoe meer reën kry. Vogtige gebiede kan verdor.
BO: Aardverwarming kan meebring dat ysberge in die warmer
poolstreke begin smelt, wat die see sal laat styg sodat
laagliggende eilande en kuste oorstroom word.
Baie omgewingsbewustes, 'n mens kan aanneem die meeste van hulle, glo dat ons tans reeds 'n sogenaamde aardverwarming beleef. Sekeres werp selfs alles in die stryd om die owerhede te oorreed om dringend stappe daarteen te doen voordat die gevolge, volgens hulle, dalk te verskriklik sal wees om te aanskou.
REGS: 'n Dramatiese wegsmelting van die ys van die ysvelde op die berg Kilimandjaro in Tanzanië word deur baie omgewingsbewustes as 'n besliste teken beskou dat die aarde besig is om warmer te word. Reste soos hierdie twaalf meter hoë suil van ys bly agter waar die ysvelde op Afrika se hoogste berg krimp—sedert 1962 glo met 'n afname in die hoogte van sowat 'n halwe meter per jaar.
Foto: Lonnie G. Thompson, Ohio-staatsuniversiteit / Met vergunning van U.S. National Science Foundation
In normale omstandighede bly die vlak van koolstofdioksied in ons atmosfeer konstant. Dit is 'n integrerende deel van die sogenaamde koolstofkringloop op aarde, waarvan ons ondertoe in meer besonderhede vertel. Om dit egter taamlik te vereenvoudig, absorbeer ons planeet se bome nagenoeg dieselfde hoeveelheid koolstofdioksied as wat die mens produseer. Maar in die afgelope dekades moes die aarde meer mense en minder bome onderhou, wat 'n oormatige hoeveelheid koolstofdioksied in die atmosfeer gelaat het,
Die vlak van koolstofdioksied het in die jongste tyd jaarliks met 0,4 persent toegeneem. Dit was nie net weens die verbranding van fossielbrandstowwe nie, maar ook weens die stroping en verbranding van tropiese bosse om vir die mens se bedrywighede plek te maak. Ander gasse wat tot die aardverwarming bydra, soos metaan en fluorokoolstowwe, neem selfs vinniger toe.
As hierdie besoedelingstempo voortduur, reken geleerdes, kan dit naderhand tot 'n wêreldwye temperatuurstyging van tussen 2° en 6° C lei. Miljoene mense sal noodwendig deur ontsettende oorstromings getref word.
Ons het 'n siek aarde, waarsku die omgewingsbewustes. As ons hom nie dokter nie, wag daar moeilike tye op sy bewoners…
Die verskillende kweekhuisgasse en die menslike bedrywighede wat dit veroorsaak
DIE kweekhuisgasse wat aangestip word in die Verdrag van Kioto (Kioto-protokol of "Kyoto Protocol") waarvan ondertoe meer vertel word, is:
• metaan (moerasgas)
• distikstofmonoksied (laggas)
Nog twee skadelike groepe gasse wat ingevolge die verdrag verminder moet word om ons lug tot 'n meer aanvaarbare vlak te suiwer, is:
Koolstofdioksied (CO2) is, soos dit ook boontoe in hierdie artikel geblyk het, die voorbok in die ry. Dit word in enorme hoeveelhede in die atmosfeer ingepomp, oral waar koolstof en koolstofverbindings (organiese materiaal) soos steenkool, olie, bome, gras, ens., ens. verbrand word. Dit gebeur in huise, in hutte, in fabrieke, in kragsentrales, in restaurante, die lys is so te sê eindeloos. (Elke keer wanneer ek en jy ons asem uitblaas, plaas ons boonop meer koolstofdioksied in die lug—genadiglik baie min en dit is nie eintlik waaroor dit gaan nie!)
Metaan (CH4) of moerasgas word in sy natuurlike vorm aangetref saam met aardolie en ander fossielbrandstowwe en het 'n vergelykbare geologiese oorsprong deurdat dit uit die vergane reste van organiese materiaal gevorm word. Indien metaan in die lug verbrand word, word koolstofdioksied gevorm—en is ons dus doodeenvoudig terug by die voorbok van kweekhuisgasse!
Tog is metaan op sigself ook 'n kragtige kweekhuisgas—in dié opsig eintlik sowat twintig keer "sterker" as koolstofdioksied. Wat onrusbarend is, is dat die metaan in die atmosfeer na berekening sedert 1750 meer as verdubbel het, en daar kan min twyfel wees dat die gevolg is van menslike bedrywighede. Metaan word naamlik gebruik in enigiets van gassilinders vir kosverhitting tot turbines vir kragopwekking. Die lewensduur van metaan in die lug is naastenby tien jaar, wat wel heelwat minder is as dié van die meeste skadelike gasse.
Distikstofmonoksied (N2O) of laggas is selfs veel kragtiger as kweekhuisgas en lugbesoedelaar—trouens, oor 'n tydperk van 'n eeu is sy impak per gewigsgeenheid digby 300 keer groter as koolstofdioksied. Distikstofmonoksied word deur dokters en tandartse gebruik vanweë sy narkotiese en pynstillende uitwerkings. Dit word ook as 'n oksideerder in vuurpyle gebruik, asook in die motorrenbedryf om die kraglewering van enjins te verbeter. Voorts word dit as aërosolsproei aangewend... genoeg gebruike om omgewingsbewustes erg bekommerd te maak oor laggas se invloed op ons atmosfeer. Dis in der waarheid niks om oor te lag nie.
Maar swawelheksafluoried (SF6) is die vieslikste, naarste swart skaap, indien koolstofdioksied as die voorbok beskou word. Hierdie soort gas is die mees potente kweekhuisgas wat nog geëvalueer is. Daar word gereken dat dit 'n aardverwarmingspotensiaal van 22 800 keer dié van koolstofdioksied het wanneer die vergelyking oor 'n tydperk van honderd jaar gedoen word.
Benewens in die geneeskunde, waar die onder meer gebruik word vir die ondersoek van gewasse in die menslike liggaam, word swawelheksafluoried ook in elektriese toerusting aangewend, onder meer in stroomafsluiters.
Oor die rol wat chlorofluorokoolstowwe (CFK's) speel in die onrusbarende verdunning van die osoonlaag, word in 'n ander uitvoerige artikel op die Mieliestronk-werf vertel. Maar ook hidrofluorokoolstowwe (HFK's), wat eweneens as verkoelingsmiddels aangewend word, is hoeka in die bewaringsbewustes se visier. HFK's is inderdaad as alternatiewe vervaardig vir die osoonvernietigende CFK's.
Hidrofluorokoolstowwe is organiese verbindings wat slegs een of 'n paar fluooratome bevat, asook waterstof en koolstof—maar nie chloor nie. Hulle laat dus die osooonlaag in vrede, om dit so te stel, maar die konsentrasies van hierdie gasse in die atmosfeer wek wêreldwyd al hoe meer kommer weens hul posiaal om tot aardverwarming by te dra.
Perfluorokoolstowwe (PFK's) is weer fluorokoolstowwe waarin ook die waterstofatome deur fluooratome vervang is. Hulle bevat dus slegs koolstof en fluooratome. PFK's word onder meer in die geneeskunde gebruik, byvoorbeeld in oogoperasies as tydelike vervanging van die glasvog waar só 'n soort ingryping nodig is. Hulle het ook aanwendings in die elektriese, elektroniese en selfs kosmetiese bedrywe.
Maar PFK's is ook uiters potente kweekhuisgasse en 'n langtermynprobleem in die oortreffende trap. Daar is bereken dat 'n molekule daarvan tot nie min nie as 50 000 jaar kan bestaan voordat dit ontbind. Só 'n hardnekkige aardverwarmer kan eenvoudig nie baie welkom wees op ons planeet nie!
Die Kioto-protokol (Engels: Kyoto Protocol)
DIE Kioto-protokol of Verdrag van Kioto is in 1997 in die Japanse stad Kioto opgestel ten einde 'n vermindering in vrystelling van kweekhuisgasse in die aarde se atmosfeer te bewerkstellig. Dit is 'n protokol binne die kader van die Klimaatverdrag van die Verenigde Nasies (of UNFCCC – United Nations Framework Convention on Climate Change), wat in 1992 in Rio de Janeiro onderteken en in 1994 in werking getree het.
In die staatsleer is 'n protokol 'n reël wat as riglyn dien oor hoe 'n spesifieke aktiwiteit uitgevoer behoort te word.
Die Kioto-protokol het eers 'n aantal jare ná sy aanvanklike aanvaarding in werking getree en wel op 16 Februarie 2005. Teen die einde van 2009 het 187 lande reeds die protokol onderteken en bekragtig.
Wat lande aanbetref, erken die protokol drie kategorieë:
• Anneks I-lande – nywerheidslande
• Anneks II-lande – ontwikkelde lande
• Ontwikkelende lande
Die Kioto-protokol verbind die nywerheidslande tot 'n bepaalde afskaling van die vrystelling van kweekhuisgasse—om dit in 2008-2012 met gemiddeld 5,2% te verminder in vergelyking met die vlak waarop dit 1990 was. Indien hulle nie in staat is om dit te doen nie, moet hulle vrystellingskrediete koop van lande wat onder hierdie vlakke is.
Daar word ook daarvoor voorsiening gemaak dat ontwikkelde lande die kostes van ontwikkelende lande sal betaal.
Van ontwikkelende lande word niks ingevolge die protokol geverg nie. Hulle mag vrystellingskrediete verkoop en geld en tegnologie van Anneks II-lande ontvang vir studies en projekte wat met die klimaat verband hou. Baie lande is sowel Anneks I- as Anneks II-lande.
Wetenskaplikes wat koraalriwwe in die see bestudeer, het in die afgelope jare 'n vreemde verskynsel by sekere korale opgemerk. Gesonde koraal (LINKS BO) is naamlik geneig om te verbleek (REGS BO). Die koraalpoliep leef in simbiose saam met 'n mikroskopiese alg, wat suurstof aan sy gasheer verskaf, asook 'n deel van die organiese stowwe wat dit deur middel van fotosintese vervaardig. Dit blyk egter dat wanneer die koraalpoliepe onder spanning verkeer, die alge in groot getalle deur die poliepe verwerp word. Omdat die poliepe dan nie meer hul pigmentasie het nie, vertoon die koraalgeraamtes bleekwit—'n proses wat "koraalbleiking" genoem word. Die rede vir hierdie verskynsel is nie heeltemal duidelik nie, maar daar is navorsers wat ernstig reken dat dit 'n verwarming van die seewater is wat die koraalpoliepe onder spanning plaas en die simbiotiese verhouding tussen hulle en hul alge versteur.
Meer omtrent die koolstofkringloop en wat die owerhede kan doen om die huidige wanbalans daarin te probeer herstel
WETENSKAPLIKES is, soos ons hierbo gesien het, baie bekommerd omdat ons afhanklikheid van fossielbrandstowwe (olie, aardgas, steenkool) besig is om die natuurlike beweging van koolstof deur die wêreld se ekosisteme—die sogenaamde koolstofkringloop—te verwring.
Koolstof self is 'n chemiese element wat ons in verskeie vorms ken: as houtskool of roet, maar selfs as grafiet en diamant. Steenkool is meestal koolstof, wat oor lange jare ondergronds saamgepers is en dus verhard het. Olie en aardgas is eweneens gevul met 'n goeie skeut koolstof in hul molekules. Koolstof is noodsaaklik vir aardse lewe, omdat dit 'n integrerende deel van mense, diere en plante se fisiologiese samestellings uitmaak.
Die "algemene ruilmiddel" in die koolstofkringloop is die gas koolstofdioksied, wat 'n verbinding van koolstof en die gas suurstof is. Hoewel koolstofdioksied (ook genoem koolsuurgas) slegs 0,03 van die atmosfeer vorm, is dit die bron van koolstof vir die meeste lewende dinge. Daarbenewens is dit die produk van natuurlike asemhaling, maar ook van verbrande brandstof en ontbindende organiese materiaal. Menslike bedrywighede is besig om al hoe meer koolstofdioksied in die atmosfeer vry te stel.
Dit was die Duitse skeikundige Justus von Liebig wat in 1840 die eerste keer met die idee van die koolstofkringloop vorendag gekom het. En reeds in 1896 het die Sweedse skeikundige Svante Arrhenius die besorgdheid voorspel wat daar vandag oor die versnelde kweekhuis-effek bestaan.
Plante is die groot krag agter die globale koolstofkringloop. Deur middel van fotosintese integreer hulle die koolstof van die lug se koolstofdioksied in hul stamme, stingels, blare en wortels, waardeur hulle groei en kos vir hulself en vir diere produseer, en deel van die voedselketting word. Sowel land- en seeplante as blougroen alge (siano-bakterieë) maak hul eie organiese kos deur sonkrag te omskep in chemiese energie in koolhidraat-molekules. In die proses stel die plante ook gedurig suurstof vry.
BO: 'n Voorstelling van sekere van die siklusse waarin
koolstofdioksied (koolsuurgas) en suurstof afwisselend in die
omgewing vrygelaat word.
Diere vreet plante, of vreet ander diere wat plante gevreet het, en haal asem deur suurstof in te asem, wat in hul liggame met koolstof verbind en as koolstofdioksied uitgeasem word. En nadat plante en diere gevrek het, word hul opgegaarde koolstof deur ontbinding eweneens aan die lug toevertrou.
Maar die mens se bedrywighede sorg op veral twee maniere vir 'n "kortsluiting" in die koolstofkringloop. Deur van fossielbrandstowwe gebruik te maak, versnel ons die vrylating in die atmosfeer van koolstof wat andersins miljoene jare in gesteentes opgesluit sou gebly het. En deur woude met vuur te vernietig, stel ons koolstofdioksied veel vinniger in die aarde se dampkring vry as wat natuurlikerwys deur ontbinding sou gebeur het.
Wat kan dan gedoen word om hierdie "kortsluiting" enigsins te probeer herstel sonder om ook tegnologiese vooruitgang in die proses te kortwiek? Dit is die dilemma van groot nywerheidslande, maar ook ontwikkelende lande soos Suid-Afrika.
Die voor die hand liggende oplossing is om enersyds minder fossielbrandstowwe te verbrand en andersyds op groot skaal bome aan te plant. Dit is egter makliker gesê as gedoen. In ons eie land met sy groot neerslae laegraadse steenkool kan "vuil" krag baie goedkoper opgewek word as sogenaamde "skoon" krag wat nie so omgewingsbesoedelend is nie. Gelukkig lyk dit of die Suid-Afrikaanse Departement van Omgewingsake bereid en gereed is om die probleem van lugbesoedelende kragsentrales vorentoe met mening te pak.
Reuse-boomaanplantings is straks minder haalbaar, omdat Suid-Afrika se landbougrond so beperk is. Tog bly dit 'n ideaal waaraan daar deurlopend gewerk kan word.
En hoe kan ek en jy help?
AARDVERWARMING mag 'n groot probleem wees, maar daar is baie klein dingetjies wat ons almal kan doen om 'n verskil te maak. Baie van die oortollige kweekhuisgasse word immers vrygestel as gevolg van dinge wat ons elke dag doen.
Om in 'n motor te ry of elektrisiteit te gebruik, is nie verkeerd nie, maar as ons mooi daaraan dink is, is ons met elke oorbodige motorrit of die onnodige aanskakeling van 'n elektriese lig of toestel besig om tot die probleem van aardverwarming by te dra. Ry jou ouers en jul bure byvoorbeeld soggens met vier aparte motors om jou en jou maats by die skool af te laai? Hoekom vorm julle nie 'n ryklub en ry om die beurt met net een motor nie?
Baie krag word nog in Suid-Afrika deur steenkool opgewek en steenkoolverbranding is erg besoedelend. Elke keer wanneer ons die ligte, stoof, ketel, televisie of rekenaar aanskakel, dra ons dus ons deeltjie by om kweekhuisgasse in die lug te plaas. Skakel dus af wanneer jy ook al kan.
Nog 'n manier waarop ons kan help, is om bome te plant waar en wanneer dit vir ons moontlik is. Ons kan ook help om bome te bewaar deur voorkeur te gee aan herwonne produkte—soos herwonne papier—bo produkte wat uit afgekapte bome gemaak word.
Maar die belangrikste van alles is dat ons voortdurend daarvan bewus sal bly dat ons ons omgewing moet skoon hou. Ons is dit immers nie net aan onsself verskuldig nie, maar ook aan die latere geslagte op die ruimteskip Aarde.
BO: Brande in die Amasone-woud lewer 'n skrikwekkende bydrae om die koolstofdioksied in die atmosfeer bokant aanvaarbare vlakke te laat vermeerder. "Die woude het 'n kruitvat geword waarin mense besig is om brandende vuurhoutjies te gooi," sê die ekoloog Foster Brown. Hy is een van verskeie wetenskaplikes wat deur NASA van Amerika befonds word om Brasilië te help om die verwoestende bosbrande te voorkom en te beheer. Fotokopiereg Foster Brown, Woods Hole Research Center.