Mitä kuvittelet, kun kuulet lauseen “kasvihuonekaasut?” Jos ajattelet tehosta röyhtävänsä hiiltä tai joutokäyttöisillä autoilla täynnä pakattua moottoritietä, mielessä olet oikealla tiellä: Näiden ja muiden ihmisten aiheuttamat päästöt ohjatut prosessit oksentavat kymmeniä miljardeja tonneja hiilidioksidia ilmaan vuosittain. Mutta osoittautuu, että CO2 ei ole ainoa peli kaupungissa. Se on yksi monista kasvihuonekaasuista, jotka vangitsevat lämmön ilmakehään, ajaen ilmaston lämpenemistä ja ilmastonmuutosta. Tässä on mitä sinun on tiedettävä hiilidioksidin serkuista - kasvihuonekaasuista, jotka saavat vähemmän ilma-aikaa, mutta ovat yhtä tärkeitä maan ilmakehälle.
Tutkijat ovat tienneet kasvihuonekaasuista siitä lähtien, kun ranskalainen fyysikko ja matemaatikko Joseph Fourier teoreettisesti ajatteli, että planeetan lämpötilaa täytyy säädellä jollain, joka absorboi auringonsäteet ja emittoi osan tuloksena olevasta lämmöstä takaisin maahan. Fourier teoriassa, että kaasujen on oltava jotain, ja muut tutkijat jatkoivat pian 1820-luvulla tekemistään töitä päättäessään selvittää, mitkä kaasut vangitsevat maapallon auringon lämpöä. Lopulta ihmiset alkoivat verrata näiden kaasujen työtä kasvihuoneen peittävän lasin työhön, pomppia sen sisäistä lämpöä takaisin sitä emittoivaan rakennukseen ja lämmittämään itseään myös ulkoilman ollessa kylmä.
Ajan myötä tutkijat alkoivat kehittää enemmän vivahteikkaampaa näkemystä siitä, kuinka kaasut muodostuvat ja toimivat. Kaikki maapallon kaasut eivät ole kasvihuonekaasuja. Kasvihuonekaasujen määrä ilmakehässä riippuu lähteistä (niitä tuottavat luonnolliset ja ihmisen tekemät prosessit) ja nieluista (reaktiot, jotka poistavat kaasut ilmakehästä). Hiilidioksidi on vain osa tuosta yhtälöstä ja vain toiseksi runsas kasvihuonekaasu maan päällä.
Luettelon kärjessä on vesihöyry, kaikkien kasvihuonekaasujen isoäiti. Vesihöyryä on läsnä missä tahansa mitattavissa oleva kosteus. Pilvet eivät ole vesihöyryä - vesihöyry on näkymätön. Mutta se ei tarkoita, ettei sitä ole runsaasti: Noin 80 prosenttia ilmakehän kasvihuonekaasujen kokonaismassasta on vesihöyryä.
Vesihöyry kuulostaa melko karkealta, mutta se on osa sykliä, joka lämmittää maata. Tässä se on sekava: Vesihöyry ei aiheuta ilmaston lämpenemistä, mutta se pahentaa sitä. Hiilidioksidin ja muiden päästöjen kasvaessa myös vesihöyry kasvaa. Väkevämpi vesihöyry ja korkeammat haihtumisnopeudet tarkoittavat ilmaston lämpenemistä.
Ilmiötä kutsutaan stratosfäärin vesihöyryn palautteeksi ja se koskee Sean Davisia, CIRES-tutkijaa, joka työskentelee kansallisessa valtameri- ja ilmakehän hallinnossa ja jonka tutkimus keskittyy kaasuun. "Se on todella monimutkainen ongelma", hän kertoo Smithsonian.com-sivustolle. Vuonna 2013 Davis ja hänen kollegansa näyttivät todisteita siitä noidankehästä - ja ehdottivat, että se vaikuttaa merkittävästi maapallon ilmastoherkkyyteen. Vaikka tutkijoiden käytettävissä on satelliitteja ja avaruuteen perustuvaa tutkaa, joka tarkkailee sademäärää, hän tarvitsee edelleen lisätietoja siitä, kuinka vesihöyry ja hiilidioksidi vuorovaikutuksessa maan ilmakehässä.
Metaani, joka on kolmanneksi runsas kasvihuonekaasu, on tutkijoille samanlainen. Viime vuosina he ovat oppineet paljon enemmän siitä, kuinka kaasu, joka on Yhdysvaltojen toiseksi suurin päästö, vaikuttaa ilmaston lämpenemiseen. Metaania päästää kaikkea lehmästä lehmiltä kosteikkoihin ja maakaasujärjestelmiin. Teollisuus, maatalous ja mädäntymät huolehtivat siitä, että ilmakehään pääsee paljon. Mutta vaikka kaasu lämmittää maata asteikolla enemmän kuin CO2 (jopa 86 kertaa enemmän), sekä anturit että ympäristövahtikohteet aliarvioivat usein.
Muut kaasut vaikuttavat ilmastonmuutokseen ja ilmaston lämpenemiseen - siellä on typpioksidia, jota vapauttaa lannoite ja josta on tullut yksi ilmakehän suurimmista otsonikerrosta heikentävistä aineista. Saatat tuntea kaasun paremmin hammaslääkärien toimistoissa ja kermavaahtojakelijoissa, mutta ilmakehässä on myös paljon typpipitoista. Teollisuuskauden alusta 1700-luvulta lähtien typpioksidipitoisuudet ovat kasvaneet, ja kaasun ilmakehän pitoisuudet voisivat melkein kaksinkertaistua vuoteen 2050 mennessä.
Dityppioksidi ei ole huolestuttava pelkästään sen lämpenemisvoiman vuoksi (yksi molekyyli vangitsee niin paljon lämpöä kuin 300 CO2-molekyyliä). N2O-molekyylin hajoaminen voi viedä yli vuosisadan. Sillä välin se vaikuttaa otsonin häviämiseen ilmakehässä, mikä puolestaan kannustaa lämpenemään maan päällä. N2O: sta ei vielä tiedetä, että tutkijat eivät tiedä: Esimerkiksi sen otsonikerrosta heikentävä potentiaali tuntuu herkältä erilaisille ympäristöolosuhteille. Kestää vuosikymmeniä, ennen kuin on selvää, kuinka kaasu reagoi muiden kasvihuonekaasujen ja muuttuvan ilmaston kanssa.
Vaikka kloorifluorihiilivedyt tai CFC-yhdisteet eivät ole myrkyllisiä ihmisille ja ovat inerttejä alemmassa ilmakehässä, asiat ovat erilaisia, kun ne saavuttavat stratosfäärin. Siellä ihmisen aiheuttamat kemikaalit syövät otsonia, ja niitä on edelleen läsnä nykypäivän ilmakehässä huolimatta laajoista säädöksistä, joilla pyritään sulkemaan otsonireikä.
Kuten N2O, myös CFC-yhdisteet kestävät pitkään ilmakehän yläpuolella. Niitä lopetetaan asteittain syystä: Molekyylin mukaan CFC-yhdisteillä on paljon suurempi ilmaston lämpenemispotentiaali kuin hiilidioksidilla. Esimerkiksi CFC-13 (tunnetaan myös nimellä Freon 13), joka jäähdyttää joitain teollisuuden pakastimia, on 16 400 kertaa lämpimämpi kuin hiilidioksidi 500 vuoden aikana. CFC-yhdisteet ovat kiellettyjä Yhdysvalloissa, mutta paljon niistä päästiin ilmakehään ennen Montrealin pöytäkirjaa, josta sovittiin vuonna 1987. Vaikka niitä ei enää ole deodoranttipurkeissa ja ruiskupulloissa, ne ovat edelleen yläpuolella, hajottaen otsoni. (Olisi hypoteettisesti N2O: n ja CFC-yhdisteiden kannalta hyödyllistä "syödä" otsonia, kun se on troposfäärissä, jossa sitä teknisesti pidetään "huonoina" kasvihuonekaasuina. Mutta kun otsoni saattaa sen stratosfääriin, se todella suojaa maata auringon raa'alta säteiltä.)
On houkuttelevaa ajatella, että koska hiilidioksidilla on niin paljon vastinetta, siitä ei kannata huolehtia. Mutta se, että CO2 ei ole ainoa kasvihuonekaasu, ei tarkoita, että se ei aiheuta huolta. "Monet ihmiset käyttävät [kasvihuonekaasuja] vähentääkseen hiilidioksidin merkitystä", Davis sanoo. ”Se on suurin ongelma, jota kohtaamme.” Jotkut kaasut saattavat olla runsaampia, mutta yhtään niistä eivät ole itsenäisiä - ja kun hiilidioksidimäärät nousevat ennennäkemätöntä tasoa, on vaikea arvioida, kuinka vaarattomien minkä tahansa tyyppisten päästöjen seuraukset voivat olla.
