drivhuseffekten

Drivhuseffekten er en naturlig prosess der noen gasser gjør en planets overflate varmere enn den ellers ville vært. Den forekommer på Jorden og andre planeter som har atmosfære. De såkalte drivhusgassene fanger opp (absorberer) varmestråling, og noe av denne varmen sendes ned mot overflaten. Det gir høyere temperatur i lufta og ved bakken, enn det ellers ville vært.

Den naturlige drivhuseffekten er en forutsetning for liv på Jorden, slik vi kjenner det. Uten drivhusgassene i atmosfæren ville middeltemperaturen på Jorden ha vært så lav som -18 °C. I dag er middeltemperaturen omkring 15 °C.

Planeten Venus har en langt sterkere drivhuseffekt enn Jorden. Her består atmosfæren av ca 96 prosent karbondioksid (CO₂). Drivhuseffekten fører til at overflatetemperaturen ligger så høyt som omkring 450 °C.

Begrepet drivhuseffekt ble første gang brukt av den franske fysikeren og matematikeren Joseph Fourier i 1824.

Naturlovene sier at ethvert legeme sender ut varmestråling. Denne strålingen er egentlig lys og er en ren form for energi. Det er en sammenheng mellom temperaturen til legemet og varmestrålingen som sendes ut. Temperaturen styrer både intensiteten (varmetapet) og bølgelengden (fargen på lyset). Solen har høy temperatur og sender ut kortbølget stråling (sollyset som vi kan se med egne øyne). Jorden har mye lavere temperatur, og sender ut langbølget stråling (varmestråling, også omtalt som infrarødt lys). Drivhusgassene slipper gjennom den kortbølgete strålingen fra sola, men fanger opp den langbølgete varmestrålingen fra jorda.

Av sollyset blir rundt 30 % reflektert tilbake av luft, skyer og Jordens overflate. Rundt 70% av sollyset blir fanget opp (absorbert) og er med på å varme opp Jorden. Omkring 25 % blir absorbert i atmosfæren og 45 %  ved bakken. Når sollyset fanges opp av bakken blir energien til varme, og noe av denne varmeenergien blir på nytt avgitt som oppadgående varmestråling. Varmestrålingen absorberes av drivhusgassene og av skyer. Halvparten av den absorberte strålingsenergien blir sendt tilbake mot jordoverflaten og er en forklaring på den økte temperaturen her.

Ikke all varmeenergien fra bakken blir avgitt gjennom stråling. Noe av energien fører i stedet til fordampning av vann og til oppstigning av varm luft (konveksjon).

Jordens temperatur har nær sammenheng med mengden av drivhusgasser i atmosfæren. Dette er vist blant annet ved målinger i iskjerner som er opptil 400 000 år gamle. I de siste tusen år før den industrielle revolusjon var det ikke så store endringer i mengden av drivhusgasser. De siste to hundre årene har det vært en sterk økning i mengden av disse gassene.  Fra begynnelsen av 1700-tallet og fram til i dag, har konsentrasjonen av CO₂ i atmosfæren økt med ca 30 % som følge av forbrenning av fossilt brensel og avskoging. Det har også vært en sterk økning i konsentrasjonen av andre drivhusgasser. Konsentrasjonen av metan (CH₄) er i dag ca 2,5 ganger høyere enn i tiden før den industrielle revolusjonen. Atmosfæren er også tilført drivhusgasser som ikke forekommer naturlig, som for eksempel KFK-gasser.

De viktigste drivhusgassene i atmosfæren er vanndamp (H₂O), karbondioksid (CO₂), metan (CH₄), lystgass (dinitrogenoksid, N₂O) og ozon (O₃).

Vanndamp står for ca 50% av drivhuseffekten på jorden, skyer ca  25% og CO₂ ca 20%, i følge publiserte resultater fra NASA (2010). De øvrige drivhusgassene bidrar i mindre grad.

Vanndamp har størst drivhuseffekt, men den har kort levetid i atmosfæren fordi den omdannes til skyer og regner ut, noe som gjør at mengden varierer betydelig fra sted til sted. Konsentrasjonen av vanndamp i Jordens atmosfære påvirkes ikke direkte av menneskene. Men, økt temperatur gir økt fordampning og mer vanndamp i atmosfæren, som igjen gir økt temperatur. En slik sammenheng kalles en tilbakekopling.  Drivhuseffekten er følgelig nært knyttet til vannets kretsløp gjennom måten fuktig luft stiger på (konveksjon), skydannelse, og nedbørsmønstre. Konveksjon spiller en rolle for varmestrømmen fra planetens overflate til høyere nivåer hvor den kan forsvinne ut til verdensrommet.

Andre drivhusgasser som karbondioksid, metan, lystgass og ozon har både naturlige og menneskeskapte kilder, mens drivhusgasser som klorfluorkarboner (KFK) utelukkende er menneskeskapte forbindelser.

Hvor mye hver enkelt drivhusgass bidrar til temperaturøkningen, er avhengig av hvor effektivt gassen absorberer langbølget stråling fra Jorden, og hvordan dens absorberingsevne sammenfaller med andre gasser. Dessuten kommer det an på hvor mye av gassen som er tilstede.

Det er stor variasjon i levetiden til drivhusgassene: fra noen måneder til 50 000 år. CO₂ har en levetid på opptil 200 år, mens metan har omkring 12 år. Metan har størst virkning på klimaet de første 20 årene etter at den er sluppet ut, mens lystgass virker mye lenger i atmosfæren.

Utslipp av drivhusgasser regnes ofte om til «CO₂-ekvivalenter» ved hjelp av gassenes GWP-verdier, det vil si deres globale oppvarmingspotensiale. (På engelsk «Global Warming Potential»). Dette angir de tilsvarende utslipp av CO₂ som gir samme oppvarmingseffekt over en valgt tidshorisont, som gjerne settes til 100 år. CO₂ er minst effektiv som drivhusgass per kg, men likevel er gassens bidrag til den globale oppvarmingen størst, fordi mengden som slippes ut er mange ganger større enn mengden av de andre drivhusgassene. CO₂ står for ca 60 % av den menneskeskapte forsterkningen av drivhuseffekten frem til i dag.

Et flertall av verdens klimaforskere er bekymret for at aktiviteter menneskene står bak, fører til en forsterket drivhuseffekt. Siden slutten av 1800-tallet har Jordens middeltemperatur steget med omkring 0,8 °C. Dette skyldes blant annet utslipp av drivhusgassen CO₂ fra forbrenning av fossilt brennstoff. Den største delen av økningen har foregått de siste tiårene. Det er bred enighet om at dette skyldes en forsterket drivhuseffekt, gjennom en menneskeskapt økning av drivhusgassene i atmosfæren. På grunnlag av scenarier for framtidige utslipp, og en sammenstilling av omfattende studier med klimamodeller, har FNs klimapanel (IPCC) konkludert med en sannsynlig økning i global middeltemperatur på mellom 1,4 og 5,8 °C fra 1990 til år 2100. Klimafølsomheten, dvs økningen i temperatur hvis CO₂-konsentrasjonen dobles, har  hatt  et ganske robust estimat  på ca 2,0-3,0°C siden Charney-rapporten fra 1979.

Den forsterkede drivhuseffekten, med tilhørende temperaturstigning, representerer en langsiktig og alvorlig utfordring som det er svært vanskelig å bedømme de fulle konsekvensene av. Drivhuseffekten og vannets kretsløp er knyttet sammen gjennom fordampning, konveksjon, skyer og nedbør, noe som betyr at en økt drivhuseffekt vil skape endringer i nedbørsmønstrene. Det finnes en rekke forsterkende og dempende tilbakekoblingsmekanismer i klimasystemet. Hvordan disse vil reagere på en forsterket drivhuseffekt og oppvarming, i tillegg til hvordan de fanges opp av klimamodellene, utgjør et vesentlig usikkerhetsmoment i vurderingen av hvordan framtidas klima på Jorden ventes å bli.

• Klimaendringer   
• Klimakonvensjonen
• Elektromagnetisk stråling

• FNs klimapanel (IPCC)
• En ny og gammel definisjon på drivhuseffekten. Artikkel av Rasmus Benestad på nettsidene til Tekna