3.5. A földfelszín kisugárzása, üvegházhatás

A légkörben lévő üvegházgázok az infravörös tartományba eső földfelszíni kisugárzást részben elnyelik, illetve visszasugározzák. Így mindössze a hosszúhullámú tartományba eső sugárzási energia 5%-a tud akadálymentesen a világűr felé távozni. A légköri gázoknak ezt a szelektív abszorbciós képességét, s a következményként jelentkező melegebb légkört nevezzük a légkör üvegházhatásának (3.23. ábra).

A légkör természetes üvegházhatása teszi lehetővé, hogy nem  -18°C a Föld átlaghőmérséklete, hanem 15°C. Ebből a 33°C-os hőmérsékleti többletből rendre 21°C, 7°C, 2°C és 1°C-ért felelősek a légkör fontosabb üvegházhatású gázai: a vízgőz, a szén-dioxid, az ózon és a dinitrogén-oxid. A vízgőz és a szén-dioxid gáz fontosabb elnyelési sávjait a 3.24. ábra mutatja be. A 10 μm-es hullámhossz környezetében található az ún. légköri ablak, ahol szinte akadálymentesen történhet a földi kisugárzás.

Az üvegházgázok légköri koncentrációja szignifikánsan megváltozott az elmúlt évszázadban, illetve néhány gáz esetében csupán az utolsó évtizedekben. Ez maga után vonja a légköri energiamérleg komponenseinek változását, az üvegházhatás fokozódását, mely a sokrétű visszacsatolási mechanizmusok egyidejű működése miatt nehezen modellezhető, s nehezen prognosztizálható folyamatláncolatokat eredményez.

 

A légköri üvegházhatás

3.23. ábra: A légköri üvegházhatás. A Földfelszín hosszúhullámú kisugárzásának egy részét a légkör alkotóelemei (légköri gázok, aeroszol részecskék, felhők) elnyelik, majd egy részüket a felszín felé újra kisugározva mintegy „visszatartják” a hőt.

 

A Föld hosszúhullámú kisugárzásának Planck-függvénye

3.24. ábra: A Föld hosszúhullámú kisugárzásának Planck-függvénye. Jól láthatók a légköri üvegházhatás két legfontosabb elemének, a vízgőznek és a szén-dioxidnak a fontosabb elnyelési sávjai, melyeket a grafikonon szürkével jelöltünk.