طيف الموجات الكهرومغنطيسية للضوء

ويتم امتصاص الموجات الحرارية، التي تظهر في الشكل أعلاه من خلال طيف الموجات الكهرومغنطيسية للضوء، في الغلاف الجوي حيث يعمل بخار الماء، وكذلك غاز ثاني أكسيد الكربون وغاز الميثان وغازات ومركبات أخرى، على امتصاص الموجات تحت الحمراء (Infra Red) طويلة الموجات في طيف الضوء، فيما تتسرب كميات منها إلى الفضاء الخارجي البارد بفعل انعكاسها عن العوالق المتناثرة في الجو، أو بفعل إعادة ابتعاثها بالإشعاع من قبل الغازات الدفيئة التي تكون درجة حرارتها قد ارتفعت بفعل ظاهرة الانحباس الحراري.

وهكذا ترفع الإشعاعات الشمسية التي تصل إلى سطح الأرض درجة حرارة اليابسة والمسطحات المائية، الأمر الذي يؤدي إلى إعادة ابتعاث الموجات الحرارية في الجو فيعاد امتصاص بعضها من قبل الغازات الدفيئة فيما يرتد بعضها الآخر عن الغلاف الجوي إلى سطح الأرض مرة أخرى ليرفع من درجة حرارتها، فتبتعث الموجات الحرارية مرة أخرى، وهكذا دواليك، إلى أن تتناقص شدة الانعكاس وتتبدد، في الوقت الذي تكون فيه الإشعاعات الشمسية مستمرة السقوط على جهة الأرض المقابلة لقرص الشمس.

ومن المعلوم أيضاً أن كمية ابتعاث الحرارة من الغازات الدفيئة صوب الأرض تكون أكبر باقترابنا من سطح الأرض، وذلك لارتفاع درجة الحرارة كلما اقتربنا من سطح الأرض الدافئ نسبياً، الأمر الذي يزيد من شدة ظاهرة انحباس الحرارة في الغلاف الجوي الأقرب من سطح الأرض.

هذه القوة الابتعاثية المشعة (Radiative Force) للغازات الدفيئة تقاس بالواط للمتر المربع الواحد (W/m2) وترتبط بعلاقة لوغرثمية مع زيادة كمية الغازات، وهذا يعني أن زيادة نسبة الغازات لا تستوجب بالضرورة زيادة الانحباس الحراري بالنسبة ذاتها، بل يتصاعد الأثر بمعدل أكبر. وهذا ما يزيد من خطورة تعاظم التلويث الذي نمارسه على هذا الكوكب يوماً إثر آخر.

إن أهم الغازات الدفيئة التي تمتص الموجات الحرارية هي بخار الماء الموجود في الهواء بنسبة قد تصل إلى نحو 2%؛ أما ثاني أكسيد الكربون المتوافر في الجو بنسب تتراوح بين 0,03 – 0,04% من نسب مجمل الغازات في الغلاف الجوي، فنسبته ضئيلة جداً ولكن أثره على الانحباس الحراري عظيم، علماً بأن هذا الغاز قد ازداد بنسبة أكثر من 30% عما كان عليه في نهاية القرن الثامن عشر.

وينتج غاز ثاني أكسيد الكربون بصورة أساسية عن احتراق الوقود التقليدي وتغير استخدامات الأراضي نتيجة حرثها وكشف المواد المتعفنة التي تطلق هذا الغاز وغيره من الغازات الدفيئة، كما ينجم عن صناعة الأسمنت وغيرها من الصناعات والنشاطات الإنسانية؛ إذ تساهم صناعات الإسمنت وحدها بنسبة نحو 5% من ظاهرة الانحباس الحراري. وهذا يستدعي أن يشرع العلماء في اختراع مادة بديلة للإسمنت في أقرب وقت بحيث تكون رفيقة بالبيئة وتؤدي الأغراض المنشودة منها.

الغازات الدفيئة

الرمز الكيميائي

التركيز قبل الثورة الصناعة

ثاني أكسيد الكربون

CO2

278 جزءاً بالمليون

الميثان

CH4

700 جزءاً بالبليون

أكسيد النيتروز

N2O

275 جزءاً بالبليون

CFC-12

CCL2F2

صفر

HCFC-22

CHCLF2

صفر

Perfluoromethane

CF4

صفر

سادس فلوريد الكبريت

SF6

صفر

محتوى الهواء من الغازات الدفيئة قبل الثورة الصناعية

المرجع: IPCC, Cambridge University Press, 1996

ويبين الجدول أعلاه نسبة محتوى الهواء في الغلاف الجوي من الغازات الدفيئة الرئيسة، وذلك قبل انطلاق الثورة الصناعية، أي منذ نحو مئتي عام، وكذلك يبين كيف أن بعض الغازات لم تكن موجودة آنذاك، وهي الغازات الأربعة الأخيرة في الجدول.

أما غاز الميثان، فقد ازداد في الغلاف الجوي للأرض بنسبة نحو 150% عما كان عليه في نهاية القرن الثامن عشر، أي منذ انطلاقة الثورة الصناعية الأولى في أوروبا. وهو ينجم عن احتراق الوقود الأحفوري وزراعة الأرز وبعض النشاطات الزراعية الأخرى، كما ينجم عن مكبات النفايات وبفعل التجشوء وانفلات أمعاء الحيوانات، وأسباب أخرى كثيرة؛ إذ يحتوي الهواء الجوي اليوم على نحو 1750 جزءاً بالبليون من غاز الميثان.

ومن المعلوم أن أثر تربية المواشي وإنتاج اللحوم تسهم بنسبة لا تقل عن 18 % في ظاهرة الانحباس الحراري؛ وربما يرتبط المسبب في شدة تأثير قدرة غاز الميثان على امتصاص الموجات الحرارية الطويلة، والتي تزيد بنحو 21 مرة عن قدرة غاز ثاني أكسيد الكربون، كما يظهر في الجدول القادم، فضلاً عن تقلص الرقع الشجرية الخضراء وتأسيس مصانع لإنتاج اللحوم وما إلى ذلك. وقد ازداد معدل محتوى الهواء من غاز الميثان بمقدار 7 أجزاء بالبليون في عام 2009 مقارنة بعام (2)2008على سبيل المثال.