Neraca Energi Bumi dan Pemaksa Radiatif Perubahan Iklim



Baca artikel ini untuk mempelajari tentang keseimbangan energi di Bumi dan pemaksaan radiasi perubahan iklim.

Pengantar:

Bumi kita menerima radiasi gelombang pendek dari matahari; sepertiganya dipantulkan dan sisanya diserap oleh atmosfer, lautan, daratan, es, dan biota. Energi yang diserap dari radiasi matahari diimbangi dalam jangka panjang dengan radiasi keluar dari bumi dan atmosfernya.

Tetapi keseimbangan antara energi yang diserap dan dipancarkan selama gelombang panjang radiasi infra merah dapat berubah karena banyak faktor alam seperti keluaran energi matahari, variasi lambat dalam orbit bumi dan faktor antropogenik yang menyebabkan efek rumah kaca, pemanasan global, musim dingin nuklir dan penipisan lapisan ozon dan lubang ozon di Antartika. Penyerapan radiasi infra merah umumnya disebut sebagai pemaksaan radiasi.

Atmosfer kita terbagi menjadi berbagai lapisan horizontal. Masing-masing dicirikan oleh kemiringan profil suhunya. Mulai dari permukaan bumi lapisan-lapisan ini disebut troposfer, stratosfer, mesosfer, dan termosfer. Di troposfer dan mesosfer suhu menurun dengan ketinggian, sedangkan di stratosfer dan termosfer, suhu meningkat dengan ketinggian.

Ketinggian transisi yang memisahkan lapisan-lapisan ini disebut tropopause, stratopause, dan mesopause. Lebih dari 80% massa atmosfer dan semua awan uap air dan presipitasi terjadi di troposfer. Di khatulistiwa mungkin sekitar 18 km tetapi berkurang hingga 10-12 km di pertengahan garis lintang dan di kutub mungkin hanya sekitar 5-6 km. Di troposfer, suhu biasanya menurun 5 hingga 7°C per km.

Wilayah ini biasanya merupakan tempat yang sangat bergejolak karena terdapat gerakan vertikal yang kuat yang menyebabkan pencampuran udara yang cepat dan sempurna. Pencampuran ini meningkatkan kualitas udara karena dengan cepat mengurangi berbagai polutan. Di atas troposfer adalah stratosfer, yang merupakan lapisan udara kering yang stabil.

Polutan yang masuk ke stratosfer dapat tetap berada di sana selama bertahun-tahun sebelum terbawa kembali ke troposfer, di mana polutan tersebut lebih mudah hilang dan akhirnya dihilangkan dengan pengendapan atau presipitasi. Di stratosfer gelombang pendek radiasi ultraviolet diserap oleh ozon (O 3 ) dan oksigen (O 2 ), sehingga udara menjadi panas. Pembalikan suhu yang dihasilkan menyebabkan stabilitas zona ini. Troposfer dan stratosfer bersama-sama menyumbang sekitar 99,9% dari massa atmosfer.

Setelah stratosfer terletak mesosfer. Di wilayah ini juga udara bercampur cukup cepat. Di atas mesosfer adalah termosfer. Di termosfer pemanasan terjadi karena penyerapan energi matahari oleh atom oksigen. Di termosfer terdapat pita padat partikel bermuatan, yang disebut ionosfer. Ini mencerminkan gelombang radio kembali ke bumi sehingga sebelum penemuan satelit, ionosfer sangat penting untuk komunikasi di seluruh dunia.

Efek rumah kaca:

Radiasi matahari gelombang pendek yang memiliki ­panjang gelombang kurang dari 3 µm dapat dengan mudah melewati atmosfer, sedangkan radiasi terestrial gelombang panjang yang dipancarkan oleh permukaan bumi (lebih dari 3 µm) sebagian diserap oleh sejumlah jejak gas yang ada di atmosfer. Jejak gas ini dikenal sebagai gas rumah kaca. (GRK).

Gas rumah kaca utama adalah karbon dioksida (CO 2 ) metana (CH 4 ) nitro oksida (N 2 O), uap air dan ozon (O 3 ) yang ada di troposfer dan stratosfer. Selain gas rumah kaca alami ini dalam beberapa dekade terakhir, chlorofluorocarbon (CFC) dan halokarbon lainnya juga ditambahkan dalam daftar, karena berbagai aktivitas manusia.

Ketika radiasi matahari atau sinar kosmik melewati atmosfer, mereka dipengaruhi oleh berbagai gas dan aerosol di udara. Gas-gas ini dapat membiarkan energi radiasi atau sinar matahari melewatinya tanpa terpengaruh, atau menyebarkan sinar melalui pantulan atau mereka dapat menghentikannya dengan menyerap radiasi yang masuk ini.

Demikian pula, gas-gas ini juga menyerap radiasi inframerah keluar (1R) yang dipancarkan oleh permukaan bumi. Sebagian besar radiasi termal gelombang panjang yang dipancarkan bumi diserap oleh gas rumah kaca yang aktif secara radioaktif. Uap air (H 2 O) yang merupakan gas rumah kaca yang sangat penting menyerap radiasi termal dengan kuat pada kurang dari 8 µm dan lebih dari 18 µm serta pita yang berpusat pada 2,7 µ.m dan 4,3 µm.

Antara 7-12 µm jendela atmosfer ditemukan yang merupakan langit yang relatif cerah untuk radiasi terestrial keluar. Radiasi dalam panjang gelombang ini dengan mudah melewati atmosfer kecuali pita serapan yang kecil namun cukup penting antara 9,5 µm dan 10,6 µm, yang terkait dengan ozon. Semua radiasi matahari yang masuk dengan panjang gelombang kurang dari 0,3 µm yaitu radiasi ultraviolet (UV) diserap oleh oksigen dan ozon.

Penyerapan radiasi UV ini terjadi di stratosfer, yang melindungi permukaan bumi dari radiasi ultraviolet yang berbahaya. Gas rumah kaca aktif radioaktif menyerap panjang gelombang lebih dari 4 µm. Karena penyerapan ini atmosfer menjadi panas yang kemudian memancarkan energi kembali ke bumi dan ruang angkasa juga seperti yang ditunjukkan pada diagram (gambar 1). Gas rumah kaca ini bertindak sebagai selimut termal di seluruh dunia, menaikkan suhu permukaan bumi.

Istilah efek rumah kaca didasarkan pada konsep rumah kaca konvensional yang terbuat dari kaca. Kaca dengan mudah mentransmisikan radiasi matahari gelombang pendek ke dalam rumah kaca dan menyerap hampir semua radiasi gelombang panjang yang dipancarkan oleh bagian dalam rumah kaca. Perangkap radiasi ini sebagian bertanggung jawab atas peningkatan suhu di dalam rumah kaca. Banyak dari efek ini semata-mata karena pengurangan pendinginan konvektif ruang dalam yang disebabkan oleh selungkup. Pemanasan interior mobil Anda setelah parkir di bawah sinar matahari adalah contoh sederhana dari efek rumah kaca.

Jika bumi tidak memiliki efek rumah kaca alami, suhu rata-ratanya adalah -19°C. Dengan demikian kita dapat mengatakan bahwa efek rumah kaca bertanggung jawab atas pemanasan bumi. Meskipun efek rumah kaca adalah fenomena alam dan telah ada sejak dahulu kala, tetapi setelah Revolusi Industri atau kita dapat mengatakan bahwa sejak tahun 1950-an karena pesatnya industrialisasi, penebangan hutan untuk penggunaan lahan dan, peningkatan kendaraan yang luar biasa, dll. rumah kaca, gas-gas di lingkungan meningkat berkali-kali lipat karena suhu bumi meningkat dengan kecepatan yang jauh lebih cepat. Ini adalah penyebab utama keprihatinan bagi semua negara maju maupun negara berkembang.

Pemaksaan Radiatif Perubahan Iklim:

Padahal efek rumah kaca adalah fenomena alam yang menyebabkan suhu bumi menjadi 34°C lebih tinggi daripada jika tidak ada gas aktif radiatif di atmosfer. Cukup jelas sekarang bahwa sumber emisi banyak gas dan aerosol buatan manusia mempengaruhi efek rumah kaca, yang menyebabkan ketidakpastian dalam prediksi iklim global di masa depan Seperti yang ditunjukkan dalam model aliran energi rata-rata global

Energi matahari masuk yang diserap bumi dan atmosfernya adalah 235 w/m 2 , yang diimbangi dengan 235 w/m 2 , radiasi gelombang panjang keluar. Jika karena alasan apa pun sejumlah energi ekstra ditambahkan ke energi radiasi yang masuk, maka untuk sementara keseimbangan ini akan terganggu meskipun, dengan berlalunya waktu, sistem iklim akan menyesuaikan diri dengan perubahan itu dengan menaikkan atau menurunkan suhu permukaan bumi. bumi, sampai keseimbangan kembali. Secara matematis kita dapat merepresentasikan proses sebagai berikut. Awalnya sistem seimbang memiliki energi matahari masuk yang diserap (Qabs) dan energi radiasi keluar (Qrad)

Ketika sistem terganggu oleh pemaksaan radiatif yaitu AF (w/m 2 ) terhadap energi yang diserap yang datang, kesetimbangan baru akan terbentuk dengan waktu sehingga

di sini delta mengacu pada perubahan jumlah energi yang diserap dan dipancarkan. Pada mengurangkan 1 dari 2 memberi

Sampai saat ini kita telah menggambarkan efek rumah kaca sebagai fenomena alam dimana suhu rata-rata bumi adalah 34°C lebih tinggi daripada jika tidak ada gas aktif radiatif di atmosfer. Konsep radiative forcing perubahan iklim dapat diterapkan pada akumulasi gas rumah kaca (GRK) di atmosfer karena keseimbangan antara radiasi matahari yang masuk dan radiasi bumi yang keluar terganggu.

Ini juga dapat diterapkan pada perubahan aerosol dan partikel karena sumber alami dan buatan manusia, penipisan ozon di stratosfer, akumulasi ozon yang diproduksi secara foto-kimia di troposfer dan variabilitas radiasi matahari yang mencapai atmosfer bumi.

Karena faktor-faktor ini, pemaksaan positif dan negatif dimungkinkan. Pemaksaan positif berkontribusi pada pemanasan global sedangkan pemaksaan negatif berkontribusi pada pendinginan bumi. Gas dan materi partikulat yang ada di atmosfer mampu memberikan efek pemaksaan radiasi langsung dan tidak langsung.

Pemaksaan langsung disebabkan oleh zat-zat di atmosfer yang sebenarnya telah dipancarkan dari suatu sumber. Gaya tidak langsung adalah gaya yang terjadi ketika zat tersebut menyebabkan perubahan atmosfer lainnya yang memengaruhi sifat radiasi atmosfer.

Misalnya aerosol secara langsung mempengaruhi gaya dengan menyerap atau memantulkan radiasi matahari, sedangkan mereka juga memberikan efek tidak langsung dengan mendorong perubahan albedo awan. Demikian pula halokarbon seperti klorofluorokarbon (CFC) juga memberikan efek langsung dan tidak langsung. Efek langsung dari halokarbon adalah peningkatan gaya radiasi karena gas-gas ini, yaitu karbon ditambah fluor, klor, dan/atau brom, menyerap radiasi terestrial gelombang besar dari bumi. Mereka juga menyebabkan efek tidak langsung dengan menghancurkan ozon (O 3 ) di stratosfer.

Ozon diserap di jendela radiasi atmosfer tengah hari, sehingga penghancuran ozon membuka jendela dan memungkinkan bumi menjadi lebih mudah dingin sehingga kita dapat mengatakan bahwa efek langsung halokarbon berkontribusi dalam pemanasan global sedangkan efek tidak langsungnya menghancurkan ozon membantu dalam pendinginan. planet. Dalam tabel yang diberikan di bawah ringkasan perkiraan saat ini pemaksaan radiasi diberikan yang disebabkan oleh efek langsung dan tidak langsung dari gas rumah kaca, aerosol dan partikel dan radiasi matahari.

Gas rumah kaca utama yang tercantum dalam tabel di atas tercampur dengan baik di atmosfer dan pemaksaan radiasinya dipahami dengan baik. Gambar. (2) menunjukkan kepentingan relatif dari gas rumah kaca utama (GRK) dalam hal perubahan gaya radiasi sejak masa praindustri yaitu tahun 1850 hingga saat ini. Dari total 2,45 W/m 2 pemaksaan sejak tahun 1850 bagian terbesar adalah karbon dioksida, yang menyumbang 64%, yang kedua adalah metana (CH 4 ) sebesar 19%, dari halokarbon sebesar 11% dan nitro oksida (N 2 O) menyumbang untuk 6% saja.

Kontribusi halokarbon disederhanakan dalam gambar ini karena efek pendinginan tidak langsungnya yang terkait dengan perusakan ozon tidak termasuk dalam data. Jika efek tidak langsung ini dimasukkan maka total pemaksaan halokarbon sebenarnya menjadi kurang dari 11%. Sekarang kita akan membahas tentang gas rumah kaca utama ini secara rinci.

Karbon Dioksida (CO 2 ):

Ini adalah gas rumah kaca utama dengan proporsi tertinggi yaitu 50-60% dan menyumbang hampir dua pertiga dari gaya radiasi saat ini. Pengukuran karbon dioksida atmosfer pertama yang tepat dan langsung dimulai pada tahun 1957 di Kutub Selatan dan pada tahun 1958 di Monaloa, Hawaii.

CO2 pada waktu itu sekitar 315 ppm dan tumbuh hampir pada tingkat 1 ppm per tahun hingga pertengahan tahun delapan puluhan dan sekarang tumbuh pada tingkat sekitar 1,6 ppm/tahun. CO 2 diambil dari atmosfer oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis seperti yang ditunjukkan pada persamaan ini

Di musim semi dan musim panas, pertumbuhan tanaman maksimal. Tingkat CO 2 turun dan mencapai titik terendah sekitar bulan Oktober di belahan bumi utara. Dalam respirasi, proses yang digunakan makhluk hidup untuk memperoleh energi, persamaan di atas dibalik. Dalam molekul organik kompleks respirasi dipecah mengembalikan karbon ke atmosfer.

Pada bulan-bulan musim gugur dan musim dingin laju respirasi melebihi laju fotosintesis. Ada penggantian bersih karbon ke atmosfer yang menghasilkan konsentrasi maksimum CO 2 di belahan bumi utara sekitar bulan Mei. Jadi karbon bergerak terus menerus dari atmosfer ke dalam rantai makanan (dalam fotosintesis) dan kembali ke atmosfer (dalam respirasi).

Reaksi respirasi adalah sebagai berikut:

CO 2 sekarang hampir 30% lebih tinggi daripada sebelum revolusi industri.

Metana (CH 4 ):

Akumulasi metana di atmosfer menyumbang 0,47w/m2 gaya radiasi , yaitu 19% dari total gaya rumah kaca langsung. Pada masa pra-industri konsentrasi metana di atmosfer kira-kira 700 bagian per miliar (ppb) selama ratusan tahun, tetapi pada tahun 1800-an. konsentrasinya meningkat pesat. Pada tahun 1992 mencapai 1714 ppb, yang hampir dua setengah kali lipat dari tingkat praindustri.

Metana adalah gas alami di atmosfer tetapi konsentrasinya meningkat pesat karena aktivitas manusia. Sumber alami metana adalah lahan basah, dan lautan melepaskan 160 juta ton metana per tahun sedangkan sumber buatan manusia menyumbang sekitar 375 juta ton pelepasan gas metana. Sekitar 50% antropogenik, emisi CH4 adalah hasil dari produksi makanan manusia dan sekitar 27% disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil.

Ketika produksi makanan dan energi meningkat untuk memenuhi permintaan populasi yang terus meningkat, emisi metana akan terus menjadi fraksi yang signifikan dari total pemaksaan radiasi. Diagram batang di bawah ini (Gbr. 3) menggambarkan persen kontribusi berbagai sumber antropogenik emisi metana.

Metana memiliki efek langsung dan tidak langsung pada pemaksaan radiasi. Karena CH 4 memiliki masa pakai yang lebih lama di atmosfer, CH 4 terus menyerap radiasi infra merah untuk waktu yang lebih lama, sehingga meningkatkan potensi pemanasan globalnya. Ada juga kekhawatiran akan kemungkinan bahwa karena pemanasan global sejumlah besar metana yang saat ini membeku di permafrost di wilayah paling utara dunia dapat dibebaskan dan memungkinkan dekomposisi anaerobik bahan organik yang membeku di permafrost sehingga menghasilkan lebih banyak metana. Pemanasan akibat peningkatan pelepasan metana bisa menambah pemanasan semula.

oksida nitrat:

Ini adalah gas rumah kaca alami lainnya, yang telah meningkat konsentrasinya karena aktivitas manusia. Pada masa pra industri konsentrasinya adalah 275 ppb. yang saat ini sebesar 312 ppb menunjukkan kenaikan 13%. Nitrous oksida dilepaskan ke atmosfer selama proses nitrifikasi siklus nitrogen.

Nitrous oxide menyumbang 6% dari pemaksaan radiasi. Sumber alami N2O melepaskan sekitar 9 juta ton nitrogen di atmosfer per tahun, dengan porsi terbesar berasal dari lautan dan tanah hutan basah. Sumber buatan manusia menyumbang sekitar 40% dari total emisi N2O yaitu 5,7 juta ton per tahun (IPCC, 1995), yang terutama disebabkan oleh pertanian tropis.

Konversi lahan hutan menjadi padang rumput dan penggunaan pupuk nitrogen pada lahan pertanian merupakan sumber utama emisi N 2 O. Sumber lainnya adalah pembakaran bahan bakar yang mengandung N 2 , konverter katalitik 3 arah di mobil dan banyak proses industri seperti produksi nilon. N 2 O juga memiliki usia atmosfer yang panjang diperkirakan sekitar 120 tahun yang berarti gangguan dalam siklus alaminya akan memiliki dampak yang bertahan lama. Secara perlahan terdegradasi di stratosfer oleh fotolisis.

Halokarbon:

Ini adalah molekul berbasis karbon yang memiliki klorin, fluor, atau brom di dalamnya. Ini adalah gas rumah kaca yang kuat. Ini juga sangat penting bagi lingkungan karena berkontribusi terhadap pemanasan global dan juga karena adanya atom klorin dan brom yang masuk ke stratosfer dan memiliki kemampuan untuk menghancurkan ozon di lapisan itu. Halokarbon termasuk klorofluorokarbon. (CFC) dan hidro klorofluorokarbon (HCFC).

CFC tidak beracun, tidak reaktif dan tidak mudah terbakar serta tidak larut dalam air. Karena sifatnya yang lembam, mereka tidak dihancurkan oleh reaksi kimia dan tidak dihilangkan dari troposfer oleh hujan. Jadi mereka memiliki waktu hidup atmosfer yang panjang. Mereka hanya dapat dihilangkan dengan fotolisis yaitu pemecahan oleh radiasi matahari gelombang pendek, yang terjadi ketika molekul mencapai stratosfer.

Tapi klorin dibebaskan oleh fotolisis CFC menghancurkan ozon stratosfer. Untuk mencegah penipisan ozon stratosfer ini, HCFC diperkenalkan sebagai pengganti CFC. Penambahan hidrogen memecah kelembaman mereka sehingga dihancurkan oleh reaksi kimia di troposfer sebelum hanyut ke stratosfer. Tapi mereka masih memiliki potensi suara untuk
menipiskan lapisan ozon. Hidro fluorokarbon (HFC) tidak memiliki klorin sehingga lebih baik daripada HCFC.

Halon mengandung bromin yang juga merupakan unsur perusak ozon. Mereka adalah molekul yang sangat stabil dan tidak terurai di troposfer, jadi mereka hanya melepaskan bromin itu setelah mencapai stratosfer dan dipecah oleh fotolisis. Mereka digunakan dalam alat pemadam kebakaran.

Ozon (O 3 ):

Ozon memiliki pita serapan yang kuat pada 9 µm yaitu, di tengah jendela atmosfer yang membuatnya menjadi gas rumah kaca yang penting. Ini adalah gas utama dalam kabut fotokimia karena produksi kabut asap terkait dengan industrialisasi besar sehingga konsentrasinya lebih tinggi di negara maju yaitu, di belahan bumi utara daripada di belahan bumi selatan.

Konsentrasinya juga bervariasi secara musiman dengan konsentrasi yang lebih tinggi di musim panas karena bulan-bulan musim panas memberi energi pada pembentukan ozon Pemaksaan radiasi ozon troposfer juga cukup tidak pasti yaitu antara 0,2-0,6 w/m 2 . Konsentrasi ozon stratosfer menurun karena serangan klorin dan brom yang dilepaskan oleh CFC dan halon yang terpapar sinar UV.

Menurut perkiraan, hilangnya ozon stratosfer memiliki kekuatan negatif rata-rata global sekitar —0,1 w/m 2 dengan faktor ketidakpastian 2. Penipisan ozon ini secara tidak langsung merupakan akibat penggunaan CFC dan halon. Jadi pemaksaan negatif ini cenderung mengimbangi beberapa pemaksaan positif yang disebabkan oleh emisi halokarbon. Karena setelah Protokol Montreal emisi CFC dan halon ke atmosfir dikurangi sehingga diharapkan ozon akan mulai pulih di tahun-tahun mendatang dan pemaksaan negatif ini akan berkurang.

Dengan cara ini kita melihat bahwa gaya radiasi dari gas rumah kaca ini mempengaruhi suhu dan iklim global. Positif memaksa meningkatkan suhu sedangkan negatif memaksa menurun sama. Seperti yang telah kita bahas pemaksaan ini selain merupakan fenomena alam juga disebabkan oleh aktivitas manusia sehingga kita harus berpikir dua kali sebelum menggunakan teknologi tersebut, yang berkontribusi dalam peningkatan gas rumah kaca dan pemanasan global yang menyebabkan perubahan iklim.

Gas Rumah Kaca dan Iklim Global:

Kenaikan konsentrasi CO 2 yang diukur di Observatorium Maunalao di Hawaii pada tahun 1958 sebesar 315 ppm menjadi 345 ppm pada tahun 1985 terutama disebabkan oleh dua aktivitas utama manusia yaitu pembakaran bahan bakar fosil dengan laju yang mengkhawatirkan dan perusakan tutupan hutan yang dianggap sebagai CO 2 wastafel planet ini. Konsumsi batu bara dan minyak telah meningkat berkali-kali lipat selama beberapa tahun terakhir seperti yang digambarkan pada gambar (19) Kenaikan kadar CO 2 , berdampak langsung pada kenaikan suhu global. Selain CO 2 tingkat gas rumah kaca (GRK) juga meningkat dari tahun ke tahun seperti yang telah kita bahas sebelumnya.

Menurut laporan NASA, kenaikan CFC sekitar 5% per tahun sedangkan kenaikan metana sekitar 1% per tahun. Jika kenaikan GRK terjadi pada tingkat saat ini maka titik penggandaan untuk masing-masing gas yang berkontribusi terhadap efek rumah kaca ini akan terjadi pada tahun 2030. Meskipun efek GRK terhadap iklim lambat dan tidak terlihat segera tetapi dalam jangka panjang akan terjadi dampak perubahan iklim menjadi mengkhawatirkan dan tidak dapat diubah. Persentase emisi gas rumah kaca dari 12 negara besar diberikan dalam gambar (gbr. 5)

Menarik untuk dicatat bahwa dalam emisi GRK negara maju merupakan penyumbang terbesar dan kontribusi negara berkembang hanya 15%. di masa pasca industri meskipun kira-kira 75% dari populasi dunia hidup adalah negara-negara berkembang dunia ketiga. Sampai baru-baru ini sebagian besar gas rumah kaca dipancarkan dan dihilangkan dari troposfer oleh siklus biogeokimia utama Bumi tanpa campur tangan dari aktivitas manusia, tetapi setelah revolusi industri terutama sejak tahun 1950 kita telah menempatkan sejumlah besar gas rumah kaca di atmosfer. Ada kekhawatiran yang berkembang sekarang bahwa GRK ini dapat meningkatkan efek rumah kaca alami dan menyebabkan pemanasan global di planet ini.

Dampak yang mungkin ditimbulkan dari pemanasan global adalah sebagai berikut:

(i) Kenaikan permukaan laut:

Karena pemanasan global ekspansi termal laut, pencairan gletser gunung, pencairan lapisan es Greenland dan pencairan lapisan Antartika akan terjadi yang akibatnya akan menyebabkan kenaikan permukaan laut.

(ii) Hasil panen:

Diharapkan karena kenaikan tingkat CO2 hasil panen akan meningkat meskipun faktor lain dapat mengurangi efek ini.

(iii) Kesehatan manusia:

Dalam beberapa dekade mendatang karena dunia akan menjadi lebih hangat lebih banyak orang akan cenderung terkena penyakit tropis.

(iv) Neraca Air:

Terlepas dari kenaikan permukaan laut di masa depan, dunia yang lebih hangat akan mengalami krisis air di beberapa bagian sementara bagian lain akan lebih basah dari hari ini. Dengan cara ini keseimbangan air akan terganggu. Dampak keseluruhan digambarkan di bawah ini (gbr. 6).

Penipisan Ozon dan Masalah Radiasi:

Gas ozon terjadi di atmosfer dalam jumlah kecil. Ini adalah gas berbau tajam berwarna biru. Di permukaan tanah rata-rata setiap sentimeter udara mengandung sekitar 10 -19 molekul gas dengan konsentrasi ozon hampir 0,1 ppm. Hampir 90% ozon atmosfer terletak di stratosfer. Ozon terus diproduksi dan dihancurkan di stratosfer. Tetapi banyak jejak gas polutan seperti NO, NO 2 , CI, dll. Yang dapat dengan mudah bereaksi dengan Ozon menuju stratosfer dan bereaksi dengan ozon untuk menghasilkan oksigen. Ini biasa disebut sebagai ‘Penipisan Ozon’.

Karena penipisan ozon di stratosfer ini, radiasi ultraviolet dari matahari dengan mudah mencapai bumi, karena lapisan ozon berfungsi sebagai perisai pelindung. Radiasi UV ini memiliki efek berbahaya pada kesehatan kita, pada ekosistem kita, pada sistem air dan vegetasi dll Menurut perkiraan selama 1969-1988 ada penipisan ozon 3-5 sampai 5% di belahan bumi utara.

Umumnya ada 3 cara utama penipisan ozon di stratosfer. Ini adalah:

(i) Sistem hidrogen

(ii) Sistem nitrogen dan

(iii) Sistem klorin

(i) Sistem Hidrogen (sistem OH):

Sistem ini hanya merusak 10% ozon.

Reaksi yang terlihat diatas 40 km diatas kerak bumi adalah sebagai berikut :

OH juga dapat dibentuk oleh oksidasi metana

(ii) Sistem Nitrogen (Sistem N 2 O):

60% perusakan ozon terjadi melalui sistem ini. N 2 O yang diproduksi di lautan dan tanah oleh aksi bakteri mikroorganisme berdifusi ke atas di stratosfer dan bereaksi dengan ‘0″ di hadapan cahaya untuk menghasilkan NO yang kemudian menghancurkan O 3 .

Reaksi dari proses ini adalah sebagai berikut:

(iii) Sistem Klorin (Sistem CFCI 3 atau CF 2 CI 2 ):

Meskipun klorin netral menghancurkan sangat sedikit ozon tetapi klorofluorokarbon (CFCl s ) dan halokarbon lainnya adalah perusak ozon utama. Senyawa ini tetap inert di troposfer tetapi terdisosiasi menjadi stratosfer.

Reaksi adalah sebagai berikut:

Dengan cara ini kita melihat bahwa proses ini menyebabkan penipisan ozon di stratosfer. Pada akhir 1980-an, pengukuran dari satelit dan balon menggambarkan bahwa zona habis O 3 meluas di seluruh Antartika. Penipisan terkonsentrasi terutama antara 12-14 km di ketinggian yang mencakup sebagian besar stratosfer bawah di garis lintang ini.

Lubang ozon ini berkembang setiap tahun di bulan Agustus dan September. Apa yang menyebabkan lubang ozon adalah pertanyaan kontroversial. Tetapi konsensus umum adalah bahwa urutan tahapan bertanggung jawab atas efisiensi khusus yang dengannya klorin menghancurkan ozon di atas Antartika. Penipisan ozon merupakan penyebab utama keprihatinan karena perannya sebagai penyaring radiasi ultraviolet matahari. Pita radiasi ultraviolet berlabel UV-C (2,0 x 2,9 x10 -7 nm) dihilangkan oleh atmosfer.

Pita UV-C ini mematikan mikroorganisme dan dapat menghancurkan asam nukleat dan protein. Perlindungan dari UV-C sepenuhnya karena penyerapannya oleh ozon. Pita radiasi UV antara 2,9×10 -7 nm dan 3,2×10 -7 lebih penting yang dikenal sebagai ‘radiasi UV aktif biologis atau UV-B.’ pita. Radiasi UV-B memiliki efek berbahaya pada manusia serta pada tumbuhan dan hewan. Sekarang kita akan membahas tentang efek berbahaya dari UV-B pada manusia, tumbuhan dan hewan dan lingkungan kita secara rinci.

(i) Tentang Kesehatan Manusia:

Efek yang paling berbahaya adalah insiden kanker kulit meningkat akibat radiasi UV-B. Dua bukti yang mendukung hal ini adalah: (i) kanker kulit sebagian besar merupakan penyakit orang berkulit putih dan pigmen gelap melanin dikenal sebagai penyaring UV-B yang efektif. Bukti kedua adalah dari epidemiologi yaitu studi tentang faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya penyakit pada populasi manusia. Melanoma bentuk tertentu dari kanker kulit dilaporkan di banyak daerah dengan tingkat kematian yang tinggi.

Ini mempengaruhi orang muda meskipun bentuk kanker kulit lainnya sebagian besar terjadi pada orang yang relatif lebih tua. Kanker ini menyusahkan tetapi biasanya berhasil diobati. Terjadinya melanoma meningkat selama beberapa dekade terakhir di semua populasi berkulit putih. Studi menunjukkan bahwa melanoma dikaitkan dengan paparan tinggi terhadap UV-B.

Menurut sebuah penelitian yang dilakukan oleh EPA setiap penurunan 1% kolom ozon dapat mengakibatkan peningkatan 3% kejadian kanker kulit non-melanoma. Paparan radiasi ultraviolet aktif biologis (UV-B) juga dapat memiliki efek berbahaya langsung pada tubuh manusia karena radiasi ini memiliki kecenderungan untuk menekan sistem kekebalan tubuh. Radiasi UV-B juga menyebabkan kerusakan pada mata kita.

(ii) Pada Tumbuhan Terestrial:

Sebagian besar tumbuhan terestrial beradaptasi dengan tingkat radiasi tampak saat ini dan sedikit yang diketahui tentang efek peningkatan radiasi UV-B pada tumbuhan. Sebagian besar studi tentang efek peningkatan radiasi UV-B difokuskan pada tanaman budidaya dan lebih dari 300 spesies telah diperiksa sejauh ini, sekitar dua pertiganya menunjukkan sensitivitas terhadap radiasi meskipun tingkat sensitivitas untuk spesies yang berbeda dan bahkan pembudidaya yang berbeda. spesies yang sama sangat bervariasi.

Gejala kepekaan menyebabkan berkurangnya pertumbuhan tanaman, berkurangnya daun, berkurangnya efisiensi fotosintesis dan berkurangnya hasil biji dan buah. Dalam beberapa kasus, perubahan komposisi kimia tumbuhan juga terlihat, yang memengaruhi kualitas makanannya. Meskipun hanya sedikit data yang tersedia tentang efek radiasi UV-B pada vegetasi hutan, namun mereka menyarankan bahwa peningkatan tingkat UV-B juga dapat mempengaruhi produktivitas hutan.

Juga disarankan bahwa penurunan pertumbuhan tanaman yang disebabkan oleh radiasi ultraviolet (UV-B) yang aktif secara biologis dapat mengganggu keseimbangan halus yang ditemukan dalam ekosistem alami, sehingga distribusi dan kelimpahan tanaman dapat terpengaruh.

(iii) Tentang Ekosistem Laut:

Kehidupan di lautan juga rentan terhadap radiasi UV. Ada bukti bahwa radiasi UV-B matahari ambien juga merupakan faktor pembatas yang penting dalam ekosistem laut, meskipun tidak sepenting cahaya tampak atau suhu tingkat nutrisi. Dampak radiasi UV-B yang ditingkatkan tergantung pada kedalaman yang ditembusnya. Di perairan jernih lebih dari 20m tetapi di perairan yang tidak jernih hanya 5m.

Radiasi UV-B yang ditingkatkan telah terbukti merusak banyak spesies organisme akuatik kecil, zooplankton, larva kepiting dan udang serta ikan remaja. Dalam pengurangan fitoplankton dalam fotosintesis diamati karena radiasi UV.

(iv) Tentang Iklim:

Perhatian utama kami terkait dengan peran utama Ozon dalam suhu atmosfer. Dengan putaran siklus ozon yang kreatif dan destruktif, terjadi penyerapan keseluruhan radiasi matahari, yang pada akhirnya dilepaskan sebagai panas di stratosfer. Ini menghangatkan stratosfer dan menghasilkan pembalikan suhu di tropopause, menginfeksi tidak akan ada stratosfer tanpa lapisan ozon. Jadi penipisan ozon stratosfer akan mendinginkan wilayah ini dan mengubah struktur suhu stratosfer sampai batas tertentu.

Radiasi Atmosfer dan Musim Dingin Nuklir:

Partikulat dan aerosol memberikan pengaruhnya terhadap iklim dengan mengganggu aliran radiasi matahari dalam sistem atmosfer bumi. Pelemahan atau pengurangan radiasi matahari yang disebabkan oleh adanya partikulat dan aerosol di atmosfer merupakan indikasi kekeruhan atmosfer, suatu sifat yang berkaitan dengan debu atau kekotoran atmosfer.

Ketika radiasi mengenai aerosol di atmosfer, maka jika partikelnya transparan secara optik maka energi radiasi melewatinya tanpa perubahan dan tidak ada perubahan yang terjadi dalam keseimbangan energi atmosfer. Umumnya radiasi dipantulkan, dihamburkan atau diserap dan proporsi pemantulan, penghamburan atau penyerapan akan bergantung pada ukuran, warna dan konsentrasi partikel di atmosfer dan juga pada sifat radiasi itu sendiri. Materi partikulat atau aerosol, yang menyebarkan atau memantulkan radiasi, meningkatkan albedo atmosfer dan mengurangi jumlah radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi.

Aerosol atau partikel yang menyerap radiasi memiliki efek sebaliknya dan meningkatkan jumlah radiasi matahari yang masuk. Masing-masing proses ini berpotensi mengubah anggaran energi bumi melalui kemampuannya mengubah jalur radiasi melalui atmosfer. Selain mengganggu aliran radiasi matahari yang masuk keberadaan aerosol juga berpengaruh terhadap radiasi terestrial.

Permukaan bumi yang berada pada tingkat energi yang lebih rendah memancarkan energi pada ujung inframerah spektrum. Materi partikulat dan aerosol seperti partikel jelaga, pasir dan debu yang dilepaskan ke lapisan batas menyerap radiasi infra merah dengan mudah terutama jika diameternya lebih besar dari 1,0 um dan sebagai akibat dari penyerapan ini suhu di troposfer cenderung meningkat. Volume besar partikel dilepaskan ke lingkungan melalui proses alami seperti letusan gunung berapi.

Materi partikulat yang dilepaskan terbawa dari lokasi sumber oleh angin dan tekanan udara dari sirkulasi atmosfer ke tempat yang jauh. Aktivitas manusia hanya menghasilkan 15-20% partikulat dan sumber utama dari materi tersebut adalah perang, misalnya dalam perang Teluk pada tahun 1991 lebih dari 600 sumur minyak dibakar oleh pasukan Irak. Sumur-sumur ini terus terbakar selama berbulan-bulan.

Selama waktu itu sejumlah besar asap, SO 2 , CO 2 , hidrokarbon yang tidak terbakar dan nitrat dilepaskan ke lingkungan. Sebagian besar materi ini tetap berada di bagian bawah troposfer dalam ketinggian 5 km dari permukaan bumi. Selama periode lima puluh tahun terakhir atau lebih, meskipun perjanjian antara negara adidaya untuk membatasi penggunaan senjata nuklir, penggunaan ini terus berlanjut di sebagian besar negara.

Rontok dan radiasi pengion dari senjata-senjata ini mencemari atmosfer dengan kecepatan yang mengkhawatirkan. Sekarang kemungkinan baru musim dingin nuklir juga ditambahkan dalam pertempuran supremasi modern ini, yang mungkin merupakan pukulan terakhir bagi siapa pun yang selamat dari pertukaran nuklir. Hipotesis musim dingin nuklir didasarkan pada asumsi bahwa asap dan debu yang dilepaskan di atmosfer selama perang nuklir akan meningkatkan kekeruhan atmosfer sedemikian rupa sehingga sebagian besar radiasi matahari yang masuk akan dicegah untuk mencapai atmosfer yang lebih rendah dan permukaan bumi. Sehingga suhu bumi akan turun tajam.

Sangat mungkin vegetasi daerah tropis akan mengalami kerusakan yang signifikan. Tumbuhan tropis tumbuh subur dalam suhu halus yang ringan. Mereka rentan terhadap penurunan suhu sedang dan tidak dapat mengembangkan ketahanan terhadap dingin seperti yang dilakukan tanaman beriklim sedang. Dalam suhu rendah dan kondisi cahaya redup musim dingin nuklir, mereka mungkin menghilang di wilayah ini. Selain rusaknya vegetasi di ekosistem alami, tanaman budidaya juga akan rusak.

Tanaman tropis seperti padi, jagung, pisang, dll. biasanya rusak oleh penurunan suhu hingga 7-10°C bahkan untuk beberapa hari dan pendinginan sedang sudah cukup untuk menyebabkan gagal panen. Kami sudah menghadapi masalah kekurangan panen yang akan diperparah oleh musim dingin nuklir.

Selain efek atmosfer dari suhu rendah, tingkat cahaya rendah, dan badai dahsyat, kita juga akan menghadapi dampak radioaktif yang terus berlanjut, polusi udara beracun tingkat tinggi, dan peningkatan radiasi ultraviolet. Semua dampak ini bersamaan dengan kekurangan makanan dan air minum akan membuat hidup menjadi sangat stres dan berbahaya. Jadi untuk menyelamatkan masa depan kita dan kehidupan generasi yang akan datang, langkah-langkah yang diperlukan harus diambil untuk mengekang perang dan mempromosikan perdamaian dunia tidak hanya demi kemanusiaan tetapi juga untuk melindungi lingkungan kita.

Radiasi dan Pemanasan Global:

Sistem iklim kita meliputi atmosfer, hidrosfer, litosfer, dan biosfer. Ini semua saling terkait dan gangguan di satu sisi memengaruhi yang lain. Di atmosfer CO 2 dan uap air sangat menyerap radiasi infra merah (dalam panjang gelombang 14000 hingga 25000 nm) dan secara efektif memblokir sebagian besar radiasi yang dipancarkan bumi.

Radiasi yang diserap oleh CO 2 dan uap air yaitu H 2 O sebagian dipancarkan ke permukaan bumi yang menyebabkan pemanasan global. Jelaga atau karbon hitam menyerap radiasi matahari secara langsung dan menyebabkan 15-30% pemanasan bumi. International Panel On Climate Change (IPCC) dalam laporan penilaian pertama mereka menyimpulkan bahwa tingkat suhu bumi yang lebih rendah akan meningkat rata-rata antara 2°C hingga 6°C pada akhir abad mendatang, yang akan menimbulkan konsekuensi yang sangat buruk.

Kami telah mengamati pada abad yang lalu bahwa dekade tahun sembilan puluhan telah menjadi yang terhangat di belahan bumi utara. Perubahan radiasi dan aktivitas vulkanik dianggap sebagai penyebab utama panas tahun sembilan puluhan terutama tahun 1990, 1994, 1997, dan 1998. Pada tahun 1998 Eropa dan Jepang mengalami panas terik. Di London itu adalah musim panas terkering dalam 300 tahun dan Jerman mengalami musim panas terpanas yang pernah ada.

Di Jepang kekeringan begitu parah, ribuan pabrik tutup di sana. Karena kenaikan suhu es di kutub mencair jauh lebih cepat mengakibatkan kenaikan permukaan laut. Di iklim hangat, salju dan lapisan es bumi cenderung berkurang. Karena salju dan es merupakan reflektor yang baik dari radiasi yang masuk, maka penurunan salju dan es akan meningkatkan penyerapan radiasi dan meningkatkan pemanasan bumi. Ketika suhu meningkat, tanah menjadi kering dan debu serta partikel mudah masuk ke atmosfer.

IPCC mengklaim bahwa pada tahun 2100 M permukaan laut akan naik 30-110cm jika pola konsumsi energi kita saat ini terus berlanjut. Kenaikan permukaan laut akan berdampak serius. Banyak daerah berpenduduk padat dapat terendam banjir, erosi parah di daerah pesisir dapat terjadi, intrusi air asin di daerah daratan akan mengasinkan banyak air tanah yang dapat diminum dan lebih dari 30% lahan pertanian akan kehilangan produktivitas. Ada kemungkinan di Samudera Hindia dan Pasifik banyak pulau indah seperti Maldives, Pulau Marshall, Tonga, Tavalu dll akan musnah. Banyak daerah pesisir dataran rendah akan dipertaruhkan.

Efek lain termasuk memperlambat sirkulasi termohalin, penipisan lapisan ozon, angin topan yang hebat, penurunan pH air laut dan penyebaran infeksi dan penyakit seperti demam berdarah, wabah pes, infeksi virus dan banyak penyakit bakteri lainnya pada manusia. Selain itu akan ada bahaya kepunahan banyak spesies tanaman dan hewan.

Pemanasan global akan menyebabkan suhu yang lebih hangat di beberapa daerah dan juga kekeringan di beberapa daerah, sehingga akan terjadi dislokasi yang di luar kendali masyarakat modern mana pun. Tidak ada benua yang terhindar dari dampak buruk pemanasan global.

Beberapa dampak pemanasan global dalam dua dekade terakhir tercermin dalam bentuk konsekuensi sebagai berikut:

  1. Rata-rata permukaan air laut naik 15 cm.
  2. Di Antartika pencairan es telah mengurangi populasi Penguin Adelie hingga sepertiganya dalam 25 tahun terakhir.
  3. Australia pernah mengalami kekeringan terparah pada tahun 2003, yang disebabkan oleh efek Elnino yaitu menghangatnya Samudera Pasifik ekuator.
  4. New York mengalami bulan Juli terkering pada tahun 1999 dengan kenaikan suhu di atas 35°C selama hampir 15 hari.
  5. Di Tibet, suhu hari terhangat tercatat pada bulan Juni 1998, di Lhasa dengan suhu melebihi 25°C selama hampir sebulan penuh.
  6. Di Spanyol pada tahun 2006 terjadi kekeringan parah dan lebih dari 306.000 hektar hutan terbakar
  7. Menurut laporan United Nations Environment Programme (UNEP) Permafrost Arktik mencair akibat pemanasan global dan melepaskan karbon dan metana yang terkunci di dalamnya.
  8. Gletser Himalaya menyusut dengan kecepatan yang mengkhawatirkan. Ini adalah asal dari sebagian besar sungai di India Utara. Gletser Gangotri adalah sumber utama Gangga yang perkasa, dan anak sungai Gangga merupakan jalur kehidupan ratusan juta orang yang tinggal di cekungan Gangga. Menurut salah satu laporan Komisi Internasional untuk Salju dan Es, gletser Gangotri menyusut 20-30 meter per tahun dan telah kehilangan sekitar sepertiga dari panjangnya yang 13 km. Mengeringnya gletser ini berarti mengeringnya Gangga yang akan berdampak buruk bagi orang-orang di cekungan Gangga.

Related Posts