neděle, března 30, 2008

Metan - skleníkový plyn, o kterém se příliš nemluví

V třicátých letech 20. století odhalili odborníci skutečnost, že plynová a naftová potrubí jsou v arktických oblastech ucpávána krystaly ledu. Vědci se začali tímto problémem zabývat a zjistili, že tyto krystaly ledu obsahují plyn. Prozkoumali strukturu a složení krystalů ledu s plynem a novou látku pojmenovali hydráty plynů (klatráty). V roce 1960 vědci zjistili, že se hydráty vyskytují i v permafrostu, trvale zmrzlé půdě v oblastech za severním polárním kruhem. Jejich nejčastější složkou byl metan, který je též známý jako bahenní plyn.

Metan je nejjednodušší uhlovodík vůbec, jeho sumární vzorec je CH4. Molekula metanu má tvar pravidelného čtyřstěnu, v jehož těžišti je uhlíkový atom a v jehož vrcholech se nacházejí vodíkové atomy. Mezi nejdůležitější vlastnosti metanu patří výbušnost (při vyšší koncentraci) a mimořádná schopnost pohlcovat infračervené záření. Patří proto mezi důležité skleníkové plyny. V účinnosti překonává CO2, ještě účinnějším skleníkovým plynem je však vodní pára. O těchto faktech média většinou nehovoří.

V sedmdesátých letech se zjistilo, že se hydráty metanu mohou vyskytovat i na mořském dnu, především v mělkých mořích. Zdroje pro potenciální uvolnění metanu do atmosféry se tedy nacházejí na poměrně velkých oblastech.

Metan, který se hromadí v naší atmosféře, vzniká třemi různými způsoby. Tepelným rozkladem organické hmoty, syntézou anorganických sloučenin bez přispění živých tvorů a metabolickou aktivitou mikroorganismů. Každoročně ve vzduchu objeví 600 milionů tun. Což je poměrně velké množství, větší než které by se dalo vysvětlit klasickými přírodními způsoby a lidskou aktivitou (typicky při zpracování zemního plynu a v zemědělství - při pěstování rýže jsou viníkem anaerobní bakterie v zatopených rýžových polích; krávy je rovněž obsahují ve svém žaludku).

Frank Keppler, geochemik z Max Planckova ústavu pro nukleární fyziku v Heidelbergu se proto zaměřil na studium zdrojů metanu. Kromě toho, že potvrdil klasicky přijímaný předpoklad, že metan vytvářejí často anaerobní bakterie, šokoval vědeckou veřejnost. Z jeho práce vyplývá, že samotné rostliny produkují metan, a to tak, že každý gram živé rostliny vyprodukuje okolo 370 nanogramů za hodinu!

Výsledky Kepplerova týmu zapadají i do dosud nevysvětleného pozorování, které nedávno provedli kosmické družice. Satelity totiž detekovaly zvýšenou koncentraci metanu nad některými tropickými porosty. Tyto oblasti se zvýšeným výskytem metanu nejsou v období dešťů nic neobvyklého. Vysvětlovalo se to tím, že příkrov vody způsobí anaerobní prostředí a z produkce metanu se vinily bakterie. Sondy ale zřetelně prokazují výskyt metanových bublin nad pralesy i mimo období dešťů. Nové poznatky tedy zřejmě povedou k přehodnocení zdrojů produkujících metan.

Nicméně další nezávislé studie teorii Franka Kepplera nepotvrdily. Nizozemští badatelé pěstovali rostliny, jako např. bazalku či, šalvěj, v umělé atmosféře, kde byl uhlík v oxidu uhličitém tvořen výhradně izotopem uhlíku 13C. Následně pak vědci pátrali v ovzduší kolem rostlin po metanu, který by obsahoval tento izotop. Došli k závěru, že rostlinová produkce metanu je zanedbatelná.

Mezi další ožehavé otázky patří výše rizika uvolnění skleníkových plynu z trvale zmrzlé půdy, permafrostu. Uvolní se tyto plyny při rychlém oteplení Arktidy? Studie Merritta Turetskyho z Michigan State University nás může alespoň trochu uklidnit. Po prostudování rašeliništních oblastí Kanady, kde permafrost začal tát, se ukázalo, že při tání dochází k radikální změně vegetace a funkci procesů v půdě.

Výsledkem je, že plyny z rozmrzající půdy (CO2) neunikají do atmosféry, ale spíše se kumulují v živých organismech – s tím, jak půda rozmrzá, vzrůstá množství biomasy – rostlin, které oxid uhličitý akumulují do svých organismů. Pokud je skutečně CO2 největším viníkem globálního oteplování, pak můžeme být v tomto případě mírnými optimisty, protože množství zachyceného oxidu uhličitého poroste. Nicméně problémem zůstává metan, ten se podle všeho při roztátí permafrostu do atmosféry uvolní...

Média se o vlivu metanu na globální klima většinou nezmiňují. Taky proč, má spoustu přírodních příčin vzniku a další velkou příčinou je zemědělská činnost... Koncentrace atmosférického metanu v poslední době přestala narůstat. Z tvaru křivky (polovina paraboly) by možná dalo čekat, že koncentrace metanu bude klesat. Pokud by koncentrace metanu začala rychle klesat, pak by se pravděpodobně na určitou dobu globální klima citelně ochladilo, teda pokud by zrovna náhodou nevybuchla nějaká větší sopka, která by svou plynovou emisí nahradila úbytek metanu.

Časová křivka koncentrace množství atmosférického metanu


Erupce sopky Pinatubo, 2001


Zdroje a další informace
osel.cz (1,2,3,4,5), scienceworld.cz

Linkuj! Přidej do záložek na Jagg! pošli na vybrali.sme.sk Návštěvní kniha

1 komentář:

kri řekl(a)...

Trochu to doplním.
Jak metan a oxid uhličitý oteplují planetu

Mám-li citovat panel IPCC, Sira Johna Houghtona a další, pak oxid uhličitý otepluje atmosféru hodně a methan ještě 20× až 50× více. Alarmující „skutečnosti” o metanu se dokonce dostaly do dokumentace BREF na MPO.

Na obrázku je graf, který vydala NASA a který ukazuje procentuální podíl tepelného záření, které je pohlcováno plyny obsaženými v zemské atmosféře. S tímto grafem by environmentalisté neměli mít problém, protože americká národní vesmírná agentura NASA „kope” svědomitě v jejich barvách.

Na grafu jsou absorpční charakteristiky také pro metan (druhý řádek) a pro oxid uhličitý (pátý řádek). Laik se nemusí ničeho děsit, interpretace grafu je velmi jednoduchá.

Vlnové délky tepelného záření, které metan v atmosféře pohlcuje, jsou podle grafu 3,3 mikrometrů (μm) a 7,9 μm (mikrometr je miliontina metru). Podle Planckova vyzařovacího zákona, za který dostal tento vědec v roce 1918 Nobelovu cenu, a z něho odvozeného Wienova, tzv. posunovacího zákona, můžeme spočítat teplotu, kterou musí mít zemský povrch, aby vyzařoval tepelné záření s uvedenými vlnovými délkami. Wienův zákon má jednoduchý tvar:

http://si.vega.cz/obr/clanky2/2007_10_oteplovaky_2.jpg

Jak metan otepluje atmosféru

Nyní si můžeme vzít kalkulačku a do vzorce dosadit vlnovou délku tepelného záření 3,3 μm, které by atmosféra podle grafu NASA pohlcovala. Dostaneme teplotu 605 °C. Je to taková teplota zemského povrchu, aby vyzařoval tepelné záření 3,3 μm, které metan v atmosféře pohltí. Vidíme, že je to zcela nerealistická teplota, která vylučuje život na Zemi.

V záloze máme ještě druhou vlnovou délku tepelného záření 7,9 μm, kterou metan pohlcuje. Po dosazení do vzorce dostaneme teplotu 94 °C. Pro environmentalisty to je to už mnohem nadějnější výsledek, přesto je i tato teplota stále velmi vzdálená realitě. Povrch Země se jen výjimečně přirozeně (sluncem) rozpálí na 94 °C nebo nejspíš nikdy.

Závěr zní, že methan na globální oteplování nemá žádný vliv, protože se nikde na Zemi nevyskytují tak vysoké povrchové teploty, aby odpovídající zemské tepelné záření mohla atmosféra s metanem pohlcovat. Tento závěr bude platit tak dlouho, dokud novodobý politik a úředník nevydá nový zákon nebo vládní nařízení, že Planckův vyzařovací zákon v rozpravě o globálním oteplování neplatí. Ale to bychom my, obyčejní lidé, už opravdu neměli dopustit.

Jak oxid uhličitý otepluje atmosféru

O moc lépe než metan nedopadá ani oxid uhličitý CO2. Dva výrazné absorpční pásy se u tohoto plynu objevují při vlnových délkách 2,6 μm a 4,3 μm, což odpovídá povrchovým teplotám 841 °C resp. 400 °C. To je opět vzdálené realistickým podmínkám na Zemi. Dva nevýrazné absorpční pásy má tento plyn pro vlnové délky 9,5 μm a 10,5 μm. Absorpce těchto vln se uplatní při teplotě povrchu 32 °C a 3 °C.

Závěr pro oxid uhličitý zní, že tento plyn vliv na oteplení má, protože sice slabě a jen někdy, ale přesto pohlcuje tepelné záření, které zemský povrch sálá při teplotách kolem 3 °C a 30 °C.

V tropech však jeho vliv bude zanedbatelný, a to nejen proto, že zde bývá teplota mnohem vyšší, ale hlavně proto, že zde zcela převažuje vliv vodní páry, dalšího skleníkového plynu, který je ve vzduchu obsažen desetkrát až stokrát více. Také na zemských pólech a v jejich okolí je slabý vliv CO2 ještě oslaben tím, že je tam většinou chladněji.

http://www.hojko.com/download.php?id=33277

Skleníkový efekt

Princip skleníkového efektu není zvlášť složitý. Molekuly některých plynů v atmosféře absorbují určitou část infračerveného záření a tím současně absorbují energii tohoto záření. Té se zbaví emisí (vyzářením) záření s větší vlnovou délkou, šířící se všemi směry od molekuly skleníkového plynu. Část nového záření tedy putuje zpátky k povrchu Země, je to ale záření jiné kvality s jinou vlnovou délkou.

Aby plyn měl tzv. Skleníkovou funkci, nesmí absorbovat krátkovlnné sluneční záření dopadající na Zemi, ale pouze dlouhovlnné (infračervené) záření, které vzniká ze slunečního záření na zemském povrchu. Každý skleníkový plyn absorbuje z širokého spektra záření směřujícího do kosmu jen část. Záření s určitými vlnovými délkami, které skleníkový plyn absorbuje, je označováno jako jeho absorpční okno. Interakcí záření pouze těchto vlnových délek (vlnových délek absorpčního okna) s daným plynem může vznikat skleníkový jev. Absorpční okna jsou pro každý plyn odlišná, mohou se ale překrývat a záření o určitých vlnových délkách se může skleníkovými plyny ze spektra zcela odstranit. Modelováním přeměn slunečního záření v atmosféře a na zemském povrchu došli chemici k závěru, že tzv. Absorpční okno oxidu uhličitého je téměř vyčerpáno. Jestliže stávající atmosféra absorbuje téměř veškeré záření, které může absorbovat oxid uhličitý, další zvyšování koncentrace tohoto plynu v atmosféře již ovlivňuje skleníkový efekt nevýznamně.

Jinými slovy zvyšování koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře je z pohledu globálního oteplování marginální. Tuto skutečnost však klimatické modely ignorují. To samozřejmě neznamená popření existence skleníkového efektu. Bez něj by teplota na Zemi byla v průměru o 33 °C nižší. Vytváří jej z 50 až 80 % vodní pára v atmosféře. Kromě oxidu uhličitého jsou dalšími významnějšími skleníkovými plyny metan (je hlavní složkou bioplynu a zemního plynu) a oxid dusný. Do výčtu je dobré zařadit i syntetické plyny v atmosféře, například jedna molekula fluoridu sírového má potenciál skleníkového efektu odpovídající potenciálu asi deseti tisíc molekul oxidu uhličitého. Už pouze z této hodnoty je patrný obrovský rozdíl mezi jednotlivými plyny. Vytváření vlastního názoru je podmíněno určitými znalostmi. Neznalost veřejnosti je v tomto případě velmi často zneužívána. Znalost tohoto jevu umožňuje porozumět různosti jednotlivých skleníkových plynů. Je neproduktivní soustředit se na omezování emisí oxidu uhličitého.

Skleníkový efekt neroste se stoupající koncentrací skleníkového plynu ani lineárně, ani neomezeně. Při určité koncentraci skleníkového plynu v atmosféře se vyčerpá záření s vlnovými délkami jeho absorpčního okna a proto další růst koncentrace plynu neovlivňuje skleníkový efekt.

 

blogger templates | Make Money Online