7. Kweekhuis-effek

7.  DIE KWEEKHUIS-EFFEK

François Durand

Kweekhuise is huise met groot glasvensters wat mense in tuine in Europa opgerig het om plante in te kweek.  Reeds eeue gelede het mense ontdek dat glas bestraling van die son deurlaat en die infrarooi strale van die son, of hitte, daarbinne tot ‘n mate vasvang.  Dit was dus moontlik om plante van ander lande, selfs tropiese plante, in hierdie Europese kweekhuise te kweek.  Dit is dieselfde beginsel wat in groentetonnels toegepas word.

Ons waarnemings van die atmosfere en temperature van Venus en Mars is baie insiggewend en gee vir ons ‘n aanduiding hoe dinge op Aarde kon wees as die digtheid en samestelling van die atmosfeer anders was en hoe dit sou wees as daar nie lewe op Aarde was nie.

Mars se massa is ongeveer ‘n tiende dié van die Aarde s’n en dus het Mars ‘n yl, dun atmosfeer wat maar ongeveer een duisendste van die digtheid van dié van die Aardes s’n is.  Mars se atmosfeer bestaan hoofsaaklik uit koolsuurgas (95%), molekulêre stikstof (2.8%) en argon (2%).  Dit bevat ook klein hoeveelhede van waterdamp, suurstof, koolstofmonoksied, waterstof en ander edelgasse (benewens argon).  Mars se atmosferiese temperatuur is gemiddeld -63°C, en dus soortgelyk aan wat mens in die poolgebiede op Aarde sou verwag.  Die atmosferiese temperatuur wissel egter tussen -140°C in die winter op Mars se poolgebiede tot 21°C bedags in die somer op Mars se ekwator.

Venus se massa is ongeveer 81.5% dié van die Aarde s’n en kan dus ‘n relatief digte en dik atmosfeer huisves.  Venus se atmosfeer bestaan amper heeltemal uit koolsuurgas wat ‘n druk van 92 keer dié van die Aarde s’n het.  Daarbenewens is daar wolke van swaelsuur in die atmosfeer.  Venus se atmosfeer is so dig en ondeursigtig dat die oppervlakte slegs met radar van die Pioneer (1978) en Magellan (1990-1994) ruimtetuie gekarteer kon word.  Die oppervlaktemperatuur op Venus wissel tussen 438°C en 482°C wat warm genoeg is om lood te smelt.  Venus is die warmste planeet in die Sonnestelsel, en is trouens selfs warmer as die sonkant van Mercurius – die planeet naaste aan die son.  Die rede vir hierdie verskriklike hitte van die Venusiaanse atmosfeer en oppervlakte is dat die atmosfeer amper heeltemal uit koolsuurgas bestaan en die hitte van die son se strale binne die atmosfeer vasgevang word.

Venus en Aarde is baie soortgelyk in grootte en samestelling en hulle het selfs oorspronklik dieselfde hoeveelheid koolsuurgas in die atmosfeer gehad.  Die groot verskil tussen die Aarde en Venus is egter dat daar sianobakterieë en plante en anemone op Aarde ontstaan het wat miljarde tonne koolsuurgas in die vorm van koolstofputte in die vorm van dolomiet, steenkool en koraalriwwe vasgevang het en sodoende koolsuurgas uit die atmosfeer onttrek en in die vorm van gesteentes as deel van die litosfeer van die Aarde gestoor het.  Daar is tekens van leë oseaankomme op Venus waar daar oorspronklik oseane van superverhitte water in was (maar wat weens die geweldige druk nie oorpronklik verdamp het nie), maar wat toe uiteindelik weens die weghol-kweekhuiseffek wat op Venus posgevat het, wel verdamp het.

Die gasse in die Aarde se atmosfeer is perfek gebalanseer om die temperatuur binne leefbare perke te handhaaf, om waterdamp te huisves en om skadelike bestraling van die son af te weer.  Die samestelling en digtheid van die atmosfeer laat ‘n sekere hoeveelheid en samestelling van bestraling van die son deur en laat ‘n sekere hoeveelheid van die bestraling terug in die ruimte weerkaats.  Indien die balans van hierdie gasse versteur word, veroorsaak dit ernstige probleme wat bestraling, storms, uitdroging en ekstreme temperature insluit.

Ons ontvang ‘n wye spektrum strale van die son wat gammastrale, X-trale, ultraviolet, sigbare lig, infrarooi en radiogolwe insluit.  Die atmosfeer, en veral die osoonlaag, blok ‘n groot gedeelte van die skadelike kortgolfstrale soos gammastrale, X-strale en UV uit.  Lig en infrarooi strale van die son dring egter deur die atmosfeer.  Die infrarooi strale verhit die oppervlakte van die aarde en die atmosfeer.  ‘n Gedeelte van hierdie lig en hitte word terug in die ruimte in vanaf die oppervlakte en die atmosfeer weerkaats en dis die rede hoekom mens die planete en hul mane – insluitende die Aarde en die Maan in die ruimte soos sterre kan sien skyn.

Kweekhuisgasse is gasse in die atmosfeer wat hitte vasvang.  Dit sluit koolsuurgas (CO₂), metaangas (NH₄), stikstofoksied (N₂O), waterdamp (H₂O) en osoon (O₃) in.  Sonder hierdie kweekhuisgasse sou die aardoppervlak gemiddeld -18°C eerder as die huidige 15°C gewees het.¹

Die hoofbestanddele van die Aarde se atmosfeer is stikstof (N₂) (78%), molekulêre suurstof (O₂) (21%) en argon (0.9%).  Hierdie gasse wat altesaam 99.9% van die aarde se atmosfeer vorm, is nie kweekhuisgasse nie.  Die verandering in elektriese lading in vibrerende gasmolekules is die manier waarmee hitte deur gasse vasgevang word.  In die geval van argon (‘n edelgas) en molekulêre stikstof en suurstof vind geen verandering in elektriese lading plaas as dit aan infrarooi bestraling blootgestel word nie.

Menslike aktiwiteite vanaf die Industriële Revolusie (rondom 1750) het die konsentrasie van koolsuurgas in die atmosfeer met meer as 50%, vanaf 280 dele per miljoen (dpm) tot 421 dpm in 2022, verhoog.  Die koolsuurgas-konsentrasie was 3 miljoen jaar gelede laas so hoog op Aarde wat in daardie tyd reeds ‘n geweldige impak op die ekologie op Aarde gehad het toe die temperatuur met 2-3°C gestyg het.²

Teen die huidige tempo van kweekhuisgas-vrystellings sal die Aarde se temperatuur met gemiddeld 2°C bo voorindustriële vlakke teen 2050 styg.³  Die oorgrote meerderheid van mensgemaakte koolsuurgas vrystellings kom van die verbranding  van fossielbrandstowwe, hoofsaaklik steenkool, olie, petrol en gas.  Koolsuurgas wat deur afvalhope, sement- en kunsmisvervaardiging vrygestel word dra ook tot koolsuurgas-vrystellings by.  Die afsterf van koolstofbindende organismes deur ontbossing, besoedeling en styging van die temperatuur van die see, dra ook tot die opbou van koolsuurgas in die see en atmosfeer by.⁴ 

Verwysings:

1. National Academy of Sciences. (2020). Climate change: evidence and causes: Update 2020. The National Academies Press, Washington, DC, p 5.
2. Haywood, A. & Williams M. (2005). The climate of the future: clues from three million years ago. Geology Today 21(4):138-143.
3. Analysis: When might the world exceed 1.5C and 2C of global warming?. Carbon Brief. 4 December 2020.
4. U.S. Environmental Protection Agency. 12 January 2016. Global Greenhouse Gas Emissions Data. The burning of coal, natural gas, and oil for electricity and heat is the largest single source of global greenhouse gas emissions.