Drivhuseffekt – Fysikleksikon - Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Fysikleksikon > D > Drivhuseffekt

06. september 2004

Drivhuseffekt

Grundbeskrivelse

Drivhuseffekten virker ligesom et isolerende lag, der medfører, at atmosfæren holder på varmen, som kommer fra Solens energi. Drivhuseffekten forårsages af særlige luftarter (drivhusgasser, såsom vanddamp, CO2, metan), skyer (bestående af mikroskopiske vanddråber og iskrystaller) og aerosoler (partikler) i de nederste 15-20 km af atmosfæren.

Uden drivhuseffekten ville temperaturen på Jordens overflade være -19°C eller endnu koldere. Varmen fra Solen alene er altså ikke stor nok til at gøre Jorden beboelig. Opvarmningen fra drivhuseffekten er ansvarlig for, at den globale middeltemperatur er ca. 14°C, hvilket er med til at sikre, at vores planet er beboelig for blandt andet os mennesker.

Et forenklet billede af, hvordan Jorden og dens atmosfære modtager energi fra Solens stråler. Omkring 30 procent af sollyset reflekteres. Resten af energien opvarmer overfladen og atmosfæren. Jorden kommer af med varme ved at udstråle infrarød stråling mod rummet, men drivhusgasserne fanger en god del af den infrarøde stråling og sender den tilbage mod jordoverfladen. Derved opstår en drivhuseffekt. (Illustration: Marie Dyekjær Eriksen)

Jorden modtager energi fra Solens stråler, men omkring 30% af sollyset reflekteres tilbage til verdensrummet af Jordens overflade og af oversiden af skyerne. Resten af energien absorberes af Jorden, der opvarmes. Jorden afgiver varme ved at udstråle infrarød stråling mod verdensrummet. Men en stor del af strålingen indfanges af drivhusgasserne, der sender det meste af den ned mod jordoverfladen igen, mens resten undslipper til verdensrummet.

Planeten er stort set i strålingsbalance, dvs. at mængden af energien, der modtages og afgives, er omtrent lige stor. Men den menneskelige påvirkning igennem stigende udledninger af drivhusgasser som CO2 og metan har bragt systemet lidt ud af balance, så planeten for tiden modtager ca. 0,3% mere energi fra Solen og drivhuseffekten end den afgiver til verdensrummet. Denne ekstra energitilførsel er det vi kalder ”global opvarmning” med en række klimaforandringer til følge.

Uddybende beskrivelse

Planeten er tæt på at være i termodynamisk ligevægt. Dvs. at Jorden udsender omtrent den samme mængde energi, som den modtager fra Solen.

Indstrålingen fra Solen er synligt lys. 30% af lyset vil blive reflekteret af Jordens overflade og  af skyerne. Resten af sollyset vil opvarme jordoverfladen og oceanerne samt for en mindre dels vedkommende også selve atmosfæren. Den opvarmede Jord udstråler varmeenergi i form af infrarød stråling, hvor en lille del ryger direkte ud i rummet, mens resten bliver fanget af drivhusgasser og skyer i atmosfæren.

Drivhusgasser og skyer udsender selv infrarød stråling både opad og nedad, så man ved, at overfladen modtager både den oprindelige stråling fra Solen samt strålingen oppe fra atmosfæren.

Et stærkt forenklet billede af energien i systemet. Jorden modtager energi fra Solen i form af synligt lys. En del af det bliver reflekteret af skyer og overfladen, mens resten opvarmer Jorden. Den opvarmede Jord afgiver infrarød stråling, hvor en lille del ryger direkte ud i verdensrummet, mens resten absorberes af drivhusgasserne og sendes ned mod jordoverfladen igen, hvor den opvarmer Jorden og atmosfæren yderligere. Atmosfæren udstråler varme fra de øverste lag, men en noget mindre mængde, da drivhuseffekten holder på varmen i bunden af atmosfæren. (Illustration: Marie Dyekjær Eriksen)

Atmosfæren er grundlæggende koldere end Jordens overflade, så den infrarøde stråling, der sendes opad til verdensrummet fra atmosfæren, er energimæssigt betydeligt mindre end den infrarøde stråling, der sendes opad fra Jordens overflade. Selvom vi har en varm overflade mister planeten mindre energi til verdensrummet, end den ville gøre uden atmosfærens tilstedeværelse. Dette er essensen af drivhuseffekten.

Stort set alle planeter med en atmosfære har en drivhuseffekt, der er mere eller mindre effektiv, afhængig af atmosfærens sammensætning. F.eks. har Mars en lille drivhuseffekt, da atmosfærens tæthed er for lav til effektivt at kunne holde på varmen. Venus har derimod en voldsom drivhuseffekt, der på et tidspunkt løb løbsk og har bragt Venus’ temperatur op på 462 °C.

De største faktorer i drivhuseffekten er drivhusgasser, skyer og aerosoler.

Drivhusgasser: vanddamp (H2O), kuldioxid (CO2) og metan (CH4). Gassernes molekyler absorberer den langbølgede energi, som kommer fra den opvarmede Jord. De udsender den igen ved endnu længere bølgelængde, fordi atmosfæren er koldere end jordoverfladen.

Stigende mængder af CO2 og metan vil hæve temperaturen, hvorefter vanddampen øges og drivhuseffekten øges endnu mere, hvilket medfører en endnu højere temperatur. Vanddamp fungerer altså som en selvforstærkende effekt – en såkaldt feedback. Feedback fra vanddamp er meget voldsom og giver i sig selv et større bidrag til temperaturstigning end det direkte bidrag fra f.eks. CO2.

Ca. en fjerdedel af den udledte CO2 optages hovedsageligt i oceanerne og en fjerdedel i biosfæren på land (jord, skov og plantevækst). Selvom drivhusgasserne varierer regionalt og efter årstiderne, kan man måle en betydelig stigning, som gradvist vil hæve Jordens middeltemperatur.

Skyer: Består af mikroskopiske vanddråber og iskrystaller. Skyerne har alt i alt en kølende effekt, da de udsender og reflekterer mere energi end de bidrager med til drivhuseffekten. Ca. halvdelen af atmosfærens areal er dækket af skyer, og de er ansvarlige for ca. en fjerdedel af refleksionen af det indkommende sollys. Det er dog usikkert, hvor stor indflydelse den globale opvarmning vil have på dannelsen af skyer på globalt plan.

Aerosoler: Mikroskopiske partikler i luften (forurening, vulkansk aske, sand og biologiske partikler samt mikroskopiske vanddråber og iskrystaller). Aerosolerne i atmosfæren har en kølende effekt på atmosfæren, da partiklerne reflekterer sollyset i atmosfæren og dermed formindsker mængden af energi, som rammer Jordens overflade.

Marie Dissing Paulsen