Science For Everyone: सभी के लिए विज्ञान: साइंस फॉर एवरीवन – पिछले हफ्ते, हमने चर्चा की कि अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS) पर किए गए वैज्ञानिक प्रयोग पृथ्वी को कैसे लाभ पहुंचाते हैं। इस सप्ताह, हम चर्चा करेंगे कि ग्रीनहाउस गैसें क्या हैं, उनका महत्व और जलवायु परिवर्तन में उनकी क्या भूमिका है।
वायुमंडलीय गैसें जो वातावरण में गर्मी को रोक लेती हैं, और वायुमंडल और पृथ्वी की सतह से अवरक्त ऊर्जा को अवशोषित और पुन: उत्सर्जित करती हैं, ग्रीनहाउस गैसें कहलाती हैं। ग्रीनहाउस गैसें सूर्य के प्रकाश को वायुमंडल से गुजरने देती हैं, लेकिन पृथ्वी की गर्मी की कुछ मात्रा को वायुमंडल से बाहर नहीं जाने देती हैं।
ग्रीनहाउस गैसों का महत्व
ग्रीनहाउस गैसों द्वारा गर्मी को फँसाने की घटना, जिसके कारण औसत सतह का तापमान 33 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है, जो कि घटना की अनुपस्थिति में पृथ्वी के तापमान से अधिक होता है, इसे ग्रीनहाउस प्रभाव कहा जाता है।
विश्व मौसम विज्ञान संगठन (WMO) के अनुसार, ग्रीनहाउस प्रभाव की अनुपस्थिति में, पृथ्वी का औसत तापमान शून्य से 18 डिग्री सेल्सियस नीचे होता।
सौर विकिरण वायुमंडल से होकर गुजरता है, जिसका अधिकांश भाग पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है, जबकि इसका कुछ भाग पृथ्वी और वायुमंडल द्वारा परावर्तित कर दिया जाता है।
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विकिरण पृथ्वी की सतह को गर्म करता है, जो बदले में अवरक्त विकिरण उत्सर्जित करता है।
उत्सर्जित अवरक्त विकिरण का कुछ भाग पृथ्वी के वायुमंडल से होकर गुजरता है, जबकि कुछ विकिरण ग्रीनहाउस गैसों द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है, और फिर पुन: उत्सर्जित कर दिया जाता है।
इस प्रकार, ग्रीनहाउस गैसें पृथ्वी की सतह से निकलने वाली ऊष्मा को अवशोषित करती हैं, और सभी दिशाओं में तापीय ऊर्जा का उत्सर्जन करती हैं।
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इस तरह, ग्रीनहाउस प्रभाव पृथ्वी की सतह और ग्रह के निचले वातावरण को भी गर्म करता है।
वायुमंडल में कुछ गैसों की ट्रेस मात्रा, जैसे जल वाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन और नाइट्रस ऑक्साइड, पृथ्वी के लिए एक प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव पैदा करते हैं। ये ग्रीनहाउस गैसें सौर विकिरण को पृथ्वी की सतह तक पहुंचने देती हैं, लेकिन ग्रह द्वारा उत्सर्जित अवरक्त विकिरण को अवशोषित कर लेती हैं। इससे पृथ्वी की सतह गर्म हो जाती है।
यह नाम ग्रीनहाउस से आया है, जो खिड़कियों के साथ संलग्न स्थान हैं जो पौधों के लिए गर्मी पैदा करने के लिए सूर्य के प्रकाश को प्रवेश करने की अनुमति देते हैं, लेकिन गर्मी से बचने की अनुमति नहीं देते हैं।
ग्रीनहाउस प्रभाव के प्रकार
ग्रीनहाउस प्रभाव दो प्रकार का होता है: प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव और बढ़ा हुआ ग्रीनहाउस प्रभाव।
ग्रीनहाउस गैसों की प्राकृतिक मात्रा के परिणामस्वरूप प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव होता है, और ये जीवित रहने के लिए महत्वपूर्ण हैं। प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव के अभाव में पृथ्वी लगभग 33 डिग्री सेल्सियस अधिक ठंडी हो जाएगी।
कैसे मानवजनित गतिविधियों ने ग्रीनहाउस गैसों की सांद्रता में वृद्धि की है
मानवीय गतिविधियाँ कुछ ग्रीनहाउस गैसों की बढ़ी हुई सांद्रता को प्रेरित करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप अतिरिक्त विकिरण बल होता है, एक ऐसी घटना जिसमें पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करने वाली ऊर्जा की मात्रा उस ऊर्जा की मात्रा से भिन्न होती है जो इसे छोड़ती है। इस पूरी प्रक्रिया को संवर्धित ग्रीनहाउस प्रभाव के रूप में जाना जाता है।
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मानव गतिविधियाँ लगभग 1850 से वातावरण में अतिरिक्त ग्रीनहाउस गैसों को छोड़ रही हैं, जिसके परिणामस्वरूप धीरे-धीरे पृथ्वी भर में औसत तापमान में वृद्धि हुई है।
मानवजनित गतिविधियों के कारण निचले वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रस ऑक्साइड, ओजोन, मीथेन, हाइड्रोक्लोरोफ्लोरोकार्बन और हाइड्रोफ्लोरोकार्बन जैसी ग्रीनहाउस गैसों की सांद्रता में वृद्धि हुई है।
ग्लोबल एटमॉस्फियर वॉच (GAW) उच्च आर्कटिक से दक्षिणी ध्रुव तक दुनिया भर के 50 देशों द्वारा एकत्र किए गए ग्रीनहाउस गैस डेटा के अवलोकन, विश्लेषण और प्रकाशन के लिए जिम्मेदार है।
कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रस ऑक्साइड, आणविक हाइड्रोजन, मीथेन, हेलोकार्बन और सल्फर हेक्साफ्लोराइड ग्रीनहाउस गैसों की निगरानी की जाती है।
विभिन्न ग्रीनहाउस गैसों के बारे में अधिक
जबकि जल वाष्प सबसे प्रचुर मात्रा में ग्रीनहाउस गैस है, मानव गतिविधि द्वारा सीधे उत्पादित जल वाष्प वातावरण में जल वाष्प की मात्रा में बहुत कम योगदान देता है, वैज्ञानिकों का कहना है।
ओजोन भी एक ग्रीनहाउस गैस है, लेकिन यूएस एनर्जी इंफॉर्मेशन एडमिनिस्ट्रेशन के अनुसार, यह पृथ्वी के वायुमंडल में कहां पाया जाता है, इसके आधार पर यह सहायक या हानिकारक हो सकता है।
ओजोन स्वाभाविक रूप से समताप मंडल में होता है, और सूर्य से पराबैंगनी प्रकाश को पृथ्वी की सतह तक पहुंचने से रोकता है। ओजोन के सुरक्षात्मक प्रभाव ग्रीनहाउस प्रभाव में इसके योगदान को ऑफसेट करते हैं।
हालाँकि, अतीत में क्लोरोफ्लोरोकार्बन के उपयोग ने ओजोन में छेद कर दिया था, जिसके कारण दुनिया भर के देश एक साथ आए और 1994 से क्लोरोफ्लोरोकार्बन की बिक्री, वितरण और उपयोग पर प्रतिबंध लगा दिया।
मानवजनित गतिविधियों के परिणामस्वरूप वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रस ऑक्साइड, मीथेन और फ्लोरिनेटेड गैसों की सांद्रता बढ़ जाती है।
कार्बन डाइऑक्साइड: कोयला, प्राकृतिक गैस और तेल जैसे जीवाश्म ईंधन के जलने, ठोस कचरे, पेड़ों और अन्य जैविक सामग्रियों के जलने, परिवहन के लिए वाहनों के उपयोग, बिजली उत्पादन और विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण कार्बन डाइऑक्साइड वातावरण में प्रवेश करती है। जब पौधे प्रकाश संश्लेषण के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड को जैविक कार्बन चक्र के हिस्से के रूप में अवशोषित करते हैं, तो गैस को वायुमंडल से हटा दिया जाता है या अलग कर दिया जाता है।
नाइट्रस ऑक्साइड: कृषि और औद्योगिक गतिविधियाँ, भूमि उपयोग, अपशिष्ट जल उपचार, और जीवाश्म ईंधन और ठोस अपशिष्ट के दहन से वातावरण में नाइट्रस ऑक्साइड का उत्सर्जन होता है।
कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में नाइट्रस ऑक्साइड गर्मी को रोकने में सैकड़ों गुना अधिक प्रभावी है और लगभग एक सदी तक वातावरण में रह सकता है। हर साल हरे पौधों द्वारा वायुमंडलीय नाइट्रोजन ऑक्साइड का लगभग एक प्रतिशत ही अमोनिया में परिवर्तित किया जाता है।
मीथेन: कोयला, प्राकृतिक गैस और तेल का उत्पादन और परिवहन, पशुधन और कृषि पद्धतियां, लैंडफिल में जैविक कचरे का क्षय और भूमि उपयोग मीथेन उत्सर्जन का कारण बनता है।
मीथेन कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में गर्मी को पकड़ने में अधिक प्रभावी है, लेकिन लंबे समय तक वातावरण में नहीं रहती है, क्योंकि यह वातावरण में हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स, या तटस्थ आवेशित OH अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करने पर टूट जाती है।
फ्लोरिनेटेड गैसें: फ्लोरिनेटेड गैसों में पेरफ्लोरोकार्बन, नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड, हाइड्रोफ्लोरोकार्बन और सल्फर हेक्साफ्लोराइड शामिल हैं। ये सिंथेटिक, शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैसें हैं जो वाणिज्यिक, घरेलू और औद्योगिक प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप उत्सर्जित होती हैं, और कभी-कभी समतापमंडलीय ओजोन-क्षयकारी पदार्थों जैसे क्लोरोफ्लोरोकार्बन, हैलोन और हाइड्रोक्लोरोफ्लोरोकार्बन के विकल्प के रूप में उपयोग की जाती हैं।
जबकि अन्य ग्रीनहाउस गैसों की तुलना में फ्लोरिनेटेड गैसें कम मात्रा में उत्सर्जित होती हैं, वे शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैसें हैं।
उनकी ग्लोबल वार्मिंग क्षमता (GWPs) हजारों से लेकर दसियों हजार तक होती है।
फ़्लोरिनेटेड गैसों को कभी-कभी उच्च-GWP गैसों के रूप में संदर्भित किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि द्रव्यमान की एक निश्चित मात्रा के लिए वे कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में काफी अधिक गर्मी को रोक लेते हैं।
जलवायु परिवर्तन में ग्रीनहाउस गैसों की भूमिका
अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (ईपीए) के अनुसार, जलवायु परिवर्तन पर ग्रीनहाउस गैसों का प्रभाव तीन मुख्य कारकों पर निर्भर करता है। ये कारक हैं: वातावरण में ग्रीनहाउस गैसें कितनी प्रचुर मात्रा में हैं, ग्रीनहाउस गैसें वातावरण में कितनी देर तक रहती हैं और ग्रीनहाउस गैसें वातावरण को कितनी मजबूती से प्रभावित करती हैं।
वातावरण में ग्रीनहाउस गैसें कितनी प्रचुर मात्रा में हैं
वायुमण्डल में किसी विशेष गैस की मात्रा को सान्द्रता या प्रचुरता कहते हैं। ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन जितना अधिक होगा, उनकी वायुमंडलीय सांद्रता उतनी ही अधिक होगी। ग्रीनहाउस गैसों की सांद्रता को प्रति मिलियन भाग, भाग प्रति बिलियन और भाग प्रति ट्रिलियन में मापा जाता है।
वातावरण में ग्रीनहाउस गैसें कितने समय तक रहती हैं
ग्रीनहाउस गैसें अलग-अलग समय के लिए वातावरण में रह सकती हैं, अच्छी तरह से मिश्रित होने के लिए पर्याप्त समय। इसलिए, वातावरण में मापी जाने वाली सभी ग्रीनहाउस गैसों की संयुक्त मात्रा, उत्सर्जन स्रोत के बावजूद, पूरी दुनिया में लगभग समान है।
ग्रीनहाउस गैसें वातावरण को कितनी तीव्रता से प्रभावित करती हैं
पृथ्वी को गर्म बनाने और ग्रह के वायुमंडलीय कंबल को मोटा करने में कुछ ग्रीनहाउस गैसें दूसरों की तुलना में अधिक प्रभावी हैं।
ग्रीनहाउस गैस का GWP एक माप है कि एक टन कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन के सापेक्ष, एक टन गैस का उत्सर्जन एक निश्चित अवधि में, आमतौर पर 100 साल की अवधि में कितनी ऊर्जा अवशोषित करेगा। ईपीए के अनुसार।
यह वैज्ञानिकों को ग्रीनहाउस गैस के ग्लोबल वार्मिंग प्रभाव की तुलना अन्य गैसों से करने की अनुमति देता है।
कम GWP वाली गैसों की तुलना में उच्च GWP वाली ग्रीनहाउस गैसें उत्सर्जित प्रति टन गैस की तुलना में अधिक ऊर्जा अवशोषित करती हैं। इसलिए, उच्च GWP वाली ग्रीनहाउस गैसें कम GWP वाली गैसों की तुलना में पृथ्वी के गर्म होने में अधिक योगदान देती हैं।
पृथ्वी को गर्म रखने के लिए ग्रीनहाउस गैसें महत्वपूर्ण हैं, लेकिन मनुष्यों को टिकाऊ प्रथाओं पर स्विच करना चाहिए, और बढ़ते ग्रीनहाउस प्रभाव को कम करने के लिए अधिक पेड़ लगाने चाहिए, जो जलवायु परिवर्तन में महत्वपूर्ण योगदान देता है।
