Växthusgaserna

Kännetecknande för de gaser som bidrar till ett varmare klimat är att de släpper igenom den kortvågiga strålning från solen som når jorden, men förmår att delvis absorbera den värmestrålning som jordytan sänder ut.

Av nuvarande klimatpåverkande utsläpp svarar koldioxid för cirka 76 procent av effekten, följd av metan, cirka 16 procent, samt lustgas (6 procent) och fluorerade gaser (2 procent) (ozonets klimatpåverkan ej medräknad).

De olika gaserna presenteras nedan. Hur de kan jämföras med varandra framgår av faktarutan.

De årliga antropogena utsläppen av växthusgaser grupperade efter gaser 1970-2010. Källa: IPCC AR5 arbetsgrupp III

Koldioxid (CO₂)

Koldioxid är den ojämförligt viktigaste växthusgasen. Analys av isborrkärnor från Grönland och Antarktis visar att den förindustriella nivån av koldioxid i atmosfären var cirka 280 ppmv (parts per million = miljondelar, volym). Halten var år 2016 var cirka 44 procent högre, 403 ppm. Ökningstakten uppgår till 1-2 ppm per år.

Utsläpp av koldioxid från förbränning av fossila bränslen, cementproduktion och andra industriella processer är den största källan till de globala utsläppen av växthusgaser . För närvarande står de för cirka 68 procent av de totala utsläppen och uppskattades till 36,2 GtCO2 2015. Väl utsläppt från fossila lager är koldioxiden mycket långlivad i atmosfären och påverkar klimatet under lång tid framåt.

Utsläppen per capita i industriländerna är mer än dubbelt så stora som det globala genomsnittet (utsläpp från avskogning undantagna).

Utsläpp av koldioxid per capita och sektor 2008. Källa: IPCC AR5 arbetsgrupp III

Förändringar i markanvändning (huvudsakligen avskogning) bidrar också till koldioxidutsläppen. De representerar något mindre än en femtedel av de totala utsläppen av koldioxid. Under de senaste åren har det skett en nedgång i koldioxidutsläppen från markanvändning, till stor del på grund av avskogningen sker i en lägre takt och ökad skogsplantering.

Metan (CH₄)

Metan bildas naturligt vid bakteriell nedbrytning av organiskt material under syrefria förhållanden. Genom olika former av mänsklig aktivitet har utsläppen av metan i runda tal fördubblats.

Globalt utgör risodling, boskapsskötsel, utsläpp från kolgruvor och läckage av fossilgas betydande antropogena källor, liksom avfalls- och avloppshantering.

Den förindustriella halten av metan beräknas ha varit 0,7 ppm. Dagens halt (2011) är mer än dubbelt så hög, ca 1,8 ppm. Livslängden för metan i atmosfären är relativt kort, i medeltal 10-15 år.

Lustgas (N₂O)

Kunskaperna om utsläppens storlek och vilka faktorer som styr dem är ofullständiga, men denitrifikation är den viktigaste källan till dikväveoxid i atmosfären. Denna process, som ombesörjs av mikroorganismer, sker naturligt i marken. Men ju mer växttillgängligt kväve som tillförs miljön, t.ex. i form av handelsgödsel eller nedfall av luftburet kväve, desto mer lustgas bildas.

En annan källa till N₂O-utsläpp är förbränning. Förutom de "vanliga" kväveoxiderna (NO och NO₂) bildas vid nästan all slags förbränning även små mängder N₂O. Hur mycket beror i hög grad på förbränningsbetingelserna.

Lustgas är en växthusgas vars förindustriella halt beräknas ha varit 270 ppb (parts per billion = miljarddelar). Halten år 2011 var 324 ppb, en ökning med 20 procent. Ungefär en tredjedel av nutida lustgasutsläpp orsakas av människan.

Lustgas har lång uppehållstid i atmosfären, i genomsnitt cirka 120 år.

Fluorföreningar

De hittills nämnda växthusgaserna förekommer naturligt i atmosfären. Det gäller emellertid inte gruppen syntetiska fluorföreningar, vilka i flera fall är mycket långlivade och kraftfulla växthusgaser. Deras stora uppvärmningseffekt, per molekyl räknat, beror på att de absorberar strålning i en tidigare helt genomsläpplig del av det infraröda spektrat.

De kanske mest kända ämnena i denna grupp är klorfluorkarbonerna (CFC-gaser, mer kända som freoner), som främst uppmärksammats på grund av förmågan att bryta ner stratosfärens ozon. CFC-gaserna är också kraftfulla växthusgaser. Räknat per molekyl är vissa av dem tiotusentals gånger effektivare än koldioxid. CFC-gaserna är dock under avveckling globalt.

Andra ämnen i denna grupp s.k. f-gaser med betydande växthuseffekt är:

•  HFC, som liknar CFC men saknar klor och därmed inte påverkar ozonskiktet. Används som ersättare för CFC i många tillämpningar. De är inte lika långlivade i atmosfären som CFC och inte heller lika kraftfulla som växthusgaser.
• Svavelhexafluorid (SF₆), som används bl.a. i elektronisk industri.
• PFC, perfluorkarboner (kallas även fluorkarboner, FC) som släpps ut vid aluminiumtillverkning, men också används i elektronisk industri.

Eftersom de utsläppta mängderna av dessa ämnen är små är deras bidrag till växthuseffekten än så länge bara några få procent, räknat i ett hundraårsperspektiv.

Dock ökar de globala utsläppen relativt kraftigt, särskilt av HFC, och flera av dem har effekt över mycket lång tid - medeluppehållstiden för SF₆ i atmosfären uppskattas t.ex.till 3.200 år.

Ozon

Av de ämnen som i väsentlig grad kan fungera som växthusgaser är ozon den mest kortlivade. Dess uppehållstid i troposfären är veckor eller någon månad. Ozon i lägre troposfären fungerar som en växthusgas och halten har ökat i genomsnitt 1-2 procent per år de senaste decennierna. Ökningen har framför allt skett över Nordamerika och Europa, varför klimateffekten i detta fall är regional.

Ett special fall är flygets utsläpp av kväveoxider i övre troposfären, där det mesta trafikflyget färdas. På denna höjd ger kväveoxiderna upphov till omfattande bildning av ozon. Vilket gör att flygets klimatpåverkan är större än enbart dess utsläpp av koldioxid.

Partiklar

Partiklar i atmosfären har betydelse för strålningsbalansen. Sulfatpartiklar reflekterar inkommande solljus och minskar därmed den mängd solenergi som når jordytan. Sulfatpartiklarna har sitt ursprung i utsläppen av svaveldioxid.

Det finns även kolpartiklar ("black carbon") i luften. Dessa kan både absorbera värme och reflektera inkommande ljus. Deras nettoeffekt på klimatet är därför svårbedömd.

Partiklar har också effekt på klimatet genom att de utgör kondensationskärnor för vattenånga i atmosfären, vilket kan påverka molnighet och nederbörd. Till skillnad från växthusgaserna är partiklarnas uppehållstid i luften kort, ca två veckor.

Nettoeffekten av partiklar är svårbedömd och bidrar till en hög grad av osäkerhet, men har uppskattats av IPCC att vara någonstans mellan -0,1°C och -1,9°C.