Staklenički potencijal je relativna veličina koja pokazuje koliko jedinična količina neke tvari doprinosi efektu staklenika. Radi se o veličini koja je direktno povezana s tzv. ekstinkcijskim koeficijentom. To je spektroskopska veličina, koja pokazuje koliko zračenja određene valne duljine tvar može apsorbirati. Kako bismo to razumijeli, dobro se upoznati s Lambert-Beerovim zakonom, u kojem je zapravo sadržano sve što na ovoj razini trebate znati o spektroskopiji. Naime, mjerimo li intenzitet svjetlosti koja prolazi kroz neko sredstvo, primijetit ćemo da upadni i izlazni intenzitet (I0, odnosno I) općenito nisu jednaki, tj. općenito je I < I0.
Intuitivno je jasno da odnos izlaznog i upadnog intenziteta je određen duljinom puta svjetlosti kroz sredstvo (l) i koncentraciji tvari c. Međutim, znamo i da se različite tvari razlikuju i u uspješnosti upijanja ili propuštanja svjetlosti, a to je određeno ekstinkcijskim koeficijentom ε. To je fizikalno svojstvo tvari, neovisno o njenoj koncentraciji i drugim parametrima. Lambert-Beerov zakon glasi:
A = εlc
gdje je A apsorbancija, a ona je povezana s omjerom intenziteta upadne i izlazne svjetlosti:
I tu smo gotovi s formulama, osim što ćemo reći da ekstinkcijski koeficijent nije isti pri svim valnim duljinama, tj. tvar puno uspješnije upija svjetlost nekih valnih duljina u odnosu na druge valne duljine. Dakle, on je funkcija valne duljine ε(λ). Zato i apsorbancija ovisi o valnim duljinama i zato svaka tvar ima neki karakteristični spektar A(λ). Običnim jezikom, zato su mnoge tvari obojane.
Iako nam zrak izgleda proziran, on je proziran u vidljivom dijelu spektra. No, u infracrvenom dijelu spektra zrak baš i nije toliko proziran. Drugim riječima, propustimo li infracrvenu svjetlost kroz zrak, dobit ćemo njegov infracrveni spektar:
Infracrveno zračenje nazivamo i toplinskim zračenjem, tj. ono je odgovorno za prijenos topline. Zato nam je upravo međuigra infracrvenog zračenja s tvarima najvažnija za razumijevanje efekta staklenika.
Ono što je najvažnije uočiti na spektru je da imamo neka područja u kojima imamo nekakav „nedostatak“ zračenja. Upravo su to područja u kojima nam staklenički plinovi upijaju infracrveno zračenje. To na ovoj slici između 4000 i 3300 cm-1, 2400 – 2300 cm-1, 2000 – 1200 cm-1 i oko 700 cm-1. Ovo oko 3500 i 1500 cm-1 uzrokuje vodena para, a oko 2400 i 700 cm-1 nastaje zbog prisustva ugljikovog dioksida CO2.
Sad uzmemo koju je količinu svjetlosti „pojela“ određena tvar u svim područjima spektra, svedemo sve na jediničnu koncentraciju i jedinični put kroz sredstvo i ne taj način dobivamo integralni ekstinkcijski koeficijent. To je staklenički potencijal. Osim toga, s obzirom na to da je CO2 najvažniji staklenički plin, ljudi su se dogovorili da njegov staklenički potencijal bude jednak 1, a staklenički potencijali svih drugih tvari se uspoređuje s CO2. Osim toga, neki plinovi su i nestabilni pa se s vremenom raspadaju u atmosferi. Zato najčešće razmatramo više stakleničkih potencijala, npr. za razdoblje od 20, 100 i 500 godina.
U sljedećoj tablici su navedeni staklenički potencijali glavnih stakleničkih plinova:
|
Tvar |
Životni vijek u atmosferi (godine) |
Staklenički potencijal (GHP) |
||
|
20 godina |
100 godina |
500 godina |
||
|
Voda H2O |
Neodređeno |
<1 |
<1 |
<1 |
|
Ugljikov dioksid CO2 |
5-200 |
1 |
1 |
1 |
|
Dušikov(I) oksid N2O |
114 |
275 |
296 |
156 |
|
Metan CH4 |
12 |
72 |
25 |
7,6 |
|
Klorofluorougljici |
0,3 – 260 |
40 – 9400 |
12-12 000 |
4 – 10 000 |
|
Perfluorogljici |
2600 – 50 000 |
3900 – 8000 |
5700 – 11 900 |
8900 – 18 000 |
|
Sumporov heksafluorid SF6 |
3200 |
15 100 |
22 200 |
32 400 |
|
Ozon O3 |
22 dana |
65 |
— |
— |