Di belakang perjuangan untuk mengatasi pemanasan global dan perubahan iklim terletak peningkatan gas rumah kaca di atmosfer kita. Gas rumah kaca adalah senyawa gas di atmosfer yang mampu menyerap radiasi inframerah, sehingga memerangkap dan menahan panas di atmosfer. Dengan meningkatkan panas di atmosfer, gas rumah kaca bertanggung jawab atas efek rumah kaca, yang pada akhirnya menyebabkan pemanasan global.
Radiasi matahari dan "efek rumah kaca"
Pemanasan global bukanlah konsep baru dalam sains. Dasar-dasar dari fenomena tersebut dikerjakan lebih dari seabad yang lalu oleh Svante Arrhenius pada tahun 1896. Makalahnya, yang diterbitkan di Majalah Philosophical dan Jurnal Sains, adalah yang pertama untuk mengukur kontribusi karbon dioksida pada apa yang oleh para ilmuwan sekarang disebut "rumah kaca" efek."
Efek rumah kaca terjadi karena matahari membombardir Bumi dengan sejumlah besar radiasi, yang menghantam atmosfer Bumi dalam bentuk cahaya tampak, ditambah ultraviolet (UV), inframerah (IR) dan jenis radiasi lainnya yang tidak terlihat oleh mata manusia. Sekitar 30 persen radiasi yang menghantam Bumi dipantulkan kembali ke angkasa oleh awan, es, dan permukaan reflektif lainnya. 70 persen sisanya diserap oleh lautan, daratan dan atmosfer, menurut NASA.
Saat mereka menyerap radiasi dan panas, lautan, daratan, dan atmosfer melepaskan panas dalam bentuk radiasi termal IR, yang melewati atmosfer ke angkasa. Keseimbangan antara radiasi yang masuk dan keluar menjaga suhu rata-rata bumi secara keseluruhan sekitar 15 derajat Celsius, menurut NASA.
Pertukaran radiasi masuk dan keluar yang menghangatkan Bumi disebut sebagai efek rumah kaca karena rumah kaca bekerja dengan cara yang hampir sama. Radiasi UV yang masuk dengan mudah melewati dinding kaca rumah kaca dan diserap oleh tanaman dan permukaan keras di dalamnya. Namun, radiasi IR yang lebih lemah mengalami kesulitan untuk menembus dinding kaca dan terperangkap di dalam, menghangatkan rumah kaca.
Bagaimana gas rumah kaca mempengaruhi pemanasan global
Gas-gas di atmosfer yang menyerap radiasi dikenal sebagai "gas rumah kaca" (kadang-kadang disingkat GHG) karena mereka sebagian besar bertanggung jawab atas efek rumah kaca. Efek rumah kaca, pada gilirannya, adalah salah satu penyebab utama pemanasan global. Gas rumah kaca yang paling signifikan adalah uap air (H2O), karbon dioksida (CO2), metana (CH4) dan dinitrogen oksida (N2O), menurut Badan Perlindungan Lingkungan (EPA). "Sementara oksigen (O2) adalah gas paling banyak kedua di atmosfer kita, O2 tidak menyerap radiasi inframerah termal," kata Michael Daley, seorang profesor ilmu lingkungan di Lasell College di Massachusetts.
Sementara beberapa orang berpendapat bahwa pemanasan global adalah proses alami dan selalu ada gas rumah kaca, jumlah gas di atmosfer meningkat tajam dalam sejarah baru-baru ini. Sebelum Revolusi Industri, CO2 atmosfer berfluktuasi antara sekitar 180 bagian per juta (ppm) selama zaman es dan 280 ppm selama periode hangat interglasial. Sejak Revolusi Industri, jumlah CO2 meningkat 100 kali lebih cepat daripada peningkatan ketika zaman es terakhir berakhir, menurut Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional (NOAA).
Gas berfluorinasi - yaitu gas yang ditambahkan unsur fluor - termasuk hidrofluorokarbon, perfluorokarbon dan sulfur heksafluorida, dibuat selama proses industri dan juga dianggap sebagai gas rumah kaca. Meskipun mereka hadir dalam konsentrasi yang sangat kecil, mereka memerangkap panas dengan sangat efektif, menjadikannya gas "potensi pemanasan global" (GWP) yang tinggi.
Klorofluorokarbon (CFC), yang pernah digunakan sebagai pendingin dan propelan aerosol sampai dihapus secara internasional, juga merupakan gas rumah kaca.
Ada tiga faktor yang mempengaruhi sejauh mana setiap gas rumah kaca akan mempengaruhi pemanasan global, sebagai berikut:
- Kelimpahannya di atmosfer.
- Berapa lama ia tinggal di atmosfer.
- Potensi pemanasan globalnya.
Karbon dioksida memiliki dampak signifikan pada pemanasan global antara lain karena kelimpahannya di atmosfer. Menurut EPA, pada tahun 2016, emisi gas rumah kaca AS mencapai 6.511 juta metrik ton (7.177 juta ton) setara karbon dioksida, yang menyamai 81 persen dari semua gas rumah kaca yang disebabkan manusia - turun 2,5 persen dari tahun sebelumnya. Selain itu, CO2 tetap berada di atmosfer selama ribuan tahun.
Namun, metana sekitar 21 kali lebih efisien dalam menyerap radiasi daripada CO2, memberikannya peringkat GWP yang lebih tinggi, meskipun tetap di atmosfer hanya sekitar 10 tahun, menurut EPA.
Sumber gas rumah kaca
Beberapa gas rumah kaca, seperti metana, diproduksi melalui praktik pertanian, termasuk kotoran ternak. Yang lain, seperti CO2, sebagian besar dihasilkan dari proses alami seperti respirasi dan dari pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, minyak dan gas.
Penyebab kedua pelepasan CO2 adalah deforestasi, menurut penelitian yang diterbitkan oleh Duke University. Ketika pohon dibunuh untuk menghasilkan barang atau panas, mereka melepaskan karbon yang biasanya disimpan untuk fotosintesis. Proses ini melepaskan hampir satu miliar ton karbon ke atmosfer per tahun, menurut Global Resources Resources Assessment 2010.
Kehutanan dan praktik penggunaan lahan lainnya dapat mengimbangi sebagian dari emisi gas rumah kaca ini, menurut EPA.
"Penanaman kembali membantu mengurangi penumpukan karbon dioksida di atmosfer saat pohon yang tumbuh menyerap karbon dioksida melalui fotosintesis," kata Daley kepada Live Science. "Namun, hutan tidak dapat menyita semua karbon dioksida yang kita pancarkan ke atmosfer melalui pembakaran bahan bakar fosil, dan pengurangan emisi bahan bakar fosil masih diperlukan untuk menghindari penumpukan di atmosfer."
Di seluruh dunia, output gas rumah kaca adalah sumber keprihatinan serius. Sejak Revolusi Industri dimulai pada tahun 2009, tingkat CO2 atmosfer telah meningkat hampir 38 persen dan tingkat metana telah meningkat 148 persen, menurut NASA, dan sebagian besar peningkatan itu telah terjadi dalam 50 tahun terakhir. Karena pemanasan global, 2016 adalah tahun terhangat dalam catatan, dan dengan 2018 di jalur untuk menjadi yang terhangat keempat, 20 tahun terpanas dalam catatan semua datang setelah 1998, menurut Organisasi Meteorologi Dunia.
"Pemanasan yang kami amati memengaruhi sirkulasi atmosfer, yang memengaruhi pola curah hujan secara global," kata Josef Werne, seorang profesor di Departemen Geologi dan Ilmu Planet di University of Pittsburgh. "Ini akan menyebabkan perubahan lingkungan yang besar, dan tantangan, bagi orang-orang di seluruh dunia."
Masa depan planet kita
Jika tren saat ini terus berlanjut, para ilmuwan, pejabat pemerintah dan semakin banyak warga khawatir bahwa efek terburuk dari pemanasan global - cuaca ekstrem, naiknya permukaan laut, kepunahan tumbuhan dan hewan, pengasaman laut, perubahan besar dalam iklim dan pergolakan sosial yang belum pernah terjadi sebelumnya - akan menjadi tidak terhindarkan.
Sebagai jawaban atas masalah yang disebabkan oleh pemanasan global oleh gas rumah kaca, pemerintah AS membuat rencana aksi iklim pada tahun 2013. Dan pada bulan April 2016, perwakilan dari 73 negara menandatangani Perjanjian Paris, sebuah pakta internasional untuk memerangi perubahan iklim dengan berinvestasi secara berkelanjutan , masa depan rendah karbon, menurut Konvensi Kerangka Kerja PBB tentang Perubahan Iklim (UNFCCC). A.S. termasuk di antara negara-negara yang menyetujui perjanjian pada tahun 2016, tetapi memulai proses untuk menarik diri dari Perjanjian Paris pada bulan Juni 2017.
Menurut EPA, emisi gas rumah kaca 12 persen lebih rendah pada tahun 2016 dibandingkan tahun 2005, sebagian karena penurunan besar dalam pembakaran bahan bakar fosil yang dihasilkan dari peralihan ke gas alam dari batubara. Kondisi musim dingin yang lebih hangat selama tahun-tahun itu juga mengurangi kebutuhan banyak rumah dan bisnis untuk meningkatkan panas.
Para peneliti di seluruh dunia terus berupaya mencari cara untuk menurunkan emisi gas rumah kaca dan mengurangi dampaknya. Salah satu solusi potensial yang diteliti para ilmuwan adalah menghisap karbon dioksida dari atmosfer dan menguburnya di bawah tanah tanpa batas waktu, kata Dina Leech, seorang profesor ilmu biologi dan lingkungan di Longwood University di Virginia.
"Apa yang bisa kita lakukan adalah meminimalkan berapa banyak karbon yang kita pasang di sana, dan sebagai hasilnya, meminimalkan perubahan suhu," kata Leech. "Namun, jendela tindakan cepat menutup."
Sumber daya tambahan:
- EPA - Perubahan Iklim: Informasi Dasar
- NASA: Perubahan Iklim Global
- National Geographic - Tonggak Iklim: Level CO2 Bumi Lewati 400 ppm
Artikel ini diperbarui pada 3 Januari 2019, oleh kontributor Live Science Rachel Ross.
