Pemahaman yang Mendalam Mengenai Gas Rumah Kaca Part 1

Dipublikasikan oleh Dias Perdana Putra

28 Maret 2024, 15.42

Gas rumah kaca memerangkap sebagian panas yang dihasilkan ketika sinar matahari memanaskan permukaan bumi. (wikipedia.en)

Gas rumah kaca

Gas rumah kaca (GRK) adalah gas-gas dalam atmosfer yang berperan dalam meningkatkan suhu permukaan Bumi. Mereka memiliki kemampuan untuk menyerap panjang gelombang radiasi yang dipancarkan oleh planet, menciptakan efek rumah kaca yang menyebabkan peningkatan suhu.

Tanpa adanya gas rumah kaca, suhu rata-rata permukaan Bumi diperkirakan hanya sekitar -18 °C (-0 °F), jauh lebih rendah dibandingkan dengan suhu rata-rata saat ini sebesar 15 °C (59 °F). Gas-gas rumah kaca yang paling umum di atmosfer bumi meliputi uap air, karbon dioksida, metana, nitrous oksida, dan ozon.Aktivitas manusia sejak awal Revolusi Industri telah menyebabkan peningkatan signifikan dalam konsentrasi gas-gas ini di atmosfer, terutama karbon dioksida, yang berasal dari pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, minyak bumi, dan gas alam.

Peningkatan suhu global yang terjadi sebagai akibat dari emisi gas rumah kaca telah menjadi perhatian utama, dengan prediksi bahwa jika tren emisi saat ini berlanjut, suhu global dapat melampaui kenaikan 2,0 °C (3,6 °F) pada tahun 2040 hingga 2070, yang dianggap sebagai level yang sangat berbahaya menurut IPCC PBB.

Properti

Gas rumah kaca bersifat aktif inframerah, yang berarti gas-gas ini mampu menyerap dan memancarkan radiasi inframerah dalam rentang panjang gelombang yang sama dengan yang dipancarkan oleh permukaan bumi, awan, dan atmosfer. Ini menyebabkan efek rumah kaca, di mana gas-gas ini bertindak seperti selimut, menangkap panas di atmosfer dan mempertahankan suhu bumi. Sebagian besar komposisi atmosfer bumi terdiri dari nitrogen (N2) dan oksigen (O2), yang keduanya hampir tidak terpengaruh oleh radiasi termal inframerah. Namun, gas-gas rumah kaca seperti karbon dioksida (CO2), metana (CH4), dan dinitrogen oksida (N2O) memiliki struktur molekuler yang memungkinkan interaksi dengan radiasi elektromagnetik, menjadikannya aktif dalam menangkap dan memancarkan panas. Meskipun jumlahnya hanya sebagian kecil dari atmosfer bumi, keberadaan gas-gas ini memiliki dampak yang signifikan dalam menciptakan efek rumah kaca dan meningkatkan suhu global.

Pemaksaan radiasi

Bumi menerima energi dari matahari, sebagian diabsorpsi, sementara yang lain dipantulkan sebagai cahaya atau dipancarkan kembali sebagai panas. Suhu di permukaan Bumi bergantung pada seimbangan antara energi yang diterima dan dikeluarkan. Ketika keseimbangan ini terganggu, suhu permukaan Bumi dapat naik atau turun, memicu perubahan iklim global.

Kekuatan radiasi, yang diukur dalam watt per meter persegi, menggambarkan dampak perubahan eksternal pada iklim. Ini dihitung sebagai perubahan dalam keseimbangan energi di bagian atas atmosfer, yang dipengaruhi oleh perubahan eksternal seperti peningkatan gas rumah kaca. Peningkatan gas rumah kaca mengakibatkan lebih banyak energi masuk daripada yang keluar di atmosfer atas, menyebabkan pemanasan tambahan.

Di atmosfer bawah, gas rumah kaca bertukar radiasi termal dengan permukaan Bumi dan membatasi aliran panas radiasi ke atas, mengurangi perpindahan panas secara keseluruhan. Peningkatan konsentrasi gas rumah kaca juga menyebabkan pendinginan atmosfer atas karena panas yang dilepaskan kembali cenderung bergerak ke luar angkasa, menghasilkan penyusutan atmosfer atas.

Potensi pemanasan global (GWP) dan setara dengan CO2 

Potensi Pemanasan Global (GWP) adalah alat ukur yang digunakan untuk mengevaluasi seberapa banyak radiasi termal inframerah yang dapat diserap oleh gas rumah kaca dalam periode waktu tertentu setelah gas tersebut dilepaskan ke atmosfer. GWP memungkinkan perbandingan antara gas rumah kaca dalam hal "efektivitasnya dalam menyebabkan perubahan radiasi." Ini dihitung sebagai kelipatan radiasi yang akan diserap oleh karbon dioksida (CO2) dengan massa yang sama, yang dijadikan sebagai gas referensi dengan nilai GWP satu. Penilaian GWP gas lainnya bergantung pada kemampuan gas tersebut menyerap radiasi termal infra merah, tingkat perubahan gas tersebut meninggalkan atmosfer, dan jangka waktu yang dipertimbangkan.

Sebagai contoh, metana memiliki GWP-20 sebesar 81,2, yang berarti bahwa satu ton kebocoran metana setara dengan pelepasan 81,2 ton karbon dioksida dalam periode 20 tahun. Karena metana memiliki masa hidup atmosfer yang lebih pendek daripada karbon dioksida, nilai GWP-nya jauh lebih rendah dalam jangka waktu yang lebih lama, dengan GWP-100 sebesar 27,9 dan GWP-500 sebesar 7,95.

Istilah "setara karbon dioksida" (CO2e atau CO2eq atau CO2-e) digunakan untuk menghitung dampak gas rumah kaca dengan menggunakan nilai GWP. Dalam konteks ini, massa CO2 yang akan menyebabkan pemanasan global setara dengan massa gas lainnya. Oleh karena itu, CO2e memberikan skala umum untuk mengevaluasi dampak iklim dari berbagai gas, dihitung dengan mengalikan GWP dengan massa gas tersebut.

Kontribusi gas tertentu terhadap efek rumah kaca

Uap air

Uap air memiliki peran yang sangat signifikan dalam efek rumah kaca secara keseluruhan, menyumbang sekitar 41-67% dari total efek tersebut. Meskipun konsentrasinya tidak langsung dipengaruhi oleh aktivitas manusia, perubahan suhu global dapat memengaruhi konsentrasi uap air secara tidak langsung. Proses ini dikenal sebagai umpan balik uap air, di mana peningkatan suhu menyebabkan peningkatan konsentrasi uap air, yang kemudian berkontribusi pada efek pemanasan lebih lanjut.

Walaupun pembangunan seperti irigasi dapat memengaruhi konsentrasi uap air secara lokal, dampaknya terbatas pada skala global karena waktu tinggal uap air yang singkat, biasanya sekitar sembilan hari. Dengan demikian, meskipun aktivitas manusia dapat memengaruhi konsentrasi uap air secara lokal, dampaknya terhadap skala global relatif kecil.

Selain itu, perubahan suhu global juga berdampak pada konsentrasi uap air melalui hubungan Clausius–Clapeyron. Hubungan ini menyatakan bahwa volume uap air yang dapat diadakan oleh suatu volume udara meningkat seiring dengan kenaikan suhu. Sebagai akibatnya, konsentrasi uap air di atmosfer dapat bervariasi secara signifikan, tergantung pada suhu lingkungan. Misalnya, konsentrasi uap air mungkin kurang dari 0,01% di daerah yang sangat dingin, sementara di udara jenuh, konsentrasi bisa mencapai 3% massa pada suhu sekitar 32 °C.

Disadur dari: https://en.wikipedia.org/wiki/Greenhouse_gas