غازات الدفيئة

الغازات الدفيئة هي غازات في الغلاف الجوي تحبس الحرارة، مما يرفع درجة حرارة سطح الأجرام السماوية كالأرض. وعلى عكس الغازات الأخرى، تمتص الغازات الدفيئة الإشعاعات التي ينبعثها الكوكب ، مما يؤدي إلى ظاهرة الاحتباس الحراري . ^{[ 1 ]} تُسخّن أشعة الشمس الأرض، مما يجعل سطحها يشع حرارة ، تمتصها الغازات الدفيئة في الغالب. لولا وجود الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي، لكان متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض حوالي -18 درجة مئوية (0 درجة فهرنهايت) ، ^{[ 2 ]} بدلاً من المتوسط ​​الحالي البالغ 15 درجة مئوية (59 درجة فهرنهايت) . ^{[ 3 ] [ 4 ]} وقد ازداد الاحترار الناتج عن النشاط البشري بمعدل غير مسبوق منذ بدء قياسه، حيث بلغ 0.27±0.1 درجة مئوية لكل عقد خلال الفترة 2015-2024. يعود هذا المعدل المرتفع للاحترار إلى مزيج من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري التي بلغت مستوى قياسياً بلغ 53.6±5.2 جيجا طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون سنوياً خلال العقد الماضي (2014-2023)، بالإضافة إلى انخفاض قوة التبريد الناتج عن الهباء الجوي. ^{[ 5 ]}     

أكثر خمسة غازات دفيئة وفرةً في الغلاف الجوي للأرض، مرتبةً تنازليًا حسب متوسط ​​الكسر المولي العالمي ، هي: ^{[ 6 ] [ 7 ]} بخار الماء ، ثاني أكسيد الكربون ، الميثان ، أكسيد النيتروز ، الأوزون . وتشمل غازات الدفيئة الأخرى المثيرة للقلق مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs و HCFCs )، ومركبات الهيدروفلوروكربون (HFCs)، ومركبات البيرفلوروكربون ، وسادس فلوريد الكبريت (SF6) .₆ ، وNF_3. يتسبب بخار الماء في حوالي نصف تأثير الاحتباس الحراري، حيث يعمل كرد فعل للغازات الأخرى كآليةتغذية راجعة لتغير المناخ. ^{[ 8 ]}

أدت الأنشطة البشرية منذ بداية الثورة الصناعية (حوالي عام 1750) إلى زيادة ثاني أكسيد الكربون بأكثر من 50% ، ^{[ 9 ]} ومستويات الميثان بنسبة 150%. ^{[ 10 ]} تُسبب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون حوالي ثلاثة أرباع الاحتباس الحراري العالمي ، بينما تُسبب انبعاثات الميثان معظم الباقي. ^{[ 11 ]} تأتي الغالبية العظمى من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن البشر من حرق الوقود الأحفوري ، ^{[ 12 ]} مع مساهمات متبقية من الزراعة والصناعة . ^{[ 13 ] : 687} تنشأ انبعاثات الميثان من الزراعة، وإنتاج الوقود الأحفوري، والنفايات، ومصادر أخرى. ^{[ 14 ]} تستغرق دورة الكربون آلاف السنين لامتصاص ثاني أكسيد الكربون بالكامل _من الغلاف الجوي، ^{[ 15 ]} بينما يبقى الميثان في الغلاف الجوي لمدة 12 عامًا فقط في المتوسط. ^{[ 16 ]}

تحدث تدفقات الكربون الطبيعية بين الغلاف الجوي والنظم البيئية الأرضية والمحيطات والرواسب . وقد حافظت هذه التدفقات على توازنها إلى حد كبير خلال المليون سنة الماضية، ^{[ 17 ]} على الرغم من أن مستويات غازات الاحتباس الحراري قد تباينت بشكل كبير في الماضي البعيد . وتُعد مستويات ثاني أكسيد الكربون الآن أعلى مما كانت عليه منذ ثلاثة ملايين سنة. ^{[ 18 ]} ويكشف التحديث السنوي لعام 2023 للمؤشرات الرئيسية أن ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن النشاط البشري، وتركيزات غازات الاحتباس الحراري، واختلال توازن طاقة الأرض قد بلغت جميعها مستويات قياسية جديدة. ^{[ 19 ]} وإذا استمرت معدلات الانبعاثات الحالية، فسيتجاوز الاحتباس الحراري العالمي 2.0 درجة مئوية (3.6 درجة فهرنهايت) في وقت ما بين عامي 2040 و2070. وهذا مستوى وصفته الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) بأنه "خطير". ^{[ 20 ]}  

تُعدّ الغازات الدفيئة نشطة في نطاق الأشعة تحت الحمراء، أي أنها تمتصّ وتُصدر إشعاعًا تحت أحمر في نفس نطاق الطول الموجي الطويل الذي ينبعث من سطح الأرض والغيوم والغلاف الجوي. ^{[ 21 ] : 2233}

يتكون 99% من الغلاف الجوي الجاف للأرض (باستثناء بخار الماء ) من النيتروجين ( N2).₂ ) (78٪)والأكسجين(O_٢ ) (٢١٪). نظرًالاحتواءجزيئاتهاذرتين من العنصر نفسه، فإنها لا تُظهر أي تباين فيتوزيع شحناتها الكهربائية، ^{[ ٢٢ ]} وبالتالي فهيلا تتأثر تقريبًابالإشعاع الحراري تحت الأحمر، ^{[ ٢٣ ]} مع تأثير طفيف للغاية ناتج عنالامتصاص الناجم عن التصادم. ^{[ ٢٤ ] [ ٢٥ ] [ ٢٦ ]} يُشكلالأرجون(Ar) نسبة إضافية قدرها ٠.٩٪ من الغلاف الجوي، وهوأحادي الذرة، وبالتالي فهو شفاف تمامًا للإشعاع الحراري. من ناحية أخرى،ثاني أكسيد الكربون(٠.٠٤٪)،والميثان،وأكسيد النيتروز، وحتىالغازات النزرة، أقل من ٠.١٪ من الغلاف الجوي للأرض، ولكن نظرًا لاحتواء جزيئاتها على ذرات من عناصر مختلفة، يوجد تباين فيتوزيع الشحنة الكهربائيةيسمحللاهتزازات الجزيئيةبالتفاعل مع الإشعاع الكهرومغناطيسي. هذا يجعلها نشطة تحت الحمراء، وبالتالي فإن وجودها يُسببظاهرة الاحتباس الحراري. ^{[ ٢٢ ]}

التأثير الإشعاعي

تمتص الأرض جزءًا من الطاقة الإشعاعية القادمة من الشمس، وتعكس جزءًا آخر على شكل ضوء، وتعكس أو تشع الباقي إلى الفضاء على شكل حرارة . وتعتمد درجة حرارة سطح الكوكب على هذا التوازن بين الطاقة الواردة والصادرة. وعندما يختل توازن طاقة الأرض ، يصبح سطحها أكثر دفئًا أو برودة، مما يؤدي إلى تغيرات متنوعة في المناخ العالمي. ^{[ 28 ]} يُعدّ التأثير الإشعاعي مقياسًا يُحسب بالواط لكل متر مربع، ويُحدد تأثير التغير الخارجي في أحد العوامل المؤثرة على المناخ. ويُحسب على أنه الفرق في توازن الطاقة عند قمة الغلاف الجوي الناتج مباشرةً عن هذا التغير الخارجي. ويعني التأثير الإيجابي، كما هو الحال مع زيادة تركيزات غازات الاحتباس الحراري، وصول طاقة أكبر من الطاقة الخارجة إلى قمة الغلاف الجوي، مما يُسبب مزيدًا من الاحترار، بينما يؤدي التأثير السلبي، كما هو الحال مع تكوّن الكبريتات في الغلاف الجوي من ثاني أكسيد الكبريت ، إلى التبريد. ^{[ 21 ] : 2245 [ 29 ]}

في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، تتبادل غازات الاحتباس الحراري الإشعاع الحراري مع سطح الأرض، مما يحد من تدفق الحرارة الإشعاعية بعيدًا عنه، وبالتالي يقلل من المعدل الإجمالي لانتقال الحرارة الإشعاعية الصاعدة. ^{[ 30 ] : 139 [ 31 ]} كما أن زيادة تركيز غازات الاحتباس الحراري تُساهم في تبريد الطبقات العليا من الغلاف الجوي، نظرًا لكونها أرق بكثير من الطبقات السفلى، ومن المرجح أن تنتقل أي حرارة مُعاد انبعاثها من غازات الاحتباس الحراري إلى الفضاء لمسافات أبعد من تفاعلها مع جزيئات الغاز الأقل عددًا في الطبقات العليا. ونتيجة لذلك، ينكمش الغلاف الجوي العلوي أيضًا. ^{[ 32 ]}

تُعرف التغيرات التي يُحدثها الإنسان في ظاهرة الاحتباس الحراري الطبيعية أحيانًا باسم ظاهرة الاحتباس الحراري المُعززة . ^{[ 21 ] : 2223}

يُبيّن هذا الجدول أهمّ المساهمات في ظاهرة الاحتباس الحراري، والتي بدونها سيبلغ متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض حوالي -18 درجة مئوية (0 درجة فهرنهايت) ، ^{[ 2 ]} بدلاً من حوالي 15 درجة مئوية (59 درجة فهرنهايت) . ^{[ 3 ]} كما يُحدّد هذا الجدول الأوزون التروبوسفيري ، لأنّ هذا الغاز له تأثير مُبرّد في الستراتوسفير ، ولكن له تأثير مُسخّن يُضاهي تأثير أكسيد النيتروز ومركبات الكلوروفلوروكربون في التروبوسفير . ^{[ 33 ]}    

الدور الخاص لبخار الماء

يُعدّ بخار الماء أهم غازات الدفيئة عمومًا، إذ يُسهم بنسبة تتراوح بين 41 و67% من ظاهرة الاحتباس الحراري، ^{[ 34 ] [ 35 ]} إلا أن تركيزاته العالمية لا تتأثر بشكل مباشر بالنشاط البشري. وبينما قد تتأثر تركيزات بخار الماء محليًا بمشاريع مثل الري ، إلا أن تأثيرها على المستوى العالمي ضئيل نظرًا لقصر فترة بقائه في الغلاف الجوي ، والتي تبلغ حوالي تسعة أيام. ^{[ 37 ]} وبشكل غير مباشر، تؤدي زيادة درجات الحرارة العالمية إلى زيادة تركيزات بخار الماء، وبالتالي زيادة تأثيره المُدفئ، في عملية تُعرف باسم التغذية الراجعة لبخار الماء. وتحدث هذه العملية لأن معادلة كلاوزيوس-كلابيرون تنص على أن كمية بخار الماء في وحدة الحجم تزداد مع ارتفاع درجات الحرارة. ^{[ 38 ]} وبالتالي، يتراوح تركيز بخار الماء في الغلاف الجوي محليًا من أقل من 0.01% في المناطق شديدة البرودة إلى 3% من الكتلة في الهواء المشبع عند حوالي 32  درجة مئوية. ^{[ 39 ]}

إمكانية الاحترار العالمي (GWP) ومكافئات _{ثاني أكسيد الكربون}

يُعدّ معامل الاحترار العالمي (GWP) مقياسًا لكمية الحرارة التي يحبسها غاز الدفيئة (GHG) في الغلاف الجوي خلال فترة زمنية محددة، مقارنةً بثاني أكسيد الكربون (CO₂ ₎ . ^{[ 40 ] : 2232} وهو كمية لا بُعدية تُعبّر عن مُضاعف الاحترار الناتج عن نفس كتلة _ثاني أكسيد الكربون . لذا، بحسب التعريف، فإنّ معامل الاحترار العالمي لثاني أكسيد الكربون _يساوي 1. أما بالنسبة للغازات الأخرى، فيعتمد على مدى امتصاص الغاز للإشعاع الحراري ، وسرعة خروجه من الغلاف الجوي، والإطار الزمني المُعتمد.

على سبيل المثال، يبلغ معامل الاحترار العالمي للميثان (CH₄ ₎ على مدى 20 عامًا (GWP-20) 81.2 ^{[ 41 ]} ، ما يعني أن تسرب طن واحد من الميثان يعادل انبعاث 81.2 طنًا من ثاني أكسيد الكربون _، وكلاهما مُقاس على مدى 20 عامًا. ولأن عمر الميثان في الغلاف الجوي أقصر بكثير من عمر ثاني أكسيد الكربون _، فإن معامل الاحترار العالمي له أقل بكثير على المدى الطويل، حيث يبلغ GWP-100 27.9 وGWP-500 7.95. ^{[ 41 ] : 7SM-24}

يمكن التعبير عن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بوحدة مكافئ ثاني أكسيد الكربون (CO₂e أو CO₂eq)، والتي تُحسب من خلال معامل الاحترار العالمي (GWP) _{والكتلة} المنبعثة _. بالنسبة لأي غاز، فإن كتلة ثاني أكسيد الكربون هي _{التي تُسخّن} الأرض _بنفس مقدار كتلة ذلك الغاز. لذا، يُوفّر هذا المقياس معيارًا موحدًا لقياس تأثيرات الغازات المختلفة على المناخ . ويُحسب بضرب معامل الاحترار العالمي في كتلة الغاز الآخر، ويُعبّر عنه عادةً بالجيجا طن (Gt).

تُحدد مساهمة كل غاز في ظاهرة الاحتباس الحراري المتزايدة بخصائص ذلك الغاز، ووفرته، وأي آثار غير مباشرة قد يُسببها. على سبيل المثال، يكون التأثير الإشعاعي المباشر لكتلة من غاز الميثان أقوى بنحو 84 مرة من التأثير الإشعاعي لكتلة مماثلة من ثاني أكسيد الكربون على مدى 20 عامًا. ^{[ 44 ]} منذ ثمانينيات القرن الماضي، تُقدّر مساهمات غازات الاحتباس الحراري (مقارنةً بعام 1750) بدقة عالية باستخدام المعادلات التي أوصت بها الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ والمستمدة من نماذج نقل الإشعاع . ^{[ 45 ]}

يُقاس تركيز غازات الدفيئة عادةً بوحدة جزء في المليون (ppm) أو جزء في البليون (ppb) حجميًا. تركيز _ثاني أكسيد الكربون البالغ 420 جزءًا في المليون يعني أن 420 جزيئًا من كل مليون جزيء هواء هي جزيئات _ثاني أكسيد الكربون . حدثت الزيادة الأولى في تركيز ثاني أكسيد الكربون، والبالغة 30 جزءًا في المليون _، خلال حوالي 200 عام، من بداية الثورة الصناعية حتى عام 1958؛ إلا أن الزيادة التالية، والبالغة 90 جزءًا في المليون، حدثت خلال 56 عامًا، من عام 1958 إلى عام 2014. ^{[ 9 ] [ 46 ] [ 47 ]} وبالمثل، لم يتجاوز متوسط ​​الزيادة السنوية في الستينيات 37% مما كان عليه في الفترة من عام 2000 إلى عام 2007. ^{[ 48 ]}  

تتوفر العديد من البيانات الرصدية عبر الإنترنت في قواعد بيانات رصد كيمياء الغلاف الجوي المتنوعة . يوضح الجدول أدناه أهم غازات الدفيئة طويلة الأمد والمتجانسة، بالإضافة إلى تركيزاتها في طبقة التروبوسفير وتأثيراتها الإشعاعية المباشرة ، وفقًا لما حددته الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC). ^{[ 49 ]} يقيس علماء الغلاف الجوي بانتظام وفرة هذه الغازات النزرة من عينات تُجمع من جميع أنحاء العالم. ^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]} يستثني الجدول بخار الماء لأن التغيرات في تركيزاته تُحسب كأثر ارتدادي لتغير المناخ ناتج بشكل غير مباشر عن تغيرات في غازات الدفيئة الأخرى، وكذلك الأوزون، الذي لا تتأثر تركيزاته إلا بشكل غير مباشر بواسطة مواد التبريد المختلفة التي تُسبب استنفاد الأوزون . تُستثنى بعض الغازات قصيرة العمر (مثل أول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين ) والهباء الجوي (مثل الغبار المعدني أو الكربون الأسود ) نظرًا لدورها المحدود وتفاوتها الكبير، إلى جانب المبردات الثانوية والغازات الهالوجينية الأخرى ، التي تم إنتاجها بكميات كبيرة أقل من تلك المذكورة في الجدول. ^{[ 49 ] : 731-738} والملحق الثالث من تقرير الفريق العامل الأول للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ لعام 2021 ^{[ 53 ] : 4-9}

قائمة الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) للغازات الدفيئة، مع تحديد عمرها، وإمكانية إحداثها للاحترار العالمي على مدى 100 عام ، وتركيزاتها في طبقة التروبوسفير ، وتأثيراتها الإشعاعية. تشير الاختصارات TAR وAR4 وAR5 وAR6 إلى تقارير الهيئة المختلفة على مر السنين. ويُعتبر خط الأساس هو ما قبل الثورة الصناعية (عام 1750).

صِنف	حياة (سنوات) [ 49 ] : 731	100 عام GWP [ 49 ] : 731	الكسر المولي [ppt – باستثناء ما هو مذكور] [ أ ] + التأثير الإشعاعي [W m −2 ] [ ب ]					التركيزات بمرور الوقت [ 55 ] [ 56 ] حتى عام 2022
			خط الأساس عام 1750	TAR [ 57 ] عام 1998	AR4 [ ​​58 ] عام 2005	AR5 [ 49 ] : 678 عام 2011	AR6 [ 53 ] : 4–9 عام 2019
ثاني أكسيد الكربون [جزء في المليون]	[ ج ]	1	278	365 (1.46)	379 (1.66)	391 (1.82)	410 (2.16)
الفصل 4 [جزء في المليار]	12.4	28	700	1745 (0.48)	1,774 (0.48)	1801 (0.48)	1866 (0.54)
N2O [ ppb ]	121	265	270	314 (0.15)	319 (0.16)	324 (0.17)	332 (0.21)
CFC-11	45	4660	0	268 (0.07)	251 (0.063)	238 (0.062)	226 (0.066)
CFC-12	100	10200	0	533 (0.17)	538 (0.17)	528 (0.17)	503 (0.18)
CFC-13	640	13900	0	4 (0.001)	–	2.7 (0.0007)	3.28 (0.0009)	cfc13
CFC-113	85	6490	0	84 (0.03)	79 (0.024)	74 (0.022)	70 (0.021)
CFC-114	190	7710	0	15 (0.005)	–	–	16 (0.005)	cfc114
CFC-115	1020	5860	0	7 (0.001)	–	8.37 (0.0017)	8.67 (0.0021)	cfc115
HCFC-22	11.9	5280	0	132 (0.03)	169 (0.033)	213 (0.0447)	247 (0.0528)
HCFC-141b	9.2	2550	0	10 (0.001)	18 (0.0025)	21.4 (0.0034)	24.4 (0.0039)
HCFC-142b	17.2	5020	0	11 (0.002)	15 (0.0031)	21.2 (0.0040)	22.3 (0.0043)
CH 3 CCl 3	5	160	0	69 (0.004)	19 (0.0011)	6.32 (0.0004)	1.6 (0.0001)
CCl 4	26	1730	0 [ D ]	102 (0.01)	93 (0.012)	85.8 (0.0146)	78 (0.0129)
HFC-23	222	12400	0	14 (0.002)	18 (0.0033)	24 (0.0043)	32.4 (0.0062)
HFC-32	5.2	677	0	–	–	4.92 (0.0005)	20 (0.0022)
HFC-125	28.2	3170	0	–	3.7 (0.0009)	9.58 (0.0022)	29.4 (0.0069)
HFC-134a	13.4	1300	0	7.5 (0.001)	35 (0.0055)	62.7 (0.0100)	107.6 (0.018)
HFC-143a	47.1	4800	0	–	–	12.0 (0.0019)	24 (0.0040)
HFC-152a	1.5	138	0	0.5 (0.0000)	3.9 (0.0004)	6.4 (0.0006)	7.1 (0.0007)
CF 4 (PFC-14)	50,000	6630	40 [ 64 ] [ E ]	80 (0.003)	74 (0.0034)	79 (0.0040)	85.5 (0.0051)
C 2 F 6 (PFC-116)	10000	11100		3 (0.001)	2.9 (0.0008)	4.16 (0.0010)	4.85 (0.0013)
SF 6	3200	23500	0.01 [ 64 ]	4.2 (0.002)	5.6 (0.0029)	7.28 (0.0041)	9.95 (0.0056)
SO 2 F 2	36	4090	0	–	–	1.71 (0.0003)	2.5 (0.0005)
NF 3	500	16100	0	–	–	0.9 (0.0002)	2.05 (0.0004)

تتحدد تركيزات الملوثات في الغلاف الجوي بالتوازن بين مصادرها (انبعاثات الغاز من الأنشطة البشرية والأنظمة الطبيعية) ومصارفها (إزالة الغاز من الغلاف الجوي عن طريق تحويله إلى مركب كيميائي مختلف أو امتصاصه بواسطة المسطحات المائية). ^{[ 65 ] : 512}

جزء محمول جوا

نسبة الانبعاثات المتبقية في الغلاف الجوي بعد فترة زمنية محددة تُعرف باسم " النسبة المحمولة جوًا " (AF). وتُحسب النسبة السنوية المحمولة جوًا كنسبة الزيادة في الغلاف الجوي خلال سنة معينة إلى إجمالي الانبعاثات في تلك السنة. وقد ظلت النسبة السنوية المحمولة جوًا _لثاني أكسيد الكربون ثابتة عند 0.45 على مدى العقود الستة الماضية، على الرغم من تزايد الانبعاثات. وهذا يعني أن 0.55 المتبقية من ثاني أكسيد الكربون المنبعث _تُمتص بواسطة مصارف الكربون الأرضية والغلاف الجوي خلال السنة الأولى من الانبعاث. ^{[ 59 ]} في سيناريوهات الانبعاثات المرتفعة، ستنخفض فعالية مصارف الكربون، مما يزيد من نسبة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، _حتى وإن كانت الكمية الإجمالية للانبعاثات الممتصة أعلى مما هي عليه الآن. ^{[ 66 ] : 746}

العمر الجوي

تختلط غازات الدفيئة الرئيسية جيداً وتستغرق سنوات عديدة لتغادر الغلاف الجوي. ^{[ 68 ]}

يشير العمر الجوي لغازات الدفيئة إلى الوقت اللازم لاستعادة التوازن بعد زيادة أو نقصان مفاجئ في تركيزها في الغلاف الجوي. قد تفقد الذرات أو الجزيئات الفردية أو تترسب في مصارف مثل التربة والمحيطات والمسطحات المائية الأخرى، أو النباتات والأنظمة البيولوجية الأخرى، مما يقلل الفائض إلى تركيزات طبيعية. متوسط ​​الوقت اللازم لتحقيق ذلك هو متوسط ​​العمر . ويمكن تمثيل ذلك بالصيغة التالية، حيث يمثل العمر${\displaystyle \tau }$يمثل متوسط ​​الوقت الذي تبقى فيه جزيئة من النوع X في الصندوق متوسط ​​الوقت الذي تبقى فيه جزيئة من النوع X في الصندوق. ^{[ 69 ]}

${\displaystyle \tau }$ويمكن تعريفها أيضاً بأنها نسبة الكتلة${\displaystyle m}$(بالكيلوغرام) من المادة X الموجودة في الصندوق إلى معدل إزالتها، وهو مجموع تدفق المادة X خارج الصندوق (${\displaystyle F_{\text{out}}}$) الفقد الكيميائي لـ X (${\displaystyle L}$)، وترسيب X (${\displaystyle D}$) (جميعها بالكيلوجرام/ثانية):

${\displaystyle \tau ={\frac {m}{F_{\text{out}}+L+D}}}$[ ^{69 ]​}

إذا توقف إدخال هذا الغاز إلى الصندوق، فبعد مرور بعض الوقت${\displaystyle \tau }$، سينخفض ​​تركيزه بنحو 63%. ^{[ 70 ]}

يمكن أن تؤدي التغييرات في أي من هذه المتغيرات إلى تغيير عمر غازات الدفيئة في الغلاف الجوي. على سبيل المثال، يُقدّر أن عمر غاز الميثان في الغلاف الجوي كان أقل في القرن التاسع عشر مما هو عليه الآن، ولكنه كان أعلى في النصف الثاني من القرن العشرين مما كان عليه بعد عام 2000. ^{[ 67 ]} أما ثاني أكسيد الكربون، فله عمر أكثر تباينًا، ولا يمكن تحديده بدقة برقم واحد. ^{[ 71 ] [ 44 ] [ 21 ] : 2237} ويقول العلماء إنه في حين أن أول 10% من الجزء المحمول جوًا من ثاني أكسيد الكربون (باستثناء ما يقارب 50% التي تمتصها اليابسة والمحيطات خلال السنة الأولى من الانبعاث) يُزال "بسرعة"، فإن الغالبية العظمى من الجزء المحمول جوًا - 80% - تبقى "قرونًا إلى آلاف السنين". أما النسبة المتبقية البالغة 10% فتبقى لعشرات الآلاف من السنين. وفي بعض النماذج، تصل نسبة هذا الجزء الأطول عمرًا إلى 30%. ^{[ 72 ] [ 73 ]}

خلال فترات زمنية جيولوجية

أشارت تقديرات عام 2023 إلى أن تركيز ثاني أكسيد الكربون الحالي في الغلاف الجوي قد يكون الأعلى خلال الـ 14 مليون سنة الماضية. ^{[ 74 ]} مع ذلك، قدّر التقرير التقييمي السادس للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ مستويات مماثلة قبل 3 إلى 3.3 مليون سنة خلال فترة الدفء في منتصف العصر البليوسيني . ويمكن اعتبار هذه الفترة مؤشرًا على النتائج المناخية المحتملة في ظل المستويات الحالية لثاني أكسيد الكربون _. [ ^{75 ] : الشكل 2.34}

يُعتقد أن ثاني أكسيد الكربون لعب دورًا هامًا في تنظيم درجة حرارة الأرض على مدار تاريخها الممتد 4.54 مليار سنة. في بدايات نشأة الأرض، وجد العلماء أدلة على وجود ماء سائل، مما يشير إلى عالم دافئ، على الرغم من أن إشعاع الشمس آنذاك يُعتقد أنه لم يتجاوز 70% مما هو عليه اليوم. قد تُفسر التركيزات العالية لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض في بداياتها هذه المفارقة الشمسية الخافتة . عند تشكل الأرض، ربما احتوى غلافها الجوي على كميات أكبر من غازات الدفيئة، وربما كانت تركيزات _{ثاني أكسيد الكربون أعلى، حيث قُدّر} الضغط الجزئي بنحو 1000 كيلو باسكال (10 بار )، وذلك لعدم وجود عملية التمثيل الضوئي البكتيري التي تُختزل الغاز إلى مركبات الكربون والأكسجين. كما يُحتمل أن يكون غاز الميثان ، وهو غاز دفيئة نشط للغاية، أكثر انتشارًا أيضًا. ^{[ 76 ] [ 77 ]}  

يشمل رصد غازات الاحتباس الحراري القياس المباشر لتركيزاتها في الغلاف الجوي، والقياس المباشر وغير المباشر لانبعاثاتها . وتعتمد الطرق غير المباشرة في حساب انبعاثات غازات الاحتباس الحراري على مؤشرات ذات صلة، مثل استخراج الوقود الأحفوري. ^{[ 59 ]}

توجد عدة طرق مختلفة لقياس تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، بما في ذلك التحليل بالأشعة تحت الحمراء وقياس الضغط . ^{[ 78 ]} ويُقاس الميثان وأكسيد النيتروز بأجهزة أخرى، مثل جهاز ليدار الامتصاص التفاضلي بالأشعة تحت الحمراء ذي الدقة المكانية العالية (DIAL). ^{[ 79 ]} أما غازات الدفيئة فتُقاس من الفضاء، كما هو الحال في مرصد الكربون المداري، ومن خلال شبكات المحطات الأرضية ، مثل نظام رصد الكربون المتكامل . ^{[ 59 ]}

يُعرّف علماء الغلاف الجوي في الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي ( NOAA) مؤشر غازات الاحتباس الحراري السنوي (AGGI) بأنه نسبة إجمالي التأثير الإشعاعي المباشر الناتج عن غازات الاحتباس الحراري طويلة الأمد والمختلطة جيدًا، في أي عام تتوفر فيه قياسات عالمية كافية، إلى مستواه في عام 1990. ^{[ 80 ] [ 81 ]} وتُقاس مستويات التأثير الإشعاعي هذه نسبةً إلى مستوياتها في عام 1750 (أي قبل بداية العصر الصناعي ). وقد تم اختيار عام 1990 لأنه العام المرجعي لبروتوكول كيوتو ، وهو عام نشر أول تقييم علمي لتغير المناخ من قبل الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC ). وبناءً على ذلك، تُشير الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي إلى أن مؤشر غازات الاحتباس الحراري السنوي "يقيس مدى التزام المجتمع (العالمي) بالعيش في ظل مناخ متغير. وهو يستند إلى أعلى مستويات جودة الرصد الجوي من مواقع حول العالم، ويتميز بانخفاض هامش الخطأ فيه." ^{[ 82 ]}

في أواخر القرن التاسع عشر، اكتشف العلماء تجريبياً أن N₂ وO_{لا تمتص 2} من المواد الإشعاع تحت الأحمر (الذي كان يُسمى آنذاك "الإشعاع المظلم")، بينما يمتص الماء (سواءً كان بخارًا حقيقيًا أو مكثفًا على شكل قطرات مجهرية معلقة في السحب) وثاني_أكسيدالكربونوجزيئات غازية أخرى متعددة الذرات الإشعاع تحت الأحمر. ^{[ 108 ] [ 109 ]} في أوائل القرن العشرين، أدرك الباحثون أن غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي ترفع درجة حرارة الأرض الإجمالية عما ستكون عليه لولاها.وقد أطلقنيلز غوستاف إيكهولمالاحتباس الحراري"عام 1901. ^{[ 110 ] [ 111 ]}

خلال أواخر القرن العشرين، تطور إجماع علمي مفاده أن زيادة تركيزات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي تسبب ارتفاعًا كبيرًا في درجات الحرارة العالمية وتغيرات في أجزاء أخرى من النظام المناخي، ^{[ 112 ]} مع عواقب على البيئة وعلى صحة الإنسان .

توجد غازات الدفيئة في العديد من الأغلفة الجوية ، مُحدثةً تأثيرات الدفيئة على المريخ وتيتان ، وخاصةً في الغلاف الجوي الكثيف لكوكب الزهرة . ^{[ 113 ]} ورغم وصف كوكب الزهرة بأنه الحالة النهائية لظاهرة الدفيئة الجامحة ، إلا أن مثل هذه العملية تكاد تكون معدومة الحدوث نتيجةً لأي زيادة في تركيزات غازات الدفيئة بفعل البشر، ^{[ 114 ]} إذ أن سطوع الشمس منخفض للغاية، ومن المرجح أن يحتاج إلى زيادة بنسبة عشرات بالمئة، وهو ما سيستغرق مليارات السنين. ^{[ 115 ]}

• المحاسبة الكربونية – العمليات المستخدمة لقياس انبعاثات مكافئ ثاني أكسيد الكربون 
• ميزانية الكربون – الحد الأقصى لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون لتأثير مناخي معين 
• احتجاز الكربون – تخزين الكربون في حوض الكربون 
• ردود الفعل المتعلقة بتغير المناخ - ردود الفعل المتعلقة بتغير المناخ 

• وسائط متعلقة بالغازات الدفيئة على ويكيميديا ​​كومنز
• مركز تحليل معلومات ثاني أكسيد الكربون (CDIAC) ، وزارة الطاقة الأمريكية، مؤرشف من الأصل في 13 أغسطس 2023 ، تم استرجاعه في 26 يوليو 2020
• مؤشر غازات الاحتباس الحراري السنوي (AGGI) من الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA )
• الأطياف الجوية للغازات الدفيئة وغيرها من الغازات النزرة . مؤرشفة في 25 مارس 2013 على موقع Wayback Machine .