温室効果ガスって・・・？

質問

最近「二酸化炭素による温暖化」と当然のように言われていますが、それは二酸化炭素の構造的な問題なのでしょうか？二酸化炭素の何が一体温度を保持するのでしょうか？
あと最近、メタンが二酸化炭素の数十倍の温室効果をもたらすことを知ったのですが、サイトによって20倍だったり、70倍だったりまちまちでどれが正しいのか分かりません。メタンの何が温室効果を大きくするのでしょうか？
もし分かる方がいましたら教えてください。

回答No.1

First_Noel · ベストアンサー

二酸化炭素は炭素原子Ｃひとつと酸素原子Ｏふたつがある角度でくっついた分子です。

温度の保持とは、この分子内の原子の運動としてエネルギーが蓄えられることに
起因しています。
蓄え方として、Ｃ－Ｏの結合のばねのような振動エネルギーと、
分子全体がくるくる回る回転エネルギーがあります。
ＣＯ２の場合、赤外線を吸収することによってこれらエネルギーが分子内に
蓄えられ、そしてしばらくするとエネルギーを放出して振動や回転が収まり、
また赤外線を放出します。その結果、（語弊ある言い方ですが）温度の元となる赤外線で
また地表を暖めることになります。

これによって、宇宙へ本来出て行く赤外線も大気中にかなり留められてしまい、
温室効果となります。

別にこれら分子エネルギーは赤外線だけではなく、紫外線やもっとほかの波長帯でも
起こるものですが、分子ごとに起こりやすい波長が決まっており、
たまたま赤外線領域に反応するＣＯ２のような分子が温室効果ガスとなります。

温室効果ガスはいっぱいあります。メタンもそうですし、
あと麻酔や、日本以外でソフトクリームを作るときに用いられる
笑気ガス（Ｎ２Ｏ）もＣＯ２とは比較にならない（何万倍）温室効果を示します。
水（水蒸気）も温室効果ありますね。

それらもすべて分子の運動によってそうなります。

お礼

分かりやすい回答どうもありがとうございます。二酸化炭素がどうして熱を保持して、温室効果ガスとなるのか理解できました!!
どうもありがとうございます！

回答No.3

ruehas

こんにちは。

＞最近「二酸化炭素による温暖化」と当然のように言われていますが、それは二酸化炭素の構造的な問題なのでしょうか？

他の回答者さんが説明して下さったように、二酸化炭素が赤外線（輻射熱）を吸収しやすい分子である、というのが「構造上の問題」です。ですが、二酸化炭素という分子の温室効果そのものはそれほど高いものではありません。
それとは別に問題点がまだふたつあります。それは、二酸化炭素は他の温室効果ガスと比べて大気中に含まれる濃度が高いということと、我々がエネルギーの主力としている化石燃料の使用によって、今後それが更に増え続けるということです。二酸化炭素は量が多い、今後も増える、というのが最も深刻な問題だと思います。

＞二酸化炭素の何が一体温度を保持するのでしょうか？

太陽から地球に届く光エネルギーは、その全てが生物活動や気象現象などで消費されることよって熱エネルギーに変わります。ですから、これが外に出て行くときは赤外線ということになります。二酸化炭素（温室効果気体）は、その赤外線を吸収します。ですが、吸収しているだけでなく、それは放出しなければなりません。気体が赤外線として吸収した熱は、その分だけ赤外線として放射されます。
温室効果のある大気層を一枚の板と考えて下さい。そこから放射される熱エネルギーの半分は宇宙に向かって放射されますが、残りの半分は地表に向かって放射されているということになります。つまり、地球から放射される熱エネルギーの内、温室効果ガスに吸収された半分が地表に反射されているということです。これによって地球の平均気温が理論値よりも高く保たれていることを「温室効果」と言います。

＞あと最近、メタンが二酸化炭素の数十倍の温室効果をもたらすことを知ったのですが、サイトによって20倍だったり、70倍だったりまちまちでどれが正しいのか分かりません。メタンの何が温室効果を大きくするのでしょうか？

温室効果の値は、ガスの寿命（年数）によって大きく変わります。質問者さんがご覧になったメタンの数値の違いは、恐らく「評価年数」の違いではないでしょうか。現在、温室効果ガスの評価年数は１００年間が一般的で、メタンの値は「２０前後」です。これを２０年で行なうと「６０弱」になります。
二酸化炭素だけではなく、温室効果をもたらす気体は他にもたくさんありますよね。それらを個別に評価して温暖化の予測に役立てようと考えられたのが「温暖化係数」というものです。従来、研究機関によってまちまちな取扱いがされてきましたが、現在は「ＧＷＰ（地球温暖化パラメーター）」ということで算出方法を統一しようとしています。
これは、下記の要素を用いて算出されます。

分子の赤外線吸収断面積
大気中の濃度
大気中での残存年数（寿命・年数）

温室効果ガスの寿命には、ものによっては数年から数百年というものがあります。ＧＷＰは二酸化炭素の値を「１」としてその何倍という数値で表されますが、温室効果が１００倍なんていうのもざらにあります。そして、その評価は年数を区切って行ないます。
「ＩＣＰＰ（気候変動に関する政府間パネル）」が行なった第３次報告では、ＧＷＰで１００年の値が使われており、そこではメタンは２０になっていました。
ですが、ごらんの通り、これは算出というよりは見積もりのようなもので、はっきり言って正確とは言えません。ややこしいし、分かり辛いですよね。実験データーと理論値を比較して１００年先を予測するのですから難しいのは当然ですが、地球温暖化予測には他にも技術的に確立していない部分があり、ＩＣＰＰの報告に対し、世界中の多くの学者が科学的根拠の正当性に異を唱えています。
私はＩＣＰＰの活動に文句を言うつもりはありませんが、やはり、科学的根拠やデーターの精度はもう少し上げる必要があると思います。同時に我々は、正しい知識や情報を知る努力をしなければなりません。このようなことで、アメリカのような国が京都議定書にそっぽを向いたり、不正確なデーターを根拠に、やれ森林吸収だ、温室効果ガスの削減枠の売買だなどと、先進国や経済界に逃げ道を作ってしまうのでは、やはり問題は正しい方向には進みませんよね。

お礼

なるほどー、期間によって温室効果が違うということですね。よくわかりました！！
ruehasさんの仰るとおりこの精度を高めて、これからも増え続ける温室効果ガスに対応していかなければいけませんよね！
分かりやすい回答どうもありがとうございました!!

回答No.2

mojitto

手元の資料とＧＷＰをキーワードにいろいろ探してみましたが、２０倍前後が多いですね。
その中でも以下のサイトは勉強になるなぁと思いましたので紹介しておきますね。もう見たかもしれませんね

参考URL：

http://www12.ocn.ne.jp/~take03/j13co2.htm

お礼

調べてくださったようで、どうもありがとうございます。二酸化炭素とメタンって奥が深いです。