온실효과

온실효과(greenhouse effects)는 기본적으로 대기의 선택적 흡수에 의해서 발생한다. 수증기와 이산화탄소(CO₂)는 태양 복사에너지인 자외선을 투과시키지만 지구 복사 에너지인 적외선을 흡수한다. 따라서 대기를 통과한 자외선은 지구를 가열시켜, 지구는 새로운 에너지를 복사한다. 이 복사에너지를 대기 중의 수증기와 이산화탄소가 흡수하기 때문에 대기가 가열된다(그림). 여름철에 문이 닫혀 있는 자동차 안은 온실효과가 일어나는 좋은 예이다. 자동차의 유리문은 태양 복사 에너지를 통과시킨다. 그 에너지를 흡수하여 가열된 자동차 내부에서는 그 자체의 에너지(적외선 복사)를 방출하는데, 유리는 그 열을 흡수하여 다시 자동차 안으로 복사한다. 이런 과정이 되풀이되면서 자동차 안은 매우 고온인 상태로 가열되는데, 이와 같은 과정을 온실효과라고 한다.
만약 지구를 덮고 있는 대기 중에 수증기와 이산화탄소 등 지구 복사 에너지를 흡수할 수 있는 기체가 없는 상태에서 복사평형 온도 즉, 지구 표면의 평균 온도는 -18℃이다. 그러나 실제 지구 표면의 평균 온도는 15℃ 정도로 그 차이가 자연적인 온실효과(natural greenhouse effects)에 의한 것이다. 그 차이 이상으로 높아진 부분은 강화된 온실효과(enhanced greenhouse effects)에 의한 것이라 할 수 있다. 현재 강화된 온실효과를 일으키는 기체를 소위 온실기체(greenhouse gas)라고 하며 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 프레온가스(CFCs), 아산화질소(N₂O) 등이 있다. 이 중 이산화탄소는 오래 전부터 강화된 온실효과의 주범으로 인식하고 있으며 지구 온난화에 기여하고 있는 앞의 기체 중 그 기여율이 가장 높다(60%). 이산화탄소의 대기 중 농도는 산업혁명 이전에 280ppm 정도였으며 오늘날에는 그 값이 약 360ppm에 이르고 있다. 이산화탄소는 주로 화석연료의 연소과정에서 대기 중으로 배출되고 있다. 그래서 현재와 같은 추세로 화석연료의 소비가 급증한다면 2070년경에는 산업혁명 이전의 두 배 수준인 560ppm에 이를 것으로 예상하고 있다. 따라서 세계적으로 그 농도를 줄이기 위한 노력이 커지고 있으며 이산화탄소의 농도가 두 배가 될 경우에 대한 기후변화 연구도 활발하다. 현재까지의 연구는 지구 표면의 평균 기온의 1∼3℃ 상승, 강수량은 지역에 따라서 10∼20%의 변화가 있을 것으로 평가하고 있다.