Pemanasan global dan perubahan iklim merupakan fenomena yang kunci utamanya ialah peningkatan karbon dioksida. Tetapi, tahukah anda, karbon dioksida yang terdiri daripada 0.04% sahaja di Bumi dan aktiviti manusia menyumbang sebanyak 32% daripada jumlah tersebut. Maka, bagaimana jumlah sekecil 0.04% itu, bukan 0.4% atau 4%, mampu memberikan impak yang besar kepada atmosfera Bumi?

Kunci utama betapa kuatnya pengaruh karbon dioksida ialah kemampuannya untuk memerangkap haba yang dilepaskan oleh Bumi daripada terlepas ke angkasa. 1850 merupakan tahun pertama saintis mendapati kepentingan karbon dioksida dalam mempengaruhi perubahan iklim. John Tyndall dari England dan Eunice Foote dari Amerika Syarikat mendapati karbon dioksida, wap air dan metana mampu menyerap haba. Manakala, gas-gas lain yang banyak di atmosfera tidak mempunyai kemampuan tersebut. Saintis mendapati Bumi bersuhu 33 darjah Celcius – lebih bahang daripada yang sepatutnya dengan membandingkan jumlah cahaya matahari yang sampai ke permukaan Bumi. Penjelasan terbaik bagi menjelaskan peningkatan suhu tersebut ialah atmosfera telah memerangkap haba untuk membahangkan planet.

Tyndall dan Foote menunjukkan bahawa nitrogen dan oksigen yang terdiri sebanyak 99% atmosfera tidak mempengaruhi suhu Bumi kerana kedua-duanya tidak menyerap haba. Tetapi gas yang terdiri daripada peratus kecil yang bertanggungjawab dalam mengawal suhu Bumi. Seterusnya gas-gas yang memerangkap haba ini bertanggungjawab untuk memastikan Bumi dapat diduduki dengan membentuk kesan rumah hijau secara semulajadi.

Bumi menerima tenaga haba dari Matahari secara berterusan. Kemudian, tenaga tersebut dipantulkan semula ke angkasa. Untuk memastikan suhu Bumi berada dalam keadaan malar (constant), jumlah haba yang diterima dari Matahari mestilah seimbang dengan haba yang dipantulkan ke luar. Matahari sangat panas, lalu ia memberikan tenaga dalam bentuk gelombang pendek, terutamanya ultra-lembayung dan gelombang cahaya nampak. Bumi pula lebih sejuk. Maka, ia melepaskan tenaga gelombang panjang seperti infra-merah.

Karbon dioksida dan gas-gas perangkap haba lain mempunyai struktur molekul yang membolehkan mereka memerangkap sinaran infra-merah. Ikatan antara atoms dalam molekul dapat bergetar dalam frekuensi tertentu. Apabila tenaga foton bertindak sejajar dengan frekuensi molekul, tenaga itu diserap oleh molekul. Karbon dioksida dan gas-gas perangkap haba lain mempunyai tiga atau lebih atom yang berfrekuensi sejajar dengan sinaran inframerah yang dilepaskan oleh Bumi. Oksigen dan nitrogen pula, yang hanya mempunyai dua atom dalam molekul mereka, tidak mampu menyerap sinaran inframerah.

Sinaran gelombang pendek dari Matahari dapat melepasi atmosfera Bumi tanpa diserap. Hal ini berbeza pula dengan sinaran gelombang panjang dari Bumi yang diserap oleh gas-gas di atmosfera Bumi. Kemudian, haba itu dilepaskan oleh gas-gas itu sendiri. Sebahagian daripada haba tersebut kembali semula ke permukaan Bumi dan mengekalkan kepanasan Bumi. Sebahagian yang lain pula dilepaskan ke angkasa.

Pengaruh karbon dioksida dapat dilihat pada perubahan iklim pada masa lampau. Teras ais dalam tempoh jutaan tahun menunjukkan kepekatan karbon dikosida begitu tinggi pada waktu panas – sekitar 0.028%. Ketika zaman ais, ketika Bumi bersuhu sekitar 4 – 7 darjah Celcius , karbon dioksida hanya terdiri daripada 0.018% di atmosfera.

Walaupun wap air lebih penting dalam pembentukan kesan rumah hijau, perubahan karbon dioksida telah memicu perubahan suhu pada masa lalu. Perubahan suhu pula mempengaruhi paras wap air. Apabila Bumi semakin panas, atmosferanya dapat menampung lebih banyak wap air.

Tidak mengejutkan bagaimana sejumlah peratus yang kecil karbon dioksida di atmosfera dapat memberikan kesan sepertimana pil ubat yang kecil dapat memberikan kesan yang besar kepada tubuh manusia. Pada hari ini, paras karbon dioksida sangat tinggi berbanding mana-mana zaman di masa lalu. Saintis bahawa purata suhu permukaan Bumi telah meningkat 1 darjah Celcius semnjak tahun 1880. Tanpa kawalan, karbon dioksida dapat mencecah sehingga 0.1% pada tahun 2100.

RUJUKAN:

1. https://www.britannica.com/science/atmosphere
2. https://e360.yale.edu/features/how-the-world-passed-a-carbon-threshold-400ppm-and-why-it-matters
3. http://forecast.uchicago.edu/archer.ch4.greenhouse_gases
4. http://www.realclimate.org/index.php/archives/2007/06/a-saturated-gassy-argument/
5. https://www.newscientist.com/article/dn11652-climate-myths-carbon-dioxide-isnt-the-most-important-greenhouse-gas/