Die aardoppervlakte en atmosfeer se temperature is in balans met die hoeveelheid kortgolf- en ultravioletstralingsenergie wat vanaf die son ontvang word, en die verliese van energie deur langgolfstraling (in die infrarooiband) in die ruimte. Hierdie balans hou die aardoppervlakte se gemiddelde lugtemperatuur oor eeue heen konstant by sowat 15°C.
Die inkomende energie word gedeeltelik deur die atmosfeer geabsorbeer (±1%), gedeeltelik deur die landmassas (4% tot 6%), gedeeltelik deur ysmassas (3% tot 4%) en die oorgrote hoeveelheid deur die oseane (±90%). Die boonste paar meter van die oseane stoor net soveel energie as die totale atmosfeer en het ’n reuse-uitwerking op die aarde se klimaat. Dit is die drywer van seestrome, wat energie oor die aarde versprei. Dis ook die drywer van hoog- en laagdrukstelsels, wat reënstelsels, droogtetoestande, hittegolwe en kouefronte veroorsaak.
Een van die bekendste klimaatfenomene, naamlik die ENSO wat El Niño en La Niña bepaal, is ’n relatiewe klein verskuiwing van so min as 0,5°C warmer of koeler as die gemiddeld van die see-oppervlaktetemperature tussen Suid-Amerika en Australië. Dit beïnvloed die klimaat op verskeie gebiede oor die aarde omdat dit die geografiese voorkoms van hoog- en laagdrukstelsels manipuleer.
Behoefte aan energie
Hoe meer die mensdom vermeerder, ontwikkel en hul welstand verbeter, hoe hoër is die mens se behoefte aan energie vir:
- Vervaardiging en industrieë (40% tot 45%)
- Landbou – om voedsel en vesel te produseer (5%)
- Vervoerstelsels (30%)
- Huishoudelike verbruik – verwarming tydens koue tye en verkoeling tydens warm tye (20%)
Die geïndustrialiseerde lande, wat grotendeels in die Noordelike Halfrond geleë is, is verreweg die grootste verbruikers van energie. Die energie word hoofsaaklik bekom uit aardolie (30,2%), steenkool (27,8%), aardgas (22,7%), kernkrag (4,7%), biologiese brandstowwe (hout) en afvalstowwe (8,8%), met hernubare bronne soos hidro-elektrisiteit, sonkrag en wind (5,8%). Fossielbrandstowwe voorsien dus steeds 80,7% van die mens se energiebehoeftes.
Aardverwarming
Sonenergie kom deur die atmosfeer tot op die aardoppervlakte (see en land), wat dit absorbeer. Die energie word dan weer oor tyd as langgolfstraling na die ruimte uitgestraal. Sekere gasse in die atmosfeer reflekteer weer ’n deel van dié energie terug om ’n atmosferiese “kombers” te vorm. Hiersonder sou die aarde se gemiddelde temperatuur -18°C gewees het en alle water bevrore gewees het.
Wanneer die kweekhuisgasse in die atmosfeer vermeerder, word die “kombers” dikker en word minder energie toegelaat om te ontsnap, met die gevolg dat die atmosfeer verhit. Die oormaat energie in die atmosfeer word by uitstek deur die oseane geabsorbeer, wat die totale aarde se gemiddelde temperatuur verhoog.
Die globale temperatuur het sedert 1980 drasties begin styg en het in 2024 die gevreesde 1,5°C verbygesteek. Die verhoging in die gemiddelde temperatuur van Suid-Afrika is dubbeld dié van die globale temperatuur. Dit gaan derhalwe ’n reuse-impak op Suid-Afrika se klimaat hê.
Die mens se aktiwiteite en vraag na energie verbrand al meer fossielbrandstowwe, wat onder andere die konsentrasie van kweekhuisgasse in die atmosfeer verhoog.
Kweekhuisgasse
Koolstofdioksied (CO₂) is die betekenisvolste mens-geïnduseerde kweekhuisgas. Dit word vrygestel deur die verbranding van fossielbrandstowwe, afvalstowwe (munisipale stortingsterreine), organiese stowwe (hout, gras en oesreste) en chemiese reaksies (bekalking van grond en maak van sement). Degradasie van die organiese koolstofinhoud van grond produseer ook koolstofdioksied, wat in die atmosfeer vrygestel word. As CO₂ in seewater oplos, verlaag dit die pH van seewater wat skulpdiere se skulpe oplos. Dit veroorsaak dat mariene-koraalriwwe doodgaan.
Die primêre produsente van metaan (CH₄) is die raffinering van ru-olie om brandstowwe te vervaardig, asook die vervoer van steenkool, gas en olie. Fermentasie in herkouer-plaasdiere se mae is ’n pertinente vervaardiger van metaan, maar dit gebeur ook tydens die afbreking van organiese afvalstowwe soos dieremis en by munisipale rioolplase. Metaan se gemiddelde leeftyd in die atmosfeer is 12,4 jaar, met ’n kweekhuispotensiaal van 28 tot 36 keer dié van CO₂.
Stikstofoksied (N₂O) word uit versuipte landbougrond gedenitrifiseer (veral tydens rysproduksie), met die vervlugtiging van stikstofkunsmis, maar ook deur industriële prosesse, verbranding van fossielbrandstowwe en tydens die behandeling van rioolwater. N₂O se gemiddelde leeftyd in die atmosfeer is 121 jaar.
Chloor-fluoor-koolstowwe (CFC‘s) word in verkoelingstoestelle (yskaste en lugversorgers) gebruik. Sommige CFC‘s se leeftyd in die atmosfeer is meer as ’n duisend jaar.
Waterdamp is die algemeenste kweekhuisgas. Soos wat die atmosfeer verhit, verhoog die hoeveelheid waterdamp wat die atmosfeer by 100% relatiewe humiditeit kan hou (7% meer waterdamp per graad verhoging in temperatuur) en derhalwe die atmosfeer se vermoë om langgolfstraling terug te weerkaats.
Die omdraaitydperk van aardverwarming is weens die langdurige voorbestaan van kweekhuisgasse in die atmosfeer nie ’n vinnige herstelproses nie. Die mensdom brand steeds jaarliks meer fossielbrandstowwe. Die huidige geslag is derhalwe besig om die volgende geslag se woonplek op die aarde ingrypend te verander.
