šitnamio efèktas, Žemės atmosferos geba praleisti trumpabangę Saulės ir sugerti ilgabangę Žemės spinduliuotę, pakelti Žemės paviršiaus bei atmosferos žemutinio sluoksnio temperatūrą. Vidutinis Saulės spinduliuotės intensyvumas ties viršutine atmosferos riba yra apie 342 W/m2. Beveik visų Saulės spinduliuotės elektromagnetinių bangų ilgis yra 0,15–4 µm. Apie 30 % Saulės spinduliuotės atspindima nuo debesų, atmosferoje esančių dalelių bei žemės paviršiaus ir patenka atgal į kosminę erdvę. Kita dalis (apie 70 %) sugeriama atmosferoje, sausumos bei vandenynų paviršiuje ir yra Žemėje vykstančių procesų energijos šaltinis. Įšilęs Žemės paviršius spinduliuoja infraraudonuosius spindulius 4-50 µm ilgio bangomis.
Žemės atmosfera dėl joje esančių infraraudonąją spinduliuotę sugeriančių dujų (vadinamų šiltnamio efektą sukeliančiomis dujomis) ir aerozolio dalelių į kosmosą praleidžia tik dalį šios spinduliuotės. Iš atmosferos sugertoji infraraudonosios spinduliuotės dalis vėl grįžta žemės paviršiaus link. Dėl to pažemio atmosferos sluoksnio temperatūra yra apie 33,5 °C aukštesnė palyginti su atveju, jei Žemės atmosferoje nebūtų debesų ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Tai vadinama šiltnamio efekto terminiu poveikiu Žemės klimatui. Svarbiausios dujos dalyvaujančios susidarant šiltnamio efektui yra vandens garai (H2O), anglies dioksidas (CO2), metanas (CH4), azoto suboksidas (N2O), fluorintos dujos – hidrofluorangliavandeniliai (HFC), perfluorangliavandeniliai (PFC) chlorfluorangliavandeniliai (CFC), sieros heksafluoridas (SF6) ir azoto trifluoridas (NF3).
šiltnamio efektas (JAV aplinkos apsaugos departamento duomenimis)
Dėl jų poveikio atmosferoje susidaro į Žemės paviršių nukreiptas apie 240 W/m² energijos srautas. Apie 50 % šio srauto lemia vandens garai, 25 % – debesys, 20 % – CO2 ir 5 % – kitos dujos. Šių dujų koncentracijai didėjant, į Žemę nukreiptas energijos srautas (t. y. šiltnamio efektas) stiprėja ir globalioji oro temperatūra didėja (palyginti su 18 a. viduriu ji padidėjo apie 1,2 °C).
Šiltnamio efektą sukeliančių dujų daromas energinis poveikis Žemės paviršiui nuo 1990 iki 2021 padidėjo daugiau kaip 40 %. 18 a. pabaigoje CO2 koncentracija atmosferoje buvo lygi 280 ppm (ppm – šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracija atmosferoje, išreiškiama milijoninėmis dalimis, angl. parts per million – ppm). Tačiau nuo 19 a. pradžios, suintensyvėjus ūkinei veiklai, atmosferos sudėtis pradėjo sparčiai keistis. 2016 CO2 koncentracija peržengė simbolinę 400 ppm ribą. Be to, beveik visų šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracija didėja eksponentiškai (išskyrus CFC, jų emisija buvo apribota Monrealio protokolu ir koncentracija mažėja). Pvz., 1960–69 CO2 koncentracija per metus padidėdavo vidutiniškai po 0,75 ppm, o 2010–19 – po 2,4 ppm.
Šiltnamio efektas susidarė geologinėje praeityje palaipsniui formuojantis atmosferai (pirmieji pažymiai atsirado daugiau kaip prieš 3 mlrd. metų), t. y. dėl natūralių procesų – ugnikalnių veiklos, lavos degazacijos, augalų ir gyvūnų kvėpavimo, mikroorganizmų veiklos, vandens garavimo ir t. t.). Kita dalis šiltnamio efektą sukeliančių dujų atmosferoje šiuo metu atsiranda dėl žmonių veiklos (iškastinio kuro deginimo, ryžių laukų, atliekų sąvartynų, trąšų gamybos ir naudojimo, chemijos pramonės ir kitos žmonių ūkinės veiklos). Fluorintos dujos į atmosferą patenka išimtinai tik dėl žmonių veiklos. Pasaulio valstybės numato priemones, kaip mažinti išmetamų į atmosferą šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį ir sumažinti neigiamą poveikį klimatui (Kioto protokolas, Paryžiaus susitarimas dėl klimato kaitos).
Terminas šiltnamio efektas šiame kontekste nėra visiškai tikslus. Jis naudojamas kaip analogija daržo šiltnamiams, kurių stiklo ar polietileno gaubtas praleidžia Saulės spindulius ir mechaniškai sulaiko konvekcinį šilumos atidavimą aplinkai. Atmosferoje šiluma yra sulaikoma ją sugeriant ir spinduliuojant.
Termino šiltnamio efektas kilmė nėra visiškai aiški. Prancūzų matematikas Jean Baptiste Fourier 1824 pateikė įžvalgas, kad atmosfera yra lyg stiklinis gaubtas nepraleidžiantis visos Saulės spinduliuotės ir sulaikantis dalį Žemės spinduliavimo. Tačiau J. B. Fourier nenaudojo termino šiltnamio efektas ir nenustatė, kurios atmosferos dujos labiausiai prisideda sulaikant šilumą Žemėje.
John Tyndall (Didžioji Britanija) 1859 iškėlė hipotezę, kad anglies dioksidas ir kitos atmosferos dujos sulaiko šilumą, todėl klimato svyravimai gali būti susiję su CO2 koncentracijos kaita. Jis pirmasis išmatavo kiek įvairios dujos sugeria ir išspinduliuoja infraraudonųjų spindulių.
Termino šiltnamio efektas kilmė dažniausiai siejama su švedų fiziku Svante Arrhenius, kuris 1896 sudarė pirmąjį patikimą klimato modelį ir paaiškino, kaip Žemės atmosferoje esančios dujos sulaiko šilumą. Šią, vadinamąją atmosferos karšto namo teoriją, kuri vėliau bus žinoma kaip šiltnamio efektas, Arrhenius detaliai aprašė savo darbe Pasaulių kūrimasis (Worlds in the Making, 1903). T. p. jis sukūrė pirmąją kiekybinę globalinio atšilimo prognozę dėl anglies dioksido hipotetinio padvigubėjimo atmosferoje. Tačiau ir jis termino šiltnamis nenaudojo šiam poveikiui nurodyti. Pirmą kartą šį terminą 1901 pavartojo švedų meteorologas Nils Gustaf Ekholm.
1163