Gas serra
I gas serra sono quei gas presenti nell'atmosfera che per loro natura trattengono la radiazione infrarossa (e quindi il calore) emessi dalla terra provocando il fenomeno noto come"effetto serra".
I principali gas serra sono l'anidride carbonica, il metano, il protossido di azoto, l'ozono, il vapore acqueo e gli alocarburi. Mentre i primi sono gas naturalmente presenti in atmosfera, questi ultimi sono essenzialmente il prodotto di attività umane. Dato il loro carattere climalterante e lesivo dell'atmosfera, la produzione dei gas serra è regolamentata da alcuni trattati internazionali come la Convenzione Quadro della Nazioni Unite sui Cambiamenti Climatici (1990), il Protocollo di Kyoto (1997) e il Protocollo di Montreal (1987).
Con la rivoluzione industriale la sua concentrazione è cresciuta di circa il 30%, soprattutto nell'emisfero Nord.
Durante molte delle nostre attività quotidiane, come l'uso della macchina, il riscaldamento delle case, ma anche la produzione di energia elettrica, vengono bruciati grandi quantitativi di combustibili fossili che rilasciano in atmosfera la CO2 immagazzinata milioni di anni fa. A queste emissioni si aggiunge poi l'impatto della deforestazione, che si traduce non solo in un rilascio della CO2 immagazzinata negli alberi, ma anche in una minor superficie di assorbimento forestale.
Metano
Anche se meno presente della CO2, il metano produce 21 volte il calore di quest'ultima ed è responsabile per il 20% dell'innalzamento dell'effetto serra. Il metano è prodotto dai batteri responsabili della decomposizione della materia organica, dalle discariche e dalla normale attività biologica di molti animali, come i milioni di bovini presenti sulla terra. Si emette metano anche durante la produzione e il trasporto di carbone e gas naturale. Il metano è sequestrato dall'atmosfera nel processo naturale di formazione dell'acqua e rimane in atmosfera per 11-12 anni, meno di molti altri gas serra.
Protossido di azoto
Il protossido di azoto costituisce una piccolissima parte dell'atmosfera, ed è mille volte meno presente della CO2 ma quasi 300 volte più potente nel trattenere il calore. La concentrazione del protossido di azoto è cresciuta moltissimo negli ultimi decenni, passando da 275 ppb del periodo pre-industriale ai 312 ppb del 1994. La maggior parte del protossido di azoto in atmosfera deriva da processi microbiologici. Nei terreni e nelle acque, le maggiori fonti di emissione di N2O sono i processi di nitrificazione e denitrificazione, quest'ultimo è il principale responsabile delle emissioni di N2O in ambienti sotterranei. Si sono osservati anche fenomeni di assorbimento del protossido di azoto da parte degli oceani, ma ad oggi la conoscenza su come il suolo e i sistemi marini fungano da sink per questo gas è troppo ridotta per considerare la loro importanza su scala globale.
Alocarburi
I più conosciuti tra questi gas sono i CFC, clorofluorocarburi, gli HCFC, idroclorofluorocarburi, e gli HFC, idrofluorocarburi. La concentrazione di questi gas in atmosfera è molto bassa, ma il loro potenziale di riscaldamento è da 3.000 a 13.000 volte superiore della CO2. Gli alocarburi non derivano da processi naturali; la loro presenza in atmosfera è attribuibile per la maggior parte alle attività umane. Fino alla metà degli anni '70 i CFC erano largamente impiegati come propellenti per le bombolette spray, nei solventi e in alcuni collanti. Nel 1987, siglando il Protocollo di Montreal, le nazioni del mondo hanno stretto un accordo per ridurre drasticamente l'uso di questi gas lesivi dell'ozono atmosferico. I CFC sono stati in gran parte sostituiti dagli HCFC, meno dannosi per l'ozono ma comunque nocivi per l'effetto serra poiché contribuiscono al riscaldamento globale. Così mentre la concentrazione di CFC diminuisce, quella degli altri gas aumenta. Oltre ad essere molto potenti, questi gas permangono in aria per periodi molto lunghi, fino a 400 anni.
Ozono
L'ozono è un componente essenziale dell'atmosfera, ma se negli strati più alti è utile perché capace di filtrare la radiazione ultravioletta del sole verso la terra, negli strati più bassi, nella troposfera, è da considerasi un inquinante (anche se il suo potenziale come gas serra rispetto alla CO2 non è ancora stato calcolato). L'ozono è naturalmente creato e distrutto dalle radiazioni ultraviolette: quelle più potenti lo creano a partire dall'ossigeno, mentre le più deboli lo distruggono. Parte dell'ozono è anche prodotta nei processi di inquinamento atmosferico. L'ozono è coinvolto nella formazione delle piogge acide e la sua concentrazione può provocare patologie respiratorie.
Vapore acqueo
E' il maggior responsabile del naturale effetto serra del nostro pianeta. La sua concentrazione in atmosfera è molto variabile: nelle regioni polari, poichè l'aria fredda trattiene poca acqua, l'atmosfera ne contiene pochissimo, ai tropici, al contrario, è molto umido e l'atmosfera può quindi contenere fino al 4% di vapore acqueo. Il vapore acqueo è un elemento importante nei processi di cambiamento climatico per questo effetto a catena: una crescita nelle temperature può portare ad un aumento del vapore acqueo globale, che conduce, a sua volta, a un innalzamento dell'effetto serra. In generale le attività umane hanno un basso impatto sui livelli di vapore acqueo in atmosfera.
