המושג "אפקט החממה" נעשה בשנים האחרונות ביטוי שגור בפי רבים, בהתייחסם לנושאי איכות הסביבה. לתופעה זו יש היבטים רבים והשלכות רבות בתחומי מדע שונים וענפיהם: אקלים, חקלאות, גיאוגרפיה, דמוגרפיה, תכנון אזורי. הכרת המושג והבנתו, מאפשרים מגוון של פעילויות לימודיות בתחומים אלה, כגון:

• הכרת אחת מבעיות איכות הסביבה העלולות להשפיע על עולמנו.


• הכרה והבנה של הגורמים הטבעיים להיווצרות "אפקט החממה".


• הכרה והבנה של הגורמים המלאכותיים המשפיעים על ההרעה במצב.


• הבנת השינויים, ההשלכות והתוצאות האפשריות על כדור הארץ ועל האדם.

גידול האוכלוסייה העצום (פי 40 מיליון ב-150 שנה), גידול בשימוש באנרגיה (בעיקר בדלק פוסילי), גידול בייצור ובצריכת מוצרים שונים ובפעילות הכלכלית, הם הגורמים העיקריים לשינויים בבית-הגידול הנקרא כדור הארץ. חלק מהשינויים, במיוחד אלו שנועדו למען רווחת הפרט (האדם), חיוביים בעיקרם. לרוע המזל, התפתחויות אלו גורמות גם לשינויים ולהרעה בנושאים שונים, בהם פגיעה באיזון האקולוגי על הכדור.

ההרעה במצב הסביבה כבר פוגעת באיכות חייו של הפרט, ובכך חלק מההישגים מתבטלים. התוצאות לכך, בחלקן מוכרות וברורות כמו זיהומי האוויר, הקרקע, המים וכדומה. בחלקן הן לא ברורות אך ידועות ומוכרות כגון: בעיית הידלדלות האוזון הסטרטוספרי ("החור באוזון"), גשם חומצי ואפקט החממה.

"חממה" (greenhouse) הנה מבנה המשמש לגידול חקלאי בתנאים מלאכותיים. החממה הראשונה נבנתה מעץ בשנת 1619 בגרמניה. השתמשו בה לגידול עצי-הדר, עצים סוב-טרופיים שאינם גידול אופייני לאירופה הקרה וזקוקים לאקלים חם. חממה היא, בעצם, ניסיון לרמות את לוח הזמנים והתנאים של הטבע, ליצור באמצעים מלאכותיים עונה חמה, כאשר הטמפרטורות בחוץ נמוכות מהדרוש לגידול.

עם הזמן הוחלפו חומרי הבנייה של החממות בזכוכית או פלסטיק (פוליאתילן) שקופים. הזכוכית אפשרה לקרני השמש לחדור לתוך החממה ולסייע לחימום המלאכותי. לחומרים אלה יש תכונה המאפשרת מעבר כמעט חופשי של קרינת שמש באורכי גל קצרים (בתחומי האור הנראה והאור העל-סגול, UV) ואטימה בפני קרינת חום. הגופים המצויים בתוך החממה (קרקע, עציצים וכד'), בולעים את קרינת ה-UV ומשנים אותה לקרינת חום הנכלאת בחלל הסגור של החממה.

בטבע, כאשר ישנם הבדלי טמפרטורות בין סביבות שונות ואין מחיצה בינן, יש שאיפה לאיזון. והחום זורם מאזור חם לאזור קר. כיוון שבחממה תהליך זה מעוכב, החלל מתחמם לטמפרטורה גבוהה משל הסביבה החיצונית. בנוסף, המבנה הסגור מונע את תהליך הקונבקציה (תהליך שבו האוויר החם הקל עולה ומתקרר). מכאן נולדה הגדרת האפקט הנוצר בתהליך של התחממות אוויר בחלל סגור, כ"אפקט החממה" (Greenhouse Effect).

במערכת כדור הארץ מתרחש תהליך טבעי, שתוצאתו דומה ל"אפקט החממה". האטמוספרה, מעטפת הגזים העוטפת את כדור הארץ והצמודה אליו בגלל כוח המשיכה שלו, מהווה את התווך השקוף שדרכו עוברת קרינת השמש. פני הקרקע והימים, מהווים את המצע הקולט את קרינת השמש קצרת-הגל, והופכת אותה לקרינת חום המוקרן לאטמוספרה.

מתוך 100% של קרינת UV המגיעה לכדור הארץ ולאטמוספרה, כ-70% נשארים בתוך המערכת והיתרה מוחזרת לחלל. כתוצאה מכך מתחממת האטמוספרה בקרבת פני כדור הארץ בכ-˚C35בממוצע. ללא "אפקט החממה", הטמפרטורה הממוצעת בפני השטח של כדור הארץ הייתה מינוס ˚17, מה שהיה מקשה את התפתחותם של תנאים לקיום החיים עליו.


 

גזי החממה

האטמוספרה מכילה גזים שונים הבולעים קרינה באורכי גל שונים.

גזים בעלי יכולת בליעה רבה במיוחד של קרינת חום, נקראים "גזי חממה".

גז החממה הנפוץ ביותר הם אדי-המים. נפחם באוויר משתנה בהתאם למיקומם הגיאוגרפי - נמוך מאוד באזורים מדבריים, גבוה באזורי אוקיינוסים. גזי חממה נוספים המצויים באטמוספרה:

דו-תחמוצת הפחמן (CO₂), מתאן (CH₄), אוזון (O₃),
NO₂ וגזי ה-CFC השונים, (ראו טבלה).

דו-תחמוצת הפחמן נפלטת בתהליכי שריפה של דלק פוסילי. מתאן: נפלט בתהליכי שרפת דלק ומתהליכי רקב בזבל אורגני, הנגרם על-ידי פעילות חיידקים. חנקן חד-חמצני נפלט מפעילות כלי תחבורה, תחנות-כוח ותעשיה.
CFC הם גזי קירור והדף.

אפקטיביות של גזי חממה: מידת היעילות של גז חממה כאוגר חום של מאסת גז, יחסית למאסה זהה של CO ₂. למשל: מתאן אפקטיבי פי 21 מ-CO ₂ (1 ק"ג מתאן יעיל כמו 58 ק"ג CO ₂), גז CFC-11 יעיל פי 12,000 מ-CO ₂ (1 ק"ג CFC יעיל כמו 4000 ק"ג CO ₂).

אורך חיים: משך הזמן עד שמולקולת הגז מתפרקת למרכיביה ומפסיקה להשפיע כגז חממה. התכונה נקבעת לפי המבנה הכימי, המקורות ואזורי הספיגה של הגז: אוקיינוסים-אטמוספרה-ביוספירה. לגזי החממה תוחלת-חיים גבוהה במיוחד, ולכן משך זמן השפעתם ויעילותם גבוהים יותר.

(CO ₂) הוא גז החממה החשוב ביותר, כיוון שהוא אחראי לכ-55% מאפקט החממה. בין הסיבות לכך: כמותו הרבה יחסית באטמוספרה, תוחלת חייו הארוכה יחסית לכמותו והשינויים האקלימיים המשמעותיים שגורם כל שינוי קטן בכמותו. הגז נפלט בתהליכי שריפה של דלקים פוסיליים (פחם, נפט ומוצריו, גז טבעי) שהשימוש בהם הולך ומתרחב. לכן, מאז המהפכה התעשייתית (1750) שיעורו באטמוספרה גדל ב-12% 4 ומעריכים כי יגדל עוד ב-50% עד שנת 2050. הגז משתתף בתהליך הפוטוסינטזה. הצמחייה קולטת את הגז והופכת אותו לחמצן (O ₂). הכמות הנפלטת בתהליכים המלאכותיים גדולה פי שבעה ממה שנקלט בתהליך הפוטוסינטזה. כתוצאה מכך נוצר עודף של 6/7 בכמותו, והמאזן בין היעלמותו לייצורו מופר. בגלל עובדה זו הוא משמש כקנה-מידה לגזי החממה האחרים.

ארבעת המגזרים הכלכליים התורמים יותר גזי חממה מכל האחרים, הם: תעשיות האנרגיה השורפות דלק פוסילי (תחנות-כוח, מפעלים, כלי-רכב וכדומה) - 46%, תעשיות המשתמשות ב-CFC (לייצור מקררים, מזגנים, תרסיסים) - 24%, בירוא יערות - 18% ובענפי החקלאות השונים - 9%.



 

השפעות אקלימיות ואחרות

1. טמפרטורה: צפוייה עלייה של בין ˚C2.9 ל-˚C6.2 לעומת שנת 1765. כיום שיעור העלייה הוא כ-˚C0.3 ל-10 לעשר שנים, שמשמעותו עלייה של ˚C1 עד לשנת 2025 (בעשרת אלפי השנים האחרונות השינויים נעו בטווח
   של מעלה אחת צלזיוס למעלה ולמטה).



2. גובה מפלס פני הים: צפויה עלייה של בין 35 ל-110 ל-110 סנטימטר בגובה מפלס פני הים, עקב המסת קרחוני הקטבים והגידול בנפח מי הים.



3. משקעים: שינויים בכמויות המשקעים היורדות באזורים שונים. הגדלה באזורים מסוימים והקטנה באזורים אחרים. אחת מתופעות-הלוואי הקשות: האצת תהליך המידבור.



4. אירועי מזג-אוויר: עלייה בתדירות הופעתם של אירועים קיצוניים, כגון גלי-חום ושיטפונות.



5. חקלאות וייעור: שינויים בגידולים ובמיקומם, במסחר חקלאי; פגיעה ביכולת ההתאמה של יערות לאקלים חדש וכו'.



6. מערכות חיים יבשתיות: שינויים של אזורי אקלים ומיקומם (בעיקר באזורים הרריים, בקטבים, באיים וחופים), יגרמו לשינויים בתנאי הגידול של בעלי-חיים וצמחיה ובתפרוסתם; הכחדות מינים מסוימים וריבוי מואץ של אחרים וכו'.



7. הידרולוגיה ומקורות מים: במיוחד באזורים צחיחים ירידה בכמויות משקעים, תנודה בלתי-סדירה בזרימת נהרות, בעיות במערכות ניקוז, מערכות אנרגיה הידרו-אלקטרית וכד'.



8. אוקיינוסים ואזורי חוף: עליית מפלס הים תגרום להיעלמות תושבים במדינות-איים, פינוי עשרות מיליוני אנשים הגרים בקרבת החופים ועוד.



9. התיישבות האדם: נזקים מהצפות ים או נהרות באזורי חופים, בעמקי נהרות, במישורים נמוכים, באיים; פגיעת בצורות באזורי מדבר וחצי-מדבר; פגיעות מאירועי מזג-אוויר קיצוניים; בעיות אספקת מים, מזון, בריאות; ועוד.

 

פתרונות

1. הקטנה משמעותית של שרפת דלק פוסילי להפחתת ייצור ה-CO ₂.



2. עצירת הכחדת יערות ונטיעת עצים לקליטת ה-CO ₂.



3. הגבלת שימוש בגזי ה-CFC ומציאת תחליפים להם.



4. שיפור בטכנולוגיות מנועים (בכלי-רכב ובתעשייה), להגדלת יעילות בעירת הדלקים ושיפור הניצולת שלהם.



5. מעבר לשימוש באנרגיה גרעינית ובמקורות אנרגיה מתחדשים ונקיים, כגון: אנרגיית השמש, הרוח, אנרגיה הידרו-אלקטרית.



6. גיבוש מדיניות עולמית אחידה לפיקוח ולבקרה על פליטת גזי חממה.

הנחיות להתנסות
לצורך הכרת "אפקט החממה" והשלכותיה, ניתן לבצע מספר פעילויות:

הדמיית "אפקט החממה":
מיקום הפעילות: מחוץ לכתלי הכיתה במקום החשוף לקרינת השמש.
הציוד הדרוש: שני אקווריומים עם כיסוי זכוכית או פלסטיק שקוף (זהים ככל האפשר), שלושה מדחומים וסוככים המצלים עליהם, קערה קטנה מהאקווריום.

הפעילות:

1. להניח את שני האקווריומים על משטח זהה, חשופים לקרינת השמש. בתוך אחד מהם להניח את הקערה, מלאה במים, ולהציב בתוכו מדחום. בתוך האקווריום השני יש להציב רק מדחום.



2. המדחומים יוצבו בגובה זהה מעל-פני קרקעית האקווריומים (מחצית הגובה), כך שתהיה אפשרות נוחה לקרוא את הטמפרטורה מבלי להוציאם. להצל על המדחומים, כך שקרינת השמש לא תפגע בהם. (שימו לב שהמדחומים יראו על טמפרטורה זהה, לפני הצבתם. אם לא, כדאי לבחור אחד מהם ולרשום את ההפרשים בינו לבין השניים האחרים). יש לכסות בכיסוי את האקווריומים. את המדחום השלישי להציב, בדומה לשניים האחרים, מעל השולחן.



3. לרשום אחת לחמש דקות את הטמפרטורה שנמדדה בכל אחד מהמדחומים.

תוצאות: הטמפרטורה שנמדדה בחוץ, תהיה הנמוכה ביותר. בתוך האקווריום שמכיל מים תירשם הטמפרטורה הגבוהה ביותר, וגבוהה מזו של האקווריום הריק.

הסבר: המדחום הראשון מודד את טמפרטורת האוויר הרגילה. אנרגיית החום נובעת מאוויר הסביבה. בתוך האקווריום השני, המדחום מודד את טמפרטורת האוויר הכלוא בה המושפעת רק מאצירת החום ע"י דפנות האקווריום. באקווריום הראשון המדחום מודד את טמפרטורת האוויר שהתווספו לתוכו אדי-מים - גז החממה שלנו. אדי-המים המתפזרים בחלל אוגרים את אנרגיית החום ומעלים את הטמפרטורה, מעבר לזו שנמדדה באקווריום המקביל.

הדמייה של השלכות "אפקט החממה"
מיקום הפעילות: בתוך כתלי הכיתה.
הציוד הדרוש: יש להכין מפות טופוגרפיות של מערב ישראל (רצוי בקנה-מידה של 1:50,000) ומפה פיזית-טופוגרפית של הולנד (מאטלס או ממקור אחר).

הפעילות: הדמייה של תוצאות עליית מפלס הים התיכון על ישראל, לעומת עליית מפלס הים הצפוני על הולנד.

יש לחלק את הכיתה למספר קבוצות, כאשר כל קבוצה מתייחסת לתוצאות אפשריות שונות של עליית מפלס המים הללו על ישובים עירוניים וכפריים השוכנים לחופו, על תחנות-כוח ומפעלי תעשיה, נמלים ומרינות, חופי רחצה, על ערוצי הנחלים, שמורות טבע, אתרים היסטוריים וכדומה. כל קבוצה תאסוף מידע גיאוגרפי וסטטיסטי לגבי הנושא שבחרה.

בין היתר, המידע יכלול: גודל אוכלוסייה (היום ובעתיד), שטחים וכדומה. על גבי המפות יסומנו קווי החוף החדשים וייבחנו הנזקים האפשריים על התחום שנבחר. ניתן להרחיב את הנושא על-ידי בקשה לפתרונות אפשריים בכל תחום. כדי לחדד את בעייתיות התופעה, מומלץ לקבוע לוח זמנים שבו המורה מעלה בהדרגתיות את גובה מפלס הים.


* הכותב הוא רכז מגמת לימודי סביבה בבית-הספר לטבע סביבה וחברה, ת"א.

	העתק קטע למסמך עריכה
סמנו את הקטע הרצוי על ידי העברת העכבר תוך כדי לחיצה על כפתור שמאלי בעכבר.<br> לאחר הסימון לחצו שוב על הכפתור "העתק קטע למסמך עריכה".
Ok