What is Radiative Forcing (RF) ?रेडिएटिव फोर्सिंग (RF) क्या है?

Why has CO2 caused most of the global warming? What is Radiative Forcing (RF) ?

Why in News? Studies have shown that CO2 has contributed more than any driver to climate change. In fact, CO2 is responsible for about 70% of global warming, according to an analysis by Facts on Climate Change, a Czech Republic-based independent think tank.

• In 2013, the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) — the United Nations body that advances scientific knowledge about climate change — compared the “radiative forcing” (RF) or heating effect of three different climate drivers: GHGs, aerosols, and land use change. It was found that between 1750 and 2011, CO2 had the highest positive RF, meaning it had the greatest warming effect on the planet.
• The analysis also showed that other GHGs such as CH4 or Hydrofluorocarbons (an entirely human-made GHG) which are much more potent — while CH4 is around 80 times more powerful than CO2, HFCs can be thousands of times more powerful — had less heating effect than CO2.

There are two reasons for this.

One, CO2 is much more abundant in the atmosphere compared to CH4 and HFCs. Since the onset of industrial times in the 18th century, human activities have raised atmospheric CO2 by 50%, which means the amount of CO2 is now 150% of its value in 1750 ,according to a report in the National Aeronautics and Space Administration (NASA).

Two, CO2 remains in the atmosphere longer than the other major GHGs emitted due to human activities. It takes about a decade for CH4 emissions to leave the atmosphere (it converts into CO2) and about a century for nitrous oxide (N2O).

• “After a pulse of CO2 is emitted into the atmosphere, 40% will remain in the atmosphere for 100 years and 20% will reside for 1000 years, while the final 10% will take 10,000 years to turn over,” a report by the Union of Concerned Scientists (UCS), a US-based non-profit organisation,
• Notably, water vapour is the most abundant GHG in the atmosphere. However, it has a short cycle (10 days on average) and does not build up in the atmosphere in the same way as CO2 does. Therefore, water vapour does not have much heating effect compared to CO2. But as global temperatures continue to soar, more water evaporates into the atmosphere, causing more warming.

What is Radiative Forcing (RF) ?

Radiative Forcing (RF) refers to the change in the balance between incoming energy from the sun and outgoing energy from Earth due to factors like greenhouse gases, aerosols, or solar radiation changes.

How it Works?

Incoming Solar Energy: The sun emits energy that reaches Earth. Some of this energy is reflected back into space by clouds, aerosols, and Earth’s surface.

Outgoing Infrared Energy: Earth emits energy back to space as infrared radiation after absorbing solar energy.

Imbalance: Radiative forcing measures the change caused by factors that alter this balance. For example:

Positive RF warms the planet (e.g., from CO₂ or methane trapping more heat).

Negative RF cools the planet (e.g., from aerosols reflecting sunlight away).

Types of Radiative Forcing:

Greenhouse Gases:

• Carbon dioxide (CO₂), methane (CH₄), and nitrous oxide (N₂O) are major contributors to positive radiative forcing, as they trap heat in the atmosphere.

Example: Increasing CO₂ from burning fossil fuels leads to a net warming effect.

Aerosols:

• Tiny particles like sulfate aerosols can reflect sunlight, causing negative RF and a cooling effect.

Example: Volcanic eruptions release aerosols, temporarily cooling the planet.

Solar Radiation:

• Variations in the sun’s energy output can cause RF, although its contribution to recent warming is much smaller compared to greenhouse gases.

 Land Use Changes:

• Deforestation or urbanization alters Earth’s albedo (reflectivity), contributing to RF by changing how much sunlight is absorbed or reflected.

CO2 ने वैश्विक तापमान में सबसे ज़्यादा वृद्धि क्यों की है?/ विकिरण बल” (RF) क्या है?

खबरों में क्यों? अध्ययनों से पता चला है कि CO2 ने जलवायु परिवर्तन में किसी भी अन्य कारक से ज़्यादा योगदान दिया है। चेक गणराज्य स्थित स्वतंत्र थिंक टैंक फैक्ट्स ऑन क्लाइमेट चेंज के विश्लेषण के अनुसार, वास्तव में, CO2 वैश्विक तापमान में लगभग 70% वृद्धि के लिए ज़िम्मेदार है।

• 2013 में, जलवायु परिवर्तन पर अंतर-सरकारी पैनल (IPCC) – संयुक्त राष्ट्र निकाय जो जलवायु परिवर्तन के बारे में वैज्ञानिक ज्ञान को आगे बढ़ाता है – ने तीन अलग-अलग जलवायु कारकों के “विकिरण बल” (RF) या ताप प्रभाव की तुलना की: GHG, एरोसोल और भूमि उपयोग परिवर्तन। यह पाया गया कि 1750 और 2011 के बीच, CO2 में सबसे ज़्यादा सकारात्मक RF था, जिसका अर्थ है कि इसका ग्रह पर सबसे ज़्यादा ताप प्रभाव था।
• विश्लेषण से यह भी पता चला कि अन्य GHG जैसे CH4 या हाइड्रोफ्लोरोकार्बन (पूरी तरह से मानव निर्मित GHG) जो बहुत अधिक शक्तिशाली हैं – जबकि CH4 CO2 से लगभग 80 गुना अधिक शक्तिशाली है, HFC हजारों गुना अधिक शक्तिशाली हो सकते हैं – CO2 की तुलना में कम तापीय प्रभाव डालते हैं।

इसके दो कारण हैं।

• एक, CO2, CH4 और HFC की तुलना में वायुमंडल में बहुत अधिक प्रचुर मात्रा में है। 18वीं शताब्दी में औद्योगिक काल की शुरुआत के बाद से, मानवीय गतिविधियों ने वायुमंडलीय CO2 को 50% बढ़ा दिया है, जिसका अर्थ है कि CO2 की मात्रा अब 1750 में इसके मूल्य का 150% है, नेशनल एरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (NASA) की एक रिपोर्ट के अनुसार।
• दूसरा, CO2 मानवीय गतिविधियों के कारण उत्सर्जित अन्य प्रमुख GHG की तुलना में वायुमंडल में अधिक समय तक रहती है। CH4 उत्सर्जन को वायुमंडल से बाहर निकलने में लगभग एक दशक लगता है (यह CO2 में परिवर्तित हो जाता है) और नाइट्रस ऑक्साइड (N2O) को लगभग एक सदी लगती है।
• “वायुमंडल में CO2 के उत्सर्जन के बाद, 40% 100 वर्षों तक वायुमंडल में रहेगा और 20% 1000 वर्षों तक रहेगा, जबकि अंतिम 10% को समाप्त होने में 10,000 वर्ष लगेंगे,” अमेरिका स्थित गैर-लाभकारी संगठन यूनियन ऑफ कंसर्नड साइंटिस्ट्स (UCS) की एक रिपोर्ट में कहा गया है।
• उल्लेखनीय रूप से, जल वाष्प वायुमंडल में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला ग्रीनहाउस गैस है। हालाँकि, इसका चक्र छोटा होता है (औसतन 10 दिन) और यह वायुमंडल में CO2 की तरह नहीं बनता है। इसलिए, CO2 की तुलना में जल वाष्प का तापन प्रभाव बहुत अधिक नहीं होता है। लेकिन जैसे-जैसे वैश्विक तापमान बढ़ता जा रहा है, वायुमंडल में अधिक पानी वाष्पित होता जा रहा है, जिससे अधिक गर्मी पैदा हो रही है।

रेडिएटिव फोर्सिंग (RF) क्या है?

रेडिएटिव फोर्सिंग (RF) ग्रीनहाउस गैसों, एरोसोल या सौर विकिरण परिवर्तनों जैसे कारकों के कारण सूर्य से आने वाली ऊर्जा और पृथ्वी से बाहर जाने वाली ऊर्जा के बीच संतुलन में परिवर्तन को संदर्भित करता है।

यह कैसे काम करता है?

• आने वाली सौर ऊर्जा: सूर्य ऊर्जा उत्सर्जित करता है जो पृथ्वी तक पहुँचती है। इस ऊर्जा का कुछ हिस्सा बादलों, एरोसोल और पृथ्वी की सतह द्वारा अंतरिक्ष में वापस परावर्तित होता है।
• बाहर जाने वाली अवरक्त ऊर्जा: पृथ्वी सौर ऊर्जा को अवशोषित करने के बाद अवरक्त विकिरण के रूप में अंतरिक्ष में वापस ऊर्जा उत्सर्जित करती है।

असंतुलन: रेडिएटिव फोर्सिंग इस संतुलन को बदलने वाले कारकों के कारण होने वाले परिवर्तन को मापता है।

 उदाहरण के लिए:

सकारात्मक RF ग्रह को गर्म करता है (उदाहरण के लिए, CO2 या मीथेन से अधिक गर्मी फँस जाती है)।

नकारात्मक RF ग्रह को ठंडा करता है (उदाहरण के लिए, एरोसोल से सूर्य के प्रकाश को दूर परावर्तित करने से)।

विकिरण बल के प्रकार:

ग्रीनहाउस गैसें: कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂), मीथेन (CH₄), और नाइट्रस ऑक्साइड (N₂O) सकारात्मक विकिरण बल में प्रमुख योगदानकर्ता हैं, क्योंकि वे वायुमंडल में गर्मी को रोकते हैं।

उदाहरण: जीवाश्म ईंधन को जलाने से CO₂ में वृद्धि से शुद्ध वार्मिंग प्रभाव होता है।

एरोसोल: सल्फेट एरोसोल जैसे छोटे कण सूर्य के प्रकाश को परावर्तित कर सकते हैं, जिससे नकारात्मक RF और शीतलन प्रभाव हो सकता है। उदाहरण: ज्वालामुखी विस्फोट से एरोसोल निकलते हैं, जिससे ग्रह अस्थायी रूप से ठंडा हो जाता है।

सौर विकिरण: सूर्य के ऊर्जा उत्पादन में भिन्नता RF का कारण बन सकती है, हालाँकि ग्रीनहाउस गैसों की तुलना में हाल ही में हुई गर्मी में इसका योगदान बहुत कम है। भूमि उपयोग में परिवर्तन: वनों की कटाई या शहरीकरण पृथ्वी के एल्बेडो (परावर्तन) को बदल देता है, जिससे सूर्य के प्रकाश को अवशोषित या परावर्तित करने की मात्रा में परिवर्तन करके RF में योगदान होता है।