Τι γνωρίζουμε για το κλίμα; Ερευνώντας τα αποτελέσματα της ανθρωπογενούς παγκόσμιας θέρμανσης Understand article

Μετάφραση: Βαγγέλης Κολτσάκης (Vangelis Koltsakis). Σε αυτό, το δεύτερο από δύο άρθρα, ο Rasmus Benestad ερευνητής του κλίματος από το Νορβηγικό Μετεωρολογικό Ινστιτούτο,…

Είναι εξακριβωμένη η ύπαρξη ενός φυσικού φαινομένου θερμοκηπίου στη γη, το οποίο καθιστά τον πλανήτη κατοικήσιμο. Τι γίνεται λοιπόν με την περαιτέρω ανθρωπογενή αύξηση της παγκόσμιας θερμοκρασίας (anthropogenic global warming – AGW); Σε τελική ανάλυση, οι φυσικές μεταβολές στο κλίμα υπήρχαν πολύ πριν αρχίσει να επεμβαίνει ο άνθρωπος – για παράδειγμα σκεφτείτε τις εποχές των παγετώνων.

Η μεταβολή στις συγκεντρώσεις
του CO2 στην ατμόσφαιρα (μαύρο,
από MaunaLoa, Hawaii) και στη
παγκόσμια μέση θερμοκρασία
(T(2m) πορτοκαλί, αλλά χωρίς
κλίμακα; Δεδομένα από NASAGISS).
Κάντε κλικ στην εικόνα για μεγέθυνσn

Χορηγία εικόνας από Rasmus Benestad

Θεωρητικά, θα αναμένατε ότι η θερμοκρασία θα αυξανόταν εάν εμποδίζονταν η εκπομπή θερμότητας ενώ παρέμενε σταθερή η ποσότητα θερμότητας που έφτανε στη Γη. Η αύξηση των συγκεντρώσεων των αερίων του θερμοκηπίου (greenhouse gases – GHGs) έχει την ίδια επίδραση με τον περιορισμό της εκπομπής θερμότητας, δεδομένου ότι τα αέρια του θερμοκηπίου είναι διαφανή στην ηλιακή ακτινοβολία αλλά αδιαφανή στην υπεριώδη, η οποία ακτινοβολείται από τη Γη στο διάστημα (και που με τον τρόπο αυτό η Γη εκπέμπει θερμότητα). Κατά συνέπεια, μια αύξηση στο φαινόμενο του θερμοκηπίου διαταράσσει την ισορροπία της ακτινοβολούμενης ενέργειας.

Τα αρχικά εμπειρικά στοιχεία για μια επερχόμενη κλιματική αλλαγή περιλαμβάνουν μια ~30% συστηματική αύξηση στα επίπεδα του CO2 σε σχέση με τα προ-βιομηχανικά επίπεδα των 280 ppm (η μαύρη καμπύλη στο γράφημα δείχνει τα επίπεδα του CO2 από το 1958). Δεν υπάρχει καμιά αμφιβολία ότι το CO2 προέρχεται από πηγές καυσίμων (απολιθωμάτων), καθώς οι αναλογίες ισοτόπων δείχνουν ότι ο C έχει εκτεθεί λιγότερο στην κοσμική ακτινοβολία.

Όταν πρωτόνια της κοσμικής ακτινοβολίας συγκρούονται με το άζωτο-14 (επτά πρωτόνια και επτά νετρόνια στον πυρήνα) στον αέρα, παράγεται άνθρακας-14 (καθώς και άλλα ισότοπα όπως βηρύλλιο-10) μέσω της πυρηνικής αντίδρασης:

14N + p → 14C + n

Αυτό σημαίνει ότι ο άνθρακας με χαμηλή αναλογία σε ισότοπα άνθρακα-14 πρέπει να προέρχεται από βαθιά στο έδαφος, όπου δεν φτάνει η κοσμική ακτινοβολία.

Επιπρόσθετα, η αναλογία O2 προς N2 έχει ελαττωθεί. Αυτό αναμένεται από την αυξανόμενη καύση απολιθωμάτων, κατά την οποία το O2 ενώνεται με τον C σχηματίζοντας CO2. Οι ωκεανοί έχουν γίνει επίσης πιο όξινοι, οδηγώντας σε μια αύξηση στα επίπεδα του CO2 τόσο στην ατμόσφαιρα όσο και στους ωκεανούς.

Χορηγία εικόνας από iStockphoto
/ Rob Friedman

Σε τελική ανάλυση, ο άνθρακας δε μπορεί αυθόρμητα να εξαφανιστεί από το πρόσωπο της Γης – κάτω από κανονικές συνθήκες, διατηρείται. Ως εκ τούτου, η καύση των καυσίμων απολιθωμάτων αναμένεται να παραγάγει ένα πλεόνασμα CO2 στην ατμόσφαιρα, στους ωκεανούς ή/και στη βιόσφαιρα. Η εξαγωγή του απολιθωμένου άνθρακα βαθιά από το υπέδαφος, τον αφαιρεί από αυτές τις κρυμμένες αποθήκες και τον απελευθερώνει στην επιφάνεια της Γης, όπου και παραμένει.

Σύμφωνα με την Fourth Assessment Report (AR4) του Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), η μέση παγκόσμια θερμοκρασία, μετρημένη από χιλιάδες ανεξάρτητα θερμόμετρα διασκορπισμένα σε όλη τη Γη, έχει αυξηθεί κατά 0.74 ± 0.18 ºC κατά τα τελευταία 100 έτη, και φαίνεται να συνεχίζει να αυξάνεται. Μερικές μελέτες μέσω δορυφόρων έχουν αναφέρει επίσης αλλαγές στα φασματικά χαρακτηριστικά της θερμότητας που ακτινοβολείται από τη γη, σχετιζόμενες με το αυξανόμενο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Οι μετρήσεις γεωτρήσεων κάτω από την επιφάνεια, που μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να καταγράψουν μεταβολές θερμοκρασίας, δείχνουν και αυτές επίσης ότι έχει υπάρξει μια θέρμανση.

Η μέση στάθμη της θάλασσας παγκοσμίως αυξάνεται, και εξαιτίας του γεγονότος ότι το θερμότερο νερό έχει μεγαλύτερο όγκο και επειδή παγετώνες έχουν λειώσει. Έχει τεκμηριωθεί επίσης ότι οι περισσότεροι παγετώνες παγκοσμίως έχουν υποχωρήσει σε σχέση με τα τέλη του 19ου αιώνα. Η καλυμμένη από πάγο θάλασσα στην Αρκτική έχει ελαττωθεί από τότε που ξεκίνησαν σχετικές δορυφορικές μετρήσεις, αλλά και οι χιονοπτώσεις έχουν επίσης μειωθεί.

Υπάρχουν επίσης στοιχεία από τον υδρολογικό κύκλο: σημάδια από συχνότερες και έντονες καταιγίδες και αλλαγές στις παροχές των ποταμών και στα στατιστικά των βροχοπτώσεων.

Επιπρόσθετες εκθέσεις σχετικά με τις βιολογικές μεταβολές ταιριάζουν στην εικόνα μιας παγκόσμιας κλιματικής αλλαγής. Αλλαγές στα όρια των δασωδών περιοχών, στα πλάτη και την πυκνότητα των δακτυλίων των δέντρων, στα κοράλλια, στα ιζήματα στους πυθμένες των θαλασσών και στους σταλαγμίτες δείχνουν το πώς το κλίμα έχει αλλάξει κατά το παρελθόν. Με βάση αυτούς τους δείκτες, η παρούσα θέρμανση φαίνεται να είναι ασυνήθης, τουλάχιστον κατά τα προηγούμενα 1000 έτη.

Αμφιβολίες?

Εκείνοι που αμφισβητούν την έννοια μιας παγκόσμιας θέρμανσης, αποκαλούνται σκεπτικιστές κλίματος και έχουν υποστηρίξει ότι η παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας είναι μια συνέπεια αλλαγών στον Ήλιο. Αλλά οι σύγχρονες μετρήσεις των κοσμικών ακτίνων, των ηλιακών κηλίδων και άλλων δεικτών που χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν την κατάσταση του ήλιου, δείχνουν ότι αυτός δεν έχει γίνει πιο ενεργός από όσο ήταν τη δεκαετία του ’50 (δείτε το διάγραμμα).

Οι παραλλαγές στη συμπεριφορά του Ήλιου δεν θα απέκλειαν απαραίτητα το ρόλο των αερίων του θερμοκηπίου στην κλιματική αλλαγή. Εάν το κλίμα μας επρόκειτο να είναι ευαίσθητο σε μικρές αλλαγές στον Ήλιο, θα έπρεπε να επηρεάζεται εύκολα από τις αλλαγές στην ενεργειακή ισορροπία – ως εκ τούτου αυτό θα αποτελούσε έναν ισχυρότερο λόγο για να θεωρηθεί ότι οι μεταβολές στα αέρια του θερμοκηπίου θα μπορούσαν να προκαλέσουν μια παγκόσμια κλιματική αλλαγή.

Και άλλοι παράγοντες μπορεί να έχουν επιπτώσεις στην ισορροπία της ακτινοβολίας, όπως οι αλλαγές στην τροχιά της Γης γύρω από τον Ήλιο και στην ηλιακή δραστηριότητα. Τα ηφαίστεια είναι γνωστό ότι ελευθερώνουν προς την ανώτερη ατμόσφαιρα σωματίδια που εμποδίζουν το φως του Ήλιου. Τα φυσικά καθώς επίσης και τα ανθρωπογενή αερολύματα μπορεί επίσης να έχουν επίδραση σε ένα φαινόμενο ‘εξασθένισης’, που μειώνει το ποσό ενέργειας που φθάνει από τον Ήλιο στην επιφάνεια της Γης. Τα αερολύματα μπορεί επίσης να έχουν επιπτώσεις στην απώλεια γήινης θερμότητας – η καθαρή επίδραση εξαρτάται από τον τύπο των σωματιδίων, το μέγεθός τους, το υψόμετρο στο οποίο βρίσκονται και τη συγκέντρωσή τους.

Σύγκριση μεταξύ των γαλαξιακών
κοσμικών ακτίνων (GCRs, γκρίζο)
και η παγκόσμια μέση
θερμοκρασία (Τ (2m), μπλε). Αν και
δεν υπάρχει καμία μακροπρόθεσμη
τάση στη συμπεριφορά των GCR, η
Τ(2m) έχει αυξηθεί. Κάντε κλικ
στην εικόνα για μεγέθυνσn

Χορηγία εικόνας από Rasmus Benestad

Οι αλλαγές στην επιφάνεια του εδάφους μπορούν επίσης να διαδραματίσουν έναν ρόλο, με την αλλαγή του τρόπου που ο πλανήτης ανακλά το φως καθώς επίσης και την ανταλλαγή της υγρασίας και της ενέργειας μεταξύ της επιφάνειας και της ατμόσφαιρας.

Μερικοί σκεπτικιστές υποστηρίζουν ότι η παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας είναι μια παραίσθηση που οφείλεται στην επίδραση της αστικοποίησης. Εντούτοις, αυτό δεν εξηγεί το πώς οι περισσότεροι από τους ωκεανούς έχουν θερμανθεί και κοντά στην επιφάνεια αλλά και στα βάθη – όπου δεν υπάρχει καμία πόλη. Ούτε εξηγεί γιατί η μεγαλύτερη θέρμανση έχει συμβεί στην Αρκτική, την Αλάσκα και τη Σιβηρία. Εκτός αυτού, η αστική επιρροή στο αρχείο θερμοκρασιών έχει μελετηθεί και έχει ληφθεί υπόψη κατά την υπολογισμό του παγκόσμιου μέσου όρου.

Ένα άλλο επιχείρημα που χρησιμοποιείται από τους σκεπτικιστές κλίματος είναι ότι οι δορυφορικές μετρήσεις της θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα δε δείχνουν παρόμοια αύξηση της θερμοκρασίας όπως δείχνουν οι μετρήσεις που γίνονται στο έδαφος. Αυτή η απόκλιση οφειλόταν στα λάθη στην ανάλυση των δεδομένων από τους δορυφόρους – οι τάσεις όμως τώρα συμπίπτουν με τις μετρήσεις από το έδαφος.

Άλλοι έχουν υποστηρίξει ότι η ατμόσφαιρά μας είναι ήδη αδιαφανής στην υπέρυθρη ακτινοβολία και ως εκ τούτου είναι κορεσμένη, οπότε η όποια επιπρόσθετη ποσότητα CO2 δεν θα έχει σημαντική επίδραση. Εντούτοις, αρκεί κάποιος να κοιτάξει στην Αφροδίτη για να δει ότι η ατμόσφαιρα δεν μπορεί να κορεστεί τόσο εύκολα. Αυτό μπορεί επίσης να αποδειχθεί και θεωρητικά. Εκτός αυτού, δεν είναι σημαντική μόνο η επίδραση του CO2 καθώς υπάρχουν και άλλες σημαντικές διαδικασίες που μπορούν να επιδράσουν και μπορεί να ενισχύσουν (όπως πχ η υποχώρηση των παγετώνων ή η υγρασία στον αέρα) ή να μειώσουν (πχ τα χαμηλά σύννεφα) την εμφάνιση του φαινόμενου του θερμοκηπίου.

Αλλά το κλίμα άλλαζε πάντα… Υπάρχουν μελετητές που υποστηρίζουν ότι το κλίμα μας έχει από τη φύση του μια περιοδικά επαναλαμβανόμενη συμπεριφορά. Πώς ξέρουμε ότι η παρούσα θέρμανση δεν είναι παρά ένα μέρος μόνο ενός φυσικού κύκλου, όπως μια επαναφορά από μια σύντομη ψυχρή περίοδο;

Μπορούμε να συναγάγουμε από τους νόμους της φυσικής ότι η μέση θερμοκρασία δεν αλλάζει αυθόρμητα, καθώς η ποσότητα της συνολικής ενέργειας πρέπει να παραμένει σταθερή. Στο παρελθόν, κάτι συγκεκριμένο προκάλεσε αλλαγές – είτε επρόκειτο για αλλαγές στην τροχιά της Γης, τη σύνθεση της ατμόσφαιρας, την ηλιακή δραστηριότητα, τα ηφαίστεια ή τις αλλαγές της επιφάνειας της Γης. Κανένας από αυτούς τους παράγοντ ες, εκτός από τις αλλαγές στις συγκεντρώσεις των αερίων του θερμοκηπίου, δε μπορεί να εξηγήσει την τρέχουσα θέρμανση. Ακόμη και οι αλλαγές το ίδιο στο σύστημα, όπως το φαινόμενο Ελ Νίνιο, μπορούν να είναι η αιτία για κάποιες μεταβολές, αλλά αυτές είναι πολύ μικρές σε σχέση με μεταβολές που οφείλονται σε εξωτερικά αίτια. Και ανεξάρτητα από την αιτία, υπάρχει πάντα μια φυσική εξήγηση για τις αλλαγές, είτε αυτές είναι εξωτερικές είτε εσωτερικές.

Μπορούμε πραγματικά να εμπιστευθούμε τα μοντέλα για το παγκόσμιο κλίμα; Αυτά δεν είναι τέλεια, αλλά αποτελούν ακόμη το καλύτερο διαθέσιμο εργαλείο για προβλέψεις για το μέλλον. Ένα τέτοιο μοντέλο μπορεί να θεωρηθεί ως ένα παζλ, όπου η μεγάλη εικόνα προκύπτει από τα μικρά κομμάτια συνολικά και κατά τρόπο συνεπή και οργανωμένο. Ενσωματώνει όλα όσα γνωρίζουμε για το κλίμα (φυσικούς νόμους και εμπειρικά δεδομένα) και παρέχει μια περιεκτική εικόνα μέσω μαθηματικών μεθόδων σε ισχυρούς υπολογιστές. Αν και μερικές εξισώσεις που περιγράφουν τις διαδικασίες δε μπορούν να λυθούν ακριβώς, οι προσεγγίσεις εντούτοις παρέχουν ένα ικανοποιητικό αποτέλεσμα.

Προβλέψεις για το μέλλον

Τι μπορούμε να περιμένουμε από την ανθρωπογενή παγκόσμια θέρμανση; Οι μελέτες που δημοσιεύονται σε έγκυρα επιστημονικά περιοδικά έχουν συλλεχθεί και έχουν αξιολογηθεί στην έκθεση του IPCC, μέσω της οποίας παρουσιάζεται η κύρια εικόνα για το μέλλον.
Σύμφωνα με την AR4, η ανθρωπογενής παγκόσμια θέρμανση είναι πολύ πιθανό να οδηγήσει σε μια γενική θέρμανση, με μια εντονότερη επίδραση στην Αρκτική και πάνω από τις ηπείρους. Στις υποτροπικές περιοχές μπορεί να υπάρξουν περισσότερες ξηρασίες, αλλά στα μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη αναμένονται περισσότερες βροχές. Η έκθεση προβλέπει ότι θα υπάρξουν επίσης περισσότερες πλημμύρες και καταιγίδες. Παγετώνες μπορούν να λειώσουν, μειώνοντας τον εφοδιασμό σε πόσιμο νερό για ένα μεγάλο μέρος του παγκόσμιου πληθυσμού. Μια άνοδος της στάθμης των θαλασσών μπορεί να επιδράσει στις παράκτιες περιοχές και οι κάτοικοι κάποιων περιοχών μπορεί να αναγκαστούν να μετοικίσουν σε μεγαλύτερα υψόμετρα.

Η εποχή των τυφώνων του 2005 παρήγαγε έναν πρωτοφανή – τουλάχιστον στη σύγχρονη εποχή – αριθμό τροπικών κυκλώνων στην Καραϊβική (Βόρειο Ατλαντικό), μερικοί από τους οποίους οδήγησαν σε θύματα και σοβαρές ζημιές. Θα υπάρξουν συχνότεροι ή ισχυρότεροι κυκλώνες και τυφώνες όταν ο κόσμος θα είναι θερμότερος; Και βιώνουμε τώρα μια αλλαγή στη δραστηριότητα των τροπικών κυκλώνων; Αυτή τη στιγμή, δε μπορούμε να είμαστε βέβαιοι, αν και υπάρχουν μερικές ενδείξεις ότι η ένταση των θυελλών μπορεί να αυξηθεί, και ότι έχει σημειωθεί μια ανοδική τάση στη δραστηριότητα που συνδέεται με τους εντονότερους τροπικούς κυκλώνες πάνω από κάποιες ωκεάνιες περιοχές.

Γραμμές συμπύκνωσης

Αυτό το MERIS (MEdium Resolution Imaging Spectrometer) δείχνει μεγάλο μέρος της βορειοανατολικής Ευρώπης, συμπεριλαμβάνοντας περιοχές από Γερμανία, Σουηδία, Πολωνία και Δανία.

Η επιμηκυμένη νέφωση γύρω από και στα ανατολικά της Δανίας, ιδιαίτερα ορατή πάνω από τη θάλασσα, είναι στην πραγματικότητα γραμμές συμπύκνωσης που σχηματίζονται από υδρατμούς από τα αεροπλάνα. Το πλήθος αυτών των γραμμών καταδεικνύει τη μεγάλη εναέρια κυκλοφορία στους ουρανούς. Θεωρείται ότι από τις γραμμές αυτές μπορούν να σχηματιστούν σύννεφα σε μεγάλο υψόμετρο, τα οποία θα μπορούσαν να συμβάλουν στην αύξηση της παγκόσμιας θερμοκρασίας λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου.

Οι εργασίες στο Data User Element (DUE) στο ESA αυτήν την περίοδο περιλαμβάνουν μελέτες των γραμμών συμπύκνωσης και των επιδράσεων που μπορεί αυτές να έχουν στην κλιματική αλλαγή.

Κοινωνικές πτυχές

Εκτός από τα επιστημονικά ζητήματα που αφορούν στην ανθρωπογενή παγκόσμια θέρμανση, υπάρχουν και ηθικές πτυχές, όπως το ότι ενώ τα πλούσια κράτη φέρουν το μεγαλύτερη μέρος της ευθύνης για τις αυξανόμενες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, είναι τα λιγότερα επηρεασμένα από αυτέςw1. Υπάρχουν επίσης και ενεργειακά θέματα, καθώς και το ερώτημα εάν οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μπορούν να αντικαταστήσουν τα καύσιμα. Επιπλέον, οι οικονομικές εκτιμήσεις και οι πολιτικές επιλογές σχετικά με την κλιματική αλλαγή είναι στενά συνδεμένες με τις επιλογές σε θέματα ενέργειας και εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.

Η συζήτηση για το κλίμα μπορεί πράγματι να είναι ένα από τα σημαντικότερα ζητήματα σήμερα. Θα ήταν ντροπή εάν το ευρύτερο κοινό δεν θα μπορούσε να συμμετέχει σε αυτήν την συζήτηση λόγω έλλειψης κατανόησης των σχετικών θεμάτων. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό τα σχολεία να διδάσκουν τους μαθητές τους για το κλίμα και την κλιματική αλλαγή και οι πληροφορίες τους είναι εξακριβωμένες και ενημερωμένες.

Download

Download this article as a PDF

Web References

  • w1 –Για μια συζήτηση σχετικά με την πολιτική για την κλιματική αλλαγή, δείτε στο www.OpenDemocracy.net

Review

Ο καθένας έχει ακούσει για την κλιματική αλλαγή. Το θέμα εξετάζεται συχνά από τα μέσα μαζικής ενημέρωσης, αλλά οι πληροφορίες που δίνονται είναι συχνά ελλιπείς ή προκατειλημμένες από τις πολιτικές απόψεις. Ως καθηγητές φυσικών επιστημών, πρέπει να παρέχουμε στους μαθητές τις σωστές πληροφορίες και τα όργανα για να αναπτύξουν σωστές στάσεις, βασισμένες στα γεγονότα και στοχεύοντας στον ενεργό πολίτη.

Το δεύτερο από τα δύο άρθρα του Rasmus Benestad είναι πολύ χρήσιμο επειδή παρουσιάζει το θέμα με σαφήνεια και αντικειμενικά, εξετάζοντας τα στοιχεία για την ανθρωπογενή κλιματική αλλαγή.

Συστήνω αυτό το άρθρο στους καθηγητές φυσικών επιστημών που είναι πρόθυμοι να ενημερωθούν σχετικά και στους μαθητές της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης που ενδιαφέρονται για τα γεγονότα και τα επιστημονικά στοιχεία σχετικά με αυτό το θέμα. Το υλικό είναι επίσης ιδιαίτερα κατάλληλο για συζήτηση στην τάξη και για διεπιστημονική προσέγγιση στην περιβαλλοντική εκπαίδευση στα σχολεία της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης.


Giulia Realdon, Ιταλία




License

CC-BY-NC-ND