Što znamo o klimi? Istraživanje efekta antropogenog globalnog zatopljenja Understand article

Prijevod: Petra Korać. U ovom, drugom od dva članka, istraživač klimatologije Rasmus Benestad sa instituta Norwegian Meteorological Institute objašnjava dokaze o tome da ljudi uzrokuju klimatske promjene.

Zna se da na Zemlji prirodno postoji efekt staklenika koji omogućava život na njoj. Što je onda s antropogenim globalnim zatopljenjem (AGW, od eng. anthropogenic global warming)? Ionako su prirodne varijacije klime postojale dugo prije nego su ljudi poceli intervenirati; pogledajmo ledeno doba.

Trend koncentracije CO2 u atmosferi
(crno; Mauna Loa, Havaji) i globalna
srednja vrijednost temperature
(T(2m)) naranđasto, ali bez ponuđene
skale; podaci od NASA GISS). Kliknite
na sliku za uvecavanje

Fotografija ljubaznošću
Rasmus Benestad

U teoriji, očekivali bi da se temperatura povisi ako ne dolazi do gubitka topline dok je dotok energije konstantan. Povećavanje koncentracije plinova nastalih efektom stklenika ima isti efekt kao i ograničavanje gubitka topline jer su ti plinovi transparentni za sunčeve zrake, ali nepropusni za infracrveno zračenje koje čini gubitak zemljine topline u svemir. Dakle, pojačan efekt staklenika narušava ravnotežu zračenja energije.

Primarni empirijski dokaz postojećih klimatskih promjena uključuje sistematski porast razine CO2 ~30% od predindustrijske razine kada je bio 280 dijelova po milionu (crna krivulja na slici pokazuje razine CO2 1958). Nema sumnje da CO2 dolazi iz fosilnih izvora, jer omjer ugljikovih izotopa pokazuje da je ugljik bio manje izložen galaktičkim kozmičkim zrakama (GCR, od eng. galactic cosmic rays).

Kada protoni GCRa kolidiraju s dušikom-14 (sedam protona plus sedam neutrona u jezgri) u zraku, stvara se ugljik-14 (kao dodatak drugim izotopima kao što je berilij-10) nuklearnom reakcijom:

14N + p → 14C + n

To znači da ugljik s niskom razinom izotopa-14 mora potjecati duboko iz zemlje, van dohvata kozmičkih zraka.

Nadalje, smanjio se omjer O2 i N2. To je bilo i očekivano zbog povećanog izgaranja fosilnih goriva pri čemu se Oveže s C i stvara CO2. Oceani su, također, postali kiseliji što dovodi do povećane razine CO2 i u atmosferi i u oceanima.

Fotografija ljubaznošću
iStockphoto / Rob Friedman

Naposlijetku, ugljik ne može spontano nestati s lica Zemlje – pod normalnim okolnostima, sačuva se. Dakle, sagorijevanje fosilnih goriva trebalo bi proizvesti višak CO2 negdje u atmosferi, oceanima i/ili biosferi. Ekstrakcija fosilnog ugljika iz dubina zemlje izvlači ga iz skrivenih rezervoara i otpušta na površinu Zemlje gdje i ostaje.

Prema Četvrtom izvještaju procjena (AR4, od eng. the Fourth Assessment Report) međuvladinog panela o klimatskim promjenama (IPCC, od eng. Intergovernmental Panel on Climate Change), globalna srednja temperatura, procijenjena tisućama individualnih termometara raspoređenih po cijeloj kugli, povećala se za 0.74 ± 0.18 ºC kroz zadnjih 100 godina i još uvijek raste. Neke studije bazirane na opažanjima satelitima, također su opazile promjene spektralnih karakteristika topline koju zrači Zemlja, u skladu sa povećanim efektom staklenika. Mjerenja u bušotinama duboko ispod površine Zemlje mogu se koristiti pri zaključivanju o temperaturnim promjenama i također pokazuju da je došlo do zagrijavanja.

Globalna srednja vrijednost razine mora raste i zbog činjenice da toplija voda ima veći volumen, i zbog otapanja ledenjaka. Također je zabilježeno da se većina ledenjaka na svijetu povukla od kraja 19. stoljeća. Ledeni pokrivač mora na Arktiku se značajno smanjio od početka mjerenja satelitskim snimkama, a smanjila se i količina snijega.

Postoje i dokazi u ciklusu kruženja vode: znakovi kao sve češće jake kiše, promjene u istjecanjima rijeka i statistici padalina.

Dodatni izvještaji o biološkim odgovorima uklapaju se u sliku globalne klimatske promjene. Promjene raporeda drveća, širine i gustoće stabala, koraljima, sedimentima na dnu mora i stalagmitima nose svjedočanstva o varijacijama klime u prošlosti. Uspoređeno s ovima indikatorima, trenutno zatopljenje čini se izuzetnim u najmanje 1000 zadnjih godina.

Sumnje?

Oni koji osporavaju mišljenje AGW, popularno zvani klimatski skeptici, dokazuju da je globalno zatopljenje posljedica promjena na Suncu. No, moderna mjerenja kozmičkih zračenja, sunčevih pjega i ostalih indikatora koji su se koristili za opis stanja Sunca, sugeriraju da se njegova aktivnost nije povećala od 1950ih (pogledati graf).

Varijacije ponašanja Sunca ne bi nužno morale isključiti ulogu GHGa u klimatskim promjenama. Da je naša klima osjetljiva na majušne promjene Sunca, značilo bi da na nju lako mogu utjecati promjene ravnoteže energije – dakle još jači prilog mišljenju da GHGovi mogu uzrokovati globalnu klimatsku promjenu.

I drugi faktori mogu utjecati na ravnotežu zračenja, kao npr. promjene u orbiti Zemlje oko Sunca i solarnoj aktivnosti. Zna se da vulkani izbacuju u gornju atmosferu komadiće koji blokiraju sunčevu svjetlost i time baš kao i prirodni i antropogeni aerosol mogu uzrokovati efekt maglice, smanjujući količinu energije koja od Sunca dolazi do Zemljine površine. Aerosol, također može utjecati na gubitak topline sa Zemlje – ukupni efekt ovisi o vrsti, veličini, visini i koncentraciji komadića.

Usporedba galaktičkih kozmičkih
zračenja (GCRa, sivo) i srednje
globalne temperature (T(2m);
plavo). Iako nema dugoročnog
trenda u ponašanju GCRa, T(2m)
se povećala. Kliknite na sliku za
uvecavanje

Fotografija ljubaznošću
Rasmus Benestad

Promjene na površini tla isto mogu igrati ulogu mijenjajući način na koji planet reflektira svjetlo kao i izmjenu vlage i energije između površine i atmosfere.

Neki skeptici tvrde je globalno zatopljenje iluzija zbog efekta urbanizacije. To ne može objasniti kako se većina oceana zagrijala i na površini i u dubinama – tamo gdje nema gradova. Ne može objasniti ni zašto su najveća zatopljenja opažena na Arktiku, Aljasci i u Sibiru. Osim toga, urbani utjecaj na temperaturu je istražen i uključen u izračun srednje globalne vrijednosti.

Još jedan argument koji koriste klimatski skeptici je da satelitska mjerenja temperature u atmosferi ne pokazuju slično zatopljenje kao i na tlu. Ova je razlika uzrokovana greškama pri analiziranju satelitnih podataka; trendovi u slobodnoj atmosferi sada su usklađeni s podacima s površine.

Drugi tvrde da je naša atmosfera već neprozirna za infracrveno zračenje i time zasićena, pa nikakav dodatni CO2 ne može imati veliki utjecaj. Ipak, dovoljno je pogledati Veneru kako bi se vidjelo da atmosferu nije tako lako zasititi. To se može pokazati i teoretski. Osim toga, ne radi se samo o utjecaju koji ima CO2 jer postoje važni povratni procesi koji mogu umnožiti (kao što je povlačenje morskog leda ili vlažnost zraka) ili prigušiti (npr. niski oblaci) odgovor na promjene efekta staklenika.

Ali, nije li se klima uvijek mijenjala? Postoje naučnici koji tvrde da naša klima ima prirodno cikličko ponašanje. Kako znamo da sadašnje zatopljenje nije samo dio normalnog ciklusa, oporavak nakon kratkog ledenog doba?

Temeljeno na zakonima fizike, možemo zaključiti da se srednja temperatura ne mijenja spontano, jer se toplina mora očuvati. U prošlosti, nešto određeno je moralo uzrokovati varijacije – bile to promjene u Zemljinoj orbiti oko sunca, atmosferski sastav, sunčeva aktivnost, vulkani ili promjene površine. Niti jedan od tih faktora, osim promjene GHG koncentracije, ne može objasniti sadašnje zatopljenje. Čak i promjene u samom sustavu, kao npr. južne oscilacije El Niño-a, mogu izazvati neke varijacije, ali one su vrlo slabe u usporedbi s promjenama uzrokovanim vanjskim silama. Isto tako, bez obzira što je uzrok, unutar ili van sustava, on se uvijek može objasniti fizikalnim zakonitostima.

Možemo li stvarno vjerovati modelima globalne klime (GCM, od eng. global climate models)? GCMi nisu savršeni, ali još uvijek su najbolje oruđe za stvaranje projekcija budućnosti. GCM se može shvatiti kao puzzle, velika slika se pojavljuje iz malih komadića složenih skupa prema točnom i organiziranom načinu. GCMi ujedinjuju sve što znamo o klimatskom sustavu u smislu fizikalnih zakona i empirijskih podataka te pružaju sažetu sliku koristeći numeričke metode na ogromnim kompjuterima. Neke jednadžbe koje opisuju procese nemogu se točno riješiti, ali aproksimacije pružaju dobar uvid.

Projekcije budućnosti

Dakle, što možemo očekivati od AGWa? Podaci dobiveni znanstvenim istraživanjima, objavljeni u recenziranim znanstvenim časopisima sakupljeni su i uključeni u izvještaj IPCCa koji daje osnovnu sliku budućnosti.
Prema AR4, AGW će najvjerojatnije rezultirati generalnim zatopljenjem sa jačim odjekom na Arktiku i po kontinentima. U subtropskim područjima možda će biti više suša, no očekuje se da više geografske širine prime više padalina. Izvještaj predviđa da bi moglo biti više poplava i gladi. Ledenjaci bi se mogli otopiti i smanjiti zalihe vode za piće velikom dijelu ukupne populacije. Povišavanje razine mora utjecat će na niske razine obalne zemlje pa će u nekim regijama ljudi biti prisiljeni na selidbu u više krajeve.

Sezona hurikana 2005. proizvela je neviđen broj – bar u modernom dobu – tropskih ciklona u Karipskom/Sjeverno atlantskom oceanu od kojih su neke rezultirale žrtvama i velikim štetama. Hoće li biti više hurikana/tajfuna kada će svijet biti topliji? I svjedočimo li sada trendu aktivnosti tropskih ciklona? Trenutno ne možemo biti sigurni, iako postoje neke indikacije da potencijal intenziteta oluja raste i da postoji rastući trend u aktivnostima povezanim s jačim intenzitetom tropskih ciklona nad nekim oceanskim područjima.

Tragovi kondenzacije

MERIS (MEdium Resolution Imaging Spectrometer), spektrometar slika srednje rezolucije, pokazuje većinu sjeverno-istočne Europe, uključujući područja Njemačke, Švedske, Poljske i Danske.

Dugački oblaci oko i do istoka Danske, posebno vidljivi iznad mora, zapravo su tragovi kondenzacije formirani isparavanjem vode iz aviona. Broj tragova pokazuje visoku količinu zračnog prometa na nebu. Vjeruje se da takvi tragovi mogu stvoriti ciruse na velikim visinama koji mogu doprinjeti globalnom zatopljenju.

Rad Podatkovno korisničkog elementa (DUE, od eng Data User Element) pri ESA-i trenutno uključuje istraživanja kondenzacijskih tragova i bilo kakvih efekta koje bi oni mogli imati na klimatske promjene.

Društveni aspekti

Kao dodatak znanstvenim pitanjima vezanim za AGW, jasno je da postoje i etički aspekti, kao npr. činjenica da bogate zemlje snose najviše odgovornosti za povećanje emisije GHGa, ali će biti najmanje pogođene w1 . Postoji i problem energije i pitanje je hoće li obnovljivi izvori energije moći zamijeniti fosilne izvore. Nadalje, ekonomska pitanja i politički izbori u vezi klimatskih promjena su blisko vezani za energetske opcije i emisiju plinova staklenika.

Rasprave o klimi, uistinu mogu biti jedno od najbitnijih pitanja našeg vremena. Bilo bi šteta da šira javnost ne može sudjelovati u toj raspravi zbog nedostatka razumijevanja. Dakle, važno je da se se u školama učenike podučava o klimi i klimatskim promjenama i da su informacije koje se daju točne i svježe.

Download

Download this article as a PDF

Web References

Review

Svi su čuli za klimatske promjene. Tema se često pojaljuje u meidijima, ali informacije koje se daju su često nepotpune i bazirane na političkim stajalištima. Nastavnici u području znanosti, moraju pružiti učenicima točne informacije i oruđe da razvijaju kritičke stavove temeljene na činjenicama i sa ciljem građanskog djelovanja.

Ovaj drugi od dva članka Rasmusa Benestada je vrlo koristan jer pruža jasno i objektivno obrađenu temu, osvrćući se na dokaze antropogene klimatske promjene.

Preporučam ovaj članak nastavnicima znanosti koji su voljni obnoviti svoje znanje i učenicima srednjih škola zainteresiranim za činjenice i dokaze koji su srž ove rasprave. Ovaj materijal je posebno pogodan za diskusije u učionici i za interdisciplinarni pristup edukaciji o okolišu u srednjim školama.


Giulia Realdon, Italija




License

CC-BY-NC-ND