Ce stim despre clima? Studiul efectelor incalzirii globale antropogenica Understand article

Tradus de Monica Dobre. In acest al doilea articol, cercetatorul in domeniul climei Rasmus Benestad de la Institutul Meteorologic Norvegian studiaza dovezile ca oamenii cauzeaza schimbarea climatica.

Este un fapt bine stabilit ca exista un efect de sera natural pe Pamant care face locuibila aceasta planeta. Asadar, ce este cu incalzirea globala antropogenica? Pana la urma, variatii naturale ale climei au avut loc cu mult inainte de interventia oamenilor; ca de exemplu, erele glaciare.

Evolutia concentratiei de CO2
atmosferic (negru; de la Mauna
Loa, Hawaii) si evolutia
temperaturii globale medii
(T(2m) portocaliu, dar fara nici
o scala disponibila; date de
la NASA GISS)

Pentru imagine, multumim
lui Rasmus Benestad

Din consideratii teoretice, ne-am astepta ca temperatura sa creasca daca pierderile de caldura ar fi fost suprimate in timp ce cantitatea de energie furnizata ramane constanta. Cresterea concentratiei gazelor cu efect de sera (GHG – “greenhouse gases”) are acelasi efect ca restrictionarea pierderilor de caldura, deoarece GHG sunt transparente pentru lumina soarelui, dar opace pentru lumina infrarosie care constituie pierderea de caldura a Pamantului in spatiu. Astfel, un efect de sera accentuat deregleaza echilibrul energiei radiative.

Evidenta primara empirica pentru o schimbare in curs a climei include o crestere sistematica de ~30% in nivelele de CO2 fata de nivelul preindustrial de 280 de parti la milion (curba neagra in figura arata nivelul de CO2 din 1958). Nu este nici o indoiala ca CO2 este din surse fosile, deoarece raportul de izotopi arata ca carbonul a fost mai putin expus razelor cosmice galactice (GCR – “galactic cosmic rays”).

Cand protonii din GCR se ciocnesc cu azot-14 (sapte protoni plus sapte neutroni in nucleu) din aer, este creat carbon-14 (pe langa alti izotopi precum beriliu-10) printr-o reactie nucleara:

14N + p → 14C + n

Aceasta inseamna caci carbonul cu un continut scazut de izotopi carbon-14 provine din adancul pamantului, departe de razele cosmice.

Mai mult, raportul O2 la N2 s-a micsorat. Aceasta este de asteptat din cresterea arderilor din combustibilii fosili, in care  O2 se combina cu C pentru a forma CO2. Oceanele au devenit mai acide, ducand la o crestere in nivelele de CO2 atat in atmosfera, cat si in oceane.

Pentru imagine, multumim
iStockphoto / Rob Friedman

Pana la urma, carbonul nu poate disparea spontan de pe Pamant – in conditii normale, se conserva. Prin urmare, ne asteptam ca arderea combustibililor fosili sa produca un surplus de CO2 undeva in atmosfera, oceane si/sau biosfera. Extragerea carbonului fosil din subsol il inlatura din aceste rezervoare ascunse si il elibereaza la suprafata Pamantului, unde si ramane.

Conform celui de Al Patrulea Raport de Evaluare (AR4 – “Fourth Assessment Report”) de la Consiliul Interguvernamental al Schimbarii Climatice (IPCC – “Intergovermental Panel on Climate Change”), temperatura globala medie, estimata folosind mii de termometre individuale imprastiate pe tot globul, a crescut cu 0,74±0.18 oC in ultimii 100 de ani, si se pare ca inca mai creste. Niste studii efectuate din satelit au raportat deasemenea schimbari in caracteristicile spectrale ale caldurii radiate de Pamant, in concordanta cu un efect de sera amplificat. Masuratorile efectuate cu sondele de adancime in sol pot fi de asemenea folosite pentru a deduce schimbarile de temperatura, si acestea indica si ele existenta unei incalziri.

Nivelul global al marii este in crestere, atat datorita faptului ca apa mai calda are un volum mai mare, cat si din cauza topirii ghetarilor. Este stabilit faptul ca majoritatea ghetarilor au inceput sa se retraga de la sfarsitul secolului al 19-lea. Stratul de gheata de pe mare in Arctica s-a micsorat substantial de cand au inceput masuratorile prin satelit, iar intinderea zapezii a scazut si ea.

Exista dovezi si din ciclul hidrologic: semne ale unor averse mai frecvente si mai intense si modificari in debitele apelor curgatoare si in cantitatile de precipitatii.

Rapoarte suplimentare asupra raspunsurilor biologice se potrivesc in panorama schimbarilor climatice globale. Modificari in limitele padurilor, grosimea si densitatea inelelor copacilor, coralii, sedimentele de pe fundul marilor si stalagmitele sunt martori ale schimbarilor climatice din trecut. In comparatie cu acesti indicatori, incalzirea curenta pare exceptionala cel putin pentru ultimii 1000 de ani.

Indoieli?

Cei care contesta notiunea de AGW, denumiti popular sceptici climatici, au argumentat ca incalzirea globala este o consecinta a modificarilor din Soare. Dar masuratorile moderne ale razelor cosmice, ale petelor solare si ai altor indici folositi pentru a descrie starea Soarelui sugereaza ca acesta nu a devenit mai activ din anii 1950.

Variatiile in comportamentul Soarelui nu ar exclude neaparat rolul GHG in schimbarea climatica. Daca climatul nostru ar fi sensibil la mici modificari in Soare, atunci ar sugera ca climatul nostru este puternic influentat de schimbarile in bilantul energetic – prin urmare un motiv si mai puternic pentru a considera ca modificarile in GHG ar putea cauza o schimbare climatica globala.

Sunt si alti factori care ar putea afecta bilantul radiativ, precum schimbarile in orbita Pamantului in jurul Soarelui si activitatea solara. Se stie ca vulcanii emit in atmosfera superioara particule care blocheaza lumina solara, si ca aerosolii antropogeni pot avea un efect de “atenuare”, reducand cantitatea de energie de la Soare care ajunge pe suprafata Pamantului. Aerosolii pot afecta si ei pierderile de caldura ale Pamantului – efectul net depinde de tipul de particule, de marimea lor, de altitudinea la care se afla si de concentratia lor.

Comparison between galactic
cosmic rays (GCRs; grey) and
the global mean temperature
(T(2m); blue). Although there
is no long-term trend in GCR
behaviour, the T(2m) has risen.
Click on image to enlarge

Image courtesy of Rasmus Benestad

Modificarile in suprafata terenurilor poate juca un rol prin schimbarea modului in care planeta reflecta lumina precum si schimbul de umiditate si energie intre suprafata si atmosfera.

Unii sceptici argumenteaza ca incalzirea globala este o iluzie datorata efectului urbanizarii. Totusi, acesta nu explica de ce oceanele lumii s-au incalzit atat la suprafata, cat si in adancime – unde nu exista orase. De asemenea, nu explica de ce cea mai mare incalzire a fost observata in Arctica, Alaska si Siberia. Pe de alta parte, influenta urbana asupra valorilor inregistrate ale temperaturii a fost studiata si luata in calcul in estimarea mediei globale.

Alt argument folosit de scepticii climatici este acela ca masuratorile din satelit ale temperaturii din atmosfera nu arata o incalzire similara celei de la nivelul solului. Aceasta discrepanta se datoreaza erorilor in analiza datelor din satelit; tendintele din atmosfera superioara au fost puse de acord cu datele de la suprafata solului.

Altii sunt de parere ca atmosfera noastra este deja opaca la radiatia infrarosie si, prin urmare, este saturata, astfel incat o cantitate aditionala de CO2 nu o va influenta prea mult. Cu toate acestea, este suficient sa ne uitam la atmosfera lui Venus pentru a ne da seama ca atmosfera nu se satureaza asa usor. Acest lucru se poate demonstra teoretic. Pe de alta parte, nu doar efectul CO2 este semnificativ, ci mai sunt si procese de feedback importante care pot amplifica (precum gheata marina ce se retrage sau umiditatea din aer) sau atenua (norii josi, de exemplu) raspunsul la un efect de sera modificat.

Dar climatul nu este mereu in schimbare? Exista oameni de stiinta care argumenteaza ca climatul nostru are un comportament ciclic natural. De unde stim ca incalzirea curenta nu este doar o parte dintr-un ciclu natural, precum iesirea dintr-o scurta era glaciara?

Putem deduce din legile fizicii ca temperatura medie nu se schimba spontan pur si simplu, deoarece caldura ar trebui sa se conserve. In trecut, ceva in mod particular a cauzat variatiile – fie schimbarile in orbita Pamantului in jurul Soarelui, compozitia atmosferica, activitatea solara, vulcanii sau modificarile de relief. Nici unul din acesti factori, cu exceptia concentratiilor GHG, nu pot excplica incalzirea curenta. Chiar si schimbarile sistemului in sine, precum oscilatiile sudice ale curentului El Niño,, pot produce unele variatii, dar aceste tind sa fie slabe in comparatie cu schimbarile datorate fortelor externe. Si, indiferent de cauza, este intotdeauna o explicatie fizica pentru schimbari, fie ea externa sau interna.

Putem avea oare incredere in modelele climatice globale (GCM – “global climate models”)? GCM nu sunt perfecte, dar in momentul de fata sunt cele mai bune instrumente disponibile pentru realizarea unor predictii pentru viitor. Un GCM poate fi imaginat ca un mozaic, in care imaginile mari apar din piese mici puse la un loc intr-o maniera consistenta si organizata. GCM incorporeaza tot ceea ce stim despre sistemul climatic in termeni de legi fizice si data empirice si ofera o imagine cuprinzatoare prin intermediul metodelor numerice rulate pe calculatoare mari. Unele ecuatii care descriu procesele nu pot fi rezolvate exact, dar aproximatiile constituie fara indoiala o reprezentare buna.

Proiectii pentru viitor

Asadar, la ce ne putem astepta de la o AGW? Descoperirile stiintifice publicate in jurnale evaluate de cercetatori au fost colectate si evaluate in raportul IPCC, care prezinta imaginea principala pentru viitor.

Conform AR4, o AGW va rezulta foarte probabil intr-o incalzire generala, cu un raspuns foarte puternic in Arctica si in continente. In zona subtropicala ar putea fi mai multe perioade de seceta, dar la latitudinile mai mari se asteapta o crestere a precipitatiilor. Raportul sugereaza ca vor fi mai multe inundatii si mai multe perioade de foamete. Ghetarii se pot topi, reducand rezerva de apa potabila pentru o mare parte din populatia lumii. O crestere a nivelului marii va afecta zonele aflate pe coastele cu altitudini joase, si in unele zone oamenii ar putea fi fortati sa se mute la altitudini mai mari.

Sezonul uraganelor din 2005 a produs un numar fara precedent – cel putin in istoria moderna – a ciclonilor tropicali in Caraibe/Atlanticul de Nord, din care unele au dus la un numar mare de victime si daune substantiale. Cand lumea va fi mai calda, oare vor fi uragane/taifunuri mai multe si mai dese? Suntem oare martorii unei cresteri in activitatea ciclonilor tropicali? In prezent, nu putem fi siguri, desi sunt unele indicatii ca potentialul intensitatii furtunilor ar putea creste si ca exista o tendinta crescatoare in activitatea asociata mai multor cicloni tropicali puternici in unele bazine oceanice.

Urme de condensare

Acest MERIS (Spectrometru pentru imagini de rezolutie medie – “Medium Resolution Imaging Spectrometer”) arata o buna parte din Europa de nord-est, inclusiv zone din Germania, Suedia, Polonia si Danemarca.

Norii alungiti din jurul si din estul Danemarcei, vizibil in mod particular deasupra marii, sunt de fapt urme de condensare formate din vaporii de apa de la avioane. Numarul stelutelor de condensare reflecta nivelul inalt de trafic aerian in atmosfera. Se crede ca aceste stelute de condensare pot forma nori cirrus de mare altitudine, care ar contribui la incalzirea globala.

Lucrul cu Elementul Datelor Utilizatorului (DUE – “Data User Element”) de la ESA (Agentia Spatiala Europeana – “European Space Agency”) include in mod curent studii privind urmele de condensare si efectele posibile asupra schimbarilor climatice.

Aspectele sociale

Pe langa problemele stiintifice din jurul AGW, este clar ca exista si aspecte etice, precum cele asociate realizarii ca tarile bogate poarta cea mai mare responsabilitate pentru emisiile marite de GHG, dar ca sunt cele mai putin afectatew1. De asemenea, mai sunt consideratiile energetice, si intrebarea daca sursele de energie regenerabile pot inlocui sursele fosile. Mai mult, consideratiile economice si alegerile politice privind schimbarile climatice sunt strans legate de optiunile energetice si emisiile de gaze cu efect de sera.

Dezbaterea climatica poate fi intr-adevar una din cele mai profunde probleme ale timpului nostru. Ar fi rusinos daca publicul larg nu ar participa la aceasta dezbatere din lipsa de intelegere. Prin urmare, este important ca scoala sa ii invete pe elevi despre clima si schimbarea climatica si sa se asigure ca informatiile sunt corecte si actuale.

Download

Download this article as a PDF

Web References

Author(s)

Toata lumea a auzit de schimbarea climatica. Subiectul este frecvent abordat de media, dar informatia oferita este adesea incompleta sau influentata politic. Ca profesori de stiinte, trebuie sa punem la dispozitia studentilor informatii corecte si instrumente pentru dezvoltarea atitudinilor critice bazate pe fapte si indreptate spre calitatea de cetatean activ.

Acest al doilea articol al lui Rasmus Benestad este foarte folositor deoarece prezinta subiectul clar si obiectiv, vorbind despre dovezile pentru schimbarea climatica antropogena.

Recomand acest articol profesorilor de stiinte doritori sa isi aduca la zi cunostintele si elevilor de gimnaziu interesati de de faptele si dovezile stiintifice aflate la originea acestei dezbateri. Materialul este potrivit in particular pentru discutia la clasa si pentru o abordare interdisciplinara a educatiei mediului inconjurator in gimnaziu.




License

CC-BY-NC-ND