Nekoliko činjenica o promjeni klime

20. lipnja 2007. |
Pogledajte sve članke na karti

Promjene klime česta su tema o kojoj se raspravlja u medijima. Često puta s prevelikom dozom sigurnosti, ali premalo konkretnih znanja. Naime, unatoč brojnim spoznajama postoje neke nepoznanice koje znanstvenici nisu uspjeli riješiti. Premda danas postoje brojni dokazi da je čovjek ključni uzrok suvremenim promjenama klime, postoje brojne interesne grupe (prije svega velike naftne kompanije) koje tvrde da je utjecaj čovjeka na klimu zanemariv i da su današnje promjene klime samo dio prirodnog procesa. Ovdje će biti pojašnjene samo neke činjenice koje često zbunjuju ljude te dovode u sumnju utjecaj čovjeka na klimu, a služe kao argumnent onima koji žele umanjiti značenje ljudskog utjecaja na klimu.

1970-ih je predviđeno globalno smanjenje temperature

Znanstvenici su 1970-ih doista predvidjeli smanjenje temperature, a raspravljalo se i o mogućnosti ledenog doba u budućnosti. Temelj takvim pretpostavkama bio je rad Stephena Schneidera, koji je tada radio kao klimatolog u  NASA-inom Goddard Space Flight Center-u u Marylandu. On je iznio pretpostavku da bi značajno povećanje količine aerosola u zraku, kao posljedica aeropolucije, te korištenje nuklearne energije, čime bi se smanjilo spaljivanje fosilnih goriva, poništilo utjecaj ugljikovog dioksida te time dovelo do smanjenja temperature.
Taj rad je objavljen u razdoblju koje se podudaralo s smanjenjem globalne temperature (1945.-1976. godina) te je ideja o globalnom zahlađenju dobila veliku pažnju. Međutim, uskoro je sam Schneider shvatio da je precijenio rashlađujući utjecaj aerosola u zraku, a podcijenio utjecaj ugljikovog dioksida, te se na njegova istraživanja u znanstvenim krugovima kasnije rijetko pozivalo. Nasuprot tome, istraživanja brojnih znanstvenika koji  se bave promjenama klime potvrđuju globalni porast temperature. Prema zadnjem izvještaju IPCC-a postoji 90% vjerojatnosti da je globalno zatopljenje rezultat djelovanja čovjeka.

Ugljikov dioksid nije najvažniji staklenički plin

Premda se u kontekstu globanog zatopljenja najčešće spominje ugljikov dioksid, on doista nije najvažniji staklenički plin, već je to vodena para, koja je odgovorna za zadržavanje velikog dijela dugovalne radijacije u atmosferi. U tom su smislu svi staklenički plinovi odgovorni za efekt staklenika koji je ključan za život na Zemlji, jer bi bez njega srednja temperatura na Zemlji bila oko 36 °C niža nego što je sada (sl. 1.). Pojam globalnog zatopljenja odnosi se na porast temperature koju je uzrokovao je čovjek ispuštajući velike količine stakleničkih plinova u atmosferu.

Sl. 1. Radijacijska i energetska bilanca sistema Zemljina površina-atmosfera (veća slika nalazi se u prilogu).
(izvor: http://www.atmosphere.mpg.de/enid/252.html)

Oko 60-70% efekta staklenika posljedica je djelovanja vodene pare, oko 25% oblaka, oko 25% ugljikovog dioksida,  oko 5% metana, oko 2 % dušikovog oksida i oko 1% freona. Ostali plinovi imaju pojedinačno manje od 1% ukupnog efekta staklenika.
O značenju vodene pare govori i nekoliko teoretskih primjera. Kada u atmosferi ne bi bilo vodene pare, a bilo bi oblaka, oko 40% manje infracrvene radijacija bi bilo apsorbirano nego što je to sada slučaj. Kada u atmosferi ne bilo oblaka kao ni stakleničkih plinova, vodena para bi apsorbirala oko 60% inrfacrvene radijacije koja se danas apsorbira. Za usporedbu, u slučaju da se sav ugljikov dioksid odstrani iz atmosfere samo 15 % manje infracrvene radijacije bi se apsorbiralo. Da je ugljikov dioksid jedini staklenički plin apsorbiralo bi se samo 26% inrfacrvene radijacije koje se danas apsorbira.
Za globalno zatopljenje bitno je vrijeme koje se određeni staklenički plin zadrži u atmosferi. Vrijeme zadržavanja vode u atmosferi uglavnom ovisi o temperaturi, a iznosi najviše nekoliko dana. Zadržavanje ugljikovog dioksida ovisi o omjeru izvora i ponora tog plina. Glavni ponori tog plina su oceani (otapanje u morskoj vodi) i biljke (vezanje procesom fotosinteze). Smatra se da bi trebalo stotine godina da se kocentracija ugljikovog dioksida vrati na razinu prije industrijske revolucije kada bi odmah prestala antropogena emisija ugljikovog dioksida. Ugljikov dioksid odgovoran  je za oko dvije trećine dodatnog zatopljenja u odnosu na sve ostale stakleničke plinove. Vrijeme zadržavanja metana, koji ima veći učinak na efekt staklenika, iznosi oko desetak godina.

Da li se Zemlja samo oporavlja od malog ledenog doba?

Neki tvrde da je zatopljenje koje se trenutno događa samo opravljanje planeta od malog ledenog doba, koje je trajalo između 1400. i 1850. godine. Da bi se odgovorilo na to pitanje treba se znati koji je uzrok zahlađenja tijekom malog ledenog doba i zašto je uopće došlo do promjene klime. Pri tome je važno uzeti u obzir činjenicu da zemljina atmosfera nema neku konstantnu temperaturu kojoj teži. Ako se hladi mora dobivati manje topline od Sunca ili više izgubi radijacijom u svemir, ili oboje. Ako se zagrijava mora ili primati više topline ili više topline zadržava, ili oboje.
Razlog tog hladnijeg razdoblja može se povezati sa smanjenom aktivnosti Sunca s izraženim minimumom oko 1700. godine, koji se naziva i Maunderov minimum. Smatra se da se globalna temperatura smanjila za najviše 0,4 °C. Jače zahlađenje u Europi i Sjevernoj Americi može se objasniti promjenom atmosferske cirkulacije nad sjevernim Atlantikom i promjenom intenziteta strujanja Golfske struje, zbog čega se manje topline prenosilo iz tropskih područja u umjerene geografske širine.
Zatopljavanje nakon malog ledenog doba neki znanstvenici objašnjavaju povećanom aktivnosti Sunca i promjenom izmjene topline na Zemlji. Zatopljavanje početkom 20. stoljeća može se povezati s povećanom aktivnosti Sunca. Ipak, zatopljavanje posljednjih nekoliko desetljeća ne može se objasniti samo aktivnošću Sunca.

U prošlosti je bilo i toplijih i hladnijih razdoblja

Svi podaci o temperaturama o kojima se govori prije oko 150 godina samo su procjene i što se ide dalje u prošlost te su procjene sve nesigurnije. Sigurno je da je u zemljinoj prošlosti bilo puno toplijih, ali i puno hladnijih razdoblja. Uzroci tih promjena temperature u nekim su slučajevima poznati dok su u drugim faktori koji su doveli do promjena i dlaje nepoznati.
Prije oko 750 do 580 milijuna godina Zemlja je bila zahvaćena najjačim ledenim dobom koje je zabilježeno. Smatra se da je gotovo cijela Zemlja bila zahvaćena glacijacijom i prekrivena ledom (teorija o Zemlji kao kugli snijega – engl. Snowball Earth). Jedno od najtoplijih razdoblja bilo je toplinski maksimum na prelasku iz paleocena u eocen, prije oko 55 milijuna godina. Globalna je temperatura porasla za oko 5 do 8 °C  u nekoliko tisuća godina, a temperatura Arktičkih mora bila je oko 23 °C.
Ovo naglo zatopljenje, koje je trajalo 200 000 godina, imalo je prije svega za posljedicu masovno izumiranje. Uzrok je bilo oslobađanje velikih količina ugljikovog dioksida ili metana. Naime, prema nekim teorijama za to je zatopljenje odgovoran metan koji se oslobodio iz oceana, dok su prema drugima odgovorne velike vulkanske erupcije. Važno je naglasiti da su sve značajne promjene temperature uzrokovale masovna izumiranja, ali i daljnji razvoj živog svijeta.

Je li antropogena emisija ugljikovog dioksida premala da utječe na klimu?

Procjene koncentracija ugljikovog dioksida pokazuju da se ona kretala između 180 i 300 ppm u zadnjih pola milijuna godina. Tek je u zadnjem stoljeću koncentracija naglo porasla na oko 380 ppm. Antropogena emisija ugljikovog dioksida je mala u usporedbi s prirodnim izvorima, ali kako onda objasniti nagli porast koncentracije u zadnjih 100 godina. Jedno od objašnjenja je da se prirodnim mehanizmima ne može apsorbirati onoliko ugljikovog dioksida koliko se emitiraju prirodni i antropogeni izvori. Količina ugljikovog dioksida koju emitiraju životinje i mikrobi (procesom truljenja) iznosi 220 Gt. Respiracijom biljaka emitira se dodatnih 220 Gt. Taj iznos odgovara iznosu od 440 Gt koji apsorbiraju biljke iz atmosfere procesom fotosinteze. Slično tome, u oceanima se oslobađa i apsorbira oko 330 Gt ugljikovog dioksida ovisno o temperaturi i intenzitetu procesa fotosinteze.

Emisija ugljikovog dioksida koju emitira čovjek trenutno se procjenjuje na 26,4 Gt godišnje. U devedesetima je iznosila oko 23,5 Gt godišnje. Promjenama korištenja zemljišta, poljoprivredom i deforestacijom, emtira se oko 5,9 Gt godišnje. Oko 40% količine ugljikovog dioksida koje emitira čovjek apsorbira se prirodnim ponorima, najviše u oceanima, dok ostatak odlazi u atmosferu.
Da je čovjek odgovoran za povećanje ugljikovog dioksida u atmosferi zna se prema udjelima izotopa ugljika u atmosferi. C-14 je nestabilan izotop ugljika kojemu je vrijeme raspada oko 6000 godina. Stoga se u fosilnim gorivima ne nalazi taj izotop. Prema tome, spaljivanjem fosilnih goriva trebala bi se smanjiti količina C-14 u atmosferi, što su i neke studije pokazale. Koncentracija C-14 je pala između 1850. i 1954. godine za oko 2%. Nakon toga mjerenja koncentracije tog izotopa nisu relevantna jer se velika količina C-14 oslobađa nuklearnim eksplozijama. Slično se može utvrditi i promatranjem odnosa izotopa C-12 i C-13. Fosilna goriva sadrže manje koncentracija C-13 nego C-12 u usporedbi s atmosferom. Proučavanja odnosa tih izotopa u površini vode oceana  pokazuju da se koncentracija C-12 u odnosu na C-13 povećava.
Često se tvrdi da se vulkanskim erupcijama oslobađa puno više ugljikovog dioksida nego iz antropogenih izvora, što nije istina u povijesnom razdoblju. Zatopljenja u bližoj geološkoj prošlosti nakon velikih vulkanskih erupcija više su posljedica oslobađanja velikih količina metana, a ne toliko ugljikovog dioksida. Mjerenja koncentracija ugljikovog dioksida nakon velikih erupcija u zadnjih 50 godina nisu pokazala veći porast koncentracije, a godišnje emisija od vulkanskih erupcija procijenjena je na oko 0,3 Gt CO2 po godini. Ove koncentracije su gotovo zanemarive u kraćim vremenskim razdobljima. Veće značenje imaju razdoblja pojačane vulkanske aktivnosti tijekom nekoliko stotina tisuća ili milijuna godina.

U prostorima s hladnijom klimom biti će ugodnije

Promjene klime imati će brojne posljedice. Neke će od njih ljudima biti od koristi, a druge će im štetiti. Na primjer, povećanje temperature će smanjiti troškove grijanja zimi, ali će povećati troškove hlađenja ljeti. Biti će više smrti od valova vrućine, ali manje bolesti koje nastaju kao posljedica hladnog vremena. Prilagodba promjenama klime ovisiti će o tome gdje je neka zemlja smještena, kao i o njenom bogatstvu. Smatra se da će najpogođeniji kontinent biti Afrika, gdje bi se prinosi poljopivrednih kultura u nekim zemljama mogli prepoloviti do 2020. godine. To bi moglo pokrenuti još veće migracije ljudi s toga kontinenta nego što je to danas slučaj.

Kakav će biti konačni utjecaj na povećanja koncentracija ugljikovog dioksida na klimu ne zna se. Naime, postoji vremenski razmak između porasta ugljikovog dioksida u atmosferi i njegovog punog utjecaja na klimu. Međutim, mnogi znanstvenici smatraju da je najveća prijetnja porast razine mora (sl. 2). Prema izvještaju IPCC-a smatra se da će porast razine svjetskog mora do 2100. godine iznositi 0,6 metara.

Sl. 2. Procjene porasta morske razine do 2100. godine prema različitim scenarijima (veća slike nalazi se u prilogu).
(izvor: http://www.ipcc.ch/ )

Prema istom izvještaju minimalni porast temperature će iznositi 1,8°C do 2100. Prije 120 000 godina kada je temperatura bila viša 1-2 °C nego što je danas, morska je razina bila 5 do 8 metara viša. Prije tri milijuna godina kada je temperatura bila 2-3°C viša, morska je razina bila 25 metara viša. Slično povećanje temperature dovesti će do povećanja razine mora, ali se ne zna koliko će vremena biti potrebno. Većina znanstvenika smatra da će za taj proces trebati stoljeća, dok neki drugi upozoravaju da bi se to moglo dogoditi prije nego što očekujemo.

Na kraju valja reći da je većina procjena klimatskih posljedica, upravo to – procjene. Ne zna se točno, kako će klima izgledati u budućnosti. Ipak, brojna istraživanja i brojni klimatski modeli pokazuju da će promjena biti. Ali u kojem opsegu teško je prognozirati. S obzirom na ulogu čovjeka u suvremenim promjenama klime nužno je što hitnije i svrsishodnije djelovanje.

Literatura i izvori:

Bigg, G., 2003: The Oceans and Climate. Cambridge University Press, Cambridge
Borroughs, W. J., 2001: Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge
Šegota, T., A. Filipčić, 1996: Klimatologija za geografe. Školska knjiga, Zagreb

1. Climate change: A guide for the perplexed:
http://environment.newscientist.com/channel/earth/dn11462

2. Climate change myths:
http://www.metoffice.gov.uk/corporate/pressoffice/myths/index.html

3. Climate Change: Myths and Realities:
http://www.pewclimate.org/press_room/speech_transcripts/

4. Intergovernmental Panel on Climate Change:
http://www.ipcc.ch/

5. Science: The Skeptics:
http://www.davidsuzuki.org/Climate_Change/Science/Skeptics.asp