Η τεράστια ενέργεια της κλιματικής αλλαγής. Από που προέρχεται?
Κάθε λίτρο αέρα που αναπνέουμε περιέχει 3,432 x 1018 μόρια CO2 από ορυκτά καύσιμα. Αυτό δεν είναι επιβλαβές για την υγεία - αλλά πρέπει να το γνωρίζουμε αυτό για να κατανοήσουμε την κλιματική αλλαγή
Για να κάνετε κάτι πιο ζεστό, πρέπει να προσθέσετε ενέργεια. Αυτό λέει ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας, γνωστός και ως πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής. Ισχύει τόσο για το δοχείο μαγειρέματος στην εστία όσο και για το γήινο σύστημα. Για τη Γη, αυτή η ενέργεια μπορεί να προέλθει μόνο από το λεγόμενο ισοζύγιο ακτινοβολίας, δηλαδή την ανταλλαγή ακτινοβολίας με το σύμπαν γύρω μας. Λαμβάνουμε ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος από τον ήλιο, δηλαδή 342 βατ ανά τετραγωνικό μέτρο της γήινης επιφάνειας. Από αυτήν, 107 βατ ανακλώνται πίσω - κυρίως από ανοιχτόχρωμες επιφάνειες όπως τα σύννεφα, το χιόνι και ο πάγος. Τα υπόλοιπα 235 βατ εξισορροπούνται (δηλαδή σε ένα σταθερό κλίμα) από την ακτινοβολία θερμότητας.
Το ισοζύγιο ακτινοβολίας ενός πλανήτη καθορίζει τη θερμοκρασία του
Η ατμόσφαιρα είναι διαπερατή από τις ακτίνες μικρού μήκους κύματος του ήλιου, αλλά οι ακτίνες θερμότητας μεγάλου μήκους κύματος αναχαιτίζονται σε μεγάλο βαθμό καθ' οδόν από τα αέρια του θερμοκηπίου (επίσης γνωστά ως αέρια του κλίματος) και επανακτινοβολούνται εν μέρει. Μόνο από μεγαλύτερα υψόμετρα με λεπτότερο αέρα μπορούν οι θερμικές ακτίνες να διαφεύγουν όλο και περισσότερο στο διάστημα. Το ισοζύγιο ακτινοβολίας των πλανητών καθορίζει τη θερμοκρασία τους - αυτό είχε γίνει ήδη κατανοητό το 1824 από τον Γάλλο επιστήμονα Joseph Fourier, ο οποίος ανακάλυψε επίσης το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Υπάρχουν ακριβώς τρεις τρόποι για να αλλάξει αυτή η ισορροπία ακτινοβολίας και να θερμανθεί ο πλανήτης μας:
- Αύξηση της ηλιακής ακτινοβολίας λόγω της ηλιακής δραστηριότητας ή στις τροχιακές παραμέτρους της Γης.
- Το ανακλώμενο ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας μειώνεται επειδή μειώνεται η φωτεινότητα της γήινης επιφάνειας ή η νεφοκάλυψη.
- Η ακτινοβολία θερμότητας προς το διάστημα μειώνεται.
Η εισερχόμενη και εξερχόμενη ακτινοβολία μετράται συνεχώς: από δορυφόρους πάνω από την ατμόσφαιρα και από ένα παγκόσμιο δίκτυο μέτρησης της ακτινοβολίας στο έδαφος. Οι μετρήσεις αυτές δείχνουν ότι
- Η επιλογή 1 αποκλείεται, καθώς η εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία έχει πράγματι μειωθεί ελαφρώς από τα μέσα του περασμένου αιώνα.
- Η επιλογή 2 είναι εν μέρει αληθής - αλλά οι άνθρωποι έχουν κάνει τη Γη στην πραγματικότητα πιο φωτεινή με την αποψίλωση των σκοτεινών δασών και την αντικατάστασή τους με πιο ανοιχτόχρωμες καλλιεργήσιμες εκτάσεις. Η Γη γίνεται πιο σκοτεινή μόνο ως αντίδραση στην αύξηση της θερμοκρασίας επειδή μειώνεται η κάλυψη από χιόνι και πάγο. Αυτό εντείνει την υπερθέρμανση του πλανήτη, αλλά δεν είναι η αιτία της.
- Επομένως, η επιλογή 3 πρέπει να είναι η αιτία της αύξησης της θερμοκρασίας: Οι αυξανόμενες ποσότητες αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα εμποδίζουν την ακτινοβολία θερμότητας στο διάστημα, με αποτέλεσμα η Γη να απορροφά συνεχώς περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία από όση εκπέμπουμε εμείς μέσω της θερμικής ακτινοβολίας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο γίνεται πιο ζεστή.
Το ανακλώμενο ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας μειώνεται επειδή μειώνεται η φωτεινότητα της γήινης επιφάνειας ή η νεφοκάλυψη.
Η θερμική ακτινοβολία που συλλαμβάνεται από τα αέρια του θερμοκηπίου και ανακλάται στην επιφάνεια της γης είναι θέμα μέτρησης. Αυτή η θερμική ακτινοβολία θερμαίνει στην πραγματικότητα την επιφάνεια της γης σημαντικά περισσότερο από την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία (βλ. διάγραμμα). Ο καθένας μπορεί να αισθανθεί άμεσα την επίδραση: κάντε μια βόλτα γύρω από το σπίτι τη νύχτα κάτω από έναν έναστρο ουρανό και με ξηρό αέρα στο μπλουζάκι σας. Επαναλάβετε τον περίπατο όταν ο ουρανός είναι συννεφιασμένος τη νύχτα και ο αέρας είναι υγρός. Το πρώτο βράδυ είχατε πιο πολύ κρύο.
Ή μήπως η υπερθέρμανση του πλανήτη προέρχεται από τον ωκεανό;
Η αύξηση της οπίσθιας ακτινοβολίας από την ατμόσφαιρα με την πάροδο των ετών αντιστοιχεί επίσης ακριβώς σε αυτό που προβλέπει η φυσική λόγω της αυξανόμενης ποσότητας CO2 στον αέρα. Αυτό είναι επίσης ένα μετρήσιμο και μεκτρημένο γεγονός. Η προκύπτουσα παραγωγή θερμότητας είναι τώρα περίπου δύο βατ ανά τετραγωνικό μέτρο, ημέρα και νύχτα, σε όλο τον πλανήτη. Συνολικά, πρόκειται για ένα πεταβάτ (δηλαδή ένα εκατομμύριο γιγαβάτ) θέρμανσης - μια παραγωγή που είναι πάνω από πενήντα φορές μεγαλύτερη από την ενεργειακή κατανάλωση ολόκληρης της ανθρώπινης φυλής.
Δεν θα μπορούσε όμως η θερμότητα να προέρχεται και από κάτω; Από το εσωτερικό της γης; Υπάρχει η γεωθερμική ροή θερμότητας - αλλά με μόλις 0,09 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο, είναι αμελητέα για το κλίμα και δεν αλλάζει μέσα σε εκατό χρόνια.
Ή από τον ωκεανό; Ο ωκεανός είναι μια μεγάλη δεξαμενή θερμότητας που μπορεί προσωρινά (για παράδειγμα κατά τη διάρκεια ενός φαινομένου Ελ Νίνιο) να απελευθερώσει σημαντικά ποσά θερμότητας στον αέρα. Ωστόσο, τις τελευταίες δεκαετίες ο ωκεανός δεν έχει απελευθερώσει θερμότητα, αλλά αντίθετα έχει απορροφήσει θερμότητα. Ως αποτέλεσμα, έχει επιβραδύνει την υπερθέρμανση του πλανήτη που προκαλείται από τα αέρια του θερμοκηπίου. Όπως και ο αέρας, έτσι και ο ωκεανός έχει θερμανθεί. Αυτό είναι επίσης ένα γεγονός που μετρήθηκε από ερευνητικά σκάφη και μια αρμάδα χιλιάδων αυτόνομων συσκευών μέτρησης στους ωκεανούς του κόσμου, οι οποίες έχουν καταγράψει περισσότερα από δύο εκατομμύρια προφίλ θερμοκρασίας τα τελευταία είκοσι χρόνια.
Τα τελευταία στοιχεία που εχουν δημοσιευθεί στην ειδική βιβλιογραφία: Τρισεκατομμύρια τζάουλ θερμότητας κάθε χρόνο, ή 0,58 βατ ανά τετραγωνικό μέτρο της γήινης επιφάνειας. Ο απομονωτής θερμότητας των ωκεανών μειώνει επομένως την προαναφερθείσα θέρμανση των αερίων του θερμοκηπίου κατά δύο Watt ανά τετραγωνικό μέτρο κατά το ποσό αυτό.
Και τώρα στο δια ταύτα!
Έτσι, δεν υπάρχει απλώς κανένας τρόπος να παρακάμψουμε το γεγονός ότι η θερμική ενέργεια που θερμαίνει τον πλανήτη μας πρέπει να προέρχεται από το ισοζύγιο ακτινοβολίας. Και αυτό το ισοζύγιο έχει σε μεγάλο βαθμό διαταραχθεί λόγω των αυξανόμενων ποσοτήτων αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Οι φυσικοί παράγοντες έχουν παίξει πολύ μικρό ρόλο σε αυτό και μάλιστα έχουν εξουδετερώσει ελαφρώς την αύξηση της θερμοκρασίας (βλ. το ακόλουθο γράφημα). Ακόμα και το ηφαίστειο Hunga Tonga είναι αμφίβολα επιστημονικά ότι εχει επηρεάσει την υπερθέρμανση με τον ένα ή άλλο τρόπο. Συνεπώς, η επιστημονική κοινότητα καταλήγει στο συμπέρασμα ότι η σύγχρονη υπερθέρμανση του πλανήτη έχει προκληθεί σχεδόν εξ ολοκλήρου από τον άνθρωπο. Στην επιστημονική βιβλιογραφία δεν υπάρχει ούτε κατά το ήμισυ αξιόπιστη εναλλακτική εξήγηση.
Το ερώτημα παραμένει αν η αύξηση των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα, ιδίως του CO2, μπορεί να έχει φυσική αιτία. Το AfD (το ακροδεξιό κόμμα στη Γερμανία) έχει επίσης υποστηρίξει ότι το CO2 προέρχεται από τον ωκεανό. Αυτή η θεωρία αρνείται επίσης τα γεγονότα της μέτρησης: ότι δηλαδή η ποσότητα του CO2 στον ωκεανό αυξάνεται επίσης. Καίγοντας άνθρακα, πετρέλαιο και φυσικό αέριο, έχουμε εκτοξεύσει στον αέρα περίπου διπλάσια ποσότητα CO2 από αυτή που έχει συσσωρευτεί εκεί. Με άλλα λόγια, το πρόσθετο CO2 στον αέρα δεν προέρχεται από κάπου στο φυσικό σύστημα της γης, αλλά ακριβώς το αντίθετο: η φύση έχει στην πραγματικότητα πάρει από εμάς δωρεάν περίπου τις μισές από τις εκπομπές μας.
Εν μέρει ο ωκεανός τις απορρόφησε από τον αέρα, εν μέρει τα δάση. Θα πρέπει να είμαστε βαθιά ευγνώμονες γι' αυτό - και να φροντίζουμε να διατηρούμε τα δάση και τους ωκεανούς υγιείς, ώστε να μπορούν να συνεχίσουν να μας προσφέρουν αυτή την πολύτιμη υπηρεσία στο μέλλον.
Η φυσική ήταν καλύτερη από κάθε κρυστάλλινη σφαίρα
Οι εκπομπές μας από τη χρήση ορυκτών καυσίμων και (περίπου το ένα τέταρτο) από την αποψίλωση των δασών έχουν ήδη αυξήσει την ποσότητα του CO2 κατά περίπου 45% - έτσι για κάθε λίτρο αέρα που αναπνέουμε, υπάρχουν περίπου 3.432.000.000.000.000.000.000.000.000.000 μόρια CO2 που προστίθενται από εμάς τους ανθρώπους.
Επειδή η φυσική είναι κατανοητή, η υπερθέρμανση του πλανήτη είχε προβλεφθεί από την επιστήμη του κλίματος πριν γίνει ορατή στα μετρούμενα δεδομένα.
Ήδη από το 1896, ο Σουηδός νομπελίστας Svante Arrhenius υπολόγισε πόση υπερθέρμανση του πλανήτη θα προκαλούσε έναν (τότε ακόμη υποθετικός) διπλασιασμό του CO2 στην ατμόσφαιρα. Η πρώτη επίσημη έκθεση εμπειρογνωμόνων που προειδοποιεί για την υπερθέρμανση του πλανήτη που προκαλείται από τη χρήση ορυκτών καυσίμων και τις συνέπειές της, όπως η άνοδος της στάθμης της θάλασσας, χρονολογείται από το 1965. Αυτό ήταν μισό αιώνα πριν από την υπογραφή της συμφωνίας του Παρισιού.
Και ακόμη και οι εμπειρογνώμονες της πετρελαϊκής εταιρείας Exxon προειδοποιούσαν ήδη από τη δεκαετία του 1970 για μια επικίνδυνη επερχόμενη υπερθερμική περίοδο και ήδη από το 1982 υπολόγιζαν συγκεκριμένα και σχεδόν με ακρίβεια το πόσο γρήγορα θα συνέβαινε αυτή η αύξηση της θερμοκρασίας μέχρι σήμερα. Εδώ και δεκαετίες, η υπερθέρμανση του πλανήτη εξελίσσεται σύμφωνα με τις προβλέψεις των ερευνητών του κλίματος - μόνο που ορισμένες από τις συνέπειες υλοποιούνται νωρίτερα και πιο δραστικά από ό,τι αρχικά αναμενόταν.
Οι φυσικές κλιματικές αλλαγές στην ιστορία της Γης ακολουθούν επίσης τους προαναφερθέντες τρόπους μεταβολής του ισοζυγίου ακτινοβολίας. Βασίζονται σε αλλαγές στις παραμέτρους της τροχιάς της Γης, στη φωτεινότητα του ήλιου ή στις φυσικές αλλαγές του CO2 κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών, οι οποίες μπορούν πλέον να γίνουν όλο και καλύτερα κατανοητές στα κλιματικά μοντέλα. Η ιστορία της γης δείχνει πόσο ευαίσθητα αντιδρά το κλίμα στις διαταραχές του ενεργειακού ισοζυγίου του πλανήτη μας.
Όποιος συνεχίζει να αρνείται σήμερα τα γεγονότα προκειμένου να καθυστερήσει τα επείγοντα μέτρα που απαιτούνται για την αποτροπή μιας πλανητικής καταστροφής, είναι συνυπεύθυνος για τις συνέπειες: σοβαρότερες τροπικές καταιγίδες, καταστροφές από πλημμύρες, ξηρασίες και δασικές πυρκαγιές - και ενδεχομένως μελλοντικούς λιμούς.
