staklena basta

Univerzitet u Novom Sadu Prirodno-matematički fakultet, Departman za fiziku Smer: Fizika,meteorologija i modeliranje životne sredine

Seminarski rad (1) iz Uvoda u meteorologiju I

Sara Stojsavljević

Efekat staklene bašte – opis i primeri

Novi Sad, 14. decembar 2006. godine 0

SADRŽAJ:

1.

Uvod ............................................................................................................................. 2

2. Mehanizam delovanja efekta staklene bašte .................................................................. 4 3. Gasovi staklene bašte ..................................................................................................... 4 3.1.

Vodena para ........................................................................................................ 5

3.2.

Ugljen-dioksid .................................................................................................... 5

3.3.

Metan ................................................................................................................. 6

3.4.

Azot(I)-oksid ..................................................................................................... 6

3.5.

Jedinjenja fluora ................................................................................................. 7

3.6.

Neke druge sintetičke materije ........................................................................... 7

4. Ostali faktori koji utiču na efekat staklene bašte ........................................................... 7 5. Povratni mehanizmi unutar klimatskog sistema ............................................................ 8 6. Klimatski modeli ............................................................................................................ 9 6.1..................................

Moguće klimatske promene usled povećanja koncentracije

ugljen-dioksida u atmosferi 7. Izvod iz istorije proučavanja efekta staklene bašte ...................................................... 11 8. Kontrola emisije gasova staklene bašte ....................................................................... 12 Literatura .......................................................................................................................... 13

1

1. Uvod Atmosfera, slično staklu, uglavnom propušta Sunčevo zračenje, ali je slabo propusna za zračenje Zemljine površine, pa deo energije koji uđe u sistem Zemlja-atmosfera, kao i u staklenik, ostaje u njemu i pretvara se u toplotnu energiju, zagrevajući Zemljinu površinu i niže slojeve atmosfere. Ova prirodna pojava „greje“ Zemljinu površinu, što traje već četiri milijarde godina. Međutim, danas su naučnici sve zabrinutiji da bi ljudska aktivnost mogla, u određenoj meri, izmeniti ovaj posve prirodan proces sa, izvesno je, veoma opasnim posledicama. Od industrijske revolucije, u XIII veku, čovečanstvo je izumelo mnoge mašine i postrojenja koji koriste fosilna goriva kao što su ugalj, nafta i prirodni gas. Sagorevanje ovih goriva, kao i mnoge druge aktivnosti čoveka poput raščišćavanja zemljišta za potrebe zemljoradnje ili izgradnje naselja, oslobađaju u atmosferu gasove koji zadržavaju toplotu unutar nje, kao što su ugljendioksid (CO2), metan i azot(I)-oksid (N2O). Količina ovih gasova u atmosferi sada je najviša u proteklih 420 hiljada godina. Kako se ovi gasovi nakupljaju u atmosferi, zadržavaju sve više i više toplote pri Zemljinoj površini, uzrokujući otopljavanje Zemljine klime koje za posledicu ima promene koje će biti navedene u daljem tekstu. Sam termin efekat staklene bašte, već ustaljen u naučnoj literaturi, ne odgovara u potpunosti svojim značenjem pojavi koju opisuje. Naime, povišena temperatura unutar staklenika ima za uzrok, pre svega, nemogućnost mešanja vazduha u stakleniku sa okolnim vazduhom, a u mnogo manjoj meri potiče od upijanja dugotalasnog zračenja u staklu zidova staklenika. Prema tome, ni termin gasovi staklene bašte ne može se vezivati za prirodu gasova koji se ovim terminom podrazumevaju.

2. Mehanizam delovanja efekta staklene bašte Efekat staklene bašte je rezultat interakcije Sunčevog zračenja i sloja Zemljine atmosfere koji se proteže do 100km iznad Zemljine površine. Sunčevo zračenje sadrži spektar zračenja različitih talasnih dužina, što je poznato kao Sunčev spektar i ono uključuje vidljivo, infracrveno, gama, rendgensko i ultraljubičasto zračenje. Kada Sunčevo zračenje dospe do atmosfere, 25% energije koju nosi biva odbijeno od oblaka i drugih atmosferskih komponenata nazad u međuplanetarni prostor. Oko 20% upije atmosfera. Na primer, molekuli gasa u najvišim slojevima atmosfere apsorbuju Sunčevo gama i rendgensko zračenje. Sunčevo ultraljubičasto zračenje apsorbuje sloj ozona koji se nalazi na visini od 19 do 48km iznad Zemljine površine. Oko 50% Sunčeve energije, većinom u obliku vidljive svetlosti, prolazi, kao kratkotalasno zračenje, kroz atmosferu i dospeva do Zemljine površine. Zemljište, biljke i vodene površine 2

(pre svega okeani) upijaju oko 85% ove toplotne energije, dok ostatak biva reflektovan u atmosferu, najviše od strane izrazito reflektivnih ovršina kao što su sneg, led i peščane pustinje. Dalje, deo Sunčevog kratkotalasnog zračenja koje dospe do površine Zemlje pretvara se u dugotalasno toplotno (infracrveno) zračenje i vraća se nazad u atmosferu. Neki gasovi, poput vodene pare, ugljen-dioksida, metana i azot-suboksida, apsorbuju deo ovog infracrvenog zračenja, privremeno sprečavajući njegovo otpuštanje u svemir. Pošto se ovi gasovi zagrevaju, oni emituju infracrveno zračenje u svim smerovima. Deo ovako nastale toplote vraća se ka Zemljinoj površini koju dodatno zagreva (što je poznato upravo kao efekat staklene bašte), a deo biva vraćen u svemir. Ovakav protok toplotnog zračenja stvara ravnotežu između ukupne količine toplote koja dolazi od Sunca i količine toplote koja se otpusti u svemir. Ova ravnoteža ili energetski balans između Zemljine površine, atmosfere i svemira od velikog je značaja za održavanje klime koja omogućava opstanak života na Zemlji.

Slika 1. Ilustracija efekta staklene bašte 3

Pomenuti gasovi, koji zadržavaju toplotu u atmosferi, nazivaju se gasovima staklene bašte. Bez ovih gasova, toplotna energija apsorbovana i odbijena od Zemljine površine lako bi se vratila nazad u svemir, pa bi prosečna temperatura na Zemljinoj površini bila oko -19°C, za razliku od sadašnjih 15°C. Da bi bilo moguće ceniti značaj gasova staklene bašte u procesima stvaranja klime koja omogućava opstanak velikog broja živih bića, interesantno je uporediti Zemlju sa Marsom i Venerom. Mars ima tanku atmosferu koja sadrži niske koncentracije gasova koji bi mogli zadržavati toplotu unutar nje. Usled toga, Mars ima slab efekat staklene bašte što ima za posledicu većinom smrznutu površinu koja ne pokazuje tragove života. Kao suprotnost, Venera ima atmosferu koja sadrži visoku koncentraciju ugljen-dioksida. Ovaj gas sprečava toplotu koja dolazi od površine planete da napusti atmosferu, pa je prosečna temperatura površine Venere oko 462°C, što je previše za opstanak bilo kog poznatog oblika života.

3. Gasovi staklene bašte Zemljina atmosfera se sastoji, uglavnom, od azota (78%) i kiseonika (21%). Ova dva najzastupljenija atmosferska gasa imaju hemijske strukture koje ograničavaju apsorbciju infracrvenog zračenja, što ne važi za gasove staklene bašte. Ovi gasovi se stvaraju prirodnim putem ili veštački (antropogeno). Najzastupljeniji prirodno nastali gas staklene bašte jeste vodena para, zatim je slede ugljen-dioksid, metan i azot-suboksid. Supstance nastale čovekovom aktivnošću koje se ponašaju kao gasovi staklene bašte uključuju hlorofluorokarbonate, hidrohlorofluorokarbonate i hidrofluorokarbonate. Od 1700-ih, aktivnosti čoveka su se znatno povećale, pri tom značajno povećavajući koncentraciju gasova staklene bašte u atmosferi. Naučnici predviđaju da će očekivano povećanje količine gasova staklene bašte u atmosferi snažno povećati količinu infracrvenog zračenja zadržanog u atmosferi, što će dovesti do dodatnog, veštačkog, zagrevanja Zemljine površine. 3.1. Vodena para Vodena para se nalazi u najvećoj količini u atmosferi, upoređujući je sa ostalim gasovima staklene bašte. Ona najjače upija dugotalasno zračenje, učestvujući sa 60 do 70% u stvaranju efekta staklene bašte. Čovek nema nekog većeg direktnog uticaja na količinu vodene pare u atmosferi. Ipak, kako čovekova aktivnost sve više uzima maha i utiče na povećanje koncentracije ostalih gasova staklene bašte, isparavanje okeana, jezera i reka, kao i transpiracija biljaka postaju intenzivniji i povećavaju količinu vodene pare u atmosferi. 4

3.2. Ugljen-dioksid Ugljen-dioksid neprekidno cirkuliše u velikom broju prirodnih procesa poznatim pod nazivom ciklus ugljenika. Vulkanske erupcije i razlaganje biljnih i životinjskih ostataka oslobađaju ovaj gas u atmosferu. Disanjem, životinje posredno razlažu hranu koja oslobađa energiju potrebnu za održavanje ćelijske aktivnosti. Jedan od produkata disanja jeste i ugljen-dioksid, koji životinje izdišu. Okeani, jezera i reke apsorbuju ugljen-dioksid iz atmosfere. U procesu fotosinteze, biljke uzimaju ugljen-dioksid da bi proizvele skrob, pritom ga ugrađujući u novo biljno tkivo i ujedno oslobađaju kiseonik u okolinu kao ko-produkt. Da bi obezbedio energiju za zagrevanje stanova, pokretanje automobila i elektrana, čovek sagoreva supstance koji sadrže ugljenik, kao što su fosilna goriva (ugalj, nafta i prirodni gas), drvo i neki čvrsti materijali. Prilikom njihovog sagorevanja, ugljen-dioksid biva oslobođen u vazduh. Pri tom, čovek dodatno „otežava situaciju“ nekontrolisanom sečom velikih šumskih površina da bi obezbedio drvo ili zemljište za potrebe zemljoradnje ili naseljavanja. Ovaj proces, poznat pod nazivom deforestacija, može i da oslobodi ugljen-dioksid iz drveća i da smanji broj stabala koja bi ga apsorbovala. Rezultat ovih ljudskih aktivnosti jeste mnogo brže nagomilavanje ugljen-dioksida nego što se on može apsorbovati u nekim prirodnim procesima. Analizirajući mehuriće vazduha zarobljene u glečerima starim i po nekoliko vekova, naučnici su utvrdili da je koncentracija ugljen-dioksida u atmosferi porasla za oko 31% od 1750. godine, a pošto ovaj gas može da ostane u atmosferi vekovima, naučnici predviđaju udvostručavanje ili čak utrostručavanje njegove koncentracije u toku sledećeg veka, ako se njen sadašnji rast nastavi u istoj meri. Tada bi se apsorbovano zračenje povećalo za 4W/m2, što bi povećalo emitovanje dugotalasnog zračenja sa površine Zemlje, pa bi se povisila temperatura donjih atmosferskih slojeva i Zemljine površine. Porast srednje temperature donjih atmosferskih slojeva procenjuje se na 1.2°C. Porastom učinka efekta staklene bašte povećala bi se vertikalna promena temperature, smanjila atmosferska stabilnost i pospešila konvekcija. 3.3. Metan Metan nastaje u mnogim prirodnim procesima, a poznat je i kao prirodni gas. Raspadanjem mnogih supstanci koje sadrže ugljenik, a u sredini bez prisustva kiseonika, kao što su otpadi, oslobađa se ovaj gas. Životinje koje preživaju hranu kao što su goveda i ovce oslobađaju metan u vazduh kao proizvod u procesu varenja hrane. Mikroorganizmi koji žive u vlažnom zemljištu, 5

kao što su pirinčana polja, proizvode metan kada razlažu organsku materiju. Metan se takođe oslobađa u rudnicima uglja i prilikom proizvodnje i transporta drugih fosilnih goriva. Količina metana

se od 1750. godine udvostručila, a po procenama, mogla bi se opet

udvostručiti u sledećem veku. Atmosferske koncentracije metana su mnogo manje od koncentracije ugljen-dioksida, a i metan se zadržava u atmosferi tek otprilike jednu deceniju. Međutim, naučnici smatraju da je metan veoma efektan gas staklene bašte (jedan molekul metana je 20 puta efikasniji u zadržavanju infracrvenog zračenja odbijenog sa Zemljine površine od molekula ugljen-dioksida). 3.4. Azot(I)-oksid Ovaj gas se oslobađa prilikom sagorevanja fosilnih goriva i u automobilskim izduvnim gasovima. Takođe, mnogi zemljoradnici koriste đubriva na bazi azota da bi biljkama obezbedili hranljive sastojke. Kada ova đubriva dospeju u zemljište, ona emituju azot-suboksid u vazduh. Pored toga, ovaj gas se oslobađa i oranjem zemljišta iz korena biljaka. Od 1750. godine, koncentracija ovog oksida porasla je za 17% u atmosferi. Iako je ovaj porast manji od porasta koncentracije drugih gasova staklene bašte, jedan molekul ovog gasa zadržava oko 300 puta više toplote od ugljen-dioksida i može ostati u atmosferi i do sto godina. 3.5. Jedinjenja fluora Neki od najopasnijih gasova staklene bašte produkovani su samo od strane čoveka. Jedinjenja fluora koriste se u mnogim proizvodnim procesima. Jedan molekul svakog ovakvog jedinjenja nekoliko je hiljada puta opasniji od jednog molekula ugljen-dioksida. Hlorofluorokarbonati, prvi put sintetisani 1928. godine, široko su rasprostranjeni u proizvodnji raznih sprejeva, kao sredstva za otapanje i kao rashlađivači. Netoksični i bezbedni za upotrebu u mnogim procesima, ova jedinjenja su bezopasna za niže slojeve stmosfere. Međutim, u višim slojevima, ultraljubičasto zračenje ih razlaže, pri čemu se oslobađa hlor. Sredinom 70-ih, naučnici su počeli da uočavaju da visoke koncentracije hlora uništavaju ozonski omotač. Ozon štiti Zemlju od štetnog ultraljubičastog zračenja, koje može da uzrokuje tumore i da na druge načine ošteti biljke i životinje. Zbog ovako opasnog učinka, naučnici su razvili zamene za ova jedinjenja, koja takođe štetno utiču na atmosferu, ali u mnogo manjoj meri.

6

3.6. Neke druge sintetičke materije Stručnjaci su zabrinuti zbog upravo ovih, industrijskih, hemikalija koje imaju veliki potencijal za efekat staklene bašte. 2000. godine naučnici su posmatrali porast prethodno nepraćene supstance trifluorometil-sumporpentafluorida. Iako je danas prisutan u vrlo malim količinama u životnoj sredini, ovaj gas je izuzetno opasan jer zadržava dugotalasno zračenje mnogo efektivnije od svih drugih gasova staklene bašte. Tačni izvori ovog gasa koji se proizvodi u industrijskim procesima, još uvek nisu sa sigurnošću utvrđeni.

4. Ostali faktori koji utiču na efekat staklene bašte Aerosoli, čestice koje lebde u atmosferi, apsorbuju, rasejavaju i reflektuju zračenje nazad u svemir. Oblaci, čestice prašine nošene vetrom i čestice dima iz vulkanskih erupcija su primeri prirodnih aerosola. Ljudska aktivnost, uključujući sagorevanje fosilnih goriva, dodatno doprinosi nagomilavanju aerosola u atmosferi. Iako aerosoli ne zadržavaju toplotno zračenje, svakako utiču na prenos toplotne energije od Zemlje ka svemiru. Još se raspravlja o uticaju aerosola na klimatske promene, ali naučnici veruju da svetlo obojeni aerosoli hlade Zemljinu površinu, dok tamno obojeni čine suprotno. Porast temperature u proteklom veku je niži nego što su mnogi naučnici predvideli i to samo ako se uzmu u obzir porast koncentracije ugljen-dioksida, metana, azot-suboksida i jedinjenja fluora. Neki naučnici veruju da bi upravo aerosoli mogli biti uzrok ovog neočekivanog manjeg povećanja temperature. Ipak, naučnici ne očekuju da će aerosoli igrati veliku ulogu u umanjenju globalnog zagrevanja. Kao zagađivači, aerosoli predstavljaju pretnju zdravlju. Kao rezultat, stručnjaci ne očekuju da če količina aerosola rasti u 21. veku istom brzinom kao količina gasova staklene bašte.

5. Povratni mehanizmi unutar klimatskog sistema Proučavajući promene klime nije moguće odvojeno posmatrati uticaj pojedinog činioca na neki klimatski element. Brojne su, još nedovoljno ispitane, međusobne zavisnosti unutar Zemljinog klimatskog sistema koje otežavaju procenu temperaturne promene za datu promenu u sastavu Zemljine atmosfere.U daljem tekstu biće opisani samo neke od tih zavisnosti koje mogu pojačati ili oslabiti efekat staklene bašte. Antropogena emisija CO2 samo je mali deo ukupnih tokova tog gasa koji se neprestano odvijaju između atmosfere, okeana i biosfere. Zato se i pri zadržavanju današnje antropogene emisije ovog gasa u atmosferu njegova koncentracija može povećati zagrevanjem okeanskih 7

masa, što smanjuje sposobnost mikroorganizama u okeanu da upijaju CO 2. Međutim, zbog povećane biološke proizvodnje u okeanu može se upijanje ovog gasa povećati. Zagrevanjem atmosfere u njoj bi se mogla povećati količina vodene pare koja, kao i ugljendioksid, upija dugotalasno zračenje, ali, donekle, i kratkotalasno zračenje. Procenjuje se da bi zbog tog dodatnog doprinosa vodene pare ukupno povišenje temperature iznosilo 1.9°C. U sadašnjim uslovima oblačnost utiče tako da je globalna temperatura niža nego što bi bila u vedroj atmosferi. Kao što je već pomenuto u prethodnom odeljku, oblaci odbijaju Sunčevo zračenje, ali upijaju Zemljino. Pošto prvi učinak preovladava, povećanjem oblačnosti smanjuje se ukupna temperatura Zemljine površine i atmosfere. Za sada se ne može proceniti da li bi otopljavanje i povećanje količine vodene pare u atmosferi nužno imalo za posledicu i povećanje oblačnosti. Ako bi se oblačnost smanjila, povećala bi se količina Sunčevog zračenja koje bi dospelo do površine Zemlje, što bi uzrokovalo pojačano dugotalasno izračivanje na gornjoj granici atmosfere. Stoga je teško pouzdano odrediti čak i predznak temperaturne promene koja bi nastala zbog promene oblačnosti. Ima znakova prema kojima bi otopljenje i povećanje količine vodene pare u atmosferi povećalo razvoj oblaka u višim slojevima gde bi zagrevanje bilo manje. Visoki oblaci bi pospešili dalje zagrevanje jer bi pri relativno niskoj temperaturi ižarivali prema svemiru manje energije nego što su je upili.

6. Klimatski modeli Iznos otopljenja zbog pojačanog efekta staklene bašte procenjuje se obično za Zemljinu atmosferu u celini. Međutim, zagrevanje nije jednoliko raspoređeno na Zemljinoj površini. Numerički klimatski modeli omogućuju procenu iznosa, vremenskog i prostornog rasporeda klimatskih promena. Njihova osnova je slična modelima za predviđanje vremena, ali su nešto jednostavnijeg oblika s obzirom na prostornu i vremensku raspodelu. Tim modelima se pretežno razmatra atmosferska cirkulacija, pa se većinom nazivaju modelima opšte atmosferske cirkulacije. Osnova su im jednačine koje opisuju dinamiku i termodinamiku atmosfere. Različiti fizički procesi u atmosferi opisani su u modelima nizom parametara vrednosti koje su određene na osnovu motrenja u sadašnjim klimatskim prilikama. Za te se parametre mogu zadati i neke pretpostavljene vrednosti u budućnosti. Tako se pomoću modela mogu dobiti procene o verovatnim promenama klima ako se izmene određeni osnovni klimatski činitelji.

8

6.1.

Moguće klimatske promene usled povećanja koncentracije ugljen-dioksida u atmosferi

Ovi primeri zasnovani su na projekcijama koje pružaju gotovo svi klimatski modeli i koje, na osnovu dosadašnjih saznanja, imaju fizičku osnovu. Podaci se odnose na promene klimatskih elemenata koje bi izazvalo udvostručenje koncentracije CO2, a što se, kako je već rečeno u prethodnim odeljcima, može dogoditi oko 2030. godine. Naime, procene porasta temperature dosta se razlikuju, a najčešća je procena na 2.5°C. Značaj koji bi moglo imati toliko otopljenje može se proceniti ako se zna da je otopljenje od 0.5°C od kraja 19. pa do sredine 20. veka izazvalo povlačenje planinskih glečera u celom svetu. Simulacije numeričkim modelima pokazuju da se zbog zagrevanja može očekivati ubrzanje hidrološkog ciklusa, što bi se odrazilo na opšti porast srednje količine padavina i isparavanja za 3 do 15%. Međutim, veća količina padavina, ne znači nužnu i veću količinu vlage u tlu. Date vrednosti daju samo opštu procenu klimatskih promena. Neophodno je bar približno saznati kako će se te promene odraziti u pojedinim područjima. Rezultati simulacija svih modela pokazuju neke zajedničke crte u prostornoj raspodeli klimatskih promena. Prema svim modelim očekuje se da otopljenje u tropima bude manje od prosečnog globalnog otopljenja i to zbog povećanog utroška energije na povećano isparavanje. Ono je povezano i sa povećanjem količine padavina, pa i znatnim otopljenjem u višim troposferskim slojevima zbog oslobađanja latentne toplote. Većina modela predviđa da u kopnenim krajevima umerenih širina severne polulopte temperatura leti poraste i iznad iznosa prosečnog globalnog zagrevanja. To se objašnjava smanjenim isparavanjem iznad predela koji su i inače suvi, što umanjuje oblačnost, pa se najveći deo toplotne energije tla troši na grejanje vazduha. Za veće geografske širine se očekuje veće zagrevanje od proseka u kasnu jesen i zimi. Površina Zemlje koja više ne bi bila pod snegom i ledom jače bi se grejala uglavnom leti. Ipak, leti bi zagrevanje bilo manje od prosečnog zbog velikog toplotnog kapaciteta sloja mešanja u okeanima što sprečava veći porast temperature iznad 0°C. Svi modeli pokazuju na povećanje količine padavina u tropima i višim geografskim širinama tokom cele godine, a u umerenim širinama zimi. U suvim suptropskim područjima promene su male, a zbog velike prirodne promenljivosti količine padavina, na može se tvrditi da su statistički značajne. Promene količine padavina za subkontinentalna područja, kao što su monsunski krajevi jugoistočne Azije, pojedini modeli ocenjuju različito, ali većina ipak predviđa pojačanje monsuna. Mnogi modeli upućuju na određeno smanjivanje letnje količine padavina u kopnenim područjima umerenih širina. Većina modela ima nisko horizontalno razlaganje, pa stoga ne mogu dati podrobnu sliku o regionalnoj raspodeli klimatskih promena, pre svega za padavine koje u 9

velikoj meri zavise od reljefa. Zato se većina rezultata mora uzeti sa oprezom. Uz pretpostavku da bi se već oko 2020. godine količina CO2 udvostručila, a 2080. povećala čak četiri puta, proističu promene osnovnih klimatskih veličina za južnu Evropu od 35 do 50°sgš i od 10 do 45°igd: a) otopljenje oko 2°C zimi i do 2-3°C leti b) povećanje količine padavina zimi i smanjenje leti za 5-15%, uz smanjenje vlage u tlu od 1525%. Prema navedenoj proceni prosečna temperatura budućih leta u našima krajevima odgovarala bi ekstremno vrućim letima iz sadašnjeg razdoblja. Međutim, procene za letnje temperature se čine preterano visokim jer je prirodna međugodišnja promenljivost srednjih mesečnih temperatura u tom području leti relativno mala. Zbog male pouzdanosti procena koje daju ravnotežni modeli, u poslednje vreme se uvode složeniji modeli u kojima se simulira postupan, a ne trenutan, porast koncentracije retkih gasova. Osim toga, ti modeli mnogo detaljnije opisuju međusobno delovanje atmosfere i okeana, kao i kretanja morske vode. Promena temperature prema tim modelima bila bi manja i sporija. Prema ravnotežnim modelima koji porast procenjuju na 4°C za udvostručenje koncetntracije ugljendioksida, navedeni modeli daju za trećinu nižu procenu. Ako bi se nakona postupnog porasta koncentracije CO2 taj rast i zaustavio, temperatura bi i dalje rasla istom brzinom još 10 do 20 godina. Tek nakon toga bi se zagrevanje osetnije usporilo.

Slika 2. Izračunata povišenja temperature vazduha pri različitim zadatim uslovima o budućoj emisiji gasova: A - nema bitnih promena u antropogenoj emisiji gasova; B - veća potrošnja prirodnog gasa umesto uglja; C - krajem 21. veka značajni pomaci prema nuklearnoj energiji i obnovljivim izvorima energije; D - sredinom 21. veka emisija CO2 se smanjuje na polovinu sadašnje vrednosti.

10

S temperaturnom promenom u uskoj je vezi i promena nivoa vode svetskih okeana i mora. Predviđa se da bi se zbog zagrevanja dosadašnji porast nivoa vode od 1 do 2 mm godišnje mogao u budućnosti povećati 3 do 6 puta. Uz najnepovoljnije zadate uslove proizilazi da bi do 2030. godine nivo vode porastao za 18cm. Takvom porastu najviše doprinosi toplotno širenje okeana (10cm), otapanje palninskih glečera (7cm) i leda na Grenlandu (2cm), a ledeni pokrivač na Antarktiku bi se, zbog povećane količine padavina ček i povećao na račun okeanske vode (-1cm). Iako i pri najnepovoljnije zadatim uslovima modeli ne pokazuju porast nivoa vode veći od 1m do kraja veka, ipak bi i relativno mala promena mogla imati velike posledice na niskim obalama. Opisani rezultati uglavnom se temelje na izveštaju koji je grupa stručnjaka podnela na Drugoj svetskoj klimatološkoj konferenciji u Ženevi u oktobru 1990. godine. Iz izveštaja proističe da ima mnogo mepoznanica u proceni mogućih posledica ljudskog delovanja na klimu. Određeni broj naučnika osporava procene dobijene klimatskim modelima. Postoji i mišljenje da bi određeno zagrevanje i ubrzanje hidrološkog ciklusa imalu, ukupno gledajući, čak i pozitivan učinak na živi svet na Zemlji. Istraživanja na tom području intenzivno se nastavljaju sa težištem na poboljšanju numeričkih klimatskih modela kako bi se suzio interval njihove nepouzdanosti. Istovremeno se razvija i sistem praćenja stvarnih klimatskih prilika kako bi se pravovremeno uočile značajne klimatske promene na pojedinim delovima Zemlje.

7. Izvod iz istorije proučavanja efekta staklene bašte Iako je zabrinutost zbog efekta staklene bašte relativno novijeg datuma, naučnici su istraživali ovu pojavu još od ranih 1800-ih. Francuski matematičar i fizičar Žan Baptist Žozef Furije (Jean Baptiste Joseph Fourier) je, dok je proučavao kako se toplota provodi kroz različite materijale, bio prvi koji je uporedio atmosferu sa staklenom komorom 1827. godine. Furije je uočio da vazduh oko Zemlje propušta Sunčevo zračenje, umnogome kao stakleni krov. 1850-ih britanski fizičar Džon Tindal (John Tyndall) istrživao je prenos toplote kroz gasove i pare. Tindal je otkrio da azot i kiseonik, dva najzastupljenija gasa u atmosferi, nemaju osobine apsorbera toplote. Izmerio je apsorpciju infracrvenog zračenja od strane CO 2 i vodene pare, objavljujući rezultate 1863. godine u radu pod imenom „ O radijaciji u Zemljinoj atmosferi “. Švedski hemičar Sven Avgust Arenijus (Svante August Arrhenius), poznat po svom radu u oblasti elektrohemije, za šta je dobio Nobelovu nagradu, takođe je unapredio razumevanje efekta staklene bašte. 1896. on je izračunao da bi udvostručenje koncentracije ugljen-dioksida u atmosferi povećalo ukupnu temperaturu za 4 do 6˚C, što nije tako veliko odstupanje od današnjih procena dobijenih mnogo istančanijim metodama. Arenijus je tačno predvideo da, kada se

11

temperatura na Zemlji poveća, isparavanje vodene pare sa okeana raste. Što je veća koncentracija vodene pare u atmosferi, to je veći efekat staklene bašte i globalno zagrevanje je izraženije. Predviđanja o ugljen-dioksidu i njegovom doprinosu globalnom zagrevanju koja je dao Arenijus, ignorisana su gotovo pola veka, dok naučnici nisu počeli da primećuju značajnu promenu u koncentraciji CO2 u atmosferi. 1957. istraživači iz San Dijega u Kaliforniji počeli su sa osmatranjem nivoa CO2 u vazduhu iz havajske udaljene Mauna Loa Observatorije smeštene 3000 m iznad nivoa mora. Kada je studija započeta, koncentracija ugljen-dioksida u atmosferi bila je 315 mk/1000 mk vazduha. Svake godine ova koncentracija se povećavala: 323 mk/mil 1970. godine, 335 mk/mil 1980. godine i 350 mk/mil 1988. godine, što je porast od 8% za 31 godinu. Pošto su i drugi naučnici potvrdili ove rezultate, naučni interes za nagomilavanje gasova staklene bašte je polako počeo da raste. 1988. godine, Svetska meteorološka organizacija i Program UN o životnoj sredini uspostavili su Međuvladin tim za klimatske promene. Ovaj tim je predstavljao prvu saradnju naučnika iz različitih zemalja na polju istraživanja efekta staklene bašte. Danas naučnici širom sveta prate koncentracije gasova staklene bašte u atmosferi i stvaraju prognoze njihovih posledica po globalnu temperaturu. Izvori gasova staklene bašte, kao što su automobili, fabrike i elektrane, praćeni su direktno da bi se utvrdile njihove emisije štetnih gasova. Sakupljaju se informacije o klimatskoim sistemima i ovi podaci se koriste u već pomenutim računarskim modelima koji simuliraju klimatske promene. Modeli mogu samo da pruže aproksimacije vrednosti, a neka predviđanja često budu i odbačena od strane naučne zajednice. Ipak, osnovni koncept globalnog zagrevanja je široko prihvaćen od strane većine klimatologa.

8. Kontrola emisije gasova staklene bašte Kao posledica brojnih naučnih dokaza i rastućeg političkog interesa, globalno zagrevanje je trenutno veoma važno međunarodno pitanje. Od 1992. godine, predstavnici više od 160 zemalja redovno diskutuju o smanjenju emisije štetnih gasova u atmosferi. 1997. godine, predstavnici su se susreli u Kjotu, u Japanu i izglasali dogovor, poznat kao Protokol iz Kjota, koji zahteva od industrijalizovanih zemalja da smanje emisije do 2012. godine na u proseku 5% ispod vrednosti iz 1990. godine. Međutim, sporazum još uvek nije u punoj snazi jer ga SAD nisu potpisale, što je bila odluka novoizabranog predsednika Džordža V. Buša (George W. Bush), obrazložena tvrdnjom da bi redukcija emisije ugljen-dioksida iziskivala prevelika materijalna sredstva. Naučnici se, međutim, nadaju da će, kako se dokazi o globalnom zagrevanju budu gomilali, države biti motivisanije da intenzivnije učestvuju u sprečavanju promena u Zemljinoj klimi. 12

Literatura: - Penzar, B. i saradnici, 1996., Meteorologija za korisnike, Hrvatsko meteorološko društvo, Zagreb, 274; - Microsoft Encarta Encyclopedia Standard 2003 - Internet : www.nasa.gov

13