Incalzirea globala si efectul de sera

Incalzirea globala si efectul de sera


Introducere
In 1997 reprezentanti ai 130 de tari s'au intalnit la Kyoto pentru a reglementa si limita cantitatile de gaze de sera eliminate in mediu. Protocolul nu intra in vigoare decat daca va fi aprobat de senatele tarilor implicate. Efectele lui sunt majore pe plan economic: noi taxe pentru benzina, costuri mai mari pentru energie, cateva milioane de slujbe distruse, instalarea de noi echipamente pentru reducerea emisiilor de poluanti si eventual relocarea unor fabrici in alte tari, plus cresterea pretului alimentelor in urma cresterii pretului combustibilului folosit la masinile agricole. Aceste reglementari ar afecta tarile care au adoptat Protocolul. Insa tarile neparticipante nu vor fi limitate in emisiile lor de gaze in unele necunoscandu'se nici macar cu cat cresc aceste emisii.
In SUA exista o dezbatere acerba referitoare la adoptarea Protocolului caci acesta ar afecta cu mult nivelul de viata al americanilor fara ca efectele pozitive asupra climei sa fie sigure. In definitiv oamenii de stiinta nici nu s'au pus inca de acord asupra tendintelor climei. Unii zic ca suntem afectati de efectul de sera care va duce la incalzirea dramatica a climei si la desertificare si disparitia multor specii, altii zic ca aceasta incalzire are loc incet si ca un efect al ei nu va fi desertificarea, ci, din contra, o clima mai umeda. In final, altii sustin ca tendinta climei este de racire. Efectele cresterii concentratiei de gaze de sera pot fi aflate doar prin modelare pe calculator iar rezultatele sunt nesigure, fiind puternic influentate de parametrii luati in calcul (cresterea populatiei, productia de carbune, absorbtia datorata norilor, etc.), astfel nascandu'se dispute. Petitii circula, semnate de cat mai multi oameni de stiinta influenti si in legatura cu subiectul, unele sustinand incalzirea globala, altele zicand ca nu exista dovezi stiintifice convingatoare referitoare la aceasta.
Lipsa de dovezi este bine argumentata intrucat masuratori de incredere nu pot fi luate peste tot in lume (comparand tarile din Africa si Asia cu SUA si cu cele vest-europene) iar masuratorile regulate au inceput de prea putini ani pentru a obtine o tendinta clara a climei. In plus majoritatea punctelor de unde se iau masuratori se afla in orase care sunt in sine insule de caldura din cauza lipsei vegetatiei, a asfaltului si a concentratiei de gaze de sera. Puncte aflate in paduri, deserturi si in ocean (70% din suprafata planetei) sunt rare. Aceste masuratori de la sol confirma o incalizire a climei cu 0.45 oC in decursul secolului.
Masuratorile din satelit sunt mai de incredere intrucat acopera toata suprafata Terrei si masoara temperaturile dintr'un start al troposferei aflat deasupra insulelor de caldura urbane. Masuratorile din satelit concorda cu cele din baloanele meteorologice si nu indica nici o tendinta de incalzire a climei din 1979 incoace, cand au inceput aceste masuratori, ci una de racire cu 0.05 oC pe decada.

Alte cauze ale incalzirii globale
Pe langa efectul de sera exista si alti factori care pot influenta clima terestra. Acesti factori pot fi neglijati uneori, existand tendinta ca incalzirea globala sa fie pusa doar pe seama omului si a tendintelor sale distructive. In realitate clima a cunoscut variatii si inainte ca omul sa civilizeze Terra. Soarele are o activitate si temperatura care variaza (in cicluri de 27 de zile, 11, 88, 210 si 2300 de ani) afectand clima terestra. Acum 1000 de ani Groenlanda a fost indeajuns de calda pentru a permite practicarea agriculturii si viata unei colonii de vikingi. In schimb 1600 a fost poreclit 'mica glaciatiune', temperatura medie fiind cu 0.5-1 oC mai rece decat cea actuala (ghetarii montani au coborat la altitudini mai joase si multe rauri care azi nu ingheata iarna erau acoperite de gheata). Aceste fapte pot fi corelate cu variatia activitatii solare. Observatii chineze confirma lipsa petelor solare intre 1650-1700, semn ca soarele a fost mai rece. Insa dupa 1650 activitatea solara a crescut, ceea ce a dus la o usoara incalzire a climei, cu 100 de ani inainte ca revolutia industriala sa creasca nivelul de CO2 din atmosfera. Iar spre sfarsitul sec. 20 soarele a cunoscut o perioada de activitate intensa, ceea ce poate explica incalzirea climei. Estimarile prevad o variatie de 0.06-0.2 oC in temperatura globala pentru o schimbare de 0.1% in radiatia solara totala. Studiind inelele copacilor si bulele de aer s'a constatat ca soarele si'a crescut activitatea cu 0.25% din 1700 incoace. Activitatea solara trecuta poate fi studiata, interpretand datele oferite de inelele copacilor si de bulele de aer prinse in ghetari (raportul diferitilor izotopi indica temperatura existenta si extensia campurilor magnetice solare). Astfel s'au descoperit diferitele cicluri de variatie ale soarelui. Insa nu se pot face previziuni pe termen lung asupra activitatii solare si in consecinta asupra modului in care va evolua clima terestra pentru ca masuratorile si observatiile directe complete ale soarelui au inceput de prea putin timp.
Aerosolii (particulele solide din atmosfera) reflecta radiatia solara inainte ca aceasta sa ajunga pe pamant si sa'l incalzeasca. Sursele nu sunt doar industriale ci si naturale: emisiile vulcanice. Exista unele studii care afirma ca o eruptie vulcanica majora poate afecta clima globala pe o perioada indelungata. Activitatea vulcanica mai redusa din sec. 20 poate fi astfel si ea un factor al incalzirii globale.

Efecte
De obicei efectul de sera este considerat responsabil pentru incalzirea globala si pentru toate fenomenele meteorologice extreme actuale. Bazandu'se pe cantitatea de gaze de sera din atmosfera si pe estimarile emisiilor viitoare s'au facut predictii cu privire la schimbarile climatice ce vor avea loc. Se asteapta o crestere a temperaturii la sol cu 1-3 oC la sfarsitul secolului 21 pentru cresterea concentratiei de CO2 la 600 parti pe milion (crestere considerata semnificativa atunci cand se ia in considerare ca intre temperatura medie de azi si cea din timpul ultimei glaciatiuni exista o diferenta de 4-5 grade).
S'a pus intrebarea daca o mica incalzire globala strica si raspunsul a fost ca probabil ca nu. Se stie ca o mica crestere in CO2 este benefica pentru plante, intrucat le ajuta la fotosinteza. Astfel recoltele ar creste si ele si probabil ca ar mai contribui la rezerva de hrana a populatiei in crestere a lumii. De asemenea s'ar mari suprafata cultivabila spre latitudinile mai mari si temperaturile mai blande din timpul iernii ar creste sezonul de viata al plantelor, diminuand stresul impus ecosistemelor. In privinta temerilor legate de cresterea nivelului oceanului s'a raspuns ca incalzirea ar duce la evaporare mai rapida si la precipitatii deasupra uscatului si ca temperaturile de la poli ar ramane sub 0oC, ceea ce ar pastra calotele inghetate, deci in final nivelul oceanului ar scadea.
Parerea mai veche si bine cunoscuta a taberei opuse este ca, din contra, nivelul oceanului va creste, ducand la inundatii si eroziune in zonele de coasta, disparitia multor specii de pesti si pasari. Impactul asupra padurilor, rezervelor de apa si agriculturii va fi unul negativ, solurile pierzand din umiditate iar frecventa furtunilor crescand. Se asteapta o desertificare.

Efectul si gazele de sera
Efectul de sera e necesar, el mentinand Terra indeajuns de calda pentru a putea fi locuita. Gazele de sera absorb si retin o parte din caldura solara, impiedicand pierderea ei prin radiatie inapoi in spatiu si mentinand suprafata planetei calda.Un exemplu il constituie norii cirrus care lasa sa treaca radiatia vizibila, retinand'o pe cea infrarosie. Soarele incalzeste in mod direct Terra pana la temperatura medie de -18 oC iar gazele de sera o ridica la 15 oC. Pamantul primeste o mare parte din caldura directa din radiatia vizibila si infrarosie a spectrului, absorbind 70% din ea. Restul se intoarce prin reflectie in spatiu. Restul spectrului (UV, raze X, gamma si radio) furnizeaza mai putin de 0.1% din energia totala primita de Terra. Radiatia UV ajunge rar la sol, fiind oprita de ozonul stratosferic.
Gazele de sera sunt CO2 60%, NO2 5%, CH4 15% si halocarburi/halogenuri (R-X) 20%. Vaporii de apa nu sunt luati in seama cand se discuta incalzirea globala, desi si ei sunt un gaz de sera iar ozonul troposferic este putin (este toxic pentru plante, impiedicand respiratia).

In compozitia atmosferei dioxidul de carbon reprezinta 0.04%. Se gaseste in organismele vii, in special plante, sol si dizolvat in ocean. CO2 rezulta din despadurire, arderea combustibililor fosili, respiratie si orice ardere a materialelor organice. Depozitele de CO2 sunt atmosfera, oceanul, solurile, biosfera si in termen lung rocile. Anual se emit 6 mil. tone de CO2 din arderea combustibililor fosili si 3 mil. prin despadurire. (Tendinta mondiala este de crestere a suprafetei padurilor prin replantare in emisfera nordica insa statele neavansate din Africa, America de Sud si Asia despaduresc terenuri pentru agricultura prin ardere). In prezent CO2 nu este in echilibru, fiind emis cu 50% peste posibilitatile de absorbtie.
CO2 se dizolva in apele superficiale ale oceanului (formand ioni carbonati) si dureaza cam un deceniu ca acestea sa se amestece cu apele mai profunde. Astfel procesul de absorbtie oceanica este mult mai incet decat rata de emisie de CO2. Biosfera este un rezervor si in acelasi timp o sursa de CO2. Plantele absorb CO2 in fotosinteza printr'un proces rapid insa capacitatea lor de absorbtie e limitata iar efectul lor variaza in functie de sezon, iarna respiratia (eliminare de CO2) depasind absorbtia. In plus, la moartea organismelor, substantele organice sunt transformate de bacterii inapoi in CO2, CH4, H2O, gaze de sera. In sol exista aproximativ dublul cantitatii de CO2 depozitat in plante, iar pe termen lung acesta este sortit retransformarii in gaze de sera, ceea ce nu ajuta la echilibrarea balantei intre CO2 emis si cel absorbit. Iar pentru ca o crestere a temperaturii duce la o descompunere mai rapida, creste tot mai mult dezechilibrul.
Acesta este unul dintre mecanismele de feedback legate de incalzirea globala. Oceanul are si el un asemenea mecanism. Daca temperatura creste, oceanul se va dilata (crescand nivelul marii) si capacitatea lui de dizolvare va creste, ceea ce va duce la o reducere a concentratiei atmosferice de CO2. Astfel vor scadea temperatura isi apoi capacitatea de dizolvare, ducand iar la o crestere a temperaturii si inchizand ciclul. Acest proces este responsabil de o variatie periodica a temperaturii, atestata istoric. El insa poate accentua efectele incalzirii globale, de care sunt responsabili soarele si gazele de sera. De asemenea, modul de dispunere al diferitelor tipuri de vegetatie afecteaza albedoul ducand la modificarea cantitatii de radiatie absorbita de pamant.

Monoxidul de carbon este si el indirect important ca gaz de sera caci, dupa 2 luni de viata in atmosfera, preia oxigenul de la radicalul hidroxil transformandu'se in CO2. Se emit anual 2-5 mld. tone de CO prin arderea combustililor fosili, a biomasei si din procesele naturale ale plantelor in special in Africa, America de Sud, Indonezia si in marile orase. Sursele naturale si antropice emit cantitati aproximativ egale de gaz.

Metanul e de 60 de ori mai eficient in absorbtia caldurii decat CO2. E emis din mlastinile nordice, campuri de orez, vaci, termite, oi, deseuri si alte surse. Viata lui este de 10 ani. In atmosfera exista cam 500 de milioane de tone. O cantitate importanta de metan este prinsa sub sedimentele inghetate din tundra si exista posibilitatea ca incalzirea climei sa duca la eliberarea lui, crescand astfel concentratia gazelor de sera.

Dioxidul de azot absoarbe de 270 de ori mai eficient decat CO2. Emis din oceane si sol in mod natural si antropic prin fertilizare, productie de nylon si arderi.

Halocarburile/compusi halogenati pot fi de mii de ori mai eficiente decat CO2. Sunt emise industrial: SF6, CF4, C2F6, PFC, clorofluorocarburi.

Gazul de sera/Eficienta absorbtiei caldurii in raport cu CO2/Perioada de viata/Cantitatea in atmosfera/Cresterea concentratiei de la revolutia industriala:
Dioxid de carbon/1/50-200 ani/750 mil tone/30%
Metan/60/12 ani/500 mil tone/145%
Oxizi de azot/270-310/120 ani/-/15%
Compusi halogenati/140-23900/-/-/100%


Pareri asupra efectului de sera
Desi comunitatea stiintifica este de acord ca nivelul concentratiei gazelor de sera din atmosfera a crescut considerabil de la revolutia industriala (se efectueaza masuratori directe din 1958 incoace si indirecte prin analiza aerului preistoric prins in ghetari) disputa referitoare la incalzirea globala nu poate fi usor rezolvata din lipsa datelor meteorologice abundente si pe perioade mari. Astfel, lumea a devenit teritoriul de bataie al diferitelor tabere, unele alarmiste, altele complet linistite, adepte ale racirii climei, si altele care sustin ca incalzirea inceata ne da timp destul pentru a decide ce sa facem (30 de ani). Rezolvarea acestei probleme nu e simpla. Ea depinde de si influenteaza populatia si din nefericire a ajuns in SUA in dezbaterea electorala, Al Gore facand parte dintre alarmistii ce vor sa adopte Protocolul si sa scada standardul de viata, pe cand oponentul sau G. Bush sustine parerea majoritara a oamenilor de stiinta ca incalzirea nu e iminenta. Publicitatea facuta acestui subiect este in acelasi timp buna, caci e bine sa fii informat, si rea caci omul de rand nu are acces la mai multe surse de informatie si poate fi usor atras de partea taberei celei mai convingatoare.
Nu trebuie uitat ca in urma anumitor convingeri si perceptia noastra asupra lumii se schimba. Astfel putem avea impresia ca vremea se schimba intr'adevar radical. In plus locuitorii oraselor pot aprecia clima drept mai calda din cauza insulei de caldura urbane. In ansamblu, toata lumea este ametita de diverse teorii care explica incalzirea climei cu referinte istorice concrete, previziunile fiind diferite, in functie de teoria folosita si de parametrii introdusi in calculatoare.

Solutii
Solutiile propuse pentru a contracara incalzirea globala sunt variate, insa fiecare are cate un defect si oponenti. Unele se refera la diminuarea consumului de energie si de combustibili fosili, propunanad trecerea la energia nucleara (care nu este agreata de miscarile ecologiste desi s'a dovedit destul de sigura, in ciuda accidentelor de la Cernobal si Windscale datorate defectelor de proiectare), solara (care e scumpa si neeficienta in toate climatele), eoliana (care ocupa suprafete prea mari si detine recordul in privinta numarului de victime) sau la hidroenergie (construirea barajelor implica inundarea si distrugerea multor ecosisteme si asezari ca in cazul barajului de pe Yangtze). Implicit se vorbeste si de noi taxe pentru autovehicule si de trecerea de la benzina la energie electrica sau la combustibili precum hidrogenul lichid. Limitarea emisiilor industriale si oprirea despaduririlor este alta propunere care insa ar duce la mari pierderi economice si dezavantaje, gasirea de inlocuitori pentru diferite substante nefiind intotdeauna rentabila. O alta solutie este folosirea de aerosoli ce contin sulf, intrucat se stie ca acestia ar contrabalansa efectele gazelor de sera insa pe plan global nimeni nu poate anticipa cu precizie rezultatul si influenta asupra atmosferei.