Încălzirea globală

Încălzirea globală este fenomenul de creștere continuă a temperaturilor medii înregistrate ale atmosferei în imediata apropiere a solului, precum și a apei oceanelor, constatată în ultimele două secole, dar mai ales în ultimele decenii. Fenomene de încălzire globală au existat dintotdeauna în istoria Pământului, ele fiind asociate cu fenomenul cosmic de maximum solar, acestea alternând cu mici glaciațiuni terestre asociate cu fenomenul de minimum solar.
Temperatura medie a aerului în apropierea suprafeței Pământului a crescut în Ultimulul secol cu 0,74 ± 0,18 °C.
Dacă fenomenul de încălzire observat este cvasi-unanim acceptat de oamenii de știință și de factorii de decizie, există diverse explicații asupra cauzelor procesului. Opinia dominantă este că încălzirea se datorează activității umane, în special prin eliberarea de dioxid de carbon în atmosferă prin arderea de combustibili fosili.
Grupul interguvernamental de experți în evoluția climei (engleză Intergovernmental Panel on Climate Change) afirmă că „cea mai mare parte a creșterii temperaturii medii în a doua jumătatea a secolului al XX-lea se datorează probabil creșterii concentrației gazelor cu efect de seră, de proveniență antropică. Ei consideră că fenomenele naturale ca variațiile solare și vulcanismul au avut un mic efect de încălzire până în anii 1950, dar după efectul a fost de ușoară răcire.
Teoria încălzirii globale antropice este contestată de unii politicieni, cum ar fi Václav Klaus. Există teoreticieni ai conspirației care cred că totul este doar un pretext al elitelor mondiale de a cere taxe împotriva poluării.
Încălzirea globală are presupuse efecte profunde în cele mai diferite domenii. Ea determină sau va determina ridicarea nivelului mării, extreme climatice, topirea ghețarilor, extincția a numeroase specii și schimbări privind sănătatea oamenilor. Împotriva efectelor încălzirii globale se duce o luptă susținută, al cărei aspect central este ratificarea de către guverne a Protocolului de la Kyoto privind reducerea emisiei poluanților care influențează viteza încălzirii.
Clima Pământului a suferit dintotdeauna modificări ciclice, cu perioade de răcire și încălzire. Modificările au diferite durate, precum și diferite amplitudini. Se menționează următoarele tipuri de cicluri:
Ciclul solar, este o variație a activității solare cu o durată medie de 11,2 ani, însă se cunosc cicluri solare cu durate între 8 și 15 ani. Se presupune că un ciclu solar este determinat de câmpul său magnetic, care se inversează o dată la 11 ani, un ciclu magnetic complet durând de fapt 22 de ani. Activitatea solară este caracterizată prin numărul de pete solare, numărul de erupții solare și radiația solară. Cel mai bun indice este considerat cel al radiației de 2,8 GHz, adică a radiației cu lungimea de undă de 10,7 cm.
Nu se cunoaște prea bine influența ciclului solar asupra climei, însă lipsa petelor solare din a doua jumătate a secolului al XVII-lea a coincis cu o perioadă foarte friguroasă, perioada minimului Maunder, numită „mica glaciațiune”, sau „mica eră glaciară.
Studiul climei din vechime, de exemplu din cuaternar (de acum 1,8 milioane de ani) și până astăzi se poate face pe baza carotajelor din Antarctica, cum a fost cazul stației Vostok, carotaje care pot extrage gheață de la adâncimea de 3500 m. Vechimea gheții este de câteva sute de mii de ani. Compoziția izotopică a oxigenului extras din gheață permite reconstituirea temperaturii atmosferei pe o perioadă în urmă de până la 700 000 de ani.
În figurile alăturate glaciațiunile au fost următoarele: glaciațiunea Mindel, care a durat între anii 650 000 – 350 000 î.Hr., glaciațiunea Riss, care a durat între anii 300 000 - 120 000 î.Hr. și glaciațiunea Würm, care a durat între anii 80 000 – 10 000 î.Hr. Tot în era cuaternară, înainte de cele trei menționate a avut loc glaciațiunea Günz, care a durat între anii 900 000 – 700 000 î.Hr. În perioada cuaternară variațiile de temperatură n-au depășit 10 °C, iar maximele de temperatură n-au depășit niciodată +4 °C față de temperaturile actuale. În perioade mai îndepărtate variațiile de temperatură au atins 22 °C, iar maximele +8 °C. În perioada acestor maxime ghețurile au dispărut complet.
Studiului glaciațiunilor a relevat perfecta corelație între temperatură, întinderea ghețurilor și concentrația de dioxid de carbon în atmosferă.
Figura alăturată prezintă evoluția temperaturilor în ultimii 2000 de ani. Temperaturile figurate în grafic reprezintă mediile pe câte un interval de 10 ani. Întrucât nu există măsurători de temperatură directe în această perioadă, temperaturile au fost reconstituite pe baza măsurării grosimii inelelor de creștere ale arborilor și a grosimii ghețarilor. Datarea inelelor arborilor se poate face pe baza determinării concentrației de carbon 14.
Variațiile climatice în evul mediu n-au fost așa de mari ca în perioadele glaciațiunilor. Totuși, în ultima mie de ani se observă o perioadă caldă regională în secolele al X-lea și al XI-lea, perioadă numită maximul medieval.
În continuare însă, în perioada (1550 - 1850) a urmat o răcire, mica eră glaciară, în care iernile au fost foarte reci, în special cea dintre anii 1708 - 1709.
Conform temperaturilor reconstituite de climatologi, ultimul deceniu din secolul al XX-lea și începutul secolului al XXI-lea constituie cea mai caldă perioadă din ultimii 2000 de ani (vezi tabelul de mai sus). Epoca actuală este mai caldă cu câteva zecimi de grad față de maximul medieval. Evoluția temperaturilor, conform Global Historical Climate Network (română GHCN - Rețeaua pentru urmărirea climatului global), în ultimii ani este următoarea:
România nu face excepție, la conferința „Măsuri de adaptare și reducere a impactului schimbărilor climatice” raportându-se creșteri ale temperaturii cu 0,5 °C în ultimul secol.
2007 a fost anul temperaturilor record. Iarna dintre 2006 - 2007 a fost cea mai caldă din ultimii 100 de ani, de când există observații meteorologice în România. Totodată, în prima lună a anului 2007, a fost depășită temperatura maximă absolută a lunii ianuarie la 24 de stații meteorologice. Tendința de încălzire s-a menținut și pe timpul verii. În luna iulie s-a înregistrat un număr record de 148 de cazuri cu temperaturi maxime zilnice egale sau mai mari de 40 °C. Comparativ, în luna iulie a anului 2004, maxima de 40 °C a fost atinsă sau depășită doar de două ori. La Calafat, în luna iulie s-a atins temperatura de 44 °C. Temperatura maximă absolută a verii s-a înregistrat în toate cele trei luni: la 53 stații în iunie, 94 stații în iulie și la 17 stații în august. Totodată, a fost atins numărul maxim lunar de zile consecutive caniculare, în care s-au înregistrat temperaturi de peste 35 °C și de nopți consecutive tropicale, cu temperaturi mai mari de 20 °C.
În general, anul 2007 este considerat un an al fenomenelor meteorologice extreme.
Și în anul 2008 în România au apărut încă de la începutul verii atenționările de caniculă.
Clima se schimbă datorită forcingului extern, în funcție de influența deplasării pe orbită în jurul Soarelui, erupțiilor vulcanice și efectului de seră. Ponderea diverselor cauze ale încălzirii este în studiu, dar consensul oamenilor de știință este că principala cauză este creșterea concentrației gazelor cu efect de seră datorită activităților umane din epoca industrializării. În special în ultimii 50 de ani, când se dispun de date detaliate, acest lucru este evident.
Efectele forcingului nu sunt instantanee. Inerția termică a solului și oceanelor duce la presupunerea că starea curentă a climei nu este în echilibru cu forcingurile. Studiile pe modelele climatice indică că, chiar dacă concentrațiile gaselor cu efect de seră s-ar menține la cele ale anului 2000, clima tot s-ar mai încălzi cu 0,5 °C.
Efectul de seră este un fenomen natural prin care o parte a radiației terestre în infraroșu este reținută de atmosfera terestră. Efectul se datorează gazelor cu efect de seră care reflectă înapoi această radiație.
În figura alăturată sunt prezentate fluxurile termice în atmosferă, în regim stabilizat. Din radiația solară incidentă, de 342 W/m cota de 107 W/m este reflectată de atmosferă și sol. Restul este reținut în atmosferă sau ajunge pe sol. Din totalul de 559 W/m (67 + 24 + 78 + 390) din atmosferă, 235 W/m sunt radiați în afara atmosferei, iar restul de 324 W/m se reîntorc pe Pământ datorită efectului de seră. În acest fel se închide bilanțul energetic (342 = 107 + 235).
Efectul actual al existenței gazelor cu efect de seră este că temperatura medie a Pământului este cu cca. 33 °C mai mare decât ar fi în lipsa lor, adică este de cca. +15 °C în loc să fie de -18 °C. În acest sens, efectul de seră este benefic, el asigurând încălzirea suficientă a Pământului pentru a permite dezvoltarea plantelor așa cum le cunoaștem noi azi.
Dacă concentrația gazelor cu efect de seră crește, echilibrul prezentat este perturbat, cota de 235 W/m se micșorează iar cea de 324 W/m crește, diferența de flux termic se acumulează în atmosferă, care astfel se încălzește. De aceea, termenul de „efect de seră” este folosit cel mai adesea în vorbirea curentă pentru a evidenția contribuția unor anumite gaze, emise natural sau artificial, la încălzirea atmosferei terestre prin modificarea permeabilității atmosferei la radiațiile solare reflectate de suprafața terestră. Principalul element responsabil de producerea efectului de seră sunt vaporii de apă, cu o pondere de 36 - 70 % urmați de dioxidul de carbon, cu o pondere de 9 - 26 %, metanul, cu o pondere de 4 - 9 % și ozonul, cu o pondere de 3 - 7 %. citat de Alte gaze care produc efect de seră, însă cu ponderi mici, sunt protoxidul de azot hidrofluorocarburile, perfluorocarburile și fluorura de sulf.
Cantitatea de vapori de apă din atmosferă depinde exclusiv de termodinamica atmosferei. Cantitatea de vapori de apă pe care o poate conține aerul este în funcție de presiunea de saturație, care, la rândul ei, depinde de temperatură. Presiunea de saturație a vaporilor de apă în atmosferă se poate exprima prin formule teoretice simple, sau, mai exact, prin formule semiempirice (formule ale căror constante au fost determinate pe baza observațiilor experimentale), cum sunt relațiile Wexler. Presiunea de saturație a vaporilor de apă crește repede cu temperatura, astfel că dacă la 10 °C 1 kg de aer uscat poate absorbi 7,73 g de apă, la temperatura de 30 °C poate absorbi 27,52 g.
Presiunea locală a vaporilor (practic concentrația lor locală) determină viteza evaporării. Un vânt uscat îndepărtează vaporii de apă formați, permițând evaporarea unei noi cantități de apă, ceea ce explică efectul de uscare al vântului. La rândul său, vântul este generat de diferențele de presiune atmosferică, diferențe care apar datorită diferențelor de densitate ale aerului, densitate care depinde de temperatură. Se observă că temperatura și variațiile ei sunt responsabile de cantitatea de vapori de apă în atmosferă. Efectul de seră al vaporilor de apă este însă natural și nu există nicio posibilitate tehnică de a influența cantitatea de vapori de apă din atmosferă în afară de încercarea de a reduce temperatura. De remarcat că evaporarea este reversibilă, prin scăderea temperaturii vaporii de apă se condensează, efect observat toamna și iarna, când scăderea anuală a temperaturilor determină creșterea precipitațiilor.
Din cele prezentate, deși vaporii de apă sunt principalul gaz cu efect de seră, nu cu privire la el trebuie luate măsuri în cazul încălzirii globale.
Carbonul este elementul principal care asigură viața. Ca și alte elemente chimice, el este angrenat în natură într-un circuit. Cea mai mare parte a combinațiilor sub formă gazoasă este formată din dioxidul de carbon.
În figura alăturată sunt prezentate fluxurile de carbon între atmosferă și biosferă, hidrosferă și litosferă.