Hvað eru gróðurhúsaáhrifin?

Hefur þú tekið eftir breytingu á veðurfari jarðar? Dr. James E. Hansen, forstöðumaður Goddard-geimvísindastofnunarinnar, sem rekin er af bandarísku geimferðastofnuninni NASA, gerir það. Í júní 1988 sagði dr. Hansen að hitafarsbreytingin, sem orðin er, sé engin tölfræðileg tilviljun. Eftir að hafa flutt bandarískri þingnefnd áhrifamikla skýrslu sagði hann: „Það er kominn tími til að hætta að skeggræða þetta fram og aftur og horfast í augu við að við höfum býsna sterk sönnunargögn fyrir því að gróðurhúsaáhrifin séu staðreynd.“

FLESTIR hafa heyrt talað um hin svonefndu gróðurhúsaáhrif. Þar er átt við upphitun andrúmslofts jarðar sem margir vísindamenn óttast að sé þegar farið að gæta um allan hnöttinn. Sérfræðingar höfðu þó ekki þorað að fullyrða það opinberlega fyrr en dr. Hansen gaf skýrslu sína. Andrúmsloftsfræðingurinn Michael Oppenheimer segir um skýrslu dr. Hansens: „Það þurfti yfirheyrslur á vegum stjórnvalda á meðan þurrkar voru og hitabylgja og einn vísindamann sem hafði þor til að segja: ‚Já, það lítur út fyrir að [gróðurhúsaáhrifin] séu staðreynd. Við höfum mælt þau.‘“ Hann hélt áfram: „Hann þorði að segja hátt og skýrt það sem aðrir töluðu um í hálfum hljóðum.“

Gróðurhúsið jörð

Þú hefur áreiðanlega einhvern tíma skilið bíl eftir úti á heitum og sólríkum sumardegi með alla glugga lokaða. Þegar þú settist inn í hann að nokkurri stund liðinni fannst þú greinilega fyrir gróðurhúsaáhrifunum. Bílgluggarnir hleypa sólargeislunum inn þannig að það hitnar fljótt inni í bílnum. Heita loftið kemst hins vegar ekki út og ekki heldur varminn. Hvers vegna? Vegna þess að hlutir skila frá sér varma í mynd langbylgjugeislunar (innrauðrar geislunar) sem er ósýnileg augum okkar en finnst greinilega fyrir á húðinni, til dæmis þegar staðið er nálægt eldi. Bílrúðurnar hleypa sýnilegu ljósi í gegnum sig en loka langbylgjugeislunina að verulegu leyti inni. Þannig hækkar sífellt hitastigið inni í bílnum.

Andrúmsloft jarðar er að þessu leyti líkt bílgluggunum. Það hleypir sýnilegu ljósi hindrunarlaust í gegnum sig en drekkur í sig og stöðvar að stórum hluta ósýnilega geislun, svo sem innrauða varmageislun, útfjólubláa geislun og röntgengeislun. Almennt séð er það til góðs því að útfjólublátt ljós og röntgengeislun eru skaðleg og talin valda krabbameini. En hvað um innrauðu geislunina?

Þegar andrúmsloftið drekkur í sig innrauða geislun verkar það ekki ósvipað og teppi í kringum jörðina. Stundum gleymum við að jörðin er umkringd nístingsköldu tómarúmi. Jafnvel þótt sólin vermi jörðina myndi varminn hverfa fljótt aftur út í geiminn ef þetta einangrunarteppi væri ekki til staðar. Yfirborðshiti jarðar yrði þá 40 stigum lægri en hann er nú og úthöfin myndu frjósa.

Gallinn við gróðurhúsaáhrifin er sá að of mikið af varmageisluninni lokast inni. Ef gróðurhúsaáhrifin magnast til muna gæti það haft í för með sér stórkostlegan hungurdauða meðal mannkyns er kornræktarsvæði breyttust í eyðimerkur. Þau gætu einnig valdið mjög mannskæðum fellibyljum af völdum hækkandi hitastigs í heimshöfunum, gríðarlegum flóðum á láglendi í grennd við sjó vegna hækkandi sjávarborðs, stórauknu húðkrabbameini vegna eyðingar ósonlagsins og ólýsanlegum hörmungum fyrir jarðarbúa.

Hitastigshækkunin

Þú hefur sennilega lært í skóla að andrúmsloft jarðar sé að 99 hundraðshlutum súrefni og köfnunarefni. Þessar lofttegundir drekka þó ekki í sig hina innrauðu varmageislun. Fáeinar þeirra lofttegunda, sem til samans mynda það eina prósent sem eftir er, ásamt vatnsgufu, bæði koma í veg fyrir að reikistjarnan jörð frjósi í hel og ógna henni með ofhitnun, svo þverstæðukennt sem það kann að virðast.

Flestir vísindamenn eru á einu máli um að hitastig jarðar hækki við það að hlutfall gróðurhúsalofttegundanna í andrúmsloftinu aukist, þótt enginn geti vitað með vissu hvernig það nákvæmlega gerist. Það mætti líkja þessum lofttegundum við hitastilli sem stýrir hitastigi jarðar. Í meira en 100 ár er engu líkara en að maðurinn hafi jafnt og sígandi verið að skrúfa upp í hitastillinum. „Brennsla jarðeldsneytis (ásamt öðrum fylgifiskum iðnaðar og landbúnaðar) hefur frá 1860 aukið hlutfall koldíoxíðs í andrúmslofti um hér um bil 25 af hundraði,“ segir Irving M. Mintzer við World Resources Institute. „Samanlögð aukning koldíoxíðs og annarra gróðurhúsalofttegunda frá 1860 er nú þegar talin hafa hækkað yfirborðshita jarðar um 0,5° til 1,5° C miðað við meðalhitastig jarðar fyrir iðnbyltinguna.“

Ein eða tvær gráður virðast svo sem engin ósköp en sannleikurinn er sá að þær samsvara verulegri upphitun. „Til samanburðar,“ bætir Mintzer við, „er núverandi meðalhiti í Norður-Ameríku og Evrópu aðeins einni gráðu hærri en var á litlu ísöld frá 13. til 17. aldar.“ Því má bæta við að það er engin ástæða til að ætla að einnar gráðu hækkun á meðalhita jarðar dreifist jafnt um allan hnöttinn. Einnar gráðu hækkun meðalhitastigsins getur birst í margra gráðu hækkun yfir heitustu sumarmánuðina með hinum skelfilegustu afleiðingum.

Toronto-ráðstefnan

Meðan hitinn bakaði og sveið Norður-Ameríku sumarið 1988 komu saman yfir 300 fulltrúar frá 48 löndum í Toronto í Kanada, til alþjóðlegrar ráðstefnu um breytingar á andrúmslofti jarðar. Í frétt af ráðstefnunni vakti blaðið Manchester Guardian Weekly athygli á þessari óhugnanlegu spá um þær afleiðingar sem hækkandi hitastig gæti haft:

„Hitastigsaukningin mun ekki dreifast jafnt um alla jörðina. Upphitunin verður hraðari á hærri breiddargráðum en við miðbaug. Það mun hafa í för með sér rakatap jarðvegs um mitt norðurhvel jarðar þar sem stærstur hluti korns í heiminum er ræktaður.“ Þetta er með öðrum orðum uppskrift að hungursneyð um heim allan.

Flóð um víða veröld

Annað, sem menn hafa þungar áhyggjur af, eru þau áhrif sem hækkandi hitastig kann að hafa á sjávarborð. Flestir setja vafalaust hækkandi sjávarborð í samband við það að jöklar og íshettur þiðni, en sannleikurinn er sá að sjávarborð heimshafanna getur hækkað talsvert án þess að nokkurt vatn bætist í þau. Hvernig þá? Vegna varmaþenslu — sama fyrirbæris og lætur kvikasilfurssúluna í hitamælinum stíga á heitum degi. „Ef við settum allt í gang til að hægja á upphitun jarðar kynni okkur að takast að stöðva hækkun sjávarborðsins við einn til tvo metra, en það er það alminnsta sem hægt er að búast við,“ að sögn vísindamannsins Roberts Buddemeiers við Lawrence Livermore National Laboratory.

Horfurnar á að heimshöfin hækki sem þessu nemur hafa vakið þungar áhyggjur um allan heim. „Ef sjávarborð hækkaði um tæplega 60 cm myndu 27 prósent Bangladesh fara í kaf og 25 milljónir manna verða að yfirgefa heimili sín,“ segir í ritinu U.N. Chronicle. „Egyptaland gæti tapað 20 af hundraði ræktanlegs lands og Bandaríkin milli 50 og 80 af hundraði votlendis meðfram ströndum landsins. Tæplega tveggja metra hækkun sjávarborðs gæti fært hinar 1190 eyjar í Maldíveyjaklasanum [á Indlandshafi] í kaf.“

Þær spár, sem hér hafa verið nefndar, eru taldar varfærnislegar. Lítum stundarkorn á spár sem ganga ívið lengra. Í einni þeirra segir: „Árið 2035 liggur Holland undir sjó. Bangladesh er ekki til lengur. Úrhellisrigningar og hækkað sjávarborð hefur orðið nokkrum milljónum manna að bana í Pakistan og Indlandi og neytt þá sem eftir lifa til að koma sér fyrir í bráðabirgðaflóttamannabúðum á hærra landi. Í Mið-Evrópu og miðausturríkjum Bandaríkjanna hafa áratugalangir þurrkar breytt áður frjósömu landi í sólbrunnar eyðimerkur.“ — Jeremy Rifkin í Manchester Guardian Weekly.

Er þetta í raun og veru sú framtíð sem bíður jarðarinnar og íbúa hennar?

[Rammi á blaðsíðu 5]

Ekki eru allir vísindamenn sannfærðir um að hækkandi hitastig jarðar stafi af aukningu gróðurhúsalofttegundanna. Stephen H. Schneider, loftslagsfræðingur sem starfar hjá Gufuhvolfsrannsóknastöðinni í Bandaríkjunum, aðvarar: „Það er ekki hægt að staðhæfa að það sé gróðurhúsaáhrifunum að kenna þótt einn áratugur sé heitari en áratugirnir á undan. Það væri hins vegar afar óvenjulegt ef hitastig færi hækkandi tvo áratugi í röð. Ef síðan er haldið áfram að slá hitastigsmetin ár eftir ár held ég að flestir efahyggjumenn muni gefa sig og fallast á að gróðurhúsaáhrifin séu veruleiki.“ — Science News, 135. árg., 8. apríl 1989.

[Rammi á blaðsíðu 6]

Vandkvæði á því að spá um þróun gróðurhúsaáhrifanna

Loftslags- og veðurfarskerfi jarðar er óhemjuflókið fyrirbæri og vísindamenn viðurkenna fúslega að því séu takmörk sett sem þeir geti spáð. Hér verða nefnd nokkur þeirra atriða sem gætu haft mikil áhrif á útkomuna úr þeim reiknilíkönum sem nú eru notuð til að reyna að spá fyrir um veðurfar jarðar í framtíðinni.

ÞIÐNUN ÍSS OG SNJÓA: Ís og snjór endurkastar um 40 til 60 af hundraði þeirrar geislunar sólar sem á hann fellur og hefur því kælandi áhrif á jörðina. Ef hitastig jarðar hækkar og snjóar og ísbreiður þiðna í ríkari mæli mun hafið eða jörðin drekka í sig meiri varma. Það gæti magnað upp gróðurhúsaáhrifin, ef til vill um 10 til 20 af hundraði.

SKÝÞEKJUR: Upphitun jarðar gæti haft í för með sér meiri loftraka og þar með meiri skýjabreiður. „Endurkast frá skýjum er einhver stærsti óvissuþátturinn í kenningunni um loftslagsbreytingu,“ viðurkennir V. Ramanathan sem er loftslagsfræðingur við Chicago-háskóla. Þó er talið að stærri skýjabreiður myndu hafa kælandi áhrif á jörðina með því að endurkasta meiru af orku sólar.

En þótt ský endurkasti sumu af orku sólar verka þau einnig eins og einangrunarteppi með því að loka inni langbylgjuendurgeislun jarðar. Það er því erfitt að spá hvorra þessara áhrifa myndi gæta meira í hlýrri og skýjaðri veröld.

HEIMSHÖFIN: Vatn getur drukkið í sig mikinn varma og svo virðist sem úthöfin geti dregið til sín nægan varma til að tefja fyrir því um nokkra áratugi að gróðurhúsaáhrifin leggist á af fullum þunga. Vísindamenn eiga þó erfitt með að spá hve mikil sú seinkun verði.

ELDGOS: Ský af völdum eldgosa eiga í senn þátt í að hita upp heiðhvolf jarðar og kæla yfirborð hennar. Þegar á heildina er litið myndu eldgos sennilega draga eitthvað úr gróðurhúsaáhrifunum, en enginn getur sagt fyrir um hvenær búast megi við miklu eldgosi.

STARFSEMI SÓLAR: Ólíkt því sem margir halda er orkustreymið frá sól ekki fullkomlega stöðugt. Á tímabilinu frá 1979 til 1984 dró um 0,1 prósent úr birtu sólar. Miðað við það virðist hækkandi meðalhiti jarðar enn alvarlegra áhyggjuefni.

[Rammi/Skyringarmynd]

Gróðurhúsalofttegundirnar

VATNSGUFA: Hitastig andrúmsloftsins ræður mestu um rakainnihald þess. Heitt loft getur geymt í sér meiri vatnsgufu en kalt loft. Vatnsgufa drekkur mjög vel í sig varma en hún getur þó ekki ein sér aukið gróðurhúsaáhrifin. Hún magnar aðallega upp áhrif annarra lofttegunda.

KOLDÍOXÍÐ (CO2) er sú lofttegund sem á mestan þátt í að loka varmaendurgeislun jarðar inni. Koldíoxíð er nauðsynlegt öllu lífi á jörðinni því að plönturnar nota það við næringarnám. Sem stendur eykst koldíoxíð í andrúmsloftinu um hálft prósent á ári. Það hljómar kannski ekki sem nein ósköp, en það svarar til þess að á ári hverju bætist við um eitt tonn kolefnis í andrúmsloftið, vegna brennslu jarðeldsneytis svo sem kola og olíu, fyrir hvert einasta mannsbarn á jörðinni — fimm milljarðar tonna á ári! Gróður jarðar og höfin taka til sín um helming þess en afgangurinn verður eftir í andrúmsloftinu.

METAN (CH4) er aðalefnið í jarðgasi. Það inniheldur kolefni líkt og koldíoxíð. Það vex tvöfalt hraðar í andrúmsloftinu en koldíoxíð eða um 1 prósent á ári. Nú þegar er um tvöfalt meira metan í andrúmsloftinu en var fyrir iðnbyltinguna. Vísindamenn hafa af því áhyggjur að aukning metans í andrúmsloftinu tefji fyrir sundrun annarra lofttegunda sem valda gróðurhúsaáhrifum, svo sem hinum illræmdu klórflúrkolefnum.

KLÓRFLÚRKOLEFNI eru lífseig efnasambönd sem stuðla að eyðingu ósonlagsins eftir að þau hafa borist upp í heiðhvolfið. Meðan þau eru enn í neðri lögum andrúmsloftsins valda þau einnig gróðurhúsaáhrifum. Hver einstök klórflúrkolefnissameind drekkur í sig um 10.000 sinnum meiri langbylgjugeislun frá yfirborði jarðar en hver koldíoxíðsameind!

KÖFNUNAREFNIOXÍÐ (N2O): Þegar tannlæknirinn notaði þetta efni kallaði hann það kannski hláturgas en áhrif þess á andrúmsloftið er ekkert aðhlátursefni. Það verður til við brennslu jarðeldsneytis og er afar stöðugt efni. Það endist að jafnaði í 150 ár í andrúmsloftinu. Á þeim tíma drekkur það í sig varma meðan það er í neðri loftlögunum eða veðrahvolfinu, en það getur einnig borist upp í heiðhvolfið þar sem það stuðlar að eyðingu ósons. Sem stendur eykst það um 0,25 prósent á ári.

ÓSON (O3) er síðast efnanna en ekki síst. Uppi í heiðhvolfinu þjónar óson því jákvæða hlutverki að drekka í sig skaðlega, útfjólubláa geislun sem getur valdið húðkrabbameini ef hún nær niður á yfirborð jarðar. Í neðri loftlögunum er óson hins vegar stórskaðlegt. Það myndast við brennslu, einkum í bifreiða- og þotuhreyflum.

[Skyringarmynd]

(Sjá uppraðaðan texta í blaðinu)

Gróðurhúsaáhrifin: Andrúmsloft jarðar lokar inni varma sólarinnar líkt og glerið í gróðurhúsi. Stuttbylgjugeislun sólar vermir jörðina en langbylgjuendurgeislun jarðar á ekki greiða leið til baka út úr andrúmsloftinu, vegna þess að gróðurhúsalofttegundirnar drekka hana í sig og endurkasta hluta hennar til jarðar þar sem hún hitar upp yfirborðið.

Útgeislun

Innilokuð varmageislun

Gróðurhúsalofttegundir

Jörðin