Horace-Bénédict de Saussure mældi hita hlutar í glerhylki, bæði á fjallstindi og við rætur fjallsins. Hitinn inn í glerhylkinu breyttist lítið þó lofthitinn væri allt annar á fjallinu. Af þessu dró hann þá ályktun að glerið tefði fyrir varmageislun frá hlutnum. Hann taldi einnig að lofthjúpurinn hefði sömu áhrif, og þess vegna væri kaldara á fjöllum. Þessi stytta í Chamonix sýnir de Saussure ásamt Jacques Balmat en sá síðarnefndi var fyrstur til að klífa Mont Blanc svo vitað sé. (Mynd: Wikipedia)

Árið 1824 birti franski vísindamaðurinn Joseph Fourier grein þar sem hann reyndi að leggja mat á þá þætti sem hita yfirborð jarðarinnar. Fourier ræðir m.a. varmajafnvægi jarðar, þ.e. þegar sólin hitar jörðina verður jörðin að geisla þeim varma frá sér svo hitastig hennar haldist í jafnvægi. Geislun jarðarinnar er ósýnileg, svo hann talaði um “hulinn varma” til að lýsa fyrirbæri því sem nú á dögum er kallað innrautt ljós.

Í greininni fer hann nokkrum orðum um tilraun sem eðlisfræðingurinn og fjallaklifrarinn Horace de Saussure framkvæmdi. Horace þessi lagði það í vana sinn að klífa fjöll vopnaður hitamæli, rakamæli og loftvog, – og er frægur í sögu fjallaklifurs í Ölpunum. Horace var umhugað um áhrif lofthjúpsins og hæðar yfir sjávarmál á lofthita, og í tilrauninni sem Fourier lýsir mældi hann hvernig sólin hitaði svartann hlut meira ef hlutnum var komið fyrir í glerhylki. Útskýring Fourier á niðurstöðunni er sú að tilvist glerhjúpsins breyti varmajafnvægi hlutarins, það hindri flæði hulda varmans frá honum. Þó verið sé að lýsa tilraun í glerhylki, þá gæti niðurstaðan allt eins átt við gróðurhús.

Fourier segir svo að sama gildi um lofthjúpinn, varmi eigi greiða leið niður að yfirborði sem sýnilegir geislar sólar, en huldi varminn eigi ekki jafn greiða leið til baka út úr andrúmsloftinu og af þessum sökum sé yfirborðið hlýrra en ella.

Þetta er fyrsta lýsingin sem vitað eru um á þeim áhrifum sem nú eru kölluð gróðurhúsaáhrif, en lýsing Fourier var þó ófullnægjandi á margan hátt. Meðal annars mátti draga þá ályktun af skrifum hans að þykkt lofthjúpsins skipti meginmáli.

Á dögum Fourier var stærð jarðar vel þekkt og einnig var til mörg hundruð ára gamalt mat á þykkt lofthjúpsins. Fyrsta vísindalega tilraunin til að meta hana var gerð af Abū ʿAlī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Haytham, írönskum vísindamanni sem starfaði í Egyptalandi um árið 1000, – á þeim tíma þegar forfeður okkar voru loks búnir að leggja skjaldrendur af sem fæðutegund. Í latneskri þýðingu verka hans var nafnið stytt í Alazen, en hann er talinn einn höfunda ljósfræðinnar. Alhazen reyndi að nota ljósbrot sólarljóss í lofthjúpnum til að meta þykkt hans og niðurstaðan (um 80 km) er merkilega nærri réttu lagi.

Fourier má því hafa verið ljóst að í samanburði við stærð jarðar væri lofthjúpurinn næfurþunnur, í reynd sambærilegur við hýði á epli, og því mætti það teljast stórmerkilegt að hann hefði einhver áhrif á yfirborðshita jarðar. En það sem Fourier vissi ekki var að í raun skipti þykkt lofthjúpsins ekki máli, heldur samsetningin. Upp úr miðbiki 19. aldarinnar sýndi írski vísindamaðurinn John Tyndall fram á að stærstum hluta andrúmsloftsins fylgja ekki gróðurhúsaárhif, heldur eru það örfáar lofttegundir sem valda þeim. Tyndall skoðaði bæði áhrif koldíoxíðs (CO2) og vatnsgufu (H2O) en báðar eru stórvirkar gróðurhúsalofttegundir.

Það var svo ekki fyrr en undir lok 19. aldarinnar sem reynt var að reikna út hversu mikið gróðurhúsaáhrif hituðu yfirborð jarðar. Sá sem reyndi það var sænski vísindamaðurinn Svante Arrhenius, sem var prófessor í Stokkhólmi. Einn kollega hans, maður að nafni Arvid Högbom taldi að kolabruni (sem var fylgifiskur iðnbyltingarinnar) væri að auka magn CO2 í lofthjúpnum. Arrhenius athugaði hvaða áhrif þetta hefði á hitafar á jörðinni. Niðurstaða hans var sú að ef styrkur CO2 tvöfaldaðist myndi hlýna á jörðinni um 5 – 6 gráður. Þó þessi tala sé um tvöfalt hærri en það gildi sem nú er talið líklegast, er eigi að síður merkilegt að fyrir rúmlega einni öld voru vísindin að baki gróðurhúsaáhrifum nægilega vel skilin til að hægt væri að leggja tiltölulega gott tölulegt mat á áhrif iðnbyltingarinnar á loftslag jarðar.

Styrkur CO2 hefur aukist um rúmlega þriðjung frá iðnbyltinu, og um helmingur viðbótarinnar kom á síðustu 50 árum. Hugmynd Arrheniusar og Högbom um að aukning í styrk CO2 myndi leiða til hnattrænnar hlýnunar hefur gengið eftir. Rannsóknir síðustu áratuga hafa skotið frekari stoðum undir þessa hugmynd og ef styrkur gróðurhúsalofttegunda í lofthjúpnum heldur áfram að aukast mun hlýnunin að öðru óbreyttu halda áfram.

Þrátt fyrir þessar framfarir er mörgum stórum spurningum enn ósvarað og þau líkön sem notuð eru til að spá fyrir um loftslagsbreytingar á komandi áratugum eru enn of ófullkomin. Þetta skilar sér í ríflegum óvissumörkum í spám og takmörkuðum skilningi á því hvernig ýmiss náttúruleg ferli breytast með hlýnandi loftslagi. Svo dæmi sé tekið þá er ekki víst hvernig veðurfar næstu ára og áratuga mun þróast, þó jafnaðarhlýnun verði um 0.2°C á áratug. En ofan á þá hlýnun leggst náttúrulegur breytileiki sem getur tímabundið aukið við hana eða dregið úr henni. Spár fyrir næstu ár og áratug eru enn sem komið er á tilraunastigi.

Samantekt á framreiknuðu áhættumati vegna hnattrænnar hlýnunnar. Rauða línan sýnir hitaþróun á 20. öldinni, en gráu línurnar sýna dæmi um mikla og vægari hlýnun. Gráu línurnar byggja á tveimur ólíkum sviðsmyndum frá IPCC. Eftir því sem liturinn er rauðari, er áhættan meiri. (Heimild: IPCC (2007), Working Group II, Technical Summary; Mynd 6)

Óvissa er eðlilegur hluti vísinda, og það ætti ekki að koma á óvart að í jafn flóknu kerfi og því sem loftslagsvísindi fást við sé margt illa skilið. Óvissan er þó léleg afsökun fyrir því að gera ekkert til að bregðast við hugsanlegum loftslagsbreytingum, – t.d. með því að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda. Óvissan er nefnilega sem tvíeggjað sverð, raunveruleg þróun getur orðið vandræðaminni en spár segja, en hún getur allt eins orðið skaðlegri.

Í skýrslu breska hagfræðingsins Nicholas Stern er bennt á að stjórnmálamenn og aðrir stefnumótendur geti ekki bara notast við spár um líklegustu hlýnun og miðað viðbrögð við þær, heldur þurfi líka að taka tillit til óvissunnar og þess að mögulega verið afleiðingarnar skaðlegri.

Sem dæmi þessar skaðlegri afleiðingar má nefna hvernig loftslagsbreytingar valda álagi á ýmiss vistkerfi, á þjóðir og þjóðfélagshópa. Þetta álag leggst misþungt á heimsbyggðina, ekki bara vegna þess að loftslagsbreytingar eru mismunandi stað frá stað. Einnig eru möguleikar fátækra samfélaga til aðlögunar gjarnan takmarkaðri en þeirra vel stæðu, auk þess sem fátæk samfélög eru mörg háð staðbundnum matar- og vatnsforða.

Afleiðingar loftslagsbreytingar leggjast oft saman við annað álag á náttúruleg kerfi, t.d. vegna breytinga á landnýtingu, mengun eða ofnýtingu auðlinda. Ef ekkert verður að gert leiðir þetta til þess að álag á mörg vistkerfi verður meira en þau ráða við og hætta á stórfelldum tegundadauða eykst. Af því að við samverkandi þætti er að glíma er tilgangslítið að ræða hvort mikilvægara sé að bregðast við loftslagsbreytingum eða staðbundnara álagi, t.d. mengun, – slíkt gefur ranglega til kynna að val sé til staðar.

Margir álagsþættir í Afríku geta valdið umhverfisbreytingum í Afríku, og loftslagsbreytingar auka á vandann. Myndin sýnir álagsþætti og skaðlegar afleiðingar fyrir mismunandi svæði í Afríku. Meðal afleiðinga má nefna stækkun eyðimarka, sjávaryfirborðshækkun, ferskvatnsskort, óveður, strandrof, hnignun skóglendis, kóraleyðingu, útbreiðslu malaríu og minna fæðuöryggi. (Heimild: UNEP/GRID-Arendal, 2002)

Það eru hinsvegar ákveðin tækifæri í að nýta samverkandi álagsþætti til að ná sem mestum árangri. Oft er nefnilega hægt að vinna gegn staðbundu álagi og bregðast við loftslagsbreytingum samtímis. Dæmi um þetta er skógareyðing í hitabeltinu, en henni fylgir stórfellt álag á vistkerfi og aukinn tegundadauði. Rúmlega 17% af allri losun gróðurhúsalofttegunda má rekja til skógareyðingar. Endurheimt skóglendis, sérstaklega í hitabeltinu getur því bæði dregið úr losun og bætt vistkerfi samtímis. Þarna er tækifæri til að slá tvær flugur í einu höggi.

Það má nefna mörg dæmi af þessu tagi, bæði sem snúa að lífríkinu og einnig sem snúa að samfélagi manna. Dæmi um hið síðarnefnda er má finna í húshitun og matseld. Stór hluti mannkyns notar ofna sem brenna taði, viðarkolum eða brúnkolum til húshitunar og matseldar. Þessir ofnar eru oft mengandi og eyðslufrekir. Betri ofnar og aðrir orkugjafar geta dregið úr mengun, aukið lífsgæði milljarða manna og dregið úr losun gróðurhúsalofttegunda samtímis. Samdráttur í losun þarf ekki að bitna á þeim sem minna mega sín.

Ef til vill er augljósasta dæmið um tvær flugur í einu höggi samt notkun iðnríkja á jarðefnaeldsneyti til orkuframleiðslu. Olía og gas eru sannkölluð undraefni sem hafa ótal not, t.d. í efnaiðnaði, áburðarframleiðslu og víðar. Fjölliður sem unnar eru úr jarðefnaeldsneyti er mjög erfitt og kostnaðarsamt að gera með öðrum aðferðum, ef það er þá hægt. Jarðefnaeldsneyti er takmörkuð auðlind, sem ganga mun til þurrðar að lokum. Við þurfum því að venja okkur af þessari orkulind fyrr en síðar. Því fyrr sem við gerum það, því minni verður loftslagsvandinn og þeim mun lengur getum við og afkomendur okkar haft afganginn til þarfari nota. Það er ekki eftir neinu að bíða.

Athugasemdir

ummæli