Thursday, March 22, 2007

Staklena bašta i ugljen-dioksid kao faktori zagrevanja

Iako nisam ekspert za prirodne nauke, izložiću ukratko popularno osnove teorije o čovekovom uticaju na globalno zagrevanje kao i neke široko poznate činjenice koje problematizuju tu popularnu teoriju.

U osnovi teorije je pretpostavka o delovanju zemljine atmosfere kao "staklene bašte". Atmosfera se sastoji od velikog broja gasova, uključujući azot koji čini najveći deo atmosfere, ugljenik, kiseonik, metan i razne druge. Manji deo tih gasova su tzv. gasovi staklene bašte. U njih spadaju vodena para, metan i CO2. Njihova njihova koncentracija se meri milionitim delovima ukupne zapremine atmosfere. Koncentracija ugljen-dioksida je sada oko 380 milionitih delova a u prošlosti je bila još manja od 280 milionitih delova. Daleko najveći gas staklene bašte je vodena para, na koju otpada preko 95% tih gasova.

Gasovi staklene bašte omogućavaju život na Zemlji. Da nije njih, sunčeva energija koja dolazi do Zemljine površine bi bila emitovana natrag u svemir, i temperature na našoj planeti bi bile toliko niske da život uopšte ne bi bio moguć. Gasovi staklene bašte "hvataju" deo te sunčeve energije koja se "odbija" od površine Zemlje i emituju je natrag u amtosferu. Na taj način oni planetu zagrevaju do stepena koji na njoj omogućava život.

Osnovna tvrdnja teorije humanog globalnog zagrevanja jeste da čovek emisijom CO2 povećava koncentraciju gasova staklene bašte, doprinoseći da se više toplote zadržava u atmosferi, jer staklenička "zavesa" u gornjim slojevima atmosfere postaje znatno gušća, sprečavajući jedan deo energije da se emituje u kosmos. Ovaj efekat naučnici zovu "radijacijsko forsiranje" stakelene bašte od strane čoveka. Zaključak je jednostavan - da bi se izbeglo dalje zagrevanje planete potrebno je smanjiti emisiju CO2 iz industrijskih dimnjaka i automobila da bi se kompozicija atmosferskih gasova ponovo vratila u normalu.

Osnovnim i najozbiljnijim dokazom teorije o CO2 kao gasu odgovornom za zagrevanje atmosfere se smatraju analize izotopa ugljenika i kiseonika iz ledene kore sa Grenlanda i Antarktika. U ovim izotopima u ledu su pohranjeni podaci kako o temperaturama tako i o koncentracijama CO2 u prošlosti. I te rekonstrukcije su pokazale da postoji izvanredno bliska korelacija između promena trendova temperatura i promena koncentracije CO2 u atmosferi u prošlosti. Kada temperatura raste, raste i koncentracija CO2, i obrnuto, i to u vrlo bliskoj korelaciji. Ovo je kamen temeljac teorije humanog globalnog zagrevanja kao navodne posledice emisije "viška" CO2. U prošlosti je taj gas uvek rastao zajedno s porastom temperature, što znači da je bio odgovoran za taj porast, pa je logično pretpostaviti da je tako i danas. Emisija CO2 koji industrija i automobili pumpaju u atmosferu mora biti redukovana da bi se porast temperature zaustavio.

U flimu Inconvinient Truth, američkog političara Al Gora, imate vrlo upečatljivu popularnu prezentaciju ovog fakta. U jednom snimljenom predavanju, Al Gore pokazuje Power point simulaciju sa paralelnim grafikonima kretanja temperature i koncentracija CO2 u proteklih nekoliko stotina hiljada godina. Paralelni grafici koji se skoro savršeno poklapaju, izgledaju zaista impresivno. Al Gore ironično pita svoju publiku: "Do they fit together"?

Ipak, Al Gore publici nije spomenuo sledeću vrlo važnu činjenicu vezanu za odnos između parametara o kojima je reč. Pažljivim ispitivanjem rezultata analiza izotopa iz ledne kore, nepobitno je pokazano da je u prošlosti promena koncentracije CO2 kasnila po više stotina ili hiljada godina za porastom temperature! Recimo, za čuveno istraživanje sa stanice Vostok sa Anarktika, gde je bilo reči o klimatskom ciklusu od pet hiljada godina, naučnici su pokazali da je porast CO2 kasnio oko 800 godina za porastom temperature. Isti rezultati su dobijeni za sve druge rekonstrukcije klimatske prošlosti - najpre se Zemlja zagrevala sa relativno niskim koncentracijama CO2, a onda nakon protoka više stotina ili hiljada godina (zavisno da li se radi o dužim ili kraćim klimatskim ciklusima) javljao se nuz-produkt - porast CO2.

Posledice ovog saznanja su dramatične - ako su ove analize tačne (a niko ih do sada nije ni pokušao da ospori) onda je očigledno da je porast atmosferske koncentracije CO2 ne uzrok, nego samo posledica zagrevanja na Zemlji, koje se dešava iz sasvim drugih razloga, poput promena ugla zemljine ose, uticaja sunčeve aktivnosti na direktno zagrevanje ili na slabljenje efekta kosmičke radijacije na formaciju oblaka itd. Ali, zašto CO2 toliko kasni za temperaturom? Naučnici imaju objašnjenje i za to: daleko najveći deo atmosferskog ugljen-diosksida potiče iz okeana: Zbog toga što su toliko veliki i duboki, okeanima treba mnogo više da se zagreju nego kopnu. Kad se okeani sa zakašnjenjem ipak zagreju, rastvorljivost CO2 u vodi opada i on se emituje u atmosferu - zato koncentracija CO2 sa porastom temperature raste, i zato raste sa zakašnjenjem. Kada se Zemlja ohladi, okean se analogno prethodnom slučaju, i hladi sporije od kopna, ali kad se to ipak desi, onda rastvorljivost CO2 raste, i on se apsorbuje iz atmosfere nazad u vodu. Tako se objašnjava činjenica relativno visokih koncentracija ovog gasa na početku ledenih doba, jer temperatura atmosfere pada mnogo brže od brzine readmisije CO2 u okeanima.

Tako je cela teorija o ljudskom globalnom zagrevanju zapravo zasnovana na jednoj očiglednoj grešci - okretanju kauzalnog niza naglavce: umesto (istinite) tvrdnje da zagrevanje izaziva porast koncentracije CO2 emisijom iz okeana, tvrdi se, bez ikakvog uporišta, da CO2 izaziva zagrevanje. Uvek kad vam neko priča o naučnom dokazu da CO2 zagreva planetu, treba da ga upitate - kako to da je u prošlosti rast CO2 uvek kasnio stotinama godina sa temepraturom?

Na jednom internet blogu, postavio sam ovo jednostavno pitanje Williamu Conolley-u, koji je profesor klimatologije mislim na MIT-u, i urednik Wikipedije za klimatska pitanja, inače vatreni zagovornik teorije humanog zagrevanja. On me je uputio na sledeći post na blogu koji vodi on sa svojim prijateljima. U tom postu se razvija teorija takozvane pozitivne povratne sprege. Po njihovom mišljenju, tačno je da zagrevanje počinje iz nekog "nepoznatog razloga" u prvoj petini perioda, ali se onda nastavlja pod uticajem CO2 koji se emituja iz okeana, i koji "amplifikuje", tj. pojačaava zagrevanje koje potiče iz drugih izvora. Tako smo dobili čudnu teoriju - prvih 20% perioda zagrevanje se događa kao posledica jednog uzroka, a narednih 80% kao posledica sasvim drugog.

Na stranu što ovakvo rezonovanje pada pod sečivo Okamovog brijača - traži komplikovanije objašnjenje u prisustvu jendostavnijeg, ono pati od još većeg problema. Ja sam, naime, pitao Mr Conolleya kako je onda moguće da se taj mehanizam povratne sprege toplote i CO2 ikad prekine; tj kada jednom Zemlja počne da se greje zbog npr. uticaja Sunca, i povećanje koncentracije CO2 dovede do famozne "amplifikacije", kako je onda bilo moguće da se planeta ikada kasnije ohladi? Kako su, recimo, bila moguća velika ledena doba, kada je temperatura padala i po 7 stepeni C vrlo brzo, i takođe manji klimatski ciklusi zahlađenja, recimo takozvane Dark Ages od 4-8 veka nove ere i Malo ledeno doba od 14-19 veka kada su temperature pale i za po nekoliko stepeni Celzijusa u toku samo 100 ili 150 godina u odnosu na ranije tople periode (rimski i srednjovekovni)? A ako je to bilo moguće u prošlosti, zašto ne bi bilo moguće i u budućnosti? Drugim rečima, ako su drugi prirodni faktori mogli da ponište i preokrenu dejstvo CO2 u prošlosti, zašto ne bi mogli i sada? Po čemu je ovaj period izuzetan? Profesor mi nije odgovorio na ovo pitanje, tako da mogu samo da nagađam šta je teorija u ovom slučaju.

A dokazi iz ledene kore nam govore još neke zanimljive stvari oko CO2, osim kašnjenja njegovog porasta za temperaturom. Naime, sama koncentracija CO2 ne korelira skoro uopšte sa temperaturom, iako promena koncentracije, uz vremensko kašnjenje, odlično korelira sa promenom temperature. Recimo, temperatura je bila u rimskom i srednjovekovnom periodu u proseku 1-1,5 stepeni viša nego danas tokom više stotina godina, a ipak po nalazima iz ledene kore atmosferska koncentracija CO2 je bila niža od današnje. Isto važi i za period Bronzanog doba (Optimuma Holocena, kako ga zovu klimatolozi) od pre 9000-5000 godina kada je globalna temperatura hiljadama godina bila viša za preko 2 stepena od današnje, a sa manjim koncentracijama CO2 od današnje! Ili još gore, pre 120 000 godina, kada je po nalazima IPCC koncentracija CO2 takođe bila zantno niža od današnje, a globalna temperatura je bila viša oko 5 stepeni od današnje, a najveći deo sveta prekriven tropskim šumama. Iz tog perioda su u koritu Temze iskopani skeleti krokodila, nilskih konja, hijena i lavova, dakle Britanija je imala klimu poput podsaharske Afrike danas!

A ima i obratnih primera gde je sa višim koncentracijama od današnje temepratura bila niža ili tek neznatno viša. Ako, recimo odete dalje u prošlost u period Eocena pre oko 50 miliona godina, koncentraicja CO2 je bila viša oko 6 puta od današnje, a temepratura slična kao u "našem" srednjem veku, oko 1,5 stepeni viša od današnje. U periodu Ordovik pre 440 miliona godina, koncentracija CO2 je bila 18 puta viša od današnje, a najveći deo kontinenata je bio pokriven lednicima!

Dakle, istorijske rekonstrukcije nam pokazuju s jedne strane znatno toplije periode sa manjim koncentracijama CO2 od današnje, a s druge strane i hladnije ili neznatno toplije sa mnogostruko višim koncentracijama od današnje. Očigledno da CO2 uopšte nije važan faktor pri kolebanju temperature, i da zadovoljavajuće objašnjenje klimatskih ciklusa moramo tražiti na nekom drugom mestu. U nekim od budućih postova ćemo prikazati određene savremene i starije teorije koje mnogo ubedljivije od CO2 objašnjavaju klimatske promene.

3 comments:

Marko Paunović said...

Ivane, zelim ti puno srece sa novim blogom!

Prvi post je odlican. Jedino, po meni, nedostaje sledeci podatak: koji deo CO2, koji se u toku godine emituje u atmosferu, se moze pripisati "civilizaciji" (saobracaju, energetici, industriji...), a koji deo su vulkani, okeani, disanje i sve ostalo sto nema veze sa civilizacijom.

Takodje, mislim da poredjenje danasnje situacije sa periodom od pre 440 miliona godina nikako ne moze da stoji. Pretpostavka alarmista je da CETERIS PARIBUS visi CO2 izaziva rast temperature. Za 440 miliona godina malo sta je ceteris paribus. Recimo, cinjenica da je Zemlja bila pokrivena belim ledom objasnjava u velikoj meri zasto je bilo hladno - zato sto se Sunceva svetlost u velikoj meri odbijala od leda.

Ivan Jankovic said...

Samo manji deo ukupnog Co2 je antropogenog porekla. Najveci deo emituju okeani, zatim biljke, zivotinje, sasusena vegetacija, vulkani.AKo je sada koncentracija CO2 375 ppmv a predindustrijska 280ppmv onda je ljudski doprinos oko cetvrtine. ALi, treba iamti u vidu da 95% efekta staklene baste izazivaju oblaci i vodena para. Co2 nosi samo 3% a ljudski doprinos manje od 1% ukupnog efekta.

Da, pretpostavka cele price jeste pretpostavka ceteris paribus, ali upravo u tome i jeste problem sa alarmsitickom pozicijom. Niko ne zna da li sa porastom koncentracije CO2 temperatura linearno reaguje. Po onome sto se desilo u XX veku ne raguje. Vrlo je bitno sta se desava sa oblacima, vodenom parom, aerosolima, koji svi mogu imati drasticni efekat rashladjivanja. Niko nema pojma o tome kako oni reaguju na porast CO2. Sam IPCC priznaje da u modelima oblaci, padavine, aerosoli nisu ukljuceni na kvalitetan nacin. Ti modeli, kao i centralno-planski algoritmi u ekonomiji, resavaju hiljade diferencijalnih jednacina. Dovoljno je da samo jedan parametar od hiljadu njih bude pogresan - cela stvar pada. IPCC kaze da oni vrlo slabo razumeju najmanje 20% faktora koji uticu na klimu. To nam samo pokazuje koliko su ti modeli intelektualne vezbe i razbibriga, a ne prognoze u bilo kom anucno relevantnom smislu. I koliko je, shodno tome, pretpostavka ceteris paribus cista spekulacija.

Upravo primer koji si naveo potvrdjuje da sigurno nikada nije ceteris paribus. Ja sam naveo druge primere, Optimum Holocena i srednjovekovni topli period, sa znacajno visim temepraturama i znacajno nizim koncentraicjama CO2. Jos bolji primer je period pre 120 000 godina kada je po nalazima IPCC konc. CO2 bila niza no danas, a naucnici su u koritu Temze pronasli skelete lavova, hijena i krokodila iz tog perioda. Dakle, u Engleskoj je vladala tropska klima slicna onoj u danasnjoj podsaharskoj Africi.

Ivan Janković said...

Ops, izgleda da sam precenio humani CO2. Profesor John Christy kaze da je to jednocifreni procenat ukupnog CO2, dok profesor Jaworowski precizira da je to samo oko 3 procenta.