Lesbók Morgunblaðsins - 05.06.1993, Page 5

SOLIN
Hluti sól-
geislunar-
innar kemst
í gegnum
gufuhvolfið
Hluti sólgeislunar-
innar speglast beint
aftur út í geiminn
GUFUHVOLF
JORÐIN
Gróðurhúsa-
lofttegundir
draga í sig
hluta hita-
geislunar frá
yfirborði, en
geisla henni
aftur frá sér
og hita þannig
yfirborðið aftur.
Meginhluti
sólgeislunar nýtist
til upphitunar
jarðaryfirborðs.
Yfirborð jarðar
sendir frá sér
hitageisla.
1. mynd. Skýringavmynd
af áhrifum gróðurhúsa-
lofttegunda á geislun í
lofthjúpi jarðar.2
5. mynd. Hiti og styrkur CCh síðustu
160.000 árin samkvæmt mælingum á
ískjama við Vostok á Suðurskautsland-
inu.4
áður höfðu þekkst. Það var á Mauna Loa
fjalli á Hawaii. Talsverð árstíðasveifla er í
styrknum vegna öndunar og tillífunar
plönturíkisins en þegar kom fram á annað
ár mælinganna kom í ljós að magnið var
meira en árið áður. Næsta ár þar á eftir
var það einnig meira en hin tvö árin og
þannig hefur það gengið síðan, í 45 ár.
Koltvísýringur hvers árs hefur alltaf verið
meiri en árið á undan, ekki nóg með það
heldur hefur árstíðasveiflan einnig aukist,
hvað sem því svo veldur. Þegar mælingam-
ar hófust var styrkur CO2 314 ppm, en
árið 1991 var hann kominn upp í 355 ppm
(sjá 3. mynd). Styrkur CO2 í andrúmslofti
fyrir iðnbyltingu er talinn hafa verið um
280 ppm og hefur hann því aukist um 27%.
Magn annarra gróðurhúsalofttegunda í
andrúmsloftinu fer einnig vaxandi. Það er
býsna langt mál og flókið að lýsa áhrifum
þessara efna hvers fyrir sig, en þó má geta
þess að sum halogenkolefni eru allt að
10.000 sinnum áhrifameiri en CO2. Þau
hafa því umtalsverð áhrif þó magnið sé
sáralítið. Á móti kemur að sum þeirra eyða
ósoni eins og frægt er, en óson hefur einn-
ig mikil gróðurhúsaáhrif, sem þá minnka.
Ahrif annarra lofttegunda eru o't reiknuð
út miðað við CO2 og nefnast samanlögð
áhrifin reiknuð á þennan hátt jafngildis-
styrkur koltvísýrings. Nú eru samanlögð
áhrif CO2 og allra þeirra gróðurhf saloftteg-
unda sem maðurinn hefur losað út í and-
rúmsloftið talin jafngilda rúmlega. 400 ppm
styrk CO2, sem er um 45% aukning frá því
sem var fyrir iðnbyltingu. Talið er að aukn-
ing gróðurhúsaáhrifa á næstu árum muni
skiptast þannig að rúmur helmingur (um
60%) verði af völdum CO2 og tæpu r helming-
ur (um 40%) af völdum annarra gróðurhúsa-
lofttegunda. Gróðurhúsaáhrif þes.sara loft-
tegunda vaxa nú um u.þ.b. 1-2% á ári og
er líklegt að það muni þau halda áfram að
gera í allmörg ár enn og jafnvel í áratugi
nema gripið verði til mjög róttækra ráðstaf-
ana til þess að minnka mengun sem veldur
gróðurhúsaáhrifum. Ef svo fer fram sem
horfir mun jafngildisstyrkur gróðurhúsaloft-
tegundanna fara yfir 560 ppm um árið
2015. Það svarar til þess að styikur CO2 í
andrúmsloftinu hafi tvöfaldast frá því sem
var fyrir iðnbyltingu og breytinjþn verður
þá orðin milli tvöfalt og þrefalt meiri en
náttúrulegar styrkbreytingar CO2 milli hlý-
skeiða og kuldaskeiða ísalda sem vikið verð-
ur að hér á eftir.
ÁHRIF BRENNISTEINS- OG
rykmengunar
Árið 1975 leit hitaferill norðurhvels út
eins og sjá má á 4. mynd. Hlýnunin sem
var svo áberandi á 2. mynd stöðvaðist greini-
lega 1940-50. Miklar vangaveltur voru um
það meðal vísindamanna upp úr 1960 hvern-
ig stæði á því að hlýnun vegna vaxandi
gróðurhúsaáhrifa léti standa á sér. Töldu
sumir ísöld jafnvel yfirvofandi. Á seinni
árum hefur athygli beinst ao áhrifum
brennisteinssambanda og ryks í andrúms-
loftinu sem skýringu á þessu. fetta hvort
tveggja dregur úr gróðurhúsaáhr fum. Auk-
in gróðurhúsaáhrif eru gjaman tilgreind sem
orkuflæði í einingunni W/m (wött á fer-
metra). Tvöföldun á styrk CO2 (eða ígildi
hennar) er talin jafngilda nærri 4 W/m2.
Til samanburðar er meðalinngeislun sólar á
jörðina um 340 W/m2. Reiknast mönnum
til að staðbundið yfir mestu iðnaðarsvæðum
jarðar geti brennisteinssambönd dregið úr
inngeislun sem nemur meiru en 1 W/m2.
Sameindir lofttegunda fara einar og sér en
brennisteinssamböndin draga til sín vatn
og mynda yfirleitt örsmáa dropa eða agnir
sem beina stuttbylgjugeislun aftur út í geim-
inn. Rykmengun bæði af mannavöldum og
ekki síður frá eldgosum getur einnig haft
kælandi áhrif. Rykmengun í háloftum (í
heiðhvolfi) er einkum áhrifarík vegna end-
urkasts stuttbylgjugeislunar sólar. Þetta
staðfestist að nokkru við eldgosið mikla í
Pinatubofjalli á Filippseyjum sumarið 1991,
en þá barst mikið af brennisteinssambönd-
um og ryki upp í heiðhvolfið. Þetta eldgos
er talið valda mestu um það að 1992 varð
ívið kaldara en nokkur hin síðustu ár. Þess
má geta að sjá mátti merki þessarar ryk-
mengunar hérlendis sem sérkennilegan
baug kringum sólu um hálfsárs skeið eða
lengur. Ekki er búist við því að brenni-
steins- eða rykmengun af mannavöldum
fari umtalsvert vaxandi á næstu áratugum.
Því er talið ólíklegt að þessi kælandi áhrif
muni halda hlýnun af völdum gróðurhúsá-
áhrifa í skefjurn svo neinu nemur hér eftir.
Veðurfarsbreytingar
í meira en 150 ár hefur verið vitað að
jökulskeið hafa öðru hverju gengið yfir norð-
urhvel jarðar og að á þessum jökulskeiðum
hefur veðurfar verið allt annað og verra á
norðurslóðum en nú er. Þó menn hafi svo
lengi haft órækar sannanir fyrir miklum
loftslagsbreytingum eru ekki nema milli 20
og 30 ár síðan rannsóknir á borkjörnum úr
jöklum Grænlands og Suðurskautslandsins,
sem og djúpsjávarkjörnum og setlagakjörn-
um úr mýrum og vötnum, gerðu það kleift
að meta hitasveiflurnar í tölum. Skemmst
er frá því að segja að rannsóknir þessar
hafa að mörgu leyti gefið nýja sýn á veður-
farssögu þessa yngsta hluta jarðsögunnar.
Breytingar allar virðast hafa verið miklu
sneggri en áður hafði verið talið og því
hefur þurft að leita nýrra skýringa á orsök-
um loftslagsbreytinga. ískjarnarnir hafa
einnig gert það mögulegt að nálgast efna-
samsetningu andrúmsloftsins á ísöld og
hefur ýmislegt mjög óvænt komið í ljós.
M.a. reynist rykmengun í gufuhvolfinu hafa
verið mjög mikil á jökulskeiðum. Skýringar
á þessu eru ekki alveg fullnægjandi, en flest-
ir hallast að því að mun vindasamara hafi
verið á jökulskeiðum ísaldar og meira ryk
því borist upp í loftið. Rykmengunin er tal-
in hafa aukið kulda jökulskeiðanna.
Mælingar á ískjörnum hafa leitt í ljós að
styrkur CO2 hefur sveiflast mikið milli hlý-
skeiða og kuldaskeiða a.m.k. síðustu
160.000 árin. Á 5. mynd má sjá að saga
hitafars við Vostokstöðina á Suðurskauts-
landinu fellur ótrúlega vel að breytingum á
styrk CO2 í andrúmsloftinu. Breytingar á
styrk gróðurhúsaloftegundarinnar metans
(CH), sem ekki eru sýndar á myndinni, reyn-
ast einnig hafa verið að mestu samstiga
breytingum á styrk CO2. Myndin sýnir að
hitasveiflur milli hlýskeiða og síðasta kulda-
skeiðs voru allt að 8°C á Suðurskautsland-
inu og sveiflur í styrk CO2 voru u.þ.b. 100
ppm. Engar fullnægjandi skýringar eru á
sveiflunum í styrk CO2 en talið er líklegast
að þær séu af völdum breytinga á hringrás
sjávar. Höfin innihalda u.þ.b. 50 sinnum
meira af CO2 á uppleystu formi en nú er í
andrúmsloftinu. Styrkur CO2 í andrúmsloft-
inu og styrkur þess í yfirborðslögum sjávar
eru í flóknu jafnvægi sem háð er sjávarhita
og ýmsum fleiri atriðum. Breytingar á haf-
straumum, sem flytja uppleyst CO2 úr yfir-
borðslögum niður í hafdjúpin, eða breyting-
ar á sjávarhita eru taldar geta valdið miklum
sveiflum á styrk CO2 í andrúmsloftinu, en
ekki er vel skilið hvemig þessar breytingar
eiga sér stað.
Sé litið á 5. mynd í smáatriðum kemur
í ljós að ákaflega erfitt er að segja til um
það hvort styrkur CO2 fellur áður en kólnar
eða öfugt. Lítill vafi er þó talinn á að CO2
eigi mikinn þátt í hitamun hlýskeiða og
kuldaskeiða og er það ein veigamesta rök-
semdin fyrir því að vaxandi styrkur CO2 nú
á tímum muni leiða til hlýnunar.
Orsakir Veðurfarsbreyt-
INGA
Orsakir veðurfarsbreytinga geta verið
margar. Fyrst er að geta breytinga á af-
stöðu meginlanda, sem og hlutfalls flatar-
máls lands og sjávar. Örlítið verður að þessu
vikið síðar í þessari grein, en almennt má
segja að þessir þættir geti vart skýrt annað
en breytingar sem taka milljónir ára.
Reglubundnar breytingar eru á afstöðu
jarðar og sólar. Nú sem stendur er jörð t.d.
næst sólu nærri áramótum, en fjarst í byij-
un júlí. Halli jarðmönduls miðað við braut
jarðar breytist örlítið í tímans rás og lögun
jarðbrautarinnar er einnig breytingum háð.
Þessar breytingar eiga sér stað á tugþús-
undum ára. Sýnt hefur verið fram á með
tölfræðilegum rökum að mismunur í sól-
geislun á norðlægum breiddargráðum af
þessum völdum geti skýrt tíðni stærstu hita-
sveiflna innan hvers jökulskeiðs og e.t.v.
einnig tíðni jökulskeiða. Það hefur þó vafist
fyrir mönnum að tengja þetta á fullkomlega
sannfærandi hátt, ekki síst vegna þess
hversu litlar breytingarnar í sólgeisluninni
eru.
Sumir telja að rykmengun utan úr geimn-
um sé mjög mismikil og að hún geti stund-
um orðið svo veruleg að áhrif hafí á hitafar
á jörðinni. Þótt þessi möguleiki hafí verið
rökstuddur á nokkuð sannfærandi hátt
skortir áþreifanlegri rök og þangað til að
minnsta kosti verður að líta á hann sem
algjöra getgátu.
Hitamælingar sem ná nokkurn veginn
yfir norðurhvel jarðar hafa verið stundaðar
í rúm 100 ár. Það hefur komið betur og
betur í Ijós að talsverðar breytingar verða
bæði svæðisbundið og tímabundið á hita-
fari. Reynt hefur verið að tengja þessar
breytingar meintum sveiflum í sólgeislun.
Flestar af þeim tilraunum eru ekki sannfær-
andi.
Skýringarnar sem nefndar eru hér að
ofan eiga það sammerkt að orsakir veður-
farssveiflna eru einhveijar ytri eða innri
breytingar sem bein áhrif hafa á stöðu
meginlanda eða orkubúskap jarðarinnar. Á
seinni árum hefur athygli vísindamanna hins
vegar vaknað á breytingum sem ekki eiga
sér slíkar ytri skýringar. Lofthjúpur og haf
virðast búa yfír eðlislægum innri breyti-
leika. Þessi breytileiki kemur ekki einungis
fram sem mismunur á veðurlagi frá ári til
árs, heldur einnig sem mismunur milli ára-
tuga og alda. Eftir því sem breytingarnar
verða meiri og varanlegri er hins vegar erfið-
ara að benda á eðlisfræðilegar orsakir þeirra
án þess að grípa til ytri skýringa af ein-
hveiju tagi.
ÁHRIF HAFSINS
Ein merkasta uppgötvun síðari ára á sviði
veðurfarsfræði er breytileiki í hringrás hafs-
LESBÓK MORGUNBLAÐSINS 5. JÚNÍ1993 5