Morgunblaðið - 10.12.2006, Blaðsíða 16

16 SUNNUDAGUR 10. DESEMBER 2006 MORGUNBLAÐIÐ
H
iti er nokkuð sem allir
verða varir við, en er
engu að síður mjög flókið
fyrirbæri,“ segir Halldór
I. Elíasson, stærðfræðiprófessor.
„Hiti og mæling hans með hita-
stigi á að lýsa ákveðnum hluta af
orkuinnihaldi efnisins, sem við
köllum varma. Hvaða hluta, er
hins vegar ekki alveg ljóst, og
getur farið eftir aðstæðum. Ef við
spörkum í jörðina og sjáum far
eftir hæl okkar, þá hefur hitastig
jarðarinnar á þeim stað breyst.
Sameindir jarðefnisins hreyfast
öðru vísi eftir en áður. Hins vegar
hefur sparkið engin áhrif á ferð
jarðarinnar um sólina. Hreyfiorka
hluta í þyngdarsviði telst almennt
ekki til varma, en það er ekki
jafn ljóst hvaða hluti stöðuorku
efnisins í hreyfingu þess í rafseg-
ulsviðinu telst til varma. Menn
geta leyft sér ýmislegt í því efni,
eins og til dæmis stjörnufræð-
ingar gera. Samt er almennt sam-
komulag, hygg ég, um það, hvað
telst til hita í andrúmsloftinu ná-
lægt jörðu. Það er nokkuð sem
við mælum með venjulegum hita-
mælum. Í meiri hæð hafa menn
þurft að takmarka sig við óbeinar
ályktanir um hitastig með því að
nota litrófsmæla. Það er ekki al-
veg ljóst hvers konar hitastig það
er sem litrófsmælingar segja frá.
Inniheldur það til dæmis hreyfi-
orku sameindanna í snúningi
þeirra um snúningsás jarðar? Eða
stöðuorku rafeinda í snúningi
þeirra um kjarnann?
Við sjáum ekki ástæðu til að
fjalla frekar um þessi álitamál,
enda er hér um lítið efnismagn að
ræða og áhrifin á það sem við
viljum kalla meðalhitastig jarðar,
hverfandi.
Það er þetta meðalhitastig sem
menn þykjast geta sagt eitthvað
um og jafnvel mælt. Viðurkennt
er að mat á meðalhita jarðar allt
til um 1980, að gervitungl komu
til sögunnar, er mjög ófullkomið.
Ég vil trúa því að matið um
hækkun meðalhita frá þeim tíma
sé ekki fjarri lagi. Allt annað er
með hugmyndir um ástæður slíkr-
ar hækkunar. Sér í lagi tel ég
sjónarmiðin um gróðurhúsaáhrif-
in hæpin og þá sérstaklega um
hlutverk koltvísýrings. Hugtakið
byggist raunar
á misskilningi.
Gróðurinn þarf
sólarljósið ekki
vegna hitans.
Hitinn fæst
með því að loka
loftið inni og til
þess þarf ekki
glerloft. Menn
tala um gróð-
urhúsateg-
undir eins og lofttegundir sem
myndi hvel um jörðina og haldi
hitanum að jörðinni. Þetta er bull.
Tvær tegundir mynda slíkt hvel.
Vatnsgufan sem tekur við mynd-
un sína varma af yfirborði jarðar
og lyftir honum vegna eigin létt-
leika og sleppir honum ofar þar
sem gufan þéttist aftur. Þessi
varmi geislast svo út frá jörðinni.
Hin tegundin er óson, þrísýr-
ingur, sem myndast eftir að sólin
klýfur súrefni, tvísýring, í einsýr-
ing í um og yfir 50 km. hæð, fell-
ur niður og klofnar aftur niður
þar sem það þolir ekki aukinn
þrýsting. Þannig er lítið um óson
neðar en í um 15 km. hæð. Ósonið
heldur orkumikilli geislun frá
jörðinni og virðist þannig eiga
þátt í því að halda hita frá henni.
Hins vegar hitnar loftið mikið þar
sem ósonlagið er. Þessar „gróð-
urhúsategundir“ eiga þátt í að
halda hita niðri á yfirborði jarðar.
Þá á ég ekki við að meðalhiti
verði minni vegna þeirra, ég veit
það ekki, heldur að hitasveiflur
milli dags og nætur séu mun
minni. Þriðja áhrifamesta „gróð-
urhúsategundin“ er talin vera
koltvísýringur og sé hann raunar
orsök hitnunar jarðar. Þessi loft-
tegund er fyrirferðamest næst
jörðu vegna þyngdar sinnar;
massi sameindarinnar er mun
meiri en meðalsameindamassi
andrúmslofts. Koltvísýringurinn
þynnist örar en loftið þegar ofar
dregur og geislar því hita örar
frá sér út frá jörðu. Hitt er líka
rétt að hann dregur í sig meiri
varma frá jörðu. Niðurstaða
aukningar á koltvísýringi, það er
annars mjög lítið af honum til, um
0,0003 af heild, er hitun andrúms-
loftsins nálægt jörðu og kæling
þegar lengra dregur frá jörðu.
Þetta þýðir ekki endilega hitun á
yfirborði. Þannig er að andrúms-
loftið kólnar að jafnaði um 5 stig
á km og nær hitastigið lágmarki í
um 16 km hæð. Eftir það hitnar
loftið aftur og er komið í ca. sama
hita og á yfirborðinu þar sem
ósonmyndun er mest eða í um 50
km hæð. Þaðan lækkar hitinn aft-
ur. Mælingar hafa sýnt hlýnun
andrúmslofts næst yfir jörðu og
verulega kólnun í ósonlaginu,
raunar meiri en ég mundi ætla
vegna aukningar koltvísýrings.
Enn fremur sýna mælingar aukn-
ingu á yfirborðshita um þessar
mundir, en mér er þó ekki alveg
ljóst, hvort það er í um 1–2 metra
hæð, þar sem mælingar eru al-
gengastar. Helst mætti útskýra
minnkun jökla með minni yfir-
borðshita og þar af leiðandi minni
uppgufun og úrkomu, en meiri
lofthita og þá meiri bráðnun. Ef
hins vegar yfirborðshiti eykst, þá
sennilega tímabundið vegna
minnkunar ósons, eins og lækkun
á hitastigi ósonlagsins bendir til,
og meiri orkumikilli hitageislun
til jarðar.
Sumir menn telja sig geta
reiknað aukningu meðalhita eftir
til dæmis tvöföldun á magni
koltvísýrings. Þetta er rangt ein-
faldlega vegna þess að það er
ekki til fræðileg þekking til að
búa til slíkar reikniformúlur. Það
er alveg sama hve öflugar og
hraðvirkar tölvur menn hafa, ef
vitlaus formúla er sett inn, þá
kemur einhver vitleysan út. Hug-
myndir um aukningu um eitt stig,
svo ég tali nú ekki um kjánaskap-
inn í skýrslu Stern, þar sem jafn-
vel þrjú stig eru nefnd, tel ég al-
veg út í hött. Ég spyr þessa menn,
hvert væri meðalhitastigið ef ekk-
ert andrúmsloft væri um jörðina?
Hvað ef andrúmsloftið væri tvö-
falt meira og allt koltvísýringur?
Því miður hafa eðlisfræðingar
ekki valdið því að koma með
kenningar sem útskýra nægj-
anlega útgeislun efnisins, en til
þess nægja ekki umfangsmiklar
mælingar á gleypingu háð bylgju-
lengd. Það sem við vitum er að
jörðin verður að geisla frá sér
jafn mikilli orku og hún fær frá
sólinni. Það er þetta jafnvægi sem
ákvarðar hitastigið og það hver
meðalhitinn verður er ekki endi-
lega svo mjög háð hitadreyfing-
unni.
Þannig er það ekki endilega út
í loftið að reikna meðalhitann
með gamalli formúlu frá Stefan
(1879) og sem var fræðilega rök-
studd af Boltzmann (1884) með
því að gert var ráð fyrir að efnið
hagaði sér eins og „svartur hlut-
ur“. Gallinn er sá að jörðin er
örugglega ekki svartur hlutur og
sér í lagi er andrúmsloftið langt
frá því að haga sér þannig. Í ný-
legum bókum loftslagsfræðinga
má sjá þá reikna meðalhita hnatta
þannig, en þó með þeirri breyt-
ingu, hugsanlega til að friða sam-
viskuna, að þeir lækka geislunina
frá sólunni – orka sem má mæla
nokkuð nákvæmlega – hlutfalls-
lega um það sem stjarnfræðingar
kalla „albedo“ og er lauslega sagt
hlutfall endurkastaðs sólarljóss.
Þetta albedo var talið um 0,29, en
hefur hækkað eitthvað í höndum
ákafra gróðurhúsamanna. Rök
fyrir þessu sé ég engin, en líklega
er þessi gerningur uppspretta
gróðurhúsakenninga. Málið er að
við fáum nokkuð réttan meðalhita
með því að reikna með allri sól-
argeisluninni, enda þarf jörðin að
geisla sömu orku aftur frá sér,
hvort sem það heitir með endur-
kasti eða annarri útgeislun. Hins
vegar fæst um 20 til 30 stiga
lægri meðalhiti en rétt er með því
að sleppa þessum albedo hluta.
Það þarf þá að útskýra og það er
gert með gróðurhúsatali. Ég bið
stjarnfræðinga að athuga, hvort
lífið verði ekki þægilegra með því
að láta þetta albedo eiga sig í
þessu samhengi. Formúlan sem þá
fæst fyrir meðalhita hnattanna í
sólkerfi okkar er þá meðalhiti
jarðar 280 (stig Kelvin) deilt með
kvaðratrótinni af stjarnfræðilegri
fjarlægð; þ.e. hlutfalli við fjar-
lægð jarðar, hnattarins frá sólu.
Frávikið frá hinu rétta má þá út-
skýra með því að hnötturinn er
ekki svartur. Vitað er um Venus
að þar eru miklar sveiflur í hita-
stigi andrúmslofts. Það getur að
hluta verið vegna efnafræðilegra
atriða, svipað og hjá ósoninu á
jörðinni, en aðallega er það þó
vegna hins hæga snúnings Ven-
usar um ás sinn og mikils and-
rúmslofts og þarafleiðandi sveiflu
í eðlismassa (mín kenning). Alla
vega mega menn ekki rugla sam-
an sveiflum og meðaltali.“
Halldór I.
Elíasson
SJÓNARMIÐIN UM GRÓÐURHÚSAÁHRIF HÆPIN
Reuters
Verksmiðjumengun Eldi og eimyrju er spúð út í andrúmsloftið.
Þ
ór Jakobsson, veðurfræðingur,
segir að hvað sem líði mis-
munandi skoðunum manna á
loftslagsbreytingunum þá séu
allir á því, að koltvíildið aukist í loft-
hjúpnum, nýjustu mælingar sýna
magn þessa gróðurhúsaefnis vera
tæpar 380 einingar, sem er aukning
um ½% frá 2004 og 30% aukning síðan
iðnbyltingin hófst. „Þessi aukning er
greinilega af manna völdum, það segir
okkur bara heilbrigð skynsemi, og
þeir, sem sannfærðastir eru, segja
þetta mesta bölvaldinn.“
Ekki hvort, heldur hve mikið
Þór bendir á, að þessi þróun hefur
meðal annars áhrif á geislunarferlið í
lofthjúpnum. Langbylgjur, öðru nafni
hitabylgjur, frá yfirborði jarðar gley-
past æ meir í lofthjúpi og það hitar
umhverfið. „Það eru allir á því að
áhrifin séu þessi, menn deila hins veg-
ar um hversu mikil þau eru, mörgum
finnst rangt að kenna koltvíildinu um
allt saman, það megi líka leita orsak-
anna í náttúrulegum fyrirbærum, til
dæmis gosögnum úr eldgosum. Þá
hafa mælzt breytileikar frá sólinni,
sólarkonstantinn er ekki konst-
ant, þegar allt kemur til alls.“
En stóra spurningin er,
hvernig hitinn og aðrir veður-
þættir dreifast um lofthjúp jarð-
ar. Menn hafa sett saman geysi-
lega flókin reiknilíkön til þess að
nálgast þann sannleika. Fyrir tveimur
árum gaf Norðurheimsskautsráðið,
sem við Íslendingar erum aðilar að, út
skýrslu um áhrif hlýnunar á Norður-
heimsskautsslóðum. Í þessari skýrslu
eru borin saman fimm reiknilíkön til
að spá um hlýnun út öldina. Þór segir,
að á bak við þessi reiknilíkön standi
fjöldi vísindamanna og þau séu því
byggð á miklu hugviti. Þessum lík-
önum ber öllum saman um það að
hlýnun verður af völdum vaxandi
koltvíildis og mengunarefna og að
áhrif þessarar hlýnunar verði mikil,
einkum við heimskautin.
En þótt margt sé tekið með í þenn-
an reikning er náttúran alltaf að koma
okkur á óvart, það er margt sem við
skiljum ekki og óefað margt sem við
þekkjum ekki til ennþá. Þór nefnir
sem dæmi um nýjungar, að rann-
sóknir loftslagssérfræðinga á átu í
Suður-Kyrrahafi hafa sýnt að gegnum
oxun á ísopreni gefur hún frá sér efni
sem líður upp í lofthjúp. Örsmáar agn-
ir úr þessum efnum verða að kjörnum
skýjadropa sem myndast á þeim.
Þannig virðist skýjafarið þarna í
Kyrrahafi vera að einhverju leyti háð
lífríkinu í yfirborðslagi sjávarins.
„Þetta er bara eitt dæmi um flókið
náttúrufyrirbrigði, sem sýnir, að við
eigum margt ólært um náttúruna og
því er ólíklegt að allt sé komið inn í
þau reiknilíkön sem við vinnum með.“
Við ráðum ekki við náttúruöflin, en
koltvíildið getum við haft áhrif á. Þess
vegna segir Þór Kyotobókunina
merkilegt skref til þess að hafa áhrif á
þróunina. En hann segist þó telja
nauðsynlegt að menn taki málin fast-
ari tökum en þar er gert og það sem
fyrst, en bíði þess ekki að fyrsta
skuldbindingartímabili Kyotobók-
unarinnar ljúki 2012.
Mest hlýnun á norð-
urslóðum
Ef við lítum næst okkur,
þá er hlýnunin meiri á
norðurslóðum en annars
staðar. Þór segir, að ísinn
við Austur-Grænland og í
Norður-Íshafinu hafi
minnkað mikið. Síðan
1978, að mælingar hófust,
hefur ísinn minnkað um
30% og hann er nú bæði
umfangsminni og þynnri en áður. Vet-
urinn 2004–2005 minnkaði fjölæri ís-
inn sem nam 280 þúsund ferkílómetr-
um, en það er svæði á stærð við
Tyrkland. Svo hratt malar tímans
tönn, að Þór segir, að fyrir 10 árum
hefðu menn ekki trúað því að ástandið
gæti orðið eins og nú. Og afleiðing-
arnar láta ekki á sér standa. Hvíta-
björninn, sem þarf á ísnum að halda til
að lifa og veiða sinn sel, hann á bágt.
Það er álitið að hvítabjarnarstofninn
muni hafa dregizt saman um þriðjung
um miðja þessa öldina. Lífríkið er hins
vegar víða sveigjanlegra en á ísnum,
dýr geta flutt sig til, eins og við höfum
séð á fiski við Ísland, og haftyrðillinn
hefur fært sig áfram norður á græn-
lenzka bóginn eftir að hann fór frá Ís-
landi; nú eru víst um 10 ár síðan þeir
síðustu urpu í Grímsey.
En þótt minni ís á norðurslóðum
ógni hvítabirninum og hlýnunin ógni
okkur m.a. með flóðum og landbroti, –
en mælingar sýna að ísinn dempar
sjólag langar leiðir –, þá er fátt svo
með öllu illt að ei boði gott; minni ís á
norðurslóðum opnar fyrir mögu-
leikana á siglingum þar um og þeim
geta fylgt ýmis tækifæri fyrir okkur
Íslendinga. Þór segir að reyndar sé
tæknin komin á það stig, að ísinn þurfi
ekki að minnka frekar til þess að sigl-
ingar yfir Norður-Íshaf geti átt sér
stað 6–7 mánuði á ári. Og menn eru
þegar byrjaðir að sigla drjúga vega-
lengd eftir norðurausturleiðinni norð-
an Rússlands, með olíu frá Murmansk
til austurstrandar Bandaríkjanna.
Skipabylgjan framhjá Íslandi er að
skella á.
Vonin felst í nýjum orkugjöfum
En útslagið gerir, að það hangir
fleira neikvætt á spýtunni, eins og
fram hefur komið. Það væri til dæmis
leitt að gera út af við hvítabjörninn og
verra að steypa öllu, þar með okkur
sjálfum, í glötun. Þór segist hins vegar
vera bjartsýnismaður og bendir á að
ýmislegt sé unnið og fleira undirbúið
til þess að stöðva gróðurhúsaáhrifin af
manna völdum og snúa þeirri þróun
við.
„Við Íslendingar verðum bara að
vera duglegir að planta trjám,“ segir
hann og brosir. En vonin með stóru
BÖLIÐ AF MANNA VÖLDUM
Tómas Jóhannesson
Íslenzkir vísindamenn hafa fylgzt með og tekið
þátt í starfi og umræðum um loftslagsbreyting-
arnar; orsakir þeirra og afleiðingar.
Þór Jakobsson Þóra Þórhallsdóttir
Loftslagsbreytingar af manna völdum