Morgunblaðið - 14.11.2016, Blaðsíða 17

17
MORGUNBLAÐIÐ MÁNUDAGUR 14. NÓVEMBER 2016
RAX
Rosatíð Mjög vætusamt hefur verið síðustu vikurnar víða um land, einkum á Suður- og Vesturlandi, en kuldaboli er núna á næsta leiti því að spáð er frosti í vikunni og snjókomu norðanlands.
Fyrir tæpum 200 árum áttaði
franski vísindamaðurinn Joseph
Fourier sig á því að varmi í
formi sólarljóss ætti tiltölulega
greiða leið að yfirborði jarðar
en varmageislun frá jörðinni
ætti ekki jafn greiða leið um
lofthjúpinn. Af þessum sökum
væri yfirborð jarðar hlýrra en
ella. Meðfylgjandi mynd sýnir
flæði orku um lofthjúpinn. Yf-
irleitt er þessi orka mæld í
vöttum á fermetra en þægilegt
er að haga einingunum þannig að efst koma
100 einingar af sólarorku inn í lofthjúpinn. Af
þessum 100 einingum er um 30 speglað beint
aftur út í geiminn frá lofthjúpnum, skýjum og
yfirborði jarðar. Lofthjúpurinn gleypir rúm-
lega 23 einingar en afgangurinn ratar til yf-
irborðsins og hitar það. Yfirborðið losar sig
við þennan varma með því að geisla honum til
baka og einnig með beinum og óbeinum
varmaflutningi (flæði skyn- og dulvarma).
Rétt eins og Fourier spáði þá sleppur varma-
geislun frá jörðinni ekki auðveldlega gegnum
lofthjúpinn. Megnið er gleypt í lofthjúpnum
og hitar hann. Lofthjúpurinn geislar varman-
um áfram út í geim og til baka niður til yf-
irborðsins. Þetta hitar yfirborðið frekar, það
geislar meiri varma sem lofthjúpurinn gleypir
og endurgeislar, og þannig koll af kolli. Þegar
þessi hringrás er gerð upp kemur í ljós að
varmageislunin frá lofthjúpnum til jarðar er
100 einingar, eða ríflega tvöfaldur sá sólar-
varmi sem nær til yfirborðs beina leið niður í
gegnum lofthjúpinn.
Þessi áhrif eru kölluð gróðurhúsaáhrif og
án þeirra yrði fimbulkuldi á yfirborði jarðar.
Ský og örfáar lofttegundir í lofthjúpnum
bera ábyrgð á þessum áhrifum í mismiklum
mæli. Margir lesendur kannast án efa við
það hversu kalt getur orðið í morgunsárið
eftir heiðskíra nótt, en slíkt gerist síður á
skýjuðum nóttum þegar gróðurhúsaáhrifa
skýja nýtur við. Sumar gróðurhúsaloftteg-
undanna eru í lofthjúpnum í afar litlu magni,
t.d. er styrkur koltvísýrings (CO2) um 0,04%
og styrkur metans enn minni. Mest er af
vatnsgufu, en styrkur hennar er breytilegur
og gjarnan á bilinu 1-4%. Ólíkt öðrum gróð-
urhúsalofttegundum takmarkast styrkur
vatnsgufu í lofthjúpnum af hita og því er
langmest af henni í neðstu lögum lofthjúps-
ins, meðan hlutfallslegur styrkur annarra
gróðurhúsalofttegunda er sá sami í háloft-
unum og við yfirborð jarðar.
Færa má fyrir því rök að
vatnsgufa beri ábyrgð á um
helmingi af gróðurhúsaáhrifum,
ský um fjórðungi, koltvísýringur
um fimmtungi og aðrar loftteg-
undir enn minna. Þann fyrirvara
verður að hafa á þessu mati að
gróðurhúsalofttegundir geta deilt
með sér álaginu, ef styrkur
koltvísýrings í lofthjúpnum
minnkar dregur ekki úr gróður-
húsaáhrifum að sama skapi, því
áhrif vatnsgufu myndu aukast.
Styrkur koltvísýrings er hins-
vegar ekki að minnka, heldur
eykst hann ár frá ári vegna bruna jarð-
efnaeldsneytis. Um aldamótin 1900 fóru vís-
indamenn að velta því fyrir sér hvort þessi
aukning gæti leitt til hlýnunar jarðar.
Sænski vísindamaðurinn Knut Ångström lét
þá framkvæma mælingu sem átti að skera úr
um áhrif koltvísýrings. Innrautt ljós var látið
skína eftir röri með venjulegu lofti, og svo
skoðað hversu mikið innrautt ljós var gleypt
á leiðinni – og hvernig það var háð styrk
koltvísýrings í loftblöndunni. Niðurstaðan
var sú að styrkur koltvísýrings virtist hafa
takmörkuð áhrif. Þetta var túlkað á þann
hátt að þó koltvísýringur væri gróður-
húsalofftegund myndi aukning á magni hans
í lofthjúpnum ekki valda frekari hlýnun.
Þessi túlkun reyndist lífseig, en hún er
hinsvegar ekki rétt. Mælingar Ångström og
félaga notuðu loft við þrýsting og hita sem
algengur er við yfirborð jarðar. Þeir prófuðu
ekki að skoða loftblöndu við aðstæður sem
eru dæmigerðar ofar í lofthjúpnum. Síðar
kom í ljós að þegar styrkur koltvísýrings
eykst skiptir mestu hvað gerist í nokkurra
kílómetra hæð í lofthjúpnum. Þar er minni
vatnsgufu til að dreifa, og koltvísýringur
virkari við að gleypa varmageislun jarðar.
Aukning á styrk koltvísýrings eykur því
gróðurhúsaáhrif og veldur hlýnun við yfir-
borð.
Ofanskráð lýsing á geislunarbúskap jarðar
sem byggist á rannsóknum fjölmargra vís-
indamanna áratugum saman er í öllum aðal-
atriðum óumdeild og viðtekin innan vís-
indaheimsins. Í umræðum um loftslags-
breytingar af mannavöldum eru stundum
settar fram fullyrðingar sem stangast á við
þessa þekkingu sem liggur m.a. til grund-
vallar nútíma veðurspám og veðurfarsrann-
sóknum. Í þessu sambandi er rétt að halda
því til haga að veðurspálíkön og úrvinnsla
mælinga frá gervihnöttum sem eru í dag-
legri notkun á veðurstofum í fjölda landa
byggjast á sama eðlisfræðigrunni og ofan-
skráð lýsing. Væri hún röng í grundvallar-
atriðum myndi slíkt því koma í ljós á hverj-
um degi. Fullyrðingum sem stangast veru-
lega á við þá lýsingu á orkubúskap jarðar
sem hér er rakin ber því að taka með fyrir-
vara.
Aukning koltvísýrings í lofthjúpnum frá
því fyrir iðnbyltingu nemur nú 42% og frá
þeim tíma nemur hlýnun jarðar u.þ.b. einni
gráðu að meðaltali. Mælingar við yfirborð
jarðar staðfesta þá aukningu varmageislunar
frá lofthjúpnum niður til jarðar sem ætla má
að af þessu stafi. Afleiðingarnar eru for-
dæmalausar hvort sem litið er til síðustu
áratuga eða árþúsunda. Lofthjúpurinn og
heimshöfin hafa hlýnað, dregið hefur úr
magni og útbreiðslu snævar og íss, auk þess
sem sjávarborð hefur hækkað. Samfara
auknum styrk koltvísýrings í lofti hafa
heimshöfin súrnað, sem eykur álag á kalk-
myndandi lífverur en þær eru mikilvægur
þáttur fæðukeðjunnar í mörgum vistkerfum.
Til þess að stemma stigu við þeim vanda
sem stafar af auknum gróðurhúsaáhrifum
hafa þjóðir heims komist að samkomulagi
um að draga úr losun gróðurhúsaloftteg-
unda. Gengið var frá samningi í París í lok
árs 2015 og skyldi hann öðlast gildi á al-
þjóðavettvangi þegar minnst 55 lönd sem
bera samanlagt ábyrgð á 55% losunar gróð-
urhúsalofttegunda á heimsvísu hafa fullgilt
hann. Ísland var eitt af fyrstu ríkjunum sem
fullgiltu samninginn og nú í upphafi nóvem-
ber tók hann gildi á alþjóðavísu. Aðgerðir til
að draga úr losun og aðlögun að þeim áhrif-
um loftslagsbreytinga sem nú þegar eru
óumflýjanleg munu verða viðfangsefni
þjóðarinnar á næstu áratugum.
Eftir Halldór Björnsson
» Aðgerðir til að draga úr los-
un og aðlögun að þeim
áhrifum loftslagsbreytinga
sem nú þegar eru óumflýjanleg
munu verða viðfangsefni þjóð-
arinnar á næstu áratugum.
Halldór Björnsson
Höfundur er sérfræðingur á
Veðurstofu Íslands.
Gróðurhúsaáhrif og hlýnun jarðar
Mynd/Byggð á M. Wild o.fl. Climate Dynamics (2013) 40: 3107. doi:10.1007/s00382-012-1569-8
Orkubúskapur lofthjúpsins sem hlutfall af inngeislun sólar efst í lofthjúpnum. Nokkur óvissa er
á stærð sumra þessara þátta, og hlutfallslega er hún mest á framlagi dulvarma og skynvarma.
Sleppt er framlagi til hlýnunar sjávar, en það er mjög lítið í samanburði við hina þættina (eða
um þriðjungur úr prósenti). Breyta má einingunum í Vött á fermetra með því að margfalda all-
ar tölur með 3,4.