Vai spējam ietekmēt planētas klimatu?

Mūsu civilizācijas tehnoloģiskā varenība liek domāt, ka spējam ietekmēt Zemes siltumnīcas efektu. Vai tā ir? Papētīsim skaitļus!

Saules starojums sasniedz Zemes virsmu un sasilda to. Sasilusī planētas virsma izstaro siltumu, kuru uztver un saglabā atmosfērā esošās gāzes. To sauc par siltumnīcas efektu un atbilstošās gāzes – par siltumnīcas gāzēm. Siltumnīcas efekts paaugstina Zemes globālo temperatūru par veseliem 33 grādiem. Bez tā vidējā temperatūra uz zemeslodes būtu –18 grādi! Faktiski, tikai pateicoties siltumnīcas efektam, mūsu planēta nav sasalusi un uz tās var pastāvēt dzīvība. Taču pēdējā laikā daudzi uztraucas par siltumnīcas efekta pastiprināšanos, par globālo sasilšanu, kuras cēloni saista ar cilvēka radītajiem oglekļa dioksīda izmešiem atmosfērā. Vai tā ir?

Siltumnīcas efekta shēma. Siltumnīcas gāzes saglabā siltumu Zemes atmosfērā. Wikimedia Commons attēls, latviskots

Galvenās siltumnīcas gāzes ir ūdens tvaiks, oglekļa dioksīds, metāns un dislāpekļa oksīds jeb smieklu gāze. Visu šo gāzu koncentrācija atmosfērā ir pieaugusi, salīdzinājumā ar laiku pirms industriālās revolūcijas., t.i. salīdzinot ar aptuveni 1750. gadu (skat. tabulu). Galvenais oglekļa dioksīda koncentrācijas pieauguma cēlonis ir fosilā kurināmā dedzināšana, mazāka nozīme ir cementa ražošanai un tam, ka samazinās mežu platības. Var pat pieņemt, ka viss oglekļa dioksīda koncentrācijas pieaugums atmosfērā (no 280 miljonajām daļām jeb ppm līdz 400 miljonajām daļām) ir cilvēka radīts. Dabiskie oglekļa dioksīda avoti (augu pūšana, mazākā mērā – mežu ugunsgrēki un vulkānu izmeši) katru gadu izsviež atmosfērā lielu daudzumu šīs gāzes, taču apmēram tikpat daudz oglekļa dioksīda augi patērē fotosintēzei. Šo dabisko līdzsvaru izjauc cilvēka radītais oglekļa dioksīds, kas gan veido tikai 3% no ik gadus dabas radītā oglekļa dioksīda daudzuma, taču laika gaitā uzkrājas.

Oglekļa (nevis oglekļa dioksīda!) cikla shematisks attēlojums. Cilvēku ieguldījums ir neliels, taču tas rada uzkrājumu atmosfērā. ASV Enerģijas departamenta attēls

Par to, cik lielu daļu atmosfēras metāna veido cilvēku darbība (galvenais avots ir lopkopība), domas dalās, taču pieņemsim augšējo robežu – 70%. Savukārt dislāpekļa oksīda radīšanā (zemkopība, slāpekļa minerālmēslu izmantošana) cilvēku darbībai ir mazāka nozīme (30%). Ar ūdens tvaiku situācija ir pilnīgi citāda – mūsu darbošanās nespēj kaut cik manāmi ietekmēt ūdens tvaiku daudzumu atmosfērā. Tvaiku koncentrācija ir atkarīga no gaisa temperatūras un mitruma un svārstās no 0,01 līdz 3 procentiem. Turklāt ūdens tvaiku saturs gaisā pēdējos 250 gados nav būtiski palielinājies. Līdz ar to šajā jomā cilvēku (antropogēnā) ietekme ir pielīdzināma nullei.

Ne visas gāzes vienādi iespaido siltumnīcas efektu, katrai no tām ir aprēķināts globālās sasilšanas potenciāls – skaitlis, ar kuru jāpareizina gāzes koncentrācija, lai novērtētu tās ieguldījumu globālajā sasilšanā. Oglekļa dioksīdam to pieņem vienādu ar 1, metānam tas ir aptuveni 72, bet smieklu gāzei – ap 289. Ūdens tvaikam globālās sasilšanas potenciālu nevar precīzi aprēķināt, jo tvaika koncentrācija gaisā mēdz būt ļoti atšķirīga. Ja ņem vērā globālās sasilšanas potenciālu, tad iznāk, ka cilvēka radītais oglekļa dioksīda pieaugums atmosfērā „nodrošina” aptuveni divas trešdaļas antropogēnās ietekmes (skat. tabulu), metāns – nepilnu vienu trešdaļu, bet dislāpekļa oksīds – vien dažus procentus. Varētu domāt, ka mums tiešām ir pamats uztraukties par oglekļa dioksīda daudzuma palielināšanos.

Gāze
Saturs, ppm ap 1750.
Saturs, ppm tagad
Pieauguma antropogēnā daļa, %
Cilvēku radītā koncentrācija, ppm
Globālās sasilšanas potenciāls
Antropogēnais faktors
Antropogēnā ietekme, %
H2O
100 – 30 000*
0
0
0
0
CO2
200
300
80
120
1
120
66
CH4
0,7
1,8
70
0,77
72
55
30
N2O
0,27
0,33
30
0,02
289
6
4

* Ūdens tvaika koncentrācija ir dažāda, bet laikā maz mainīga.

BET. Šajā ainā nav ņemts vērā ūdens tvaiks, kas ir GALVENĀ siltumnīcas gāze. Ir novērtēts, ka ūdens tvaiks kopā ar mākoņiem rada 66 – 85% visa siltumnīcas efekta. Tā ir aisberga neredzamā, taču lielākā daļa. Oglekļa dioksīda ieguldījums siltumnīcas efektā ir 9 – 26%, metāna daļa ir 4 – 9%. Atlikušos dažus procentus savā starpā „sadala” pārējās siltumnīcas gāzes. Minētie 9 – 26% attiecas uz visu atmosfērā esošo oglekļa dioksīdu. Antropogēnā daļa no tā ir viena trešdaļa (120 ppm pieaugums / 400 ppm kopējā koncentrācija = 0,3). Tas nozīmē, ka antropogēnās izcelsmes oglekļa dioksīda ietekme uz siltumnīcas efektu ir vēl trīs reizes mazāka (3 – 8%). Jāņem vērā, ka šis apskats balstīts uz „vispārpieņemtiem” skaitļiem. Daži pētnieki uzskata, ka ūdens tvaiku īpatsvars siltumnīcas efektā ir lielāks (95%), bet antropogēnā oglekļa dioksīda īpatsvars – mazāks. Vai šie daži procenti spēj būtiski ietekmēt mūsu planētas klimatu? Starp citu, 21. gadsimtā globālā sasilšana ir „paņēmusi pauzi”.

Siltumnīcas gāzu un mākoņu ieguldījums siltumnīcas efekta veidošanā. Stabiņa garuma izmaiņa parāda attiecīgā lieluma noteikšanas neprecizitāti. NASA attēls, latviskots

Kamēr zinātnieku domas dalās (klimata skeptiķi gan ir mazākumā), politiskā atbilde ir „jā” un daudzas valstis ir vienojušās samazināt gaisā izsviežamā oglekļa dioksīda daudzumu (Kioto protokols). Piemēram, Eiropas Savienība izpildīja savu apņemšanos līdz 2012. gadam samazināt oglekļa dioksīda izmešus par 8% salīdzinājumā ar 1990. gada līmeni. Tas nozīmē, ka 2012. gadā Eiropas Savienības valstis atmosfērā izsvieda 92% oglekļa dioksīda salīdzinot ar 100% līmeni 1990. gadā. Taču tādā veidā var tikai nedaudz palēnināt oglekļa dioksīda koncentrācijas pieaugumu atmosfērā. Tikai, ja mēsnemaz nededzinātu fosilo kurināmo (ko mēs nevaram atļauties), tad varētu sagaidīt, ka oglekļa dioksīda pieaugums atmosfērā apstātos. Taču vienalga tā koncentrācija nesamazinātos, un oglekļa dioksīda radītais siltumnīcas efekts nekļūtu vājāks, ja vien neņem vērā dabiskos oglekļa aprites procesus, kas varētu šo koncentrāciju samazināt. Bet ja atceramies, ka galveno siltumnīcas efekta daļu tik un tā nosaka ūdens tvaiks, centieniem samazināt oglekļa dioksīda izmešus ir maza nozīme. No otras puses, izmešu samazināšana ir vērtējama pozitīvi, piemēram, moderno automobiļu izplūdes gāzēs ir mazāk oglekļa dioksīda nekā agrāk. Galu galā, kāpēc piesārņot vidi, ja to var nedarīt! Taču ir svarīgi, lai šie ierobežojumi būtiski nesadārdzinātu tehnoloģijas un gala produkcijas cenu.

Vai mūsu centieni par dažiem procentiem samazināt oglekļa dioksīda izmešus spēj būtiski ietekmēt siltumnīcas efektu? Runājot līdzībās, vai aisberga virsotnes nelīdzenumu noskrubināšana spēs mainīt aisberga peldēšanas virzienu?

About basicrulesoflife

Year 1935. Interests: Contemporary society problems, quality of life, happiness, understanding and changing ourselves - everything based on scientific evidence. Artificial Intelligence Foundation Latvia, http://www.artificialintelligence.lv Editor.
This entry was posted in Are We doomed?. Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s