Terra. Buget energeticCând mai multă energie este radiată spre Pământ decât este reflectată înapoi în spaţiu, ceva trebuie să se încălzească.
Acest articol este prima parte dintr-o serie despre concepte ştiinţifice legate de efectul de seră şi modificările climatice de pe Terra.

 

 

 

Când oamenii discută despre încălzirea globală sau efectul de seră, conceptul ştiinţific principal care descrie acest proces este forţarea radiativă. În ciuda controverselor recente despre scurgeri de informaţii şi surse slabe de informare indicate ca referinţe în ultimul raport al Comisiei Interguvernamentale a Schimbărilor Climatice (IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change), conceptul de bază al forţărilor radiative este unul cu care toţi oamenii de ştiinţă sunt de acord, indiferent de punctele de vedere ale acestora asupra încălzirii globale sau asupra rapoartelor IPCC. Neînţelegerile apar totuşi în momentul stabilirii unei valori concrete a acelui număr.

Conceptul de forţare radioactivă este destul de simplu. Energia este pompată continuu în atmosferă sub forma razelor de lumină, care strălucesc mereu pe jumătate din suprafaţa Terrei. O parte a acestor raze luminoase (aproximativ 30 de procente) sunt reflectate înapoi în spaţiu, iar restul sunt absorbite de planetă. Asemeni oricărui obiect cald situat într-un mediu rece (iar spaţiul este un mediu foarte rece), o parte din energie este reflectată înapoi în spaţiu sub formă de raze infraroşii, invizibile. Dacă vom scădea cantitatea de energie reflectată din cantitatea de energie absorbită de planetă, şi dacă rezultatul va diferi de zero, se vor produce modificări în temperatura globală, anume creşterea acesteia dacă rezultatul este pozitiv, sau scăderea ei dacă rezultatul este negativ.

Este ca şi cum ai avea un vas cu apă la temperatura camerei. Asta înseamnă că toate sunt într-un echilibru, iar nimic nu se va modifica, cu excepţia unor mici variaţii. Însă dacă se va aprinde un foc sub acel vas, energia care va intra în acel vas va fi mult mai mare decât cea dispersată de apă, astfel că apa va începe să fiarbă.

Pe scurt, forţarea radiativă este modalitatea directă prin care se determină măsura dezechilibrului "bugetului" energetic al Terrei.

Pentru sistemul climatic al Terrei, s-a descoperit că locaţia unde acest dezechilibru poate fi măsurat cel mai bine, este limita dintre troposferă (cel mai coborât nivel al atmosferei) şi stratosferă (stratul superior foarte subţire). În scopuri practice, legate de vreme si climat, această limită marchează partea superioară a atmosferei.

În timp ce conceptul este unul simplu, analiza necesară determinării unei valori concrete a acestui număr, pentru situaţia actuală a climatului Terrei, este mult mai complicată şi dificilă. Mulţi factori diferiţi au efect asupra acestui act de echilibru, iar fiecare dintre aceştia are propriul nivel de nedeterminare şi prezintă dificultăţi specifice în măsurarea sa exactă. Contribuţiile individuale la forţarea radiativă nu pot fi adunate pentru a rezulta un total, deoarece unii factori se suprapun (de exemplu, diferite gaze cu efect de seră absorb şi emit radiaţii infraroşii cu aceeaşi lungime de undă, astfel că efectul lor combinat de încălzire este mai redus decât suma efectelor individuale).

 

 

În ultimul raport din 2007, IPCC a produs cea mai cuprinzătoare estimare a forţărilor radiative totale care afectează Terra. Ronald Prinn, profesor TEPCO de Ştiinţe Atmosferice şi director al Centrului pentru Ştiinţa Schimbării Climatului din MIT, a fost unul dintre autorii acelui capitol din Raportul celei de-a Patra Întruniri a IPCC. Forţările radiative „au fost foarte mici în trecut, când temperaturile medii globale nu creşteau sau scădeau substanţial”, explică acesta. Pentru simplificare, majoritatea cercetătorilor aleg un an de bază dinainte de începerea industrializării globale (de obicei între 1750 şi 1850) ca punct zero, şi calculează forţarea radiativă raportată la acea valoare de bază. IPCC foloseşte anul 1750 ca punct de origine, şi tocmai modificările diferiţilor agenţi de forţare radiative începând de atunci sunt contorizate.

Aşadar, forţarea radiativă, măsurată în waţi pe metru pătrat de suprafaţă, este o măsură directă a impactului pe care activităţile umane recente (incluzând nu doar gazele cu efect de seră eliberate în aer, dar şi impactul defrişărilor, care modifică capacitatea de reflexie a suprafeţei terestre) le au asupra schimbării climatului planetei. Cu toate acestea, acest număr include orice efect natural care s-ar fi putut schimba în timp, cum ar fi modificări ale emisiilor de radiaţii ale Soarelui (care au produs o uşoară încălzire) şi particulele dispersate în aer de vulcani (care produc, în general, un efect de răcire pentru o perioadă scurtă, sau forţare negativă).

Cu toate că toţi factorii care influenţează forţarea radiativă au asociate lor diverse nedeterminări, un singur factor afectează nedeterminarea la un nivel copleşitor: efectul aerosolilor (particule aeropurtate minuscule) din atmosferă. Acest lucru se datorează faptului că efectele sunt foarte complexe şi deseori contradictorii. De exemplu, aerosolii lucioşi (asemeni sulfaţilor proveniţi de la arderea cărbunilor) conduc la încălzire. În plus, adăugarea aerosolilor sulfaţi la nori va conduce la picături mai mici, dar mai dese care duc la creşterea gradului de reflexie al norilor, răcind astfel planeta.

„Marjele de eroare asociate forţării radiative datorată gazelor cu efect de seră sunt foarte mici”, declară Prinn. „Cea mai mare nedeterminare din definirea forţării radiative este dată de aerosoli”.

Aşadar, ţinând cont de toţi aceşti factori şi de intervalele lor de erori, care este răspunsul? Nivelul curent de forţare radiativă, conform IPCC AR4, este de 1.6 waţi pe metru pătrat (cu un interval de incertitudine de la 0.6 până la 2.4). „Această valoare pare a nu fi prea mare”, spune Prinn, „însă aceasta doar până se ia în considerare întreaga suprafaţă a Terrei şi se va face înmulţirea, care va da un total al efectului de încălzire de aproximativ 800 de terawaţi, adică mai mult de 50 de ori decât rata medie de consum energetic al întregii populaţii, care este de aproximativ 15 terawaţi”.

Partea a doua a acestei serii de articole va examina conceptul de sensibilitate a climatului, care determină cât de mult se va schimba climatul planetei datorită unei anumite forţări radiative.

 

Ce este "sensibilitatea climatului"?

 

 

Articolul reprezintă traducerea articolului Explained: Radiative forcing, publicat pe site-ul web.mit.edu.
Traducere: Ştefan Ciprian Arseni