Šta je to „klimatska senzitivnost“ (???)

Projekcije porasta temperature koje u svojim izveštajima daje IPCC se kreću od 1,5 stepeni C do čak 6 stepeni u izveštaju iz 2001. AR4 izdat u januaru 2007. govori o rasponu od 1,5 – 4,5 stepeni, sa srednjom, „najboljom“ procenom od 3 stepena.

3 stepena C je takozvana klimatska senzitivnost, tj. porast temperature koji se očekuje od dupliranja koncentracije CO2 od predindustrijskih 280 ppmv do 560 ppmv koliko se očekuje otprilike 2100. godine, ili nešto malo pre. Sadašnja koncentracija je oko 380 ppmv.

S jedne strane je jasno da je CO2 staklenički gas, što je davno dokazano u laboratorijskim uslovima. On, drugim rečima, ima sposobnost apsorpcije infracrvenog zračenja, i time potencijalno sposobnost da poveća temperaturu na Zemlji kako mu se poveća koncentracija. Ali, ključno pitanje je – koliko? Često se pogrešno misli da je to 3 stepena C sa dupliranjem koncentracije. Ali, IPCC ne tvrdi da je 3 stepena C direktna posledica dupliranja koncentracije CO2. Ne! U skladu sa bazičnim termodinamičkim kalkulacijama dupliranje koncentracije CO2 bi vodilo manje-više povećanju temperature od oko 1 stepena C. IPCC pretpostavlja da je klimatska senzitivnost otprilike tri puta veća od toga, zato što podrazumeva takozvanu pozitivnu povratnu spregu (positive feedback) CO2 i vodene pare i oblaka. Drugim rečima, nešto veće zagrevanje kao posledica porasta koncentracija CO2 vodi većem isparavanju, a znamo da je vodena para daleko najznačajniji staklenički gas na koji otpada oko 95% ukupnog stakleničkog efekta. Onda to vodi još većem zagrevanju i tako ukrug. Tako da se modelska predviđanja IPCC o 3 stepena C kao srednjoj vrednosti klimatske senzitivnosti temelje na pretpostavci vrlo snažnog pozitivnog feedbacka vodene pare, a ne na izolovanom efektu povećanja koncentracije CO2. To je ključna propozicija.

I najproblematičnija istovremeno. Najpre, klima na Zemlji je jedan manje-više stabilan termodinamički sistem. U takvim sistemima po pravilu preovlađuju negativne, tj uravnotežujuće povratne sprege, a ne pozitivne i amplifikujuće. Recimo, jedne godine, kad naiđe El Ninjo, Zemlja se zagreje i za pola stepena više u odnosu na standardnu prosečnu temperaturu. Ali, već sledeće godine se ohladi za ta pola stepena. Ovo je teško zamisliti u jednom sistemu u kome preovlađuje toplotna amplifikacija; jer onda bismo očekivali da sledeća godina bude još toplija, a onda sledeća još toplija od nje i tako redom. Slično tome, očekivali bismo, u slučaju preovlađivanja pozitivne povratne sprege CO2 i vodene pare, da se globalno zagrevanje ubrzava. Ali, obratno mi vidimo da se ono posle snažnog porasta temperature 1980-ih i 1990-ih, u poslednjih 10-ak godina praktično zaustavilo. Temperatura posle 1998. godine praktično stagnira, ili čak blago opada. To nije karakteristično ponašanje sistema sa dominacijom pozitivne povratne sprege.

Dalje, kao što je ovde bilo već reči, mnoge klimatološke studije ukazuju na to da u atmosferi vrlo verovatno dominira negativna povratna sprega. Kako? Na sledeći način: pojačano zagrevanje zaista povećava isparavanje i koncentraciju vodene pare, što amplifikuje dalje temperaturu. Ali, istovremeno, deluje i suprotan proces – vodena para se kondenzuje, formirajući nisku konvektivnu oblačnost koja donosi padavine i rashlađivanje atmosfere. Dakle, viša temperatura, jednako više vodene pare, jednako više oblaka i padavina –  jednako niže temperature. To je mehanizam negativne povratne sprege.

On je, u nešto komplikovanijem obliku, bazično otkriven od strane najmanje tri nezavisne grupe istraživača. Najpre je Richard Lindzen još pre 15-ak godina izašao sa hipotezom o efektu zenice (Iris effect) u tropima. Kada temperatura okeana poraste, raste nivo konvektivne, olujne oblačnosti koja donosi padavine i rashlađivanje, ali dramatično opada nivo visoke cirusne oblačnosti koja ima efekat zagrevanja. Što se Zemlja više zagreva, to se više pojačava ovaj stabilizujući efekat hlađenja. Izgleda da atmosfera u sebi ima ugrađenu jednu vrstu mehanizma zenice: kao što se zenica širi i sužava u zavisnosti od toga da li do oka stiže malo ili puno svetlosti, isto tako se, po Lindzenu, atmosferska visoka oblačnost „otvara“ i „zatvara“ (smanjuje ili povećava) u zavisnosti od toga da li temperatura raste ili opada, u cilju održavanja ukupne temperature manje-više konstantnom.

Naravno da je Lindzen naišao na žestok otpor mnogih svojih kolega koji su odmah shvatili da „efekat zenice“ uništava centralnu pretpostavku IPCC alarmizma, pozitivni feedback. Glavni argument je bio to što su Lindzenovi podaci ipak bili relativno ograničeni – temeljili su se na osmatranjima japanske meteorološke službe u zapadnom Pacifiku.

Ove godine, grupa istraživača sa Univerziteta Alabama u Hantsvilu, predvođena poznatim satelitskim magovima Rojem Spenserom i Džonom Kristijem (naučnici NASA odlikovani najvišim državnim priznanjima za doprinos razvoju monitoringa klime uz pomoć satelita) došla je, ovaj put na osnovu globalnih podataka sa satelita, do egzaktne potvrde Lindzenove Iris hipoteze. Analizirajući porast tropskih temperatura za vreme sezonskih oscilacija, oni su uočili da u prvom trenutku cirusna oblačnost (sastavljena od leda) raste sa porastom temperature, ali da vrlo brzo počinje da opada, dok niski, olujni oblaci sa kišom nastavljaju da rastu i opadaju naporedo sa kretanjima temperature (vidi sliku). Otvaranje cirusne zenice, omogućava većoj količini toplote da se emituje u kosmos, i da zajedno sa padavinama rashladi površinu Zemlje.

I ono što posebno kod posmatrača i istraživača izaziva gotovo religiozno strahopoštovanje jeste činjenica da čim temperatrura počinje, kao proizvod dejstva ovih mehanizama i sezonskih oscilacija, da opada – „Zenica“ se zatvara! Nivo cirusne oblačnosti raste, da ne bi došlo do dodatnog pada temperature! Spencer ovako objašnjava značaj svojih rezultata, i posebno daje objašnjenje zašto su naučnici ranije pogrešno verovali u dominaciju pozitivne povratne sprege.

Treća grupa istraživača sa konkurentskog satelitskog sistema Remote Sensing System (RSS) pokušala je da verifikuje predviđanja modela globalne cirkulacije atmosfere na kojima se temelji feedback teorija IPCC. F. Weinz i njegove kolege su posmatrali porast koncentracije vodene pare i padavina kao posledice globalnog zagrevanja. Svi klimatski modeli predviđaju porast vodene pare od 7% za svaki stepen porasta temperature, dok bi padavine rasle otprilike 1-3 procenta. To govori o pozitivnoj povratnoj sprezi – vodena para raste brzo, a konvektivna rashlađujuća oblačnost mnogo sporije, što pospešuje zagrevanje. Ali, šta su otkrili Weinz i kolege? Na osnovu kombinacije sopstvenih satelitskih i zemaljskih podataka o padavinama, oni su procenili da su padavine u periodu navodno nezabeleženog globalnog zagrevanja od 1986-2007. porasle oko 7%, (2,5 do 7 puta više od modelskog predviđanja), što će reći, otprilike koliko i vodena para. Pošto su Weinz i kolege, za razliku od Christy-ja i Spencera zagovornici IPCC modela i teorije o antropogenom zagrevanju, oni su bili konsternirani ovim podacima, koji potpuno opovrgavaju modelska predviđanja. Pokušali su da ovu diskrepancu reše analizom promena brzine vetra. Modeli kažu da će za smanjenjem temperaturnog gradijenta između ekvatora i polova, prosečna brzina vetra opasti. Po njihovim proračunima, u periodu 1986-2007. ta brzina bi trebalo da se smanji u tropima u proseku 0.6% po dekadi, a ona je porasla u 0,6% iznad kopna i čak oko 1% iznad okeana. Weinz i kolege priznaju da nemaju nikakav odgovor za ovo očigledno „anti-modelsko“ uravnotežujuće reagovanje atmosfere na globalno zagrevanje.

Kako se sve ovo dalje uklapa u priču o klimatskoj senzitivnosti? Pa, u najkraćem to nagoveštava da je stvarna klimatska senzitivnost mnogo manja od 3 stepena C, a možda manja i od 1 stepen, koliko je senzitivnost na CO2 izolovano. I to upravo iz razloga što po svoj prilici negativna povratna sprega zagrevanja, oblačnosti i padavina smanjuje klimatski odgovor na porast koncentracije CO2, a potencijalno ga može učiniti i znatno manjim od 1 stepena C.

Međutim, imamo i dodatne razloge, mimo ovih analiza povratnih sprega, da verujemo da je senzitivnost mnogo, mnogo manja od 3 stepena. Zavisnost porasta koncentracije Co2 i porasta temperature nije linearna nego logaritamska. To znači da je porast temperature od svakog dodatnog molekula koji se emituje u atmosferu sve manji i manji. Kao kad krečite sobu: kad jednom prefarbate zeleni zid belom bojom, promena je velika; drugi put i dalje velika ali manja nego prvi put i tako redom. Kad 35. put pređete belom farbom preko istog zida, razlika u odnosu na 34. put se jedva primećuje. Na sličan način, svaki dodatni molekul CO2 u atmosferi slabi temperaturni odgovor atmosfere – „priraštaj“ temperature je sve manji i manji. Stoga, iako smo prešli samo 40% puta do dupliranja koncentracije CO2 (kada se meri senzitivnost) mi smo, zbog ove okolnosti, već iskusili negde oko dve trećine stakleničkog efekta od dupliranja njegove koncentracije. Ako bi klimatska senzitivnost bila tri stepena, onda bismo do sada očekivali najmanje dve trećine tog porasta , ili oko 2 stepena C. Međutim, po podacima samog IPCC temperatura u XX veku je porasla samo oko 0,6 stepeni C. Od toga, barem polovina se desilo u prvim decenijama XX veka, kada je uticaj antropogenog CO2 bio minimalan, i kada se zagrevanje dešavalo uglavnom usled povećanja Sunčeve radijacije. To dalje znači da se od 0,6 stepeni C zagrevanja u XX veku, po nalazima samog IPCC, samo oko 0,4 stepena može pripisati antropogenom uticaju, a od toga oko 80% CO2. Drugim rečima, porast koncentracije CO2 sa oko 280 na oko 380 ppmv dao je u najboljem slučaju samo negde oko 0,3 stepena C zagrevanja, ili oko 6 do 7 puta manje od projekcija IPCC. Ako prihvatimo prigovor termalne inercije okeana, tj. da će se jedan deo zagrevanja tek osetiti kada okeani emituju toplotu koju su akumulirali, možda se može govoriti o pola stepena Celzijusa. Konačna klimatska senzitivnost bi onda mogla da bude negde najviše 0,8 stepeni C, dakle, manje od jedinične senzitivnosti na CO2!

Osim toga, CO2 je samo jedan od stakleničkih gasova. Njih ima još. Osim vodene pare kao najvećeg gasa, tu je i metan koji ima polovinu apsorpcijske moći CO2, zatim ozon i još neki drugi. Kada više gasova staklene bašte postoje zajedno u atmosferi, onda je ukupna apsorpcijska moć staklenika manja od zbira njihovih jediničnih apsorpcijskih moći. Oni međusobno „konkurišu“ za apsorpciju toplote, tako da je i to razlog da verujemo u manju klimatsku senzitivnost na CO2 od IPCC prognoza.

Sve u svemu, u skladu sa ovim, teorije o povećanju temperature za 1,5 do 4,5 ili čak 6 stepeni C u XXI stoleću su bez ikakvog osnova, i predstavljaju opet čistu spekulaciju u čijoj osnovi leže politički, a ne naučni razlozi.

Izvor: http://globalnozagrevanje.blogspot.rs/2007/11/ta-je-to-klimatska-senzitivnost.html