Podnebne spremembe: Vidimo v preteklost, ne pa tudi v desetletja pred nami

Kar nekaj opravljenih raziskav – med njimi najnovejša s Švicarskega zveznega inštituta za gozdne, snežne in krajinske raziskave v Birmensdorfu, ki nam je prejšnji teden postregla s podrobnim pregledom podnebja nad Evropo za zadnjih 2500 let – nam dokaj zanesljivo razkriva našo »podnebno« preteklost. Še vedno pa ne vidimo, vsaj ne povsem zanesljivo, v našo podnebno prihodnost – kljub neštetim objavljenim napovedim.

Te napovedi znanstveniki dopuščajo, čeprav niso stoodstotno zanesljive, ker pač nimamo še ene testne, laboratorijske Zemlje, na kateri bi najprej preverjali zanesljivost napovedi in šele nato na realni Zemlji ukrepali. Kot nas tudi v primeru podnebnih sprememb uči zgodovina in kar kažejo podatki omenjene švicarske raziskave, prepozno ukrepanje utegne prispevati celo k propadu civilizacij. Z analizo devet tisoč drevesnih vzorcev, predvsem hrastovih, borovih in macesnovih, ki je razkrila spremembe temperatur in padavin v zahodni Evropi v zadnjih 2500 letih, utemeljujejo mnenje, da so prav podnebna nihanja, ob političnih napakah in vdorih barbarov, prispevala k propadu zahodnega rimskega cesarstva.

V tristoletnem obdobju, med letoma 250 in 550, je vreme nenehno nihalo med desetletnimi vročinami in pozebami, med sušami in obilnimi padavinami. Te desetletne spremembe so bile dovolj dolgotrajne, da so močno prizadele kmetijstvo, toda ne dovolj dolge, da bi se jim ljudje prilagodili. Podobno druge raziskave kažejo na povezavo med podnebnimi spremembami in vojnami na Kitajskem, kjer naj bi slednje bile v minulem tisočletju izzvane z dolgimi obdobji izjemnega mraza.

Dandanes po zaslugi tehnološkega razvoja nismo več tako zelo odvisni od vremena, a vendar nas morebitne podnebne spremembe utegnejo izjemno prizadeti. Nanje naj ne bi imeli vpliva, toda prav zaradi tehnološkega razvoja, ki nam omogoča relativno neodvisnost od dnevnega vremena, po mnenju večine izvedencev odpiramo neprimerno večjo rano: tveganje podnebnih sprememb z drastičnimi posledicami za naše življenje. Kdaj in kakšne bodo? Odgovori so različni. Močno so odvisni od kakovosti modela, ki ga uporabljamo za napovedi, ta kakovost pa je odvisna od znanja in poznavanja izjemno zapletenih podnebnih procesov.


Pred 150 leti prvič beseda o toplogrednem učinku

Moderno raziskovanje podnebnih procesov ne sega prav daleč v preteklost. Pred približno 150 leti je irski znanstvenik John Tyndall prvi opozoril, da nekateri plini, med njimi ogljikov dioksid, vodni hlapi in ozon, močneje vsrkavajo toploto, kot jo ozračje v celoti. Kasneje, leta 1895 je švedski fizik in kemik Svante Arrhenius izračunal učinke različnih količin ogljikovega dioksida, ki sicer v ozračju običajno zavzema 0,04 odstotka. Predvidel je, da bi podvojitev količine ogljikovega dioksida za toliko otoplila naše ozračje, da bi se začeli ledeniki taliti in zmanjševati.
Sledile so raziskave in leta 1938 je angleški inženir Guy Callendar izračunal to, kar danes označujemo kot Zemljino podnebno občutljivost: za koliko se bo naš planet ogrel ob vsaki podvojitvi količine atmosferskega ogljikovega dioksida. Po njegovih izračunih sta to dve stopinji Celzija. Nekateri drugi takratni klimatologi so ga kritizirali in ta kritika se vleče še v današnji dan. Gre za vprašanja, kakšen učinek ima povratno delovanje vodnih hlapov, ko se ozračje otopli, in kaj se zgodi z oblaki. Mar ne bi otoplitev povečala sloja oblakov, ki bi prestregel sončno svetlobo in s tem Zemljo ohladil?


Dva ducata modelov – toda noben idealen

Sodobni podnebni modeli naj bi odgovorili prav na ta vprašanja. Trenutno jih imamo v svetu v uporabi kaka dva ducata. Razvili so jih v ZDA, Evropi, na Japonskem in v Avstraliji, njihov namen pa je predvideti, kako se bo naše podnebje obnašalo v naslednjih desetletjih in stoletjih. Prav na podlagi njihovih analiz Mednarodni panel za podnebne spremembe (IPCC) pripravlja svoja poročila o stanju našega podnebja. Gre za zelo zapletene modele, v katere so zajeti fizikalni, kemijski in biološki procesi, ki vplivajo na naše podnebje. Ti so predstavljeni v obliki enačb, v katerih je vgrajeno naše razumevanje zakonov, ki obvladujejo te procese. Reševanje teh enačb naj bi omogočilo napoved stanja podnebja. Da bi bile napovedi čim bolj točne, so sestavljavci modelov naš planet razdelili na posamezne kose ali celice. Modeli opravljajo izračune za posamezne celice, nato pa rezultate sestavijo v skupno celoto.

Prvi modeli, razviti pred slabimi štirimi desetletji, so bili v primerjavi z današnjimi dokaj preprosti. Proučevali so zgolj razliko med močjo energije sevanja, ki jo je ozračje prejemalo in oddajalo, in pri tem posebno pozornost namenjali učinkom ogljikovega dioksida. Rezultate so nato obdelali še ob poenostavljeni sliki oceanov kot nekaj metrov debelem sloju vode, ki je sprejemal in oddajal toploto, ni pa imel nobenih dinamičnih lastnosti, kot jih imajo oceanski tokovi. Leta 1979 je na podlagi rezultatov teh modelov ameriška nacionalna akademija znanosti objavila prvo poročilo o globalni otoplitvi. Pod naslovom Charneyjevo poročilo je ocenjevalo, da naj bi bila Zemljina podnebna občutljivost med 1,5 in 4,5 stopinje Celzija.


Zadnjih trideset let bolj zapleteni modeli

Od 80. let dalje je IPCC za svoja poročila v letih 1990, 1995, 2001 in 2007 uporabil vse bolj zapletene modele. Vanje je bilo vključeno tudi učinkovanje kopnega na energijski tok. Opazovanje obsega morskega ledu je omogočilo ocene sprememb v odsevnosti oceanov, ki niso bili več le sloj vode, ampak se je upoštevala še njihova globina. Upoštevati so začeli tudi učinke vulkanskih izbruhov na ozračje, prav tako celoten ogljikov cikel ter kemične vplive, ki spreminjajo vsebnost ozračja. Raziskovalci so se v glavnem osredotočali na procese, ki so prispevali k otoplitvi ozračja.

Kritiki opozarjajo, da tudi v teh bolj zapletenih modelih in posledično v poročilu IPCC marsikaj manjka. Ko se na primer neko območje segreje bolj, kot je običajno, se izsuši rastlinje in nastane puščava, s tem pa se poveča količina prahu v ozračju. Veter razpiha ta prah, ki se večinoma posede na gladino oceanov, kjer deluje kot gnojilo za plankton. Plankton pospešeno raste. Pri tem iz ozračja vsrka več ogljikovega dioksida. Vanj izloči dimetil sulfid, to je aerosol, zaradi katerega so oblaki svetlejši in bolj reflektivni, kar prispeva k ohlajanju ozračja. Gre torej za celo vrsto dejavnikov, od toka ogljika in aerosolov, do temperaturnih sprememb, ki združeni skupaj drugače delujejo kot pa vsak od njih posamezno.
Takšni kompleksni procesi so zdaj zajeti v najnovejše, najbolj zapletene modele, kot je na primer HadGEM3, ki so ga razvili v Hadleyjevem centru Britanske meteorološke uprave v Exetru. Napovedi, ki jih bo izračunal, bodo uporabili za izdelavo novega poročila IPCC o stanju našega ozračja, ki naj bi bil objavljen leta 2014. Raziskovalci upajo, da bo ta model ne le zajel večjo kompleksnost podnebnih procesov, marveč bo tudi bolje upošteval posebnosti posameznih čedalje manjših območij. Prvo poročilo, ki ga je objavil IPCC, je slonelo na rezultatih modelov, ki so obdelovali enote v velikosti 500 kilometrov širine in 500 kilometrov dolžine. Poročilo IPCC iz leta 2007 je imelo že bistveno boljšo resolucijo: posamezne enote so merile 110 krat 110 kilometrov. Seveda pa upoštevanje več parametrov vnaša več negotovosti.


Kritika je utemeljena, vendar ...

Kljub temu so sedanji modeli po mnenju izvedencev bistveno boljši od zgodnjih, predvsem zaradi vgrajenega znanja, ki je medtem bistveno napredovalo. Ne glede na vse te izboljšave pa je kritika modelov oziroma napovedi, ki so navsezadnje le izračun modelov, in ne odsev realnosti, še vedno utemeljena. Žal pa je marsikje bolj kot v izboljšavo našega poznavanja in razumevanja samih kompleksnih procesov, zajetih pod skupni imenovalec obnašanja podnebja, naša pozornost usmerjena v omalovaževanje opozoril o tveganosti človekovega vmešavanja v podnebne procese, češ, saj gre samo za simulacije modelov.