In 1972 Mikhail Budyko a prezis ca temperature medie a Pamantului va creste cu 1°C pana in 2020, 2.25°C pana in 2070, si ca Arctica va fi eliberata de gheata pe timpul verii1. Evidentele empirice actuale ii dau dreptate lui Budyko, astfel predictia de crestere cu 1°C pana in 2020, facuta inaintea cresterii accentuate a temperaturilor, corespunde cu o acuratete surprinzatoare cu masuratorile actuale.
Avem in atmosfera cu 50% mai mult CO2 fata de era preindustriala, provenind din arderea combustibililor fosili pentru productia energiei, si determinand o crestere de la aproximativ 14*C la 15*C a temperaturii globale care a fost relativ stabila in ultimii 1000 de ani.
Scepticii schimbarilor climatice, chiar daca nu neaga influenta CO2 asupra mentinerii si cresterii temperaturii, folosesc argumente de tipul „atmosfera Pamantului si clima sunt prea complexe si haotice pentru a putea fi modelate si pentru a le putea prezice in comportamentul”.
Clima este o medie statistica a vremii, iar modelarea climatica nu e prezicerea vremii. Nu vom sti care va fi temperatura exacta pe 1 Ianuarie 2022, dar vom sti ca va trebui sa ne punem macar un pulover pe noi in zonele temperate pentru ca va fi mai rece decat o luna de Iunie.
Scriitorul si fizicianul Vlad Zografi intr-o discutie recenta cu fizicianul popularizator de stiinta Cristian Presura2, se intreaba daca incalzirea globala este reala, pentru ca ‘fizica pamantului nu e precum fizica atomului, e un sistem al naibii de complicat’, si de aceea, chestiunea legata de clima e politizata pentru ca nu avem o teorie buna a climei, avem niste teorii aproximative. Cristian Presura, care a participat la un curs de climatologie a fost convins de existenta incalzirii globale ‘e pe bune in sensul ca este sustinuta de fizica’.
O ecuatie ce explica cresterea temperaturilor pe Terra
Avem nevoie doar de cateva ecuatii simple (incluse in linii de cod ale limbajului Julia), care se pot rula pe orice calculator pentru a crea un model simplificat care ne va permite sa estimam cresterea temperaturilor pe Terra ca urmare a cresterii CO2 antropogenic. Cu aceste ecuatii vom putea prezice si clima viitorului care va depinde doar de politicile energetice si de mediu pe care le vom aborda la nivel planetar. Asta daca nu vom avea vreun eveniment neasteptat pana in 2100 precum eruptia masiva a unor vulcani sau ciocnirea cu un asteroid.
Ecuatia climei din figura de mai sus descrie un model al temperaturii medii a planetei care depinde de:
Radiatia solara absorbita (galben)
Un sfert din 70% din energia venita de la Soare care ajunge pe suprafata terestra si incalzeste planeta.
S - o valoare medie la suprafata Pamantului si egala cu 1368 W/m2.
α este albedoul aproximat la 30%, si reprezinta radiatia care este reflectata. α tine loc de procese complexe precum norii sau gheata care reflecta radiatia solara.
doar un sfert pentru ca - razele solare sunt paralele si intersecteaza Pamantul cu aria unui cerc, de aceea impartim la 4 pentru ca Soarele lumineaza permanent doar o fata a cercului care are o arie de 4 ori mai mica decat suprafata unei sfere.
Radiatia termica eliberata de Pamant in spatiu (albastru)
Se considera cu minus (-) si reprezinta racirea a planetei (blackbody cooling to space). Orice corp degaja radiatie proportionala cu temperatura. O analogie pentru acest fenomen este transpiratia umana care ne raceste in timpul exercitiilor fizice intense si previne supraincalzirea.
Pentru a tine cont de procesele astea, folosim un termen constant (A) si un termen proportional cu temperatura (B) care ne va da si feedbackul climatic, si ne spune pentru o anumita schimbare in temperature incalzirea pe care o vom obtine.
Cu cat incalzirea e mai puternica, cu atat mai eficienta va fi si radiatia in spatiu si va stabiliza temperatura (-BT). Acesta este un feedback negativ stabilizator.
Efectul Co2 cauzat de oameni (gri)
capteaza o parte din energia radiata (2) si o retrimite spre suprafata Pamantului. Empiric acest efect a fost descoperit ca fiind o functie logaritmica a concentratiei CO2 din atmosfera.
Aceasta ecuatie aseaza bazele intelegerii climei. Spre exemplu, variabilitatea radiatiei solare (a ciclurilor de 11 ani) este de ordinul 1W/m2 (fata de valoarea medie de 1368 W/m2), prea mica pentru a schimba semnificativ bilantul termic pe o perioada atat de scurta. In schimb, cresterea CO2 este abrupta.
Nu e prea simpla ecuatia pentru procese atat de complexe?
In ciuda simplitatii lor, modelele de bilant energetic (EBM model) precum cel prezentat mai sus au anticipat multe din descoperirile facute cu modele complexe de circulatie atmosferica globala (GCM model). Aceste modele pot include feedbackuri esentiale in dinamica nonlineara a sistemului. Spre exemplu modelele EBM au descoperit fenomenul de ‘Pamant ca bulgare de zapada – Snowball Earth’, care s-a produs intre acum 750 si 550 milioane de ani si ce presupune prezenta ghetii chiar si la ecuator, si pentru care dovezile au venit mai tarziu.
Modelele climatice sunt cele mai puternice instrumente disponibile pentru a prezice incalzirea globala. In prezent, modelele includ mult mai multe procese si contin informatie cu privire la variabilitatea spatiala, incertitudinile pot ramane crescute la nivel local, dar la nivel global, lucrurile sunt mult mai sigure. Modelele avansate de circulatie atmosferica globala (GCM) au 4 milioane de linii de cod, nu doar cateva precum cel prezentat aici) si exploateaza resursele de calcul furnizate de cele mai puternice supercalculatoare existente.
Daca activitatile de producere a energiei nu se schimba semnificativ catre surse regenerabile de energie, electromobilitate si dezvoltare pro-ecologica durabila, aceste schimbari vor continua inevitabil. Modelele climatice actuale, si modelul nostru simplu prezic ca temperatura medie globala va creste cu inca 2 ° C – 3 ° C in timpul secolului al XXI-lea.
Articol prezentat de Dr. Florin Zainescu, cercetator infoclima.ro,platforma ce contribuie la imbunatatirea calitatii discursului public in legatura cu schimbarile climatice, incurajand cercetatorii si oamenii de stiinta sa comunice publicului larg rezultatele cercetarilor din domeniu si relevanta acestora pentru societatea noastra.
Comments