Vzroki spreminjanja podnebja

Podnebje na Zemlji se spreminja po naravi, s trendi segrevanja in ohlajanja, ki so del normalnih klimatskih ciklov. Zato je težko ločiti ali je segrevanje naravni pojav ali ga je povzročil človek. Nejasnosti je še veliko, vendar obstajajo novi in močnejši dokazi, da je večina opaženega segrevanja v zadnjih 50 letih posledica človekovih dejavnosti. Rekonstrukcija klimatskih podatkov za zadnjih tisoč let kaže na to, da je bilo segrevanje v 20. stoletju nenavadno in je malo verjetno, da je bilo samo posledica naravnih dejavnikov. Izbruhi vulkanov in spremembe sončnega sevanja ne pojasnjujejo segrevanja v drugi polovici 20. stoletja, čeprav bi lahko prispevali k opaženemu segrevanju v prvi polovici.

Elementi, ki sooblikujejo podnebje

Če bi vse sevanje, ki ga Sonce usmeri proti Zemlji, doseglo zemeljsko površino in tam tudi ostalo, bi bila Zemlja prav neprijetno vroča. Obratno bi bilo, če bi se vso sevanje Sonca odbilo od oblakov in ušlo nazaj v vesolje. Zemljino ozračje zato skrbi, da je Zemlja ravno prav topla in sicer s pomočjo različnih elementov.

Sevalni prispevek Sevalni prispevek je sprememba v ravnovesju med sevanjem, ki v ozračje vstopa, in sevanjem, ki izstopa iz njega. Pozitivni sevalni prispevek v povprečju segreva površino Zemlje, negativni pa jo ohlaja. Toplogredni plini npr. ustvarjajo pozitiven sevalni prispevek – zadržujejo izstopajoče zemeljsko (infra rdeče) sevanje, ki povzroča rast temperature na površju zemlje – učinek tople grede. V nasprotju negativni sevalni prispevek oblakov in aerosolov, ki sevanje odbijajo nazaj v vesolje, učinkuje kot hladilni mehanizem. Sevalni prispevek zaradi antropogenega povečanja koncentracij toplogrednih plinov (glede na predindustrijsko dobo) je pozitiven (segrevanje) z majhnim razponom negotovosti; tisti zaradi neposrednega učinka aerosolov je negativen (ohlajanje) in manjši. Negativen sevalni prispevek zaradi neposrednih učinkov aerosolov (na oblake in hidrološki cikel) je morda velik, vendar ni dobro kvantificiran. Stratosferni aerosoli, ki izvirajo iz velikih izbruhov vulkanov, so prav tako povzročili pomembne, vendar kratkotrajne negativne sevalne prispevke.
Dokler energija vstopa in izstopa v nespremenjenih količinah, klimatski sistem ostaja v ravnovesju in povprečne temperature ostanejo relativno konstantne. Če se količina energije, ki vstopa v sistem ali iz njega izstopa, spremeni, se ravnovesje podre: globalne temperature se bodo spremenile in ostali deli klimatskega sistema se bodo prilagodili.

Učinek hlajenja Povečanje koncentracije TGP v ozračju lahko planet segreje, drugi faktorji pa ga lahko ohladijo. To so aerosoli v ozračju, kot so vulkanski pepel, prah in sulfati. Mali delci aerosolov zelo učinkovito odbijajo sončne žarke nazaj v vesolje in posledično hladijo zemljo. Povečanje površine, ki odbija sončne žarke, prav tako lahko vodi k hlajenju (t. i. povečan albedo učinek). Sečnja gozdov je tak primer, ker gola zemlja bolj odbija kot gozdna odeja. Podobno učinkuje tudi povečanje zasneženih površin, ker sneg in led bolj odbijata sončne žarke kot prst in oceani.

Oblaki Oblaki lahko Zemljo segrevajo ali pa hladijo, odvisno od njihove višine in velikosti. S poskusom, izvedenim v 80. letih, so ugotovili, da običajno oblaki planet hladijo. Če bi odstranili vse oblake iz ozračja, bi se povprečna temperatura dvignila predvidoma za 11 °C. En posebej 'človeško ustvarjen' tip oblaka pa prispeva h globalnemu segrevanju. Sledi vodne pare, ki jo izpuščajo zračna plovila, ki jih imenujemo tudi kondenzacijske sledi, ustvarjajo visoko ležeče ledene oblake. Slednji, podobno kot cirusni oblaki, vsrkavajo toploto in prispevajo k segrevanju ozračja. Povečanje zračnega transporta pomeni večje nastajanje teh oblakov, ki krepijo učinek tople grede.

Človekov vpliv

'Učinek tople grede' je popularen izraz, ki se uporablja za opis pojava, da zemeljsko ozračje ohranja za življenje primerno temperaturo našega planeta. Sonce obseva naš planet in medtem ko približno polovica sončnega sevanja vstopi skozi ozračje, se ostalo sevanje odbije od oblakov, ali pa ga vsrkajo vodna para, delci in ozračje. Nekaj sončne energije, ki prispe do Zemlje, se odbije nazaj v vesolje (v povprečju okoli ena tretjina), kar ostane, pa se v glavnem vsrka v zemeljsko površino in oceane, nekaj pa tudi v ozračje. V ozračju so nekateri plini, t. i. 'toplogredni plini' (TGP), ki delujejo kot izolacija Zemlje, saj zmanjšujejo uhajanje toplote nazaj v vesolje. Delujejo kot odeja – zadržujejo toploto in jo sevajo nazaj na zemeljsko površino, segrevajo ozračje in dosegajo t. i. naravni učinek tople grede. Brez tega učinka bi bila Zemlja mnogo hladnejša (povprečno za 30 °C) in neprijazna za življenje.

Toplogredni plini so naraven sestavni del ozračja. Problem, s katerim se sedaj soočamo, je v tem, da dejavnosti ljudi – predvsem kurjenje fosilnih goriv (premog, nafta, naravni plin) in osiromašenje tal – povečujejo njihovo koncentracijo. Ko se količine TGP spremenijo, se prav tako spremeni sposobnost ozračja za zadrževanje toplote. Več ko je teh plinov, več toplote je zadržane. Temu pravimo povečan učinek tople grede.

V naravi se pojavlja pet glavnih toplogrednih plinov. Na količine vseh petih vplivajo človekove dejavnosti.

Vodna para (H2O) je najbolj pogost TGP in največ prispeva k naravnemu učinku tople grede. Količina vodne pare v ozračju narašča z višanjem temperature površine, ker višje temperature pospešujejo izhlapevanje in večjo zmožnost zraka za zadrževanje vodne pare.

Ogljikov dioksid (CO2) se v ozračje sprošča pri naravnih procesih v rastlinskem in živalskem svetu in pri kurjenju fosilnih goriv in drugih materialov. Delno se CO2 iz ozračja izloči s fotosintezo, delno pa ga iz ozračja vsrkajo oceani. Povišano koncentracijo CO2 v ozračju obravnavamo kot glavnega povzročitelja trenutnega segrevanja podnebja.

Metana (CH4) v ozračju ni tako veliko kot vodne pare ali CO2, vendar je bolj učinkovit pri zadrževanju toplote, zaradi česar je zelo močan toplogredni plin (23 krat močnejši od CO2). Nastaja z razpadanjem organskih snovi v okolju brez kisika. Glavni viri metana so mokrišča, riževa polja, živalski procesi presnove, izkoriščanje fosilnih goriv in razgradnja bioloških odpadkov.

Didušikov oksid (N2O) prihaja v glavnem iz prsti in oceanov ter iz nekaterih industrijskih procesov. Nekaj se ga sprošča s kurjenjem fosilnih goriv in organskih materialov. Obdelovanje zemlje in gnojenje prispevajo h koncentraciji N2O v ozračju. Je močan toplogredni plin, vendar je prisoten v zelo majhnih koncentracijah.

Ozon (O3) se nahaja v zgornjem sloju ozračja (stratosferi), kjer igra pomembno vlogo pri ščitenju Zemlje pred nevarnimi ultravijoličnimi žarki. Ozon nastaja pri fotokemičnih reakcijah. Njegova vloga pri podnebni spremembi je precejšnja, je pa istočasno zapletena in težko jo je količinsko ovrednotiti.

TGP, ki se ne pojavljajo v naravi, nastajajo v različnih industrijskih procesih. To so t. i. F-plini in sicer fluorirani ogljikovodiki (HFCs), perfluorirani ogljikovodiki (PFCs) in žveplov heksaflorid (SF6). Vsi so močni toplogredni plini, SF6 celo do 23 900 krat močnejši kot CO2.

Od kod 'presežek' toplogrednih plinov?

Rezultat modernih človekovih dejavnosti je izpuščanje velikih količin TGP v ozračje. Ogljikov dioksid nastaja pri kurjenju fosilnih goriv – premoga, nafte in plina – za pridobivanje energije. Kurjenje fosilnih goriv je najpomembnejši vzrok človeških emisij TGP, saj predstavlja 80 % vseh človeških emisij TGP. Različna fosilna goriva povzročajo različne količine emisij na enoto energije, ki jo pridobimo iz njih – največ premog, nekaj manj nafta, najmanj pa plin. Industrija, promet in energetske dejavnosti so v zadnjem stoletju povzročile tolikšen porast koncentracije TGP v ozračju, da jih narava ne zmore odstranjevati dovolj hitro skozi naravne procese. Zato koncentracije naraščajo in povzročajo spreminjanje podnebja.

Metan in didušikov oksid nastajata v glavnem v kmetijskih dejavnostih, pri odlaganju odpadkov in spreminjanju rabe zemljišč. Industrijski oz. F-plini, nastajajo v industrijskih procesih; uporabljajo se npr. v klimatskih napravah ali celo športnih copatih. Na svetovni ravni je pomemben izvor emisij TGP sečnja gozdov. Drevesa iz ozračja pri svoji rasti odstranijo ogljikov dioksid, saj ga vežejo nase. Ko jih posekamo in zažgemo, se CO2 vrne v ozračje. Masivno izsekavanje gozdov je velik vir emisij ogljikovega dioksida, saj razen izpusta TGP obenem tudi zmanjšuje sposobnost dreves, da vežejo ogljikov dioksid.

Enakost in pravičnost v spremenjenem podnebju

Zgodovinsko gledano so razvite države sveta povzročile večino antropogenih toplogrednih plinov. ZDA ustvarjajo največ emisij in so ena od držav z najvišjimi emisijami na človeka. Kitajska je druga največja onesnaževalka, vendar ima zelo nizke emisije na človeka. V zadnjih 20. letih je industrijski razvoj povzročil hitro rast emisij v Aziji, vendar so emisije na človeka v tej regiji še vedno nizko na svetovni lestvici.
V zadnjih časih se izraz 'enakost' vse pogosteje sliši v razpravah o podnebnih spremembah. Navezuje se na problem enake razdelitve emisij TGP – emisije iz preteklosti, sedanjosti in prihodnosti. Problem izhaja iz naslednjega: za dosego bistvenega zmanjšanja emisij TGP bodo morale ukrepati tako razvite kot nerazvite države. Nerazvite države povišujejo svoje emisije povprečno za 4,6 % na leto, kar pomeni, da bodo kmalu dohitele in celo prehitele razviti svet. Torej, tudi če razvite države drastično zmanjšajo svoje emisije, se klimatski katastrofi ne bo moč izogniti. Problem je v dejstvu, da države v razvoju niso krive za trenutno slabo stanje – niso bile njihove emisije, ki so ustvarile problem podnebnih sprememb, to so bile predvsem emisije razvitih držav. Svet ni sposoben rešiti problema podnebne spremembe brez pomoči držav v razvoju, vendar te niso odgovorne za nastanek problema in od razvitih držav zahtevajo, da vodijo pot do rešitve. Dve dodatni dimenziji problema sta:
• emisije držav v razvoju, čeprav naraščajo, so emisije 'preživetja', medtem ko so emisije razvitih držav lahko opredeljene kot 'luksuzne' emisije;
• države v razvoju so bolj občutljive na posledice podnebnih sprememb, medtem ko imajo razvite države dovolj finančnih virov, da zgradijo obrambne mehanizme za posledice podnebnih sprememb.