«Το κλίμα μας καθορίζεται από την ηλιακή ακτινοβολία»

«Αλλαγή της ηλιακής φωτεινότητας κατά μόνο 1% μπορεί να αυξήσει την επιφανειακή θερμοκρασία στη Γη κατά 1 βαθμό, αύξηση σημαντική για τα ανθρώπινα μέτρα»

Η εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία είναι περίπου 240 W ανά τ.μ. και το ίδιο ποσό πρέπει να εκπεμφθεί από τη Γη στο διάστημα, ώστε να έχουμε κλιματική ισορροπία Τον ρόλο του ισοζυγίου της ακτινοβολίας της Γης στο κλιματικό σύστημα από την πλευρά της Φυσικής μελέτησε ομάδα ερευνητών* αποτελούμενη από
επιστήμονες ελληνικών και ξένων Πανεπιστημίων και τα πορίσματά της εκδόθηκαν από διεθνή εκδοτικό οίκο της Οξφόρδης με τίτλο «Radiation and Climate» (Ilias Vardavas and Frederic Taylor, International Series of Monographs on Physics, Νο 138)». Ο Ηλίας Βαρδαβάς εξηγεί στην «Κ.Ε.» τον ρόλο της ακτινοβολίας στην κλιματική αλλαγή.
Κύριε Βαρδαβά, ποιες είναι οι βασικές παράμετροι που καθορίζουν το κλίμα στη Γη;
Το κλίμα της Γης καθορίζεται κυρίως από το ποσό της ηλιακής ροής ακτινοβολίας (Watt ανά τετραγωνικό μέτρο) που προσπίπτει στην κορυφή της ατμόσφαιρας και τη φασματική κατανομή της, η οποία για τον σημερινό Ηλιο είναι περίπου 5% στο υπεριώδες, 55% στο ορατό και 40% στο κοντινό υπέρυθρο μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Το ποσό της ενέργειας από τον Ηλιο τελικά καθορίζει την επιφανειακή θερμοκρασία της Γης, ενώ η ηλιακή φασματική ροή, ειδικότερα η ροή στο υπεριώδες, επηρεάζει τη μοριακή σύσταση της ατμόσφαιρας. Αλλαγή της ηλιακής φωτεινότητας κατά μόνο 1% μπορεί να αυξήσει την επιφανειακή θερμοκρασία στη Γη κατά 1 βαθμό, αύξηση σημαντική για τα ανθρώπινα μέτρα.
Πόσο καθοριστική είναι η ισορροπία ακτινοβολίας;
Ο κρίσιμος παράγοντας για την επιφανειακή θερμοκρασία ενός πλανήτη, άρα και του κλίματός του, είναι η ισορροπία μεταξύ της καθαρής εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας και της εξερχόμενης θερμικής υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπεται από τον πλανήτη. Οι διεργασίες που ελέγχουν την καθαρή ηλιακή ακτινοβολία που απορροφάται από τον πλανήτη είναι πολύπλοκες και περιέχουν την πολλαπλή σκέδαση και απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας από ατμοσφαιρικά μόρια, νέφη, αερολύματα, και την επιφάνεια. Η εξερχόμενη θερμική υπέρυθρη ακτινοβολία ελέγχεται από τη θερμοκρασία της επιφάνειας και από αέρια, νέφη και άλλα σωματίδια στην ατμόσφαιρα. Η θερμοκρασία με τη σειρά της καθορίζεται από την τοπική ισορροπία ενέργειας.
Η απόκριση σε οποιαδήποτε αλλαγή των ιδιοτήτων της ατμόσφαιρας ή της επιφάνειας, που επιδρούν στην ακτινοβολία είναι η αλλαγή της θερμοκρασίας του πλανήτη, και άρα του κλίματός του. Κατά μέσον όρο, η εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία είναι περίπου 240 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο και το ίδιο ποσό πρέπει να εκπεμφθεί από τη Γη στο διάστημα, ώστε να έχουμε κλιματική ισορροπία. Υπολογίζεται ότι λόγω της αύξησης των αερίων θερμοκηπίου από το 1750, η εκπεμπόμενη στο διάστημα ακτινοβολία ελαττώθηκε κατά περίπου 2,5 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο. Αυτή η μείωση αντιπροσωπεύει μόνο περίπου 1% της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας και αντιστοιχεί σε θέρμανση περίπου 1 βαθμού για να φέρει τον πλανήτη ξανά σε ισορροπία.
Ποια είναι τα βασικά στοιχεία που συντελούν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου;
Στην παρούσα γήινη ατμόσφαιρα, τα αέρια σε μικρές συγκεντρώσεις, δηλαδή υδρατμός (Η2Ο), διοξείδιο του άνθρακα (CO2), μεθάνιο (CH4), υποξείδιο του αζώτου (Ν2Ο) και όζον (Ο3), είναι τα κύρια αέρια θερμοκηπίου. Οι τεχνητοί χλωροφθοράνθρακες (CFCs), προερχόμενοι από σπρέι και ψυκτικές συσκευές, επίσης συνεισφέρουν στο φαινόμενο. Η ποσότητα υδρατμού ελέγχεται βασικά από τη θερμοκρασία της επιφάνειας του ωκεανού και από διαδικασίες μεταφοράς, οπότε η παγκόσμια κατανομή της ατμοσφαιρικής συγκέντρωσής του είναι πολύ μεταβλητή.
Οι αλλαγές στη μέση ετήσια συγκέντρωση του CO2 με τον χρόνο είναι μια από τις συχνότερα αναφερόμενες αιτίες της πρόσφατης κλιματικής αλλαγής. Μετρήσεις δείχνουν μια αύξηση από 315,98 μέρη στο εκατομμύριο κατ' όγκον ξηρού αέρα το 1959, σε 377,38 το 2004. Στη συνολική διάρκεια της βιομηχανικής εποχής, δηλαδή από το 1750 μέχρι σήμερα, η ατμοσφαιρική συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα έχει αυξηθεί κατά 31%, η αύξηση επιταχύνεται, ενώ ανέρχεται γύρω στο 0,4% ανά έτος εδώ και δύο δεκαετίες. Η αύξηση γενικά αποδίδεται σε ανθρωπογενείς εκπομπές λόγω της καύσης ορυκτών καυσίμων και της αποψίλωσης δασών. Περίπου το μισό των ανθρωπογενών εκπομπών CO2 δεσμεύονται από διαδικασίες στους ωκεανούς και στην επιφάνεια της ξηράς, πράγμα που ελαττώνει ή τουλάχιστον καθυστερεί το δυναμικό θέρμανσης αυτών των εκπομπών. Το διοξείδιο του άνθρακα είναι ευδιάλυτο στους ωκεανούς, λόγω της ανθρακικής χημείας. Το ολικό διαλυμένο CO2 στους ωκεανούς είναι περίπου 50 φορές αυτό της ατμόσφαιρας. Στην ξηρά, το διοξείδιο προσλαμβάνεται από τα οικοσυστήματα, αυξανόμενο με τη βιολογική δραστηριότητα.
Το μεθάνιο CH4 αυξήθηκε κατά 151% από το 1750 και η συγκέντρωσή του συνεχίζει να μεγαλώνει. Η παρούσα συγκέντρωση είναι η μεγαλύτερη τα τελευταία 420.000 χρόνια. Περίπου οι μισές από τις τρέχουσες εκπομπές CH4 είναι ανθρωπογενείς, από τα ορυκτά καύσιμα, την κτηνοτροφία, τους ορυζώνες και τις χωματερές.
* Φρέντερικ Τέιλορ, καθηγητής Ατμοσφαιρικής Φυσικής (Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης), Νικόλαος Μαντάς (Πανεπιστήμιο Κρήτης), Νίκος Χατζηαναστασίου, Αγγελική Φωτιάδη, Χρήστος Παπαδήμας και Βασίλης Παππάς (Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων), Χρήστος Ματσούκας (Πανεπιστήμιο Αιγαίου), Κώστας Παυλάκης (ΤΕΙ Ηρακλείου), Νίκη Κληρίδου (Πανεπιστήμιο Κύπρου) και Παναγιώτης Λάββας (Πανεπιστήμιο Αριζόνας).ENET