_{تالیف: دکتر سلطانی نژاد}

"بنام خداوند بزرگ"

اقلیم و تغییرات آن با تکیه بر میزان تولید دی اکسید کربن

 

شاید قبل از اینکه وارد بحث اصلی اقلیم شویم، لازم باشد، تفاوت بین اقلیم و آب و هوای محلی را توضیح دهیم.(Weathering ).

آب و هوا به شرایط اتمسفری اطلاق می شود که در مکان مخصوص و مدت زمان معین اتفاق افتاده و روز به روز دچارتغییر می گردد.

 

 

 

"بنام خداوند بزرگ"

اقلیم و تغییرات آن با تکیه بر میزان تولید دی اکسید کربن:

 

شاید قبل از اینکه وارد بحث اصلی اقلیم شویم، لازم باشد، تفاوت بین اقلیم و آب و هوای محلی را توضیح دهیم.(Weathering).

آب و هوا به شرایط اتمسفری اطلاق می شود که در مکان مخصوص و مدت زمان معین اتفاق افتاده و روز به روز دچارتغییر می گردد.

آب و هوا معمولاً توسط یک سری اندازه گیریها قابل تعریف است، درجه حرارت، نزولات جوی، سرعت باد و پوشش ابر و رطوبت، این پارامترها، قادرند با توجه به اینکه یک فرد در کجا زندگی می کند، میزان تغییرات را اندازه گیری کنند.

بعنوان مثال: اگر کسی در نزدیک خط استوا زندگی می کند، بسختی می تواند تغییرات روزانه درجه حرارت را پیش بینی نماید و این مهم بخاطر آنست که تغییرات در طول سال نسبتاً کوچک و غیر قابل ملاحظه و مشاهده می باشند.

در عوض اگر کسی دور خط استوا زندگی می کند، در این حالت تغییرات آب و هوائی(Weathering) بسیار قابل ملاحظه خواهد بود.

بعنوان مثال: در بعضی از مناطق جهان، نوسانات و تغییرات درجه حرارت از ماه ژولای تا ژانویه متجاوز از 50 درجه سلسیوس است و در واقع تغییرات حیرت آوری از یک روز  برای روز بعد قابل ملاحظه است.این وضعییت در نیو انگلند قابل مشاهده می باشد.

 

 

 

از طرف دیگر، بدون توجه به موقعیت مکانی، الگوی سالانه آب و هوا(Weather) سال به سال تکرار می شود. واین چنین الگوی آب و هوای تکرار شونده در واقع اقلیم(Climate) نام دارد.

اقلیم اساساً میانگین شرایط آب و هوائی در یک دوره طولانی است.

بعنوان مثال: آب و هوا، درجه حرارت روزانه را بیان می کند، ولی اقلیم میانگین درجه حرارت را در یک فاصله طولانی بیان می دارد.(از سال 1295 الی 1392)

شرایط اقلیمی برای افراد معمولاً ثابت به نظر می رسد، ولی اقلیم در بعضی از سالها سردتر و مرطوبتر از میانگین است، و در سالهای دیگر ممکن است، گرم تر و خشکتر باشد ، این مقادیر با هم دیگر بالانس شده ودر نهایت به حالت تعادل نسبی در می آیند.

در نتیجه عمل فوق، میانگین درجه حرارت و نزولات جوی در طول زمان ثابت باقی میماند.

اگر آب و هوا در یک مدت زمان طولانی به طرف میانگین بر نگردد و همواره زمستانی تر، سردتر و برفی تر گردد و یا تابستان های آن گرمتر و خشک تر گردد، چه اتفاقی می افتد؟

در چنین شرایطی شاهد تغییر اقلیم خواهیم بود.

تغییر اقلیم در واقع یک جابجائی(shift) در میانگین دراز مدت آب و هوای است.

این انحراف ممکن است باعث تولید درجه حرارت خنکتر ، یا گرمتر، کم و یا زیاد شدن نزولات جوی، رطوبت بیشتر و یا کمتر و نیز وجود بادهای قوی تر یا آرامتر ،ملایم تر و ضعیف تری گردد.

 

 

 

 

 

 

تغییرات اقلیمی در طول زمان:

علی رغم غیر مملوس بودن تغییرات اقلیمی در کوتاه مدت، ولی این تغییرات بعنوان یک قانون اجتناب ناپذیر طبیعت و محیط زیست همواره در طول زمانهای متمادی و متوالی رخ میدهند.

هیج استثنائی در کار نیست و همه فاکتورهای مربوط به اقلیم تغییر پذیرند.

بدلیل کوتاهی عمر انسان و سایر موجودات زنده، این تغییرات در درازای عمر انسان غیر محسوس بوده و به نظر می رسد که از ثبات نسبی برخوردار باشند. طی قرون، تغییرات قابل ملاحظه ای در میزان درجه حرارت و مقدار نزولات جوی بوجود می آید، این دست یابیها از طریق مقایسه اعداد و ارقام در طول یک قرن، قابل مشاهده گردیده است.

بعنوان مثال: در بعضی از دورانها زمین بسیار گرمتر از امروز(1393) بوده است و در عوض در دورانهای دیگر بسیار سردتر از وضعیت فعلی بوده است.

دورانهای سرد را اعصار یخبندان (lce ages) نامیده اند.

یخبندان اخیر 30000 سال پیش آغاز شد و برای مدت 12000 سال ادامه داشت.

در طول آن دوره تکه یخ بسیار عظیمی اغلب مناطق اروپا و امریکای شمالی را فرا گرفت.

در امریکای شمالی که امروزه به آن شیکاگو(Chicago) می گویند، پوشش یخ فوق العاده بود و فقط در طول ده هزار سال گذشته توده های عظیم یخی بنحو قابل ملاحظه ای متراکم گشته و درهم فرورفته اند.

در واقع این درهم فرورفتگی و تورفتگی صفحات یخی بود که مقدمات آغاز کشاورزی و انقلاب پیچیده جوامع انسانی را فراهم آورد.

در طول ده هزار سال گذشته، اقلیم حداقل برای چند بار گرم و سرد شده است.

بعنوان مثال: در طول قرون وسطی درجه حرارت بالا رفته و سیاره زمین گرم شده است و در طول سالهای 1300 و 1860 میلادی درجه حرارت در دوران کوتاه یخبندان پائین آمده و کره زمین سرد شده است.

این تغییرات در آثار باقیمانده از گذشتگان (نقاشی روی سنگ ها) نشان داده شده است،  و نقاشیهای دروران های سرد و گرم با هم تفاوت دارند.

بالانس گرمای سیاره زمین، علت تغییرات اقلیمی:

اساساً گرما و سرمای اقلیمی توسط تغییرات ایجاد شده در تعادل و بالانس گرمائی کره زمین بوجود می آیند.

یعنی تفاوت بین مقادیر انرژی که وارد اتمسفر شده و از آن خارج می گردد.

اگر مقدار انرژی که به اتمسفر وارد می شود بیشتر از مقداری که خارج می گردد، باشد، در چنین حالتی انرژِی در اتمسفر تجمع پیدا کرده و موجب گرم شدن اقلیم می شود.

اگر انرژی خارج شده از اتمسفر بیش از انرژی وارده به آن باشد، در چنین وضعیتی اقلیم سرد می گردد .

تعادل گرمائی کره زمین در هر دو حالت فوق بر هم می ریزد.

 

مقدار انرژی وارد به سطح زمین چقدر است؟

در بسیاری از مباحث قبلی این سایت توضیح دادم که تشعشع الکترو مغناطیسی منبع اصلی انرژی وارده به سطح زمین است.

ثابت خورشیدی (Solar constant) مقدار انرژی است که به لایه های خارجی اتمسفر وارد می گردد. مقدار ثابت خورشیدی در طول عمر سیاره زمین  بدلیل تغییرات اقلیمی متفاوت بوده است و این تغییرات در طول 150 سال گذشته ادامه داشته است .

حداقل بخشی از دوران یخبندان کوتاه مدت، بواسطه کند شدن فعالیت خورشیدی حادث گردیده.

زمانیکه انرژی خورشیدی به اتمسفرخارجی می رسد، میزان انرژی که به سطح زمین برخورد می کند، توسط ترکیب اتمسفر قابل تعیین است.

در چنین حالتی ابرهای موجود در اتمسفر نور خورشید را انعکاس می دهند. بنابراین افزایشها در پوشش ابری اتمسفر باعث کاهش میزان انرژی  برگشتی به سطح می گردد.

این مقدار انرژی در حال ورود به سطح زمین نیز توسط ذرات و آئروسلها قابل کاهش می باشد.(آئروسلها و ذرات، در واقع ذرات بسیار ریز جامد و قطرات مایعی هستند که در اتمسفر برای مدتی طولانی معلق میمانند.)

ذرات و آئروسلها یا نور خورشید را به فضا بر می گردانند(انعکاس) و یا در جهات مختلف قبل از اینکه به زمین برسد، آن را دراتمسفر پخش می نمایند.

یکی از مهمترین منابع آئروسلها، ذراتی  سولفوری هستند که از آتشفشانها به فضا پرتاب می گردند.

آئروسلهای فسفات به دو طریق بر بالانس و تعادل گرمائی سیاره زمین اثر(affect)     می گذارند.

1- آئروسلها و ذرات، انرژی خورشید را قبل از اینکه بر سطح زمین نازل گردد، منعکس کرده و در جمیع جهات اتمسفر توزیع می کنند.

2- ذرات تشکیل ابرها را افزایش می دهند و با تشکیل و افزایش ابرها، در واقع انرژی خورشید را بیشتر منعکس کرده و در فضا توزیع می نمایند.

آتشفشانها بصورت متناوت و در فواصل زمانی معین، مقدار بسیار زیادی سولفور، خاکستر و سایر ذرات را به داخل اتمسفر پرتاب می کنند و این ذرات برای چندین سال در فضا باقی میمانند.

در طی دوران ماند ذرات در فضا، اقلیم سیاره زمین بنحو قابل ملاحظه ای سرد می گردد. میانگین درجه حرارت سیاره زمین در طول سالهای 1991 الی 1992 میلادی، به واسطه پرتاب ذرات آتشفشانی کوه پیناتوبو(pinatobo) در فیلیپین یک درجه سردتر گردید.

واکنش های گداخت هسته ای (nuclear fusion)خورشید که در درجه حرارت بسیار بالائی می سوزند از طریق تشعشعات خورشید کره(photosphere)، انرژی لازم را به سطح زمین  جاری میسازند. انرژی  سطح خورشید معادل 5800 کلوین تخمین زده شده است.

این درجه حرارت بسیار بالای خورشیدی فوق العاده مهم است و تعیین کننده طول موج و محتوی انرژیتیک تشعشع است.

درجه حرارت بالای خورشیدی(k5800) بدین مفهوم است که اشعه ای که خورشید را ترک می کند، دارای مقادیر زیادی انرژی بوده و طول موج  آن بسیار حیاتی است.

گازهای موجود در اتمسفر زمین مقادیر قابل ملاحظه ای از تشعشعات با طول موج کوتاه را جذب نمی کنند.

طول موجهای کوتاه (short wave length)اگر به واسطه موانعی در فضا توزیع نشود و یا منعکس نگردند، نهایتاً به سطح سیاره زمین می رسند.

چه مقدار انرژی از زمین به فضا بر می گردد؟ (اثر گلخانه ای)

خشکیها و اقیانوس انرژی وارده با طول موج کوتاه ، که فوق العاده بالا می باشد را جذب می کنند و بدین ترتیب سطوح فوق گرم می شوند.

جذب انرژی توسط سطوح زمین معمولاً سریع از انعکاس آن از زمین به فضا است.

این موضوع بخاطر آن است که سطح زمین گرم تر از انرژی وارده خورشیدی است .

(در حدود 6 درجه سانتیگراد ) لذا انرژی وارده را بسرعت جذب می کند.

مقداری انرژی که از زمین به داخل اتمسفر تشعشع می یابد، بسیار کمتر از انرژی خورشیدی است که به اتمسفر وارد می شود و طول موج بلندتری نیز دارد.

تغییر از تابش با طول موج کوتاه به تشعشع با  طول موج  بلند برای سیاره زمین بسیار مهم و قابل ملاحظه است و این موضوع به خاطر آن است که بعضی از گازهای اتمسفری که به گاز گلخانه ای(Greehouse gases) معروفند، مقدار زیادی از تابش با طول موج بلند را جذب (absorb) می کنند.

گازهای گلخانه ای، عبارتند از بخار آب(H₂o)، دی اکسید کربن(Co₂)، متان(CH₄)، کربن های کلروفلوره(Cfcs)، اکسید نیتروژن(N₂o)، این گازها همراه با ذرات و آئروسلها تابش را جذب کرده و انعکاس(بر می گردانند) می دهند و بنابر این بر بالانس و تعادل گرمائی و انرژی اتمسفر اثر می گذارند.

قدرت و توانمندی اتمسفر برای جذب انرژی با طول موجهای بلند و تبدیل آن به گرما، اثر گلخانه ای (Greehouse effect) نام دارد.

اثر گلخانه ای اتمسفر را گرمتر از آن چیزی که باید باشد، می نماید.

اگر تابش با طول موج بلند برگشتی از زمین و تابش با طول موج کوتاه وارده به اتمسفر از خورشید به یک اندازه از اتمسفر عبور کند، در چنین حالتی اثر گلخانه ای یک پدیده طبیعی است که اتمسفر پائین تر را تا حدود 25 درجه سانتیگراد را گرم نگه میدارد.

بدون اثر گلخانه ای، میانگین درجه حرارت سیاره زمین 15 درجه سلیسیوس خواهد بود.

لذا، گرمای گل خانه ای طبیعی برای سیاره زمین حیاتی و برای حیات  فوق العاده ضروری خواهد بود.

اگر میانگین درجه حرارت زمین زیر نقطه یخبندان بود، زندگی و حیات تکامل پیدا نمی کرد.

استحکام اثر گلخانه ای توسط نیروی تشعشع (radiative forcing) اندازه گیری    می شود. و نیروی تابش در واحد وات بر متر مربع قابل اندازه گیری است(W/m²).

مقدار کل انرژی به وات(Watts) توسط گازهای موجود در بالای سطح یک مترمربعی زمین جذب می شوند.

انواع و مقادیر گازها و ذرات در اتمسفر نیروی تابش هر گاز را تعیین می کنند.

قدرت و توانمندی جذب انرژی با طول موج بالا غالباً متناسب با مقداری است که توسط یک مولکول دی اکسید کربن جذب می شود، و این جذب، قابل اندازه گیری است.

کلروفلوروکربن ها، موثرترین جذب کننده های تابش با طول موج بلند می باشند. انواع cfcها، یا مولکولهایcfc، قادرند هزاران بار انرژی را بیشت از مولکول های  دی اکسید کربن جذب کنند.

خصوصیات و ویژه گیهای گازهای گلخانه ای

 

قدرت و توانمندی یک گاز در جذب انرژی و غلظت آن، نقش آن  را در اثر گلخانه ای تعیین میکنند.

دی اکسید کربن به استثناء آب، فراوانترین  گاز گلخانه ای است.

در آغاز سال 250 میلادی برای هر یک میلیون مولکولی که در اتمسفر وجود داشت، تعداد 375 مولکول آن دی اکسیدکربن بود. یعنی 375 ppm.

و حدود 1800 ppb متان و 318 ppb اکسید نیتروژن.

غلظت گازهای کلروفلوروکربن در اتمسفر بسیار ناچیز است و بصورت ppt اندازه گیری می شود.

یعنی یک قسمت در هر ترلیون که مساوی یک قطره در یک استخر شنای بزرگ می باشد.

با افزایش غلظت گاز در اتمسفر، این امکان را به او داده میشود که گرمای بیشتری را به دام اندازد و در واقع هر اندازه مقدار مولکولهای گاز بیشتر باشد ، مشارکت گاز در اثر گلخانه ای ملموس تر است.

یک مولکول cfc قادر است هزاران بار انرژی را بیشتر از یک مولکول دی اکسیدکربن جذب نماید.

ولی در حدود یک ملیون مولکول دی اکسیدکربن به ازای هر مولکول cfc در فضا موجود است، نتیجه خالص و کلی این است که دی اکسیدکربن بسیار بیشتر از cfc و همه گازهای موجود دیگر در اتمسفر، انرژی را جذب می کند. البته بغیر از بخار آب که محاسبه     نمی شود.

غلظت گازهای گلخانه ای بستگی به زمان میانگین توقف آنها در اتمسفر دارد. یعنی اینکه میانگین زمان توقف یک مولکول در اتمسفر چقدر است.

این پدیده زمان ماند(residence time) نام دارد. زمان ماند اغلب گازهای گل خانه ای در اتمسفر بالا است.

در نتیجه این مهم، غلظت گازهای گلخانه ای در سرتاسر اتمسفر بنحو بسیار بالائی مخلوط میباشد.

غلظت دی اکسید کربن در هر لایه اتمسفر و در هر کجای آن تقریباً همسان است.

به بعبارت دیگر زمان ماند آئروسلهای سولفات، اگر در لایه های بالائی اتمسفر تزریق گردند، در حدود دو سال خواهد بود. ولی اگر در سطح زمین منتشر شوند، فقط از یک هفته تا 10 روز عمر دارند.

لذا این زمان ماند کوتاه از مخلوط شدن کامل گازهای سولفات جلوگیری کرده و باعث می گردد که این گاز در محل انتشار بیشترین اثر را داشته باشند. این موضوع در نیمکره شمالی مشهود است.

خلاصه مطالب مربوط به بالانس و تعادل گرمائی سیاره زمین:

1- تعادل گرمائی  توسط مقدار موج کوتاه انرژی خورشید که وارد اتمسفر می گردد، و موج بلند تابشی که اتمسفر را ترک می کند، تعیین می گردد.

انرژی خورشید با موج کوتاه حاوی مقادیر فراوان انرژی از اتمسفر زمین عبور کرده و سطح زمین را گرم می نماید و این انرژی سپس با طول موج بلند و انرژی با کیفیت پائین از سطح زمین انعکاس یافته و روانه اتمسفر می گردد.

بخش قابل ملاحظه ای از انرژی تابشی با طول موج بالاقبل از اینکه وارد فضا شود، توسط گازهای گلخانه ای جذب می گردد.

این گازها عبارتند از: بخار آب(H₂o)، دی اکسید کربن(Co₂)، متان(CH₄)، میزان انرژی جذب شده به واسطه گازهای گلخانه ای توسط نیروی تابشی            (radiative farcing) اندازه گیری می گردد.

بطور کلی موارد ذیل در ماجرای گازهای گلخانه ای، در فضا رخ می دهد:

1- انرژی خورشیدی بسیار پرقدرت با طول موج کوتاه از خورشید کنده شده و پس از مسافرت طولانی در فضا به سطح زمین نازل می گردد.

2- سطح زمین توسط انرژی با طول موج کوتاه و پرقدرت گرم می شود.

3- سطح گرم شده زمین، انرژی با طول موج بلند خود را تحت عنوان گرما، مجدداً به فضا برگشت می دهد.

4- بخش قابل ملاحظه ای از انرژی تشعشع یافته از زمین قبل از اینکه به فضا برسد توسط گازهای گلخانه ای جذب می گردد و مقدار باقیمانده وارد فضا می گردد.

 

نیروی تابشی و فعالیت های انسانی:

(غلظت گازهای اتمسفری)

غلظت اتمسفری گازهای گلخانه ای از سال 1000 میلادی تاکنون بنحو بارزی در حال افزایش است.

بعنوان مثال: غلظت اتمسفری دی اکسید کربن از 316 ppm در سال 1918 میلادی به 375ppm در سال 2005 میلادی، افزایش یافته است و این روند هم چنان ادامه دارد.

دانشمندان مربوط،با انجام آنالیزهائی غلظت اتمسفری دی اکسید کربن  را در طول 500000 سال گذشته از 200ppm تا 400ppm تخمین زده اند.

این مهم بدین معنی است که غلظت 375ppm دی اکسید کربن در سال 2005 میلادی  بیشترین غلظتی است که در طول 420000 سال گذشته، موجود بوده است.

گازهای دیگر گلخانه ای نیز نظیر الگوی افزایشی فوق را نشان می دهند.

غلظت متان (CH₄) در طول صدسال گذشته بنحو بارزی افزایش یافته است.

و در طول 420000 سال به حد ماکزیمم خود رسیده است.

 

اخلال در چرخه جهانی مواد در محیط زیست باعث تغییر در اقلیم می گردد:

(B.G.C)

تقریباً غلظت اتمسفری همه گازهای گلخانه ای و آئروسلهای سولفاته(Sulfate) در طول نیم میلیون سال گذشته، به  بالاترین حد خود رسیده است.

آیا افزایش همزمان گازهای گلخانه ای و آئروسلهای سولفات واقعاً تصادفی است؟!

پاسخ منفی است(no).

این افزایش عمداتاً به واسطه فعالیتهای انسانی است که باعث اخلال در چرخه جهانی موادی مثل کربن، نیتروژن و سولفور در محیط زیست گردیده است.

اگر تمرکز دقیقی بر چرخه های مواد در محیط زیست داشته باشیم بخوبی در می یابیم که فعالیت های انسانی باعث افزایش در غلظت های اتمسفری دی اکسید کربن، متان، آئروسلهای سولفات و سایر+ ذرات گردیده است.

انسانها با تسریع در جریانهای(Flows) موجود، جریانهای جدیدی از چرخه جهانی کربن را بوجود آورده اند و بدین طریق چرخه جهانی کربن و سایر مواد را تغییر داده اند.

و بصورت کلی و خالص، این تغییرات میزان کربن انباشته شده در اتمسفر را در شکل متان و دی اکسید کربن افزایش داده است.

مقدار فراوانی کربن تحت عنوان سوخت های فسیلی شامل ذغال سنگ، نفت، گاز طبیعی و نفت شیل و قطران در قشر زمین نهفته است،  این سوخت ها بقایای کربنی گیاهان و موجودات میکروسکوپی هستند که در طول میلیونها سال در قشر(پوسته) زمین تجمع پیدا کرده اند.

این تجمع تا حدود بسیار زیادی توسط انقلاب صنعتی بر عکس شده(reverse) است.

جامعه بشری به واسطه سوزاندن سوخت های فسیلی جریانهای جدیدی از کربن ایجاد کرده اند و آنرا به شکل دی اکسید کربن که یکی از محصولات فرعی سوخت است، به فضا انتشار میدهند.

CH₄+ 2O₂ CO₂+2H₂O +210.8Kcals

میزان دی اکسید کربن پرتاب شده در فضا در هر یک از سوخت های فسیلی فرق می کند.

جدول ذیل میزان کربن رها شده در فضا از هر سوخت را نشان می دهد:

میزان انتشار کربن سوخت ها فسیلی

 

از سوخت هائی  که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند، گاز طبیعی تنها سوختی است که کمترین میزان دی اکسید کربن را در واحد انرژی در فضا منتشر می کند و در عوض ذغال سنگ نوع دیگر سوخت فسیلی است که بیشترین میزان دی اکسید کربن را در فضا پرتاب می نماید.

منابع جایگزین سوخت های فسیلی، مانند نفت شیل و ذغال سنگ مایع شده   (Liquefied coal) قادرند مقدار بسیار زیادتری دی اکسید کربن در هر واحد انرژی را تولید کنند.

لذا، انتشار کربن از سوختهای فسیلی به واسطه استفاده فزاینده انسان، از این سوخت ها و وابستگی بشر به این نوع سوخت بسیار مهم است و لازم است برای این جریان جدید کربن (CO₂) که در اتمسفر ایجاد شده چاره اندیشی جدیدی نیز صورت گیرد،تا بتوان از اخلال در چرخه های طبیعی کربن، جلوگیری کرد.

مقداری از کربن انبار شده در سوخت های فسیلی نیز در شکل متان(CH₄) وارد اتمسفر (atmosphere) می گردد.

متان یکی از ترکیببات مهم گاز طبیعی است.

تولید، حمل و مصرف گاز طبیعی، باعث نشط متان و وارد شدن آن به اتمسفر میگردد.

متان نیز از معادن ذغال به فضا رها می گردد و کارگران معدن همواره از این گاز خاطره های ترسناک و وحشتناکی دارند. و به آن گاز ذغال (coal gas) می گویند.

این گاز قادر است در معادن انفجار ایجاد کرده و کارکنان را خفه کند.

حوادث زیادی در خصوص انفجار معادن ذغال سنگ و به دام افتادن کارکنان در چنگال متان، در جهان رخ داده است.

مورد اخیر آن در معادن ذغال سنگ ترکیه رخ داد که منجر به کشته و مجروح شدن تعداد زیادی از کارگران گردید.

با افزایش استفاده های انسانی از معادن استخراج ذغال سنگ، میزان فرار متان به داخل اتمسفر نیز فزونی یافته است.

علاوه بر موارد فوق سوخت های فسیلی نیز مقادیر قابل ملاحظه ای سولفور(Sulfur)  بهمراه دارند.

با سوزاندن سوخت های فسیلی سولفور نیز در فضا انتشار می یابد.

در طول 150 سال گذشته افزایش قابل ملاحظه ای در میزان انتشار گازهای سولفور که عمدتاً به واسطه فعالیت های انسانی حادث گشته است، بوجود آمده است.

گازهای سولفور نور خورشید را انعکاس داده و باعث افزایش شکل گیری ابرها می گردند، این وضعیت اثر خنک کننده گی دارد.

نیتراتها، آمونیاک، کربن سیاه و آئروسل های کربن ارگانیک که توسط سوزاندن سوخت های فسیلی و توده زنده بوجود می آیند نیز در اثر  خنک کنندگی اتمسفر زمین نقش عمده دارند.

کلیت(totality) این اثرات هنگامیکه توسط دودکشهای بلند به طبقات بالای اتمسفر پرتاب می شوند، چند برابر شده و از آنجائیکه برای مدت زیادی در اتمسفر باقی می مانند، اثر خنک کننده گی آنها افزایش می یاید.

فعالیت های انسانی نیز میزان کربن انبار شده در محیط زیست خشکی را کاهش میدهد، فرآیند عمومی که انسانها میزان کربن انباشته شده در طبیعت خشکی را تغییر داده اند، تحت عنوان تغییر کاربری زمین از آن یاد می شود.

این تمرین(تغییر کاربریland use change)، اکوسیستم های طبیعی را برای برآورده کردن نیازهای انسانی، تبدیل به استفاده های دیگری می نماید.

لذا، جابجای اکوسیستم ها غالباً باعث کمتر شدن انباشته های کربن نسبت به وضعیت طبیعی آنها است.

یعنی اکوسیستم های مصنوعی میزان کربن کمتری را در چرخه انبار می کنند. بعنوان مثال:

پوشش گیاهی یک کیلومتر مربع از جنگل های بارانی حاره ای به مقدار 3.12 میلیون تن کربن را در انبارهای مربوط ذخیره می گرداند، در صورتیکه یک کیلومتر مربع سرزمین کشاورزی غلات، فقط 2.0 میلیون تن کربن را در انبار مربوط ذخیره می کند.

راستی، این کربن تولید شده از پوشش های گیاهی طبیعی کجا می رود؟

این کربن در شکل دی اکسید کربن مستقیماً وارد اتمسفر می شود.

کشاورزان در اکثر مناطق جهان برای انجام عملیات کشاورزی، جنگل های منطقه را سوزانده و زمین ها را برای کشت غلات آماده می کنند، این جنگل سوزی عمدی توسط کشاورزان مقادیر فراوانی کربن را بصورت غیر طبیعی وارد اتمسفر می نماید.

کربن به طرق گوناگون دیگری از قبیل تخریب، فساد پذیری ضایعات بیولوژیک ، چوب، و مواد چوبی نیز وارد اتمسفر می گردد.

کشاورزی قادر است چرخه کربن را تغییر داده و باعث افزایش غلظت اتمسفری متان گردد.

تنها در سال 2004 میلادی تعداد 1.3 میلیارد دام، باعث گردید که مقادیر بسیار فراوانی متان، وارد اتمسفر گردد و بدین ترتیب تغییرات اتمسفری فراوانی در قالب نوسانات درجه حرارت نزولات جوی و رطوبت در سیاره زمین بوجود آمد.

اضافه کردن کربن به چرخه های طبیعی مواد، باعث می گردد که خطرات وسیع اقلیمی ایجاد گشته و تبعات محیط زیستی فراوانی در قالب ناهنجاریهای محیط زیستی ایجاد گردد.

 

در صورت ادامه این روند، تخریب وحشتناک محیط زیست ایجاد گشته و  سامانه های     طبیعی سیاره حیات با اختلالات جدی همراه می گردد، در چنین حالتیهائی، لذت زندگی برای انسان و همه موجودات زنده دیگر از بین خواهد رفت و آنچه که در نهایت باقی می ماند، سرنوشت شومی است که حیات را برای هر جنبنده ای سخت و ناممکن می گرداند.

آیا اقلیم در حال تغییر کردن است؟

دانشمندان با بررسی اشعه های خارج شده از زمین بطرف فضا و طول موجهای بلند مربوط به این امر، دریافته اند که میانگین درجه حرارت زمین در طول سالهای 1860 تا 2005 میلادی، تغییرات قابل ملاحظه ای داشته است.

با این افزایش درجه حرارت، سطح آب اقیانوسها بالا آمده و در نتیجه باعث ذوب شدن یخهای قطبی گردیده است.

تغییرات رفتاری در گونه های مختلف حیوانی نیز بواسطه تغییرات اقلیمی بوجود آمده است.

مسائلی از قبیل مهاجرت زودهنگام، تغییراتی در فصل تولید مثل و سایر ناهنجاریهای دیگر، همگی نشان از تغییرات وسیع اقلیمی است.

بر اساس آنالیز آماری و داده های تاریخی، فعالیت های انسانی عمده علل تغییرات اقلیمی قلمداد گشته اند.

البته در مواردی نیروهای طبیعی نیز به کمک فعالیت های انسانی، باعث تشدید تغییرات اقلیمی گردیده است.

فعالیت های خورشیدی و آتشفشانها(Solar activities and volcanoes) از جمله نیروهای طبیعی تغییرات اقلیمی بشمار میروند.

ردپای اکولوژیکی – محیط زیستی انسان در انتشار دی اکسید کربن:

هر انسان چه مقدار دی اکسید کربن انتشار می دهد؟

تولید دی اکسید کربن ناشی از فعالیت انسانی در کشورهای پیش رفته بسیار بالا است و در مواردی هر نفر سالانه 20 تن دی اکسید کربن در هوا منتشر میکند.

برای شناسائی این که چه اقدامات و فعالیت های منجر به انتشار دی اکسید کربن(Co₂) می شود، لازم است خریدهای افراد در طبقه بندی قرار گیرد: این خریدها معمولا بر دو وجه استوارند:

1-مستقیم .  2-غیر مستقیم.

بعنوان مثال: خریدهای مستقیم انرژی و خرید کالاهای محیط زیستی دیگر که بصورت غیر مستقیم از انرژِی استفاده کرده اند، باید مورد محاسبه قرار گیرد.

محاسبه میزان کربن انتشار یافته هر فرد که ناشی از خرید مستقیم انرژی است، کاملاً ساده می باشد، کافی است مقدار بنزین ،نفت و گاز طبیعی را که در طول سال خریداری کرده اید، در ضریب انتشار دی اکسید کربن مربوط به هر حامل  ضرب نمائید.

بعنوان مثال:

52w/y *ضریبkg/gall 2.42 x 20= دی اکسید کربن انتشار یافته ناشی از خرید  20 لیتر در هفته بنزین

Kg of Co₂/year 2516 =

2193kg/year = 12 x 2.77 x 66gal/m = نفت / Co₂

12m/y x 0.015kg/ft³ x ft³/m = گاز Co₂

12m/y x 0.543kg/kwh x 589kwh/m = برق Co₂

3838kg Co₂/year

موارد و محاسبات فوق تولید مستقیم دی اکسید کربن Co2، ناشی از مصرف مستقیم نفت، گاز و برق را شامل می گردد و تولید غیر مستقیم Co2 بواسطه استفاده های غیر مستقیم از منابع حاصل می گردد و با استفاده از خریدهای ماهانه شما محاسبه شده است .

 

بعنوان مثال:

Co₂ of 316.8kg= m/y 12 x $ /0.22kg x 120$/m ناشی از مصرف منابع بیولوژیک در سال 
Co_2/y of 522.7=2kg m/y 12 x /$ 0.726kg x 60$/m ناشی از مصرف مواد معدنی
Co_2/y of118 . 2kg= m/y 12 x /m 0.197 x 50$/m ناشی از مصرف ساخت سازه های پایدار و با دوام
Co₂/year 360kg= m/y 12 x /y 0.60kg x 50$/m ناشی از خدمات حمل و نقل
Co₂ of167kg= m/y 12 x /$ 0.139kg x 100$/m ناشی از سایر مصارف

5000=3838+1400=تولیدیCO₂جمع کل

 

تفسیر ردپای محیط زیستی انسان در میزان تولید دی اکسید کربن: ( Co₂)

1-آیا همه مردم بصورت یکسان دی اکسید کربن تولید می کنند، مسلماً خیر.

افراد و جوامع با توجه به نوع زندگی خود و نحوه تعامل با محیط زیست، میزان تولید متفاوتی از دی اکسید کربن را بصورت اجباری برعهده دارند، این میزان با توجه به سطح درآمد و زندگی افراد نیز متفاوت است.

مثلاً یک خانواده ثروتمند چندین برابر یک خانواده متوسط و هزاران برابر یک خانواده ضعیف دی اکسید کربن تولید می کند.

2-اگر همه مردم از ناوگان حمل و نقل عمومی استفاده کنند، درصد تولید دی اکسید کربن بنحو قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.

بطور کلی صرفه جوئی در همه مصارف زندگی باعث می گردد که تولید دی اکسید کربن بنحو حیرت آوری کاهش یافته و چرخه کربن نیز بصورت طبیعی و پایدار به فعالیت  خود ادامه دهد.

3-با محاسبه متراژ یک زیست بوم می توان پوشش علفی مورد نظر را برای  جذب دی اکسید کربن تولیدی هر نفر نیز محاسبه کرده و اقدامات لازم را در خصوص ایجاد فضای سبز جذب کننده دی اکسید کربن ،انجام داد.

بعنوان مثال: با محاسبه میزان تولید اولیه خالص(NPP) برای زیست بوم و تقسیم دی اکسید کربن تولیدی بر میزان NPP، متراژ لازم برای جذب دی اکسید کربن حاصل می گردد.

4.9m²=5000/1014kg/m²

4-میزان تولید دی اکسید کربن در سال2003 میلادی در مکزیک بصورت میانگین برای هر نفر 4 تن تخمین زده شده است.

این میزان در کشورهای اروپائی و امریکا متجاوز از 19 تن است و در ایران بصورت میانگین و سرانه هر نفر در سال 5 تن دی اکسید کربن تولید می کنند.

لذا اگر بتوان میزان تولید دی اکسید کربن را متعادل نگاه داشت(هر نفر در سال 3 تن)، براحتی می توان بر مشکل گرمای جهانی غلبه کرد، این مهم به واسطه صرفه جوئی در مصرف انرژی و خرید کالا های با دوام میسر می گردد.

 

 

 

 

 

 

خلاصه مفاهیم کلیدی مربوط به اقلیم و تغییرات آن:

1-اقلیم سیاره زمین توسط بالانس و تعادل گرمای آن تعیین می گردد.

تعادل گرمائی خود نیز با مقدار انرژی با طول موج کوتاه خورشیدی وارده به زمین و انرژی با طول موج بلند خارج گشته از زمین، میسر می گردد.

فعالیت های خورشیدی، ابرها، آئروسلها و سایر ذرات کیهانی  در اتمسفر، میزان انرژی وارده به زمین را تعیین می کنند.

در صورتیکه انرژی انعکاس یافته توسط گازهای گلخانه ای تعیین می گردد.

گازهای گلخانه ای، بصورت طبیعی در اتمسفر موجود بوده و بدون آنها سیاره زمین غیر قابل سکونت خواهد بود.

2-فعالیت های انسانی غلظت های گازهای گلخانه ای، آئروسلها و سایر ذرات را در فضا افزایش داده اند.

بدلیل تغییرات در چرخه های شیمیائی زیستی - زمین شناختی، در طول نیم میلیون سال گذشته، غلظت گازهای گلخانه ای به بالاترین حد خود رسیده است، بدین معنی که جریان     چرخه های کربن، نیتروژن و سایر مواد، به داخل اتمسفر افزایش یافته است و خارج شدن جریانها از اتمسفر نیز کاهش یافته است.

میزانی که این جریان تغییر می کنند بستگی به رشد جمعیت، فراوانی ثروت، تکنولوژیِ و قیمت های حاملهای انرژی دارد.

3-درجه حرارت جهان و سطح دریاها در طول 150 سال گذشته، افزایش داشته و بالا آمده اند، بعلاوه، طول فصل رشد گیاهان  نیز افزایش پیدا کرده است.

گونه های حیوانی مستقر در نیمکره شمالی به طرف شمال مهاجرت کرده و در ارتفاعات ساکن شده اند.

مجموعه تغییرات فوق نشان می دهد که اقلیم سیاره حیات در حال تغییر است.

آنالیزهای آماری داده های تاریخی و مدلهای شبیه سازی کامپیوتری اقلیم سیاره زمین،  همگی براین موضوع دلالت دارندکه بعضی از تغییرات اقلیمی به واسطه فعالیت های انسانی بوجود آمده است.

این فعالیتها باعث افزایش غلظت گازهای گلخانه ای، آئروسلهای سولفات و سایر ذرات در جو گردیده اند.

مدلهای شبیه سازی کامپیوتری پیش بینی می کنند که دو برابر شدن غلظت اتمسفری دی اکسید کربن، درجه حرارت سیاره زمین را در حدود 5.3 درجه سانتیگراد افزایش خواهند داد. بخشی از این افزایشات، مستقیماً با نیروی تابش (Radiative forcing) افزایش می یابد.

اثر مستقیم افزایش غلظت گازهای گلخانه ای به واسطه حلقه های بازخورد مثبت افزایش می یابد، بعنوان مثال:

بخار آب جو و  آلبیدوی(Albedo) سطح زمین از جمله کاتالیزرهائی هستند که در ایجاد حلقه های بازخورد مثبت نقش موثری دارند.

5-تغییرات اقلیمی می تواند، اثرات مثبت و منفی نیز داشته باشند، بعنوان مثال:

اگر درجه حرارت سریع تر از مهاجرت گونه های زیست بوم ها افزایش یابد، در چنین حالتی گونه ها در دام اقلیم های غیر قابل سکونت گرفتار گشته و منقرض(extinct)     می گردند.

اکوسیستم ها نیز ممکن است واژگون گشته و به اکوسیستم های ساده تری که سیستم های کم بهره دهی دارند، جایگزین گردند. و این گونه وضعیتی، موجودی منابع طبیعی و خدمات محیط زیستی را بشدت کاهش می دهد.

 

بالا رفتن درجه حرارت اقیانوس و ذوب شدن یخ ها، سطوح آب سطح دریاها و اقیانوسها را بالا آورده و باعث می گردد که سرمایه گذاریهای فراوانی در جهت حفاظت و حمایت از مستغلات ساحلی صورت پذیرد. در غیر این صورت مردمان کناره سواحل مجبور به خانه تکانی و مهاجرت خواهند شد.

6-از طرف دیگر تغییرات اقلیمی نیز می توانند باعث افزایش تولید غذا در سیاره زمین گردند، بدین صورت که غلظت زیاد و بیش از حد، دی اکسید کربن قادر است تولید اولیه خالص(NPP) را افزایش داده و کارائی مصرف آب را بالا ببرد.

درجه حرارت های گرمتر، طول فصل رشد را طولانی تر کرده و میزان تولید محصولات کشاورزی را افزایش می دهد.

از طرف دیگر ممکن است تولیدات کشاورزی، بعلت خشکی های معمول حاکم بر مناطق میان قاره ای (Midcontinental)، کاهش یافته و با افزایش استفاده از سموم دفع آفات نباتی نیز، کاهش محصولات بوجود می آید.

لازم است سیاست مداران، قانون گذاران، وزارت کشاورزی و منابع طبیعی، سازمان حفاظت محیط زیست و سایر ارگانهای مربوط، کمیته های تشکیل داده و هزینه های تغییرات اقلیمی را ارزیابی نمایند و در چنین حالتی است که تولید کننده گان و مصرف کننده گان کالاها می تواند فعالیت های منفعت و هزینه را بالانس و متعادل کرده و نسبت به انتشار گازهای گلخانه ای تجدید نظر نمایند.

 

البته در این خصوص عدم قطعیت های فراوانی وجود دارد که ممکن است که ارزیابیها را با مشکل مواجه نمایند.

لذا، سیاست مدارها و قانون گذاران باید، گزینه های مناسبی را برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای تدوین نموده و تبدیل به قانون کنند.

 

بعنوان مثال: ممکن است پروتکل کیوتو، قانون مناسبی نباشد ولی در اولین قدم، اقدام بجائی محسوب می گردد.