KLIMATSKE PROMENE

Prof. dr Branimir Grgur

Istina ili zabluda?

Klima-uređaj naše planete

Funkcionisanje današnje civilizacije je nezamislivo bez potrošnje ogromnih količina različitih vidova energije. Do skoro, osnovni vid dobijanja energije bio je baziran na upotrebi neobnovljivih, fosilnih izvora(ugalj, nafta i prirodni gas). Zbog njihove ograničene količine i posledica po Zemljin ekosistem do kojih njihova upotreba dovodi, teži se primeni i nekih drugih, alternativnih vidova energije. Danas, praktično nijedan politički skup ne prolazi a da se ne pomene reč „dekarbonizacija“, pod čime se uobičajeno smatra smanjenje ili potpuni prestanak upotrebe fosilnih goriva i emisije ugljen-dioksida. To je, međutim, samo jedan od mnogobrojnih faktora koji dovode do globalnog zagrevanja.

Praktično, svi vidovi energije kojima Zemlja raspolaže potiču direktno ili indirektno od energije zračenja Sunca. Svi neobnovljivi izvori na Zemlji su nastali delovanjem Sunca, u dalekoj prošlosti, tokom Permiumskog perioda obilja (pre 250-300 miliona godina), u procesu fotosinteze. Prilikom erupcije supervulkana u oblasti Sibira, koja je trajala 200.000 godina i izazvala Perm-Trijas katastrofu, kada je nestalo gotovo 95% biljnog i životinjskog sveta, veliki deo biljne mase bio je prekrivan naslagama pepela. To je dovelo do povećanog pritiska i temperature a, u zavisnosti od njihove vrednosti, i do formiranja uglja, prirodnog gasa i nafte. Takođe, i energija vetra i biomase je posledica zračenja Sunca.

Efekat “staklene bašte”

Sunce je veoma složene strukture. Jezgro predstavlja centralni deo Sunca. Sastavljeno je od vrelog i gustog gasa koje je u stanju plazme. U njemu vladaju visoka temperatura, između 15 do 20 miliona stepeni Celzijusa, i pritisak od 100- 400 milijardi bara. Izvor ogromne količine energije kojom Sunce raspolaže je reakcija termonuklearne fuzije jezgra vodonika u helijum. Energija koja se oslobodi stvaranjem 1 g He odgovara energiji od ~10-15 t dizela ili ~30-50 t uglja.
Najveći deo energije, u vidu visokoenetgetskog γ - zračenja (γ -fotoni), troši se na lokalno zagrevanje gasa. γ -fotoni teže da napuste duboke slojeve Sunca i, tokom puta ka površini, koji može trajati i do milion godina, gube veliki deo energije u interakcijama sa različitim česticama. Po dolasku na površinu Sunca, energija kojom tada raspolaže foton odgovara u najvećoj meri svetlosnom zračenju. Ovo zračenje se može podeliti na tri oblasti: ultraljubičastu, vidljivu i infracrvenu ili toplotnu. Od ukupne energije koja se ozrači sa Sunca, ~50% pripada infracrvenoj, ~40% vidljivoj i oko ~10% ultraljubičastoj oblasti. Čitav sunčev spektar koji stiže do Zemljine površine proteže se od ~250 nm do 2,5 μm.
Od ukupnog sunčevog zračenja koje stigne do atmosfere, ~25% se reflektuje od oblaka nazad u svemir, ~20% energije apsorbuju oblaci, gasovi i različite čestice, ~5% se reflektuje sa površine Zemlje i atmosfere u svemir, a ~50% stiže na Zemlju i raspoređuje se na: zagrevanje tla, topljenje snega i leda, isparavanje vode i fotosintezu.
Od ukupnog Sunčevog zračenja koje stigne do Zemljine atmosfere, 50% zračenja stiže do površine naše planete. Ovo zračenje izaziva zagrevanje površine, koje se izračava nazad u atmosferu. Da u atmosferi ne postoje gasovi staklene bašte, veći deo te toplotne energije bi bio emitovan nazad u svemir. Međutim, gasovi staklene bašte upijaju toplotnu energiju, što dovodi do zagrevanja atmosfere, a delom je reflektuju nazad ka Zemljinoj površini izazivajući, sekundarno, tercijarno itd. zagrevanje Zemlje i atmosfere. Sličan princip rada je i kod staklenika, odnosno staklenih bašti, te je ovaj način zagrevanja Zemlje dobio naziv „efekat staklene bašte“.

Osnovni gasovi koji formiraju efekat staklene bašte su ugljen-dioksid, vodena para, metan, sumporni i azotni oksidi. Takođe, različite hlorovane ili fluorovane organske supstance (freoni i haloni) koje se koriste, ili su se ranije koristile, pored povećavanja efekta staklene bašte, dovode i do uništavanja ozonskog omotača, koji u značajnoj meri sprečava prolazak izuzetno štetnog ultraljubičastog zračenja do površine Zemlje. U cikličnoj katalitičkoj reakciji, jedan molekul freona može da razori i do 100.000 molekula ozona. Smatra se da najviše posledica na globalno zagrevanje imaju: ugljen-dioksid (CO 2) 50-55%, hloro-fluorougljenici (CFC) i haloni - 25%, metan (CH 4 ) - 12% i azotni oksidi sa 6%. Bitno je napomenuti da, na primer, 1 t metana ima isti efekat kao i 25 t CO 2. Vodena para takođe ima veliki uticaj na globalno zagrevanje, ali se doprinos ne može precizno proceniti, s obzirom da je njen ciklus od nekoliko sati do nekoliko dana.

Najveći globalni emiteri

Takođe, i neki drugi gasovi izazivaju efekat staklene bašte; oni su u atmosferi prisutni u minornim koncentracijama, ali sa daleko većim potencijalom globalnog zagrevanja (PGZ) od navedenih gasova. Na primer, sumpor-heksafluorid (SF 6) ima ogroman potencijal globalnog zagrevanja. Na stogodišnjem nivou, 1 kg SF 6 ima potencijal globalnog zagrevanja koliko i ~16,3 tone CO 2. Njegova upotreba je rasprostranjena u elektroindustriji, a godišnja proizvodnja iznosi oko 10.000 t, sa vremenom postojanosti u atmosferi od 3200 godina. Još je gori primer heksafluoroetana (C 2 F 6), koji ima životni vek od 10.000 godina, te će za sto godina od emisije, 1 kg imati isti efekat kao i 18,2 t CO 2.

Najveći globalni emiter gasova staklene bašte antropogenog porekla je energetski sektor (proizvodnja primarne i sekundarne toplotne i električne energije) sa učešćem od 25%. Na drugom mestu, sa 24%, nalaze se objedinjeni poljoprivreda, šumarstvo i druga upotreba zemljišta (uključujući i 14,5% od stočarstva), zatim industrija sa 21%, saobraćaj sa 14%, građevina sa 6% i ostatak od 10% koji se pripisuje svim drugim aktivnostima.

Naročito je zanimljivo poreklo metana i amonijaka od stočarstva. Američka organizacija za hranu i poljoprivredu predviđa da bi se emisija metana u poljoprivredi mogla povećati za 60%, do 2030. godine. Oko 1,5 milijardi krava na svetu emituju ogromnu količinu metana tokom varenja biljne mase, od 100 litara do 300 litara dnevno.
Međutim, manje se govori da, pored prirodnog zagrevanje usled prisustva gasova staklene bašte i delovanja Sunca, ogromne količine toplotne energije ljudi emituju svakoga dana. Kuvanja kafe, rad različitih električnih uređaja, vožnja automobila, uključeni farovi tokom dana… koje treba pomnožiti sa stotinama miliona ili par milijardi, pa sve do visokih peći, termoelektrana, aviona, skopčano je sa emitovanjem ogromnih količina toplotne energije. Ta energija u nesagledivoj meri utiče na globalno zagrevanje pošto, zbog prisustva gasova staklene bašte, ostaje trajno zarobljena na Zemlji.

Kumulativni i domino efekat

Smena godišnjih doba uslovljava periodičnost rasta biljnih kultura. Na severnoj hemisferi, tokom proleća i leta, buja prirodna i poljoprivredna vegetacija koja, u procesu fotosinteze, troši atmosferski ugljen-dioksid a oslobađa kiseonik. Tokom jeseni i zime, dolazi do delimičnog odumiranja biljne mase uz truljenje, pri čemu se deo ugljen-dioksida vraća u atmosferu. Suprotan proces se odigrava na južnoj Zemljinoj hemisferi, i tako ciklično dolazi do prirodnog kruženja ugljen-dioksida. Takođe, u zavisnosti od temperature, tokom zime, u okeanima i morima rastvara se ogromna količina ugljen-dioksida.
Uticaj efekta staklene bašte na prirodu je ogroman i ima kumulativni i domino efekat. Primarna posledica delovanja efekta staklene bašte je porast prosečne temperature atmosfere. Sa porastom temperature, dolazi do topljenja ledenih polarnih pokrivača i glečera. Smanjivanjem njihove površine, smanjuje se i sposobnost refleksije primarnog zračenja Sunca i povećava apsorpcija zračenja na tamnijim površinama ispod leda i snega, što dovodi do dodatnog zagrevanja. Isti efekat ima i taloženje čestica čađi na ledenim pokrivačima.

Tokom hiljada godina taloženja snega i leda, u njima je bila zarobljena i ogromna količina atmosferskog ugljen-dioksida, koji se otapanjem vraća u atmosferu. Takođe, topljenje leda oko polarnih kapa dovodi i do porasta nivoa mora. Povlačenjem ledenog pokrivača, naročito u Kanadi, Aljasci i Sibiru dolazi do topljenja permafrosta, ogromnih prostranstava zaleđene zemlje, sa površinom od oko 18 miliona km², u kojoj se nalazi velika količina biljne materije. Porastom temperature stvaraju se idealni uslovi za njeno anaerobno truljenje, pri čemu se formira i oslobađa metan.
Ključ klime na Zemlji krije se u kružnom toku vodenih masa od severnog Atlantika do severnog Pacifika - Golfska struja. U Atlantiku se topla voda hladi i tone pa hladna voda, u obliku dubinske struje, teče oko cele planete prema Pacifiku. Tamo se postupno zagreva i uzdiže kako bi potom ponovno potekla površinom prema Atlantiku. Ovakvo strujanje je glavni „klima-uređaj“ Zemlje, pri čemu se ekvatorijalni delovi rashlađuju a polarni zagrevaju, što je osnovni razlog relativno umerenih temperatura na Zemlji. Ukoliko bi došlo do otapanja polarnih ledenih kapa, Golfska struja bi prestala da cirkuliše i temperatura u ekvatorijalnom delu bi dostigla veoma visoke vrednosti, a severna i južna hemisfera bi se ohladile i stvorili bi se, kontradiktorno, pogodni uslovi za novo ledeno doba.

Sekundarni negativni efekti delovanja gasova staklene bašte se ogledaju u uticaju na biljni i životinjski svet. Porast temperature i topljenje leda drastično utiču na promenu staništa različitih biljnih i životinjskih vrsta. Prisustvo sumpornih i azotnih-oksida u atmosferi dovodi do pojave kiselih kiša, koje imaju negativne posledice na razvoj različitih biljnih kultura, odumiranje šuma i slično. Uticaj na zdravlje ljudi (a svakako i životinjskog sveta) je više nego dokumentovan. Takođe, negativne posledice se ogledaju i u smanjenju mase fitoplanktona, koji čine prvu kariku u lancu ishrane morskih životinja, a i na odumiranje mikroskopskih feraminofora, čije ljušture se sastoje od kalcijum-karbonata stvorenog iz rastvorenog ugljen-dioksida u morima i okeanima.
Nakon ugibanja, za sada, ogromne količine zarobljenog ugljenika se deponuju na morskom dnu i trajno ga uklanjaju. Tokom miliona godina, feraminofore su se taložile na dnu okeana i formirale planinske masive sastavljene od krečnjačkih stena. Danas, mi besomučno kopamo krečnjak i proizvodimo kalcijum-oksid, negašeni kreč, CaO, zagrevanjem na visokim temperaturama uz uglavnom korišćenje neobnovljivog prirodnog gasa, pri čemu se u procesu izdvaja davno zarobljeni ugljenik u površini Zemlje u količini od 1 t CO 2 po toni CaO.

Stvarne i moguće posledice

Nepredvidivost vremenskih prilika, sa sve većim brojem gradonosnih padavina i poplava su stvarne posledice globalnog zagrevanja. Temperature okeana na Zemlji su takođe sve toplije - što znači da tropske oluje mogu prikupiti više energije. Drugim rečima, globalno zagrevanje ima sposobnost da pretvori oluju kategorije 3 u opasniju oluju kategorije 4. Naučnici su konstatovali da se učestalost uragana u severnom Atlantiku povećala od ranih 1980-ih, kao i broj oluja koje dostižu kategorije 4 i 5. Sezona uragana na Atlantiku 2020. godine uključivala je rekordnih 30 tropskih oluja, ukupno 13 uragana i 6 velikih uragana. Sa povećanim intenzitetom uraganskih oluja neminovno dolazi do gubitaka ljudskih života i ogromnih materijalnih razaranja.

Ako se ne smanje emisije gasova, klimatske promene mogle bi dovesti do smrti više od 250.000 ljudi širom sveta svake godine a 100 miliona ljudi odvesti u siromaštvo, do 2030!
Shodno tome „dekarbonizacija“ je samo jedan manji segment borbe protiv katastrofe klimatskih promena. Da bi se izbegle najgore posledice klimatskih promena, mora se smanjiti globalna emisija gasova staklene bašte za čak 40% do 2030. Da bi se to dogodilo, globalna zajednica i svaki pojedinac moraju preduzeti hitne konkretne korake. Idealno bi bilo, pored korišćenja obnovljivih izvora, intenzivno pošumljavanje, zbog asimilacije ugljen-dioksida. Na žalost, 1 ha šume asimiluje godišnje samo 4 t ugljen-dioksida, što je nedovoljna količina za smanjenje njegove koncentracije u kratkom vremenskom periodu.

Prof. dr Branimir Grgur

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"