گرمایش جهانی چگونه اندازه گیری می شود؟

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

تغییر اقلیم که این روزها در سطح جهانی خبرساز شده، موضوع تازه ای نیست، اما بسیاری از دانشمندان معتقدند که این روند ظرف سال های اخیر از حد متعارف خارج شده است.

این مساله که تغییرات اقلیمی یکی از بحران ها و تهدیدهای عمده قرن اخیر است، مورد تائید بسیاری از دانشمندان قرار دارد. افزایش درجه حرارت در بسیاری از نقاط کره زمین و تغییر الگوهای آب و هوا در ابعاد گسترده همه و همه بیانگر ابعاد وسیع این تغییر است. اما معیار مقایسه دانشمندان چیست؟ از آنجا که تغییرات اقلیمی ظرف چند سال اتفاق می افتد، تعقیب کردن پیامدهای آنها اعم از مثبت یا منفی از بعد حیات انسانی عملا کار چندان راحتی نیست، لذا این پرسش مطرح است که دانشمندان چگونه می توانند ادعا کنند که وضع اقلیمی امروز زمین با گذشته آن اختلاف فاحشی دارد؟


تکنولوژی های جدید و آثار جرم

امروزه دانشمندان با بهره گیری از تکنولوژی های مدرن قادرند نشانه های مختلف را در طول زمان دنبال کنند و تصویری هر چند مبهم از آنچه در جو زمین اتفاق افتاده است، ارائه دهند. اکنون هزاران دانشمند اعم از شیمیدان، بیولوژیست، فیزیکدان، زمین شناس و اقیانوس شناس در اقصی نقاط جهان روی جنبه های مختلف اقلیم شناسی تحقیق و مطالعه می کنند. این دانشمندان آموخته اند شکاک باشند و ایده های گوناگون را مورد نقد قرار دهند. علاوه بر این زمین به قدری پهناور و گسترده است که همیشه جایی برای ارائه یک مدرک تازه که بتواند پرده از اسرار علمی بردارد، وجود دارد.


حلقه های ارتباطی

درختان، مرجان ها و رسوبات آهکی نظیر نهشته های استالاکتیت (ستونی از مواد معدنی که به صورت قندیل از سقف غارها آویزان است) و استالاگمیت (ستونی از مواد معدنی که از کف غارها بالا آمده است) در خود نشانه هایی مستدل از وضع جوی کره زمین چه در گذشته و چه در زمان حال دارد. مرجان ها و درختان اغلب عمر طولانی دارند و رشد هر ساله آنها به صورت لایه یا حلقه ای تازه ثبت خواهد شد. حلقه های اطلاعاتی در خود شمه ای از محیط پیرامونی را درج کرده که برای دانشمندان بسیار ارزشمند است. تغییر درجه حرارت، میزان بارندگی و دیگر شرایط زیست محیطی از جمله اطلاعاتی است که به صورت کاملا دقیق در این لایه ها ثبت شده است.


حباب های سخنگو

دانشمندان حباب های هوایی را که در یخ های قطب دیده می شود، به عنوان کپسول های زمان می شناسند. یخ های قطب جنوب حاوی حباب های هوایی است که عمر آنها گاهی به بیش از ۸۰۰ هزار سال می رسد.
از نظر علمی زمانی که بلورهای برف به یکدیگر فشرده می شود و یخ را شکل می دهد، حباب های هوا در آنها به دام می افتد. دانشمندان تاکنون ۳۲۰۰ متر از یخ های قطب جنوب را شکافته و حفاری کرده اند تا بتوانند نمونه هایی از حباب های هوای دوره های مختلف تاریخی بدست بیاورند.

در آزمایشگاه هوای حباب ها به دقت آنالیز شده تا غلظت هر یک از گازها اعم از اکسیژن، دی اکسیدکربن و نیتروژن مشخص شود. نتایج تحقیقات حاکی از آن است که غلظت دی اکسیدکربن ظرف قریب یکصدهزار سال شاهد افزایش و کاهش های متوالی بوده است. دانشمندان توانسته اند نمودار میزان غلظت دی اکسیدکربن و درجه حرارت را در دریاچه وستوک یعنی بزرگ ترین دریاچه زیریخی جهان در قطب جنوب ظرف ۴۰۰ هزار سال اخیر با استفاده از همین روش ترسیم کنند.

این نمودار نشان می دهد هر زمان که میزان دی اکسیدکربن افزایش یافته، میزان درجه حرارت نیز بیشتر شده و این درست مشابه اتفاقی است که اکنون در حال وقوع است. حتی آب موجود در یخ نیز حاوی رازهای علمی بسیاری است. دانشمندان معتقدند آب اطراف حباب های هوا نیز می تواند تغییرات درجه حرارت هوا را بخوبی نشان دهد.
یخ از مخلوط آب معمولی و آب سنگین یعنی دوتریوم تشکیل شده است. حداقل یکی از اتم های هیدروژن آب سنگین از نظر اندازه اندکی حجیم تر از آب معمولی است و همین مساله باعث می شود که تبخیر آن سخت تر باشد و بتواند به شکل برف رسوب کند. فقط درجه حرارت های خیلی بالا می تواند از عهده تبخیر این اتم ها بربیاید. لذا اگر مقدار زیادی آب سنگین در یخ موجود باشد، نشان می دهد که درجه حرارت نیز بالطبع بالا بوده است. دانشمندان از نسبت آب سنگین به آب معمولی در لایه های یخی استفاده می کنند تا میانگین درجه حرارت را در زمانی که هر لایه یخی ساخته شده، برآورد کنند.


نمونه برداری از هوا ظرف بیشتر از نیم قرن

برآورد میزان کربن هوا یکی دیگر از راه هایی است که می تواند سنجش تغییرات اقلیمی را میسر کند. از دهه ۱۹۵۰ میلادی به بعد دانشمندان پیوسته از جو زمین نمونه برداری کرده اند و میزان دی اکسیدکربن و دیگر گازهای حاوی کربن را ثبت کرده اند.
کیپ گریم واقع در بخش غربی تاسمانی یکی از سه ایستگاه هواشناسی است که برای نخستین بار میزان آلودگی هوا را در جهان ثبت کردند. آماری که این ایستگاه هواشناسی ارائه داده، حاکی از آن است که میزان دی اکسیدکربن جو از کمتر از ۳۳۰ قسمت در میلیون (پی پی ام) در اواسط دهه ۱۹۷۰ میلادی به رقمی بالاتر از ۳۹۰ قسمت در میلیون (پی ام) در ماه آوریل سال ۲۰۱۳ میلادی رسیده است.

کربن موجود در گاز دی اکسیدکربن به صورت طبیعی در دو شکل (ایزوتوپ) یافت می شود: کربن۱۲ و کربن سنگین تر شماره ۱۳. دیاگرام کربن۱۳ نشان می دهد این کربن شش الکترون، شش پروتون و هفت نوترون دارد. اما کربن۱۲ به علت این که یک نوترون کمتر دارد، از کربن۱۳ سبک تر است. گیاهان سبز معمولا ترجیح می دهند دی اکسیدکربن حاوی کربن۱۲ را جذب کنند و به همین دلیل است که سوخت های فسیلی با منشأ گیاهی نیز تقریبا هیچ کربن۱۳ در خود ندارند. از دهه ۱۹۵۰ میلادی به بعد در نمونه های هوا میزان کربن۱۲ عملا رو به افزایش بوده است. این افزایش نیز ظاهرا با سوزاندن سوخت های فسیلی رابطه مستقیم دارد.


شناورهای تحقیقاتی

راه دیگر، سنجش میزان تغییرات اقلیمی از طریق شناورهای تحقیقاتی است که در اقیانوس ها رها می شوند. اکنون بیشتر از ۳۵۰۰ شناور در اقیانوس های جهان وجود دارد. این ربات های کوچک به طور دائم اطلاعاتی در رابطه با میزان درجه حرارت و شوری را به ایستگاه های هواشناسی مخابره می کند.
هر شناور به طور معمول مدت زیادی را در اعماق بیشتر از ۲۰۰۰ متر سپری می کند و هر ده روز یکبار در سطح آب شناور می شود تا اطلاعاتی را که کسب کرده مستقیم به ماهواره ها مخابره کند. دانشمندان استرالیایی اولین کسانی بودند که سال ۱۹۹۹ میلادی برای نخستین بار از این شناورها استفاده کردند. اما امروزه ۲۶ کشور جهان درصددند از این طریق تصویر واضح تری از وضع گرم شدن اقیانوس ها ارائه دهند.


گزارش های سالانه

از گزارش های هواشناسی سالانه نیز میانگین گرفته می شود و همین اطلاعات در برآورد وضع جوی کارایی دارد. منظور از آب و هوا همان رخدادهایی است که هم اکنون در خارج از پنجره منزل شما در حال وقوع است. زمانی که وضع آب و هوا در طول چند سال موجود باشد، می توان از آن میانگین گرفت.
ارقام به دست آمده می تواند تصویر روشنی از شرایط غالب یا همان اقلیم ارائه دهد. به عنوان مثال در استرالیا بیش از ۲۰۰ سال است که میزان درجه حرارت و بارندگی ثبت شده است. در واقع اقلیم، تغییرات محلی آب و هوا را در طولانی مدت نشان می دهد.

این روزها به دلیل افزایش احتمال خطا بخصوص به واسطه تاثیر پدیده جزایر حرارتی در شهرها، میزان درجه حرارت هوا را از طریق ماهواره ها نیز اندازه گیری می کنند. سطوح تیره رنگ اعم از نمای ساختمان ها، خیابان ها و بالاخص وسایل نقلیه موتوری گرمای گسیل شده از سوی خورشید را در خود جذب کرده و آنها را با طول موج بالا به هوا گسیل می کند. این پدیده که جزیره حرارتی نامیده می شود، می تواند درجه حرارت را در کلانشهرها بین دو تا ۱۵ درجه سیلیسیوس افزایش دهد. جزایر حرارتی عملاً تاثیر بسزایی در خطای اندازه گیری درجه حرارت در شهرها دارد.


تصاویر ماهواره ای

تصاویر ماهواره ای نشان می دهد در سال های اخیر میزان یخ قطب شمال در فصل تابستان کاهش چشمگیری نسبت به دهه ۱۹۸۰ میلادی داشته است. در عین حال افزایش درجه حرارت در قطب شمال نسبت به دیگر نقاط روی کره زمین محسوس تر بوده است.
واقعیت این است که هر ساله مسیر رفت و آمد کشتی ها در قطب شمال نسبت به سال های گذشته فراخ تر می شود. کاهش سطح یخ باعث می شود تشعشعات خورشید که پیشتر به دلیل سطح شفاف یخ منعکس می شد، این بار به واسطه سطح تیره آب بیشتر جذب شود.

نتیجه نیز چیزی بجز افزایش درجه حرارت آب دریاها نخواهد بود. دانشمندان باور دارند که اگر روند افزایش درجه حرارت در قطب شمال کماکان ادامه داشته باشد، جریان بزرگ اقیانوسی که آب گرم مناطق حاره ای را به سمت سواحل اروپا و در نهایت قطب شمال می راند؛ یا به کلی از بین خواهد رفت و یا این که از سرعت آن به نحو چشمگیری کاسته خواهد شد. اهمیت این جریان اقیانوسی به این دلیل است که آب گرم پس از رسیدن به قطب سرد می شود و رفته رفته به اعماق می رود و با خود اکسیژن را به اعماق خواهد برد. پیامد هرگونه اختلال در این جریان نیز چیزی بجز سردتر شدن قاره اروپا و افزایش سطح آب در سواحل بسیاری از کشورها نخواهد بود.