Objave

,

Tko je kriv: vulkani ili čovječanstvo?

U zadnja dva stoljeća, koja su u odnosu na trajanje geoloških razdoblja tek trenutak, udio ugljikovog dioksida u atmosferi je porastao za više od 46 % u odnosu na predindustrijsko doba, odnosno više od 40 % u odnosu na najveću koncentraciju CO2 u zadnjih 400 000 godina. Ljudske aktivnosti su u tom razdoblju rezultirale erupcijom ugljikovog dioksida, čiji je intenzitet nezabilježen u dugoj geološkoj povijesti Zemlje. Štoviše, antropogene emisije su neusporedivo intenzivnije. Ljudske aktivnosti rezultiraju većim količinama emitiranog ugljikovog dioksida od svih prirodnih zajedno. U odnosu na vulkane, erupcija CO2 uzrokovana našim aktivnostima je više od 100 puta jača od svih vulkana zajedno.

Slika 1. Opaženi temperaturni trend i incidencija vulkanskih erupcija. Izvor: NASA-GISS

Unatoč tim činjenicama, vrlo je ukorijenjena tvrdnja da su ljudske aktivnosti tek u zanemarivoj mjeri odgovorne za aktualni suvišak udjela CO2, koje bi, prema tim tvrdnjama, trebalo pripisati vulkanskoj aktivnosti.

Naravno, nedvojbeno je da vulkani tokom erupcija emitiraju određene količine CO2. Istina je i da je tokom vrlo dugih geoloških razdoblja vulkanska aktivnost značajno doprinjela koncentraciji CO2 u atmosferi. No, tokom zadnjih nekoliko stoljeća vulkanska je aktivnost premala da bi značajno doprinosila udjelu CO2. Štoviše, velike vulkanske erupcije koincidiraju s kratkim razdobljima zahlađenja, ali ne utječu na ukupan rastući trend prosječne globalne temperature (slika 1).

Dvije su glavne vrste vulkana: podmorski i oni koji eruptiraju u atmosferu. Podmorski su znatno brojniji i čine oko 90 % svih vulkana. No, emisije tih vulkana s oko 100 milijuna tona CO2 godišnje nisu značajne.[1] To je količina koju godišnje emitira tek jedna jedina prosječna savezna država u sastavu SAD-a. Ljudi ukupno proizvode 350 puta više CO2 godišnje. Osim toga, većinu CO2 nastalog podmorskim vulkanskim erupcijama apsorbira ocean. Isto tako, nastali bazalt podliježe kemijskoj reakciji s morskom vodom, pri čemu se silikati transformiraju u karbonate, a ta kemijska reakcija konzumira oko 150 milijuna tona CO2 godišnje.[2] Sve u svemu, oceanske vulkanske erupcije troše znatno više CO2 nego što ga emitiraju.

Puno su nam bolje poznati kopneni vulkani, koji eruptiraju u atmosferu, a najviše ih se nalazi u prstenu oko Tihog oceana. Ti vulkani su pretežno odgovorni za vulkanske emisije CO2. Magma, koja nastaje pri erupcijama, ne potječe samo iz Zemljinog plašta, nego nastaje i taljenjem stijena u kori, koje su bogatije ugljikom i vodom. S obzirom na emisije CO2, Etna je jedan od najintenzivnijih vulkana na Zemlji. Samo taj vulkan emitira oko 13 milijuna tona CO2 godišnje, ali i to je samo polovica emisija koje svojom aktivnošću proizvodi stanovništvo Sicilije. Dodatno, uspavani vulkani i vulkanska jezera emitiraju jednaku količinu CO2 kao i aktivni vulkani.[3] No, vulkanske stijene na površini godišnje apsorbiraju oko 180 milijuna tona CO2 iz zraka, što je oko 33 % količine emitiranog CO2.[4]

Ukupno, zbrojimo li sve vulkanske izvore ugljikovog dioksida, dolazimo do 640 milijuna tona godišnje direktno emitiranog CO2. Od toga treba oduzeti količinu koja se potroši na kemijske promjene stijena, što dovodi do rezultata od oko 310 milijuna tona CO2 godišnje. To otprilike odgovara godišnjim emisijama Turske. Za usporedbu, gblobalna godišnja količina antropogenih emisija CO2 iznosi oko 36,6 milijardi tona.[5] To znači da čovjek emitira oko 118 puta više CO2 godišnje u odnosu na vulkane. Samo proizvodnjom cementa emitiramo 3-6 puta više CO2 od svih vulkana zajedno.

Naše emisije su počele naglo rasti nakon 1950. godine, do čega je dovela povećana potrošnja fosilnih goriva nakon II. svjetskog rata. Istovremeno, da se tada povećala vulkanska aktivnost, to bismo sigurno opazili. Kao što znamo, na tom polju se nije dogodila nikakva spektakularna promjena.

Osim toga, treba uzeti u obzir i prirodne izljeve CO2, među kojima su najbrži oceani. Samo 40 % emitiranog CO2 ostaje u atmosferi, a ostatak konzumiraju biljke ili se otopi u oceanima (što također uzrokuje ogromne štete). Zbrojimo li antropogene emisije i pretvorimo li ih u koncentracije CO2 u atmosferi, vidimo da one jako dobro prate opaženi trend. S druge strane, vulkanske emisije nisu ni u približnoj korelaciji s opaženim podacima.

Optužbe vulkana za povećanje koncentracije CO2 kreću od činjenice da vulkani emitiraju CO2, ali onda preskaču na zaključak da su zato oni sigurno krivi za opaženi trend. Pritom se zanemaruju sve ostale raspoložive činjenice. Pritom se zanemaruje i elementarni račun, a također se zanemaruju još neke dobro nam poznate činjenice.

Naravno, teško je preuzeti teret globalne krivnje.

 

[1] Marty, B., & Tolstikhin, I. N. CO2 fluxes from mid-ocean ridges, arcs and plumes. Chemical Geology, 145 (1998) 233-248

[2] Dessert, C., Dupré, B., Gaillardet, J., François, L. M., & Allegre, C. J. Basalt weathering laws and the impact of basalt weathering on the global carbon cycle. Chemical Geology, 202 (2003) 257-273

[3] Pérez, N. M., Hernández, P. A., Padilla, G., Nolasco, D., Barrancos, J., Melían, G., … & Ibarra, M. Global CO2 emission from volcanic lakes. Geology, 39 (2011) 235-238

[4] Burton, M. R., Sawyer, G. M., & Granieri, D. Deep carbon emissions from volcanoes. Rev. Mineral. Geochem, 75 (2013) 323-354

[5] CO2 emissions by region, Our World in Data (pristupljeno 1. prosinca 2020.)

/by
,

Uzrok aktualnih klimatskih promjena: čovjek ili priroda?

Ljudske emisije ugljikovog dioksida danas značajno nadmašuju sve njihove prirodne izvore. Štoviše, ljudski utjecaj na klimu danas višestruko nadmašuje sve ostale prirodne faktore. Zato s punom sigurnošću tvrdimo da su ljudske aktivnosti glavni uzročnik aktualnih klimatskih promjena. Ta dalekosežna tvrdnja se temelji na ogromnom broju rezultata znanstvenih mjerenja i teorijskih modeliranja. Naime, razmatranjem različitih, međusobno neovisnih, linija dokaza, znanstvenici su pokazali da sve one vode jednom te istom zaključku, vrlo neugodnom, ali i kontraintuitivnom. Suvremeni klimatski sustav je naprosto pretrpan otiscima ljudskih prstiju. Klimatske promjene su se, međutim, događale kroz cijelu geološku prošlost našeg planeta. No, današnje znanje nam omogućuje preciznu rekonstrukciju klimatskih promjena u prošlosti i trend koji trenutno opažamo, ali i pouzdano predviđanje promjena u budućnosti.

Kretanje prosječne globalne temperature u usporedbi s uzrocima. Prirodni uzroci obuhvaćaju promjene u Zemljinoj orbiti te Sunčevu i vulkansku aktivnost. Ljudski faktori obuhvaćaju troposferski ozon, antropogene troposferske aerosole, poljoprivredu i stakleničke plinove. Izvor: NASA-GISS

Unatoč tome, vrlo je uvriježen mit da aktualne klimatske promjene sigurno nije uzrokovao čovjek, jer su se one događale i u prošlosti, kad ih sigurno nije uzrokovao čovjek. Taj mit se pojavljuje u različitim inkarnacijama i poricatelji ga obično izriču kao krunski, neoboriv argument.

No, taj mit obiluje pogreškama. U prvom redu se radi o logičkoj pogrešci skakanja na konkluziju, koja je uzrokovana prekomjernim pojednostavljenjem. Premise tog zaključka su, naime, valjane: (i) klimatske promjene su se događale u prošlosti; (ii) uzroci tih promjena su prirodni. No, tim premisama nedostaju mnoge činjenice, nužne za pravilno adresiranje uzroka aktualnih klimatskih promjena.

Danas razumijemo uzroke klimatskih promjena u prošlosti. Osim toga, u XIX. stoljeću su Fourier, Tyndall,  Arrhenius i drugi pokazali da povećanje koncentracije CO2 i drugih stakleničkih plinova jako utječe na stanje atmosfere, što je omogućilo i predviđanje danas opažanih trendova. Te spoznaje su temelj današnjih sofisticiranih modela, koji vrlo pouzdano rekonstruiraju i predviđaju klimatske trendove, uzimajući u obzir sve moguće faktore. Na primjer, ti modeli predviđaju da povećanje koncentracije CO2 uzrokuje povećanje temperature u troposferi, uz hlađenje viših slojeva atmosfere, a upravo je to ono što opažamo. Prirodni uzroci bi uzrokovali simultano zagrijavanje svih slojeva atmosfere.

Nadalje, promjene u Zemljinoj orbiti se događaju na znatno duljim vremenskim skalama. Naravno, i Sunce ima izrazit utjecaj na klimu. No, danas mnogim instrumentima pratimo aktivnost Sunca i, na temelju tih mjerenja, bismo očekivali blagi pad temperature. Vulkanske erupcije dominantno emitiraju prašinu, koja hladi Zemlju, a ukupna količina CO2 u vulkanskom plinu je praktički zanemariva u odnosu na onaj iz antropogenih emisija. Ne samo količina, nego i izotopni sastav te drugi parametri vrlo jasno ukazuju na porijeklo većine suvišnog CO2 u atmosferi.

Znamo, osim toga, da CO2, bez obzira na njegovu malu koncentraciju u atmosferi, kroz isprepletenu mrežu povratnih sprega, jako utječe na stanje atmosfere.

Zamislimo da, ušavši u neku zgradu, naiđemo na čovjeka u lokvi krvi. Prestravljeni gledamo potpuno krvavu prostoriju, s tragovima borbe posvuda. Posvuda su ostali i otisci prstiju, a u kupatilu neki čovjek, čija je košulja krvava, pere nož. Koji će biti vaš zaključak? Hoćete li možda utvrditi da je čovjek umro prirodnom smrću, jer su ljudi oduvijek umirali prirodnom smrću? Ili ćete zaključiti da ga je zaklao onaj koji upravo pere nož? Tvrdnja da su aktualne klimatske promjene posljedica prirodnih procesa jer su one kroz cijelu prošlost bile uzrokovane prirodnim procesima posljedica je upravo takvog (namjerno) pogrešnog zaključivanja.

/by
,

Može li ugljikov dioksid i u tragovima dovesti do globalnog zatopljenja?

Ugljikov dioksid je općenito poznat kao glavni krivac za globalno zatopljenje. Njegova molekulska struktura ga čini plinom koji vrlo efikasno upija toplinu. No, kao i svaka druga kemijska tvar, on nema nikakav karakter, kao ni osobnost. Drugim riječima, on sam po sebi nije ni dobar ni zao. U međuovisnoj kombinaciji s drugim potentnim stakleničkim plinovima, među kojima je najzastupljenija vodena para, on vrlo uspješno zadržava toplinsko zračenje na Zemlji, održavajući površinsku temperaturu a razini koja je pogodna za život. Problem nastaje zbog vrlo malog porasta razine CO2 u atmosferi, što pokreće brojne povratne sprege, koje zajedno uzrokuju povećanje ukupne energije atmosfere, a time i poremećaj cijelog klimatskog sustava. Zbog kombiniranog djelovanja zadržavanja topline i povratnih sprega, vrlo mala koncentracija CO2 u atmosferi znatno utječe na ukupno stanje atmosfere. Znanstvena mjerenja doslovno svih parametara koji određuju globalnu klimu nedvojbeno ukazuju upravo na to. Jednako je jasno da je trenutna anomalija koncentracije CO2 u atmosferi predominantno uzrokovana ljudskim aktivnostima, koje znatno nadmašuju njegove prirodne izvore emisija.

Vrlo je raširen mit da, zbog malih koncentracija u atmosferi, CO2 kao tvar u tragovima nije glavni uzročnik globalnog zatopljenja. S time je povezan drugi mit, koji kaže da je količina CO2, unesena u atmosferu antropogenim emisijama, toliko mala u odnosu na ukupnu količinu atmosferskog CO2, da one ne mogu imati značajan utjecaj na globalnu temperaturu.

Gore navedene tvrdnje su pogrešne na više razina. U prvom mitu je zanemarena ne samo priroda ugljikovog dioksida, nego i temeljni mehanizam globalnog zatopljenja. Tendenciozno naglašavanje da je CO2 u atmosferi prisutan „u tragovima“ čini njegovu apsolutnu koncentraciju zavaravajućom i to zapravo nema nikakve veze sa svojstvima CO2, koja su doista relevantna u smislu njegove moći upijanja topline, a to je infracrveni spektar CO2.[1] Radi se, dakle, o klasičnom primjeru argumenta crvene haringe. No, taj mit sadrži još jednu grešku prekomjernog pojednostavljenja, u kojoj su zanemarene povratne sprege, zbog čega se znatno pojačava ukupan utjecaj. CO2, naime, nije najzastupljeniji staklenički plin u atmosferi. Zapravo, najzastupljeniji staklenički plin na Zemlji je vodena para. No, koncentracija vodene pare je predominatno određena prirodnim i relativno brzim procesom kruženja vode, pri čemu su njen najveći rezrvoar oceani. Blagi porast temperature zbog porasta koncentracije CO2 uzrokuje pojačano isparavanje vode iz oceana, što onda dodatno doprinosi porastu temperature.[2] Radi se tek o jednoj od mnogih povratnih sprega koje okida anomalna koncentracija CO2. To čak i mali porast koncentracije CO2 čini ozbiljnim poremećajem sustava. Mogli bismo reći da CO2 djeluje kao infektivno tijelo, koje uzrokuje kaskadu simptoma ozbiljne bolesti. Brojni su dokazi da su ljudske aktivnosti izvor trenutne suvišne koncentracije CO2 u atmosferi. Jedan od rijeđe spominjanih, ali ipak vrlo evidentan, je opadanje omjera radioaktivnog izotopa 14C prema stabilnom 12C.[3] Ukratko, izotop 14C se raspada pa je njegov udio u fosilnim gorivima, a time i u CO2 koji nastaje njihovim izgaranjem, vrlo mali, tj. praktički ga nema. Upravo je taj efekt opažen te, u kombinaciji s nebrojenim drugim opažanjima, ukazuje na antropogene izvore suvišnog CO2. U tom su se prekomjernom pojednostavljivanju, osim toga, negdje izgubili i prirodni izljevi CO2, poput oceana, kao i sva devastirajuća šteta koju porast koncentracije CO2 čini oceanskim ekosustavima.

Znanost vrlo jasno pokazuje da CO2 vrlo uspješno zagrijava Zemlju. Isto tako, vrlo jasno pokazuje da trenutno antropogene emisije znatno nadmašuju prirodne.

[1] M. J. Elrod: „Greenhouse Warming Potentials from the Infrared Spectroscopy of Atmospheric Gases“ J. Chem. Educ. 76 (1999) 1702

[2] I. M. Held, B. J. Soden: „Water Vapor Feedback and Global Warming“ Annu. Rev. Energy Environ. 25 (2000) 441–475

[3] H. Graven et al. „Compiled records of carbon isotopes in atmospheric CO2 for historical simulations in CMIP6“ Geosci. Model Dev. 10 (2017) 4405–4417

/by