Ramin İSAYEV
(İKİNCİ MƏQALƏ)
Əvvəlki məqalədə ( https://araz.az/?p=59731 ) Yerin iqliminin elmi modelinin əsas prinsiplərini və struktur bloklarını təqdim etdik. Xüsusi olaraq qeyd etdik ki, Yer planetinin iqlimi Yerin iqlim sistemini təşkil edən struktur blokları (komponentləri) arasında dinamik, qeyri-xətti qarşılıqlı təsir nəticəsində yaranan enerji tarazlığı kimi müəyyən edilir. Bununla əlaqədar olaraq, Yer planetinin müxtəlif hissələrində formalaşmış və müşahidə etdiyimiz iqlim şəraitini anlamaq üçün, ilk növbədə Yerin dinamik iqlim sisteminin müxtəlif komponentlərini və bu kompenentləri enerji tarazlığına gətirən mexanizmləri dərindən bilməliyik.
Yerin iqlim sisteminin əsas struktur bloklarını (komponentləri) burada bir daha yadımıza salaq:
– Yerin orbitinin həndəsi parametrləri;
– Yerin atmosferi və atmosferin tərkibi;
– hidrosfer (okean- Yerin su örtüyü);
– kriosfer (buzlaqlar- Yerin buz örtüyü);
– biosfer (canlı sistemlər);
Yerin iqlim sisteminin yuxarıda sadaladığımız komponentlərini enerji ilə
təmin edən və onları dəyişməyə məcbur edən enerji mənbələri bunlardır:
1) Günəş sisteminin qravitasiyası (əsasən də Günəş, Ay və Yupiterin cazibə
qüvvəsi);
2) Günəş radiasiyası (şüa enerjisi);
3) Yerin geotermal enerjisi;
Aydındır ki,Yerin iqlim sisteminin komponentlərində və ya Yerin iqlim sistemini enerji ilə təmin edən enerji axınlarında baş verən hər hansı dəyişiklik, Yerdə yeni iqlim şəraitinin yaranması ilə nəticələnəcək. İqlim sisteminin komponentlərində və iqlimi formalaşdıran enerji axınlarında baş verən dəyişikliklər təbii və antropogen (insanlara əlaqəli) səbəblərdən baş verə bilər. Sadə zehni çalışmalarla təsdiq edə bilərik ki, insan fərdlərinin, sivilizasiyanın və texnologiyanın indiki inkişaf mərhələsində Yer orbitinin həndəsi parametrləri, Günəş radiasiyası, geotermal enerji axınları və Günəş sistemindəki qravitasiya enerjisi insanlar tərəfindən köklü şəkildə dəyişdirilə bilməz.
Növbəti məqalədə, iqlim dəyişikliyi ilə mübarizə üsullarından biri olan geomühəndislik barədə danışarkən, Yerə təsir edən enerji axınlarına dolayı yolla təsir göstərmək üçün insanlar tərəfindən edilən bəzi cəhdləri müzakirə edəcəyik. Belə cəhdlər elmi cəhətdən maraq doğursa da, onların Yerin iqliminə əhəmiyyətli və qalıcı təsirləri hələ ki, praktiki əhəmiyyət daşımır.
İnsanlar Yerin iqlim sisteminin aşağıda sadalanan komponentlərinə birbaşa və ya dolayı yolla təsir edə, onları müəyyən dərəcədə dəyişdirməyə nail ola bilərlər:
– Yerin atmosferinin tərkibini;
– hidrosferi;
– kriosferi;
– biosferi;
Yerin iqlim sisteminin insan fəaliyyətinə ən həssas komponentləri aşağıdakılardır:
– Yer atmosferinin tərkibi;
– Yerin biosferi.
İnsanlar şəhərlər salmaq, sənaye müəssisələri tikmək və daha çox ərzaq istehsal etmək üçün ağacları kəsirlər, təbii bitki örtüyünü və canlıların yaşayış ərazilərini ciddi şəkildə dəyişirlər. Bu sadaladıqlarımız, son 2- 3 əsrdə Şimal yarımkürəsində daha intensiv şəkildə baş verir. İnsanlar həmçinin son 2 əsrdə çürüntü mənşəli yanacaqlardan (kömür, neft, qaz) getdikcə daha çox istifadə edirlər. Çürüntü mənşəli yanacaqlardan istifadə nəticəsində milyardlarla ton karbon, əsasən CO2 (karbon dioksid) şəklində Yerin atmosferinə daxil olur və istixana effektini gücləndirərək, Yerin iqlim sisteminin tarazlığını pozur. (N). Antropogen CO2 əsasən, insanlar insanlar tərəfindən çürüntü mənşəli yanacaqların (neft, qaz, kömer) yandırılması nəticəsində meydana çıxır. İstilik enerjisinin ayrılması ilə gedən bu yanma reaksiyayaları karbohidrogenlər üçün ümumi şəkildə belə təsvir edilə bilər:
CnHm+ (n+m/4) O2 -> CO2 +m/2 H2O.
Yanma zamanı ayrılan CO2 – nin miqdarı yandırılan çürüntü mənşəli yanacağın karbon intensivliyindən asıldır.
Çürüntü mənşəli yanacaqların karbon intensivliyi belədir:
a) kömür: 25 kq karbon/qiqacol;
b) neft: 20 kq karbon/qiqacol;
c) təbii qaz: 15 kq karbon/qiqacol;
və ya, yanma zamanı əmələ gələn CO2 – nin miqdarı belədir:
i) kömür: 92 kq CO2 /qiqacol;
ii) neft: 74 kq CO2 /qiqacol;
iii) təbii qaz: 55 kq CO2 /qiqacol.
Yerin iqlim sisteminin yeni tarazlıq vəziyyətinə keçməsi üçün, CO2 qazı hava, su və bitki aləmi vasitəsilə yeni tarazlığa keçməlidir. 2019- cu ildə bəşəriyyətin istifadə etdiyi enerjinin (təqribən 610 EJ) 85%- dən çoxu çürüntü mənşəli yanacaqların payına düşür. İnsanların çürüntü mənşəli yanacaqlardan çox istifadə etməsi, Yerin iqlim sistemindəki karbon balansını ciddi şəkildə pozub. Karbon Yerdəki həyatın əsasını təşkil edir və CO2- nin emissiyası və udulması bioloji həyat dövranının ayrılmaz tərkib hissəsidir. Yer kürəsində biokütlə, atmosfer və okeanlar arasında uzun müddət ərzində dövr edən böyük miqdarda karbon var: karbonun əsas hissəsi CO2 (karbon dioksid) şəklində Yerin iqlim sisteminin müxtəlif komponentləri arasında dövr edir və enerji tarazlığının yaranmasında mühüm rol oynayır. Geoloji zaman miqyasında karbon çöküntü və vulkanizm prosesləri vasitəsilə iqlim sisteminin komponentləri və Yerin qabığı arasında mübadilə proseslərində iştirak edir. Hesablamalara görə, 2024-cü ildə Yerdəki biokütlədə təxminən 650 Gton (650 milyard ton) karbon, atmosferdəki CO2-nin tərkibində təxminən 850 Gton karbon, Yer okeanlarında təxminən 38000 Gton karbon, 12000 Gton karbon isə çürüntü mənşəli suxurlarda mövcuddur. Torpaqda, daim don olan yerlərdə, ocean dibindəki çöküntülərdə daha 10000 Gt karbon mövcuddur. Yerin dərinliklərində daha çox karbon olduğuna dair sübutlar mövcuddur. Təbii karbon dövranına əsasən, hər il böyük miqdarda karbon, Yerin iqlim sisteminin müxtəlif komponentləri arasında dövr edir. Karbonun miqdarı məlum olduqda, bu qədər karbonun olduğu CO2 -nin kütləsini tapmaq üçün sadəcə olaraq karbonun kütləsini 3,668- ə vurmaq lazımdır.
Məsələn, atmosferdəki 850 Gton karbon, təxminən 3117,80 Gton CO2 deməkdir. Hər il, 90 Gton karbon atmosferdən CO2 şəklində okeana ötürülür. Bu, okean səthindəki dalğaların hava ilə təması zamanı baş verir. Okean səthindəki su nə qədər soyuq olarsa, atmosferdəki CO2 su ilə daha asan qarışar və suda həll olar. Tarazlıq halında eyni miqdarda (90 Gton/il) karbon CO2 şəklində okeandan atmosferə buraxılır. Hər il, yerüstü bitkilər tərəfindən fotosintez yolu ilə atmosferdən təxminən 60 Gt karbon udulur, mübadilə tarazlığı halında təxminən eyni miqdarda karbon, quruda bitkilərin və digər üzvi maddələrin çürüməsi nəticəsində atmosferə buraxılır.
Təbii olaraq bu sual meydana çıxır, əgər Yerdə həmişə bu qədər çox karbon olubsa, onda biz niyə antropogen CO2 emissiyasının artmasından narahat oluruq? Qısa cavab bundan ibarətdir ki, Yerin iqlim sisteminin müxtəlif komponentləri arasında karbon və ya CO2 mübadiləsi tarazlıq halında baş verirdi, lakin sənaye inqlabından sonrakı dövrdə insanların çürüntü mənşəli yanacaqlardan geniş istifadə etməsi nəticəsində atmosferə atılan CO2-nin, yəni həm də karbonun miqdarı kəskin artdı, bununla da Yerdəki enerji və iqlim tarazlığını pozdu. CO2 güclü bir istixana qazıdır və CO2 konsentrasiyasının artması atmosferdə istixana effekti nəticəsində əlavə radiasiya təsiri (istiləşmə) yaradır.
(1) Yeni iqlim tədqiqi nisbətən gənc elm sahəsidir. Yer kürəsinin iqliminin ilk elmi tədqiqatçısı məşhur Fransız riyaziyyatçısı Jan Fure 1827- ci ildə müəyyən etdi ki, Yerin atmosferi istixana rolunu oynayır və Yerin iqliminin formalaşmasında vacib rol oynayır.
CO₂-nin su buxarı və metan kimi güclü istixana qazı olması hələ 1861-ci ildə məşhur irlandiyalı alim Con Tindal tərəfindən kəşf edilmişdi. (2) Con Tindal hələ o zaman yazırdı ki, istixana effekti olmasaydı, “Günəş hər gün doğan zaman, buza bürünmüş Yeri isitməli olardı”. (3) (A). Su buxarı ən effektiv istixana mühitidir və həmçinin su buxarı Yer səthinə yaxın (3 km- dən aşağı) hündürlüklərdə hava axınları vasitəsilə həm şaquli, həm də üfüqi istiqamətlərdə istilik ötürülməsində mühüm rol oynayır. Yerin səthinə yaxın hava axınları ilə daşınan su buxarında olan gizli istilik aşağı enliklərdə ekvatora yaxınlaşır, yüksək enliklərdə isə ekvatordan uzaqlaşır, hiss edilə bilən istilik isti hava kütlələri ilə bütün enliklərdə ekvatordan uzaqlaşdırılır. Qış aylarında hər iki yarımkürədə enliklər üzrə temperatur qradiyenti daha böyükdür və bu da atmosfer sirkulyasiyasını daha da gücləndirir.
Atmosfer sirkulyasiyası buludlar istisna olmaqla olduqca dəqiq modelləşdirilə bilər. 20-ci əsrin əvvəlində İsveçli alim Svante Arrenius, çürüntü mənşəli yanacaqlardan istifadənin artması nəticəsində meydana çıxan CO₂-nin atmosferə atılmasının Yerin iqlimində gələcəkdə mühüm rol oynayacağını proqnozlaşdırdı. CO₂ həm Yerə düşən, həm də Yerdən şüalanan istilik dalğalarının 15 mikrometr dalğa uzunluğu ətrafındakı infraqırmızı dalğalarını intensiv udur, bunun nəticəsində istixana effekti vasitəsilə Yerin səthinin orta tempraturunun artmasına gətirib çıxarır. Riyazi dillə desək, atmosferdəki əlavə CO₂-nin radiasiya təsiri (istiləşmə), atmosferdəki CO₂ konsentrasiyasının funksiyası kimi logaritmik qaydada artır. Detallara getmədən, mürəkkəb riyazi hesablamalardan yan keçərək, biz burada yalnız bəzi mühüm son nəticələri təqdim edəcəyik. Yer atmosferindəki CO2 konsentrasiyasının sənayedən öncəki 280 ppm-dən 560 ppm- ə qədər ikiqat artması nəticəsində yaranan əlavə radiasiya təsiri (istiləşmə) təxminən 3,7 Vt/m2 olaraq qiymətləndirilir. Bu nəticə, Yer atmosferində istənilən CO₂ konsentrasiyası səviyyəsində əlavə radiasiya təsirinin qiymətini hesablamağa imkan verir. Məsələn; 2015-ci ildə atmosferdəki CO2 konsentrasiyasi təxminən 400 ppm idi. Yer atmosferindəki 400 ppm CO2 miqdarı, Yer atmosferində CO2 həcminin milyonda 400 hissəsi və ya 0,04 faizi olduğunu göstərir. Deməli, CO2 səviyyəsinin artması nəticəsində 2015-ci ildə əlavə radiasiya təsiri (istiləşmə), 3,7 Vt/m2 qiymətinin log2 (400/280) qiymətinə vurulmasına bərabər olar ki, bu da 1,9 Vt/m2-ə bərabərdir. Bu sadə qayda, əlində kalkulyator və ya smartfon olan hər kəsə imkan verir ki, atmosferdəki istənilən CO2 konsentrasiyası üçün əlavə radiasiya təsirini (istiləşməni) hesablasın:
ΔF (CO2 ilə əlaqədar əlavə istiləşmə) = 3.7 Vt/m2 x log2
Bu əlavə radiasiya təsirini (istiləşməni) Yer səthinin orta temperaturunun dəyişməsinə çevirmək üçün universal temperatur reaksiyası tənliyindən istifadə edirik və radiasiya təsirindəki dəyişikliyi (ΔF), Plank əks-əlaqə əmsalına (3.2 -Vt/m2°C) bölürük. Bu sadə hesablama göstərir ki, atmosferdəki CO2 konsentrasiyasının 280 ppm-dən (sənaye öncəsi səviyyə) 400 ppm-dək (2015-ci ildəki səviyyə) artması yeni bir temperatur tarazlığına səbəb olub və Yer səthinin orta temperaturu (1.9 Vt/m2) / (3.2 Vt/m2 oC) ≈ 0.6 oC yüksəlib.
Bu sadə, lakin etibarlı hesablama göstərir ki, son 2 əsrdə sənayeləşmə və çürüntü mənşəli yanacaqların daha çox istifadə edilməsi nəticəsində yaranan əlavə CO₂ emissiyası planetimizin təxminən 0,6°C istiləşməsinə səbəb olub.
Bu, çox sürətli istiləşmədir və Yerin biosferi və insanlar belə istiləşməyə bu qədər tez uyğunlaşa bilmirlər. Antropogen CO2 emissiyasının sürətlə artması səbəbindən Yerin səthinin istiləşməsi belə sürətlə davam edərsə, insanlar və digər canlılar yeni iqlim şəraitinə uyğunlaşmaqda çətinlik çəkəcəklər, güclü stresə məruz qalacaqlar, bəziləri isə tələf olacaq.
Bir az əvvəl, biz atmosferdəki CO₂ konsentrasiyasının artması ilə əlaqədar Yer səthinin tempraturunun dəyişməsini hesablamaq üçün çox sadə, amma etibarlı bir üsul təklif etdik. Reallıq isə daha mürəkkəbdir: Yerin iqlim sistemi çoxsaylı əks-əlaqə mexanizmlərinə və müxtəlif zaman miqyaslarında tarazlığa çata bilən komponentlərə malik olan çox mürəkkəb və qeyri-xətti dinamik sistemdir. Məsələn: okeanın istilik ötürmə mexanizmi və dünya okeanında CO2 mübadiləsi hələ tam dərk edilməyib və həmçinin universal tempratur reaksiyası düsturuna əsasən Yer səthinin yeni temperatur tarazlığına çatması uzun müddət vaxt tələb edir. Yerin iqlim sistemini xüsusilə çətinləşdirən, özü- özlüyündə əlavə radiasiya təsiri yaradan əks-əlaqə mexanizmlərinin (müsbət və ya mənfi) mövcud olmasıdır. Belə əks-əlaqə mexanizminə misal, yüksək enliklərdə buzlaqların əriməsidir. Buzlaqların əriməsi Yerin ümumi albedosunu azaldır, bu əlavə radiasiya təsiri (istiləşmə) yaradır ki, bu isə buzlaqların daha sürətlə əriməsinə və albedonun daha da azalmasına səbəb olur və bu proses zaman keçdikcə özü-özünü gücləndirir. Bu, dinamik iqlim sistemində müsbət əks-əlaqə mexanizminə və ya özünü gücləndirən dövri proseslərə aid bir nümunədir. Başqa bir nümunə, idarə olunmayan, nəzarətdən çıxan əks-əlaqə dövri mexanizmidir. İdarə olunmayan əks-əlaqə dövri mexanizmi, Venera planetinin mövcudluğunun ilk mərhələlərində, onun atmosferinin 96,5% CO₂ -dən ibarət olduğu vaxtlarda, CO₂ müsbət əks-əlaqə mexanizmi nəticəsində Venera planetinin səthinin kəskin qızmasına, səthinin orta temperaturunun 460oC olmasına gətirib çıxaran mexanizmdir. Yer planetində yaxın bir neçə yüz ildə belə bir nəzarətdən çıxan, idarə oluna bilməyən iqlim dəyişikliyi mexanizminin işə düşəcəyi indiki şəraitdə gözləmilmir.
Hal-hazırda iqlimşünaslıq elmində, atmosferdə və okeanlarda baş verən dəyişiklikləri və enerjinin ötürülməsini hesablamaq üçün, Ümumi Sirkulyasiya Modellərindən (ÜSM-dən), istifadə olunur. Atmosfer sirkulyasiyası kifayət qədər yaxşı öyrənilsə də, buludların və okeanların enerji ötürmə mexanizmləri hələ dəqiq başa düşülmədiyi üçün, iqlimlə bağlı uzunmüddətli proqnozlar vermək üçün, parametrləşdirmə üsulundan istifadə olunur. Bu isə gələcəkdəki iqlim şəraiti ilə bağlı ssenarilərin bir çox ziddiyyət və anlaşılmazlıqlarının mənbəyidir. ÜSM-də parametrləşdirmə dedikdə, müəyyən parametrlərin uzaq gələcəkdə müxtəlif rejimlərdə sabit qalacağını fərz edir ki, bu da doğru olmaya bilər və yanlış nəticələrə gətirib çıxara bilər. Məsələn, okeanlarda və Yerin quru səthində karbonun udulması mexanizmləri haqqında sadələşdirilmiş və məhdud biliklərimizi uzaq gələcək üçün ekstrapolyasiya etsək, CO₂ emissiyasının artması səbəbindən iqlim dəyişikliyi ilə bağlı gəldiyimiz nəticələr yanlış ola bilər. Yerin iqlim sisteminin müxtəlif komponentləri arasındakı karbon mübadiləsi mexanizmləri haqqında biliklərimizin təkmilləşməsi və Kvant-hesablayıcı texnologiyaların (onların çox böyük hesablama gücünün) inkişafı yaxın onilliklərdə daha realistik Ümumi Sirkulyasiya Modellərinin (ÜSM-lərin) meydana çıxmasına və iqlim şəraitinin dəyişməsi ilə əlaqədar daha dəqiq proqnozların verilməsinə imkan verəcək.
CO₂ heç də əlavə radiasiya təsirinin (istiləşmənin) yeganə antropogen səbəbi deyil. Burada biz qısaca olaraq, əlavə radiasiya təsiri yaradan bütün antropogen mənbələri sadalayır və onların yanında müvafiq işarə ilə (mənfi ya müsbət) olmaqla yaratdıqları əlavə radiasiya təsirinin 2011-ci ildəki qiymətlərini (1750-ci ilə nəzərən 2011-ci ildə) təqdim edirik:
Antropogen səbəblərdən radiasiya təsirinin artması (istiləşmə), gələcəkdə temperatur dəyişikliyinin qlobal paylanması, dəniz səviyyəsinin yüksəlməsi və buzlaqların əriməsi Yer üzərində müxtəlif ərazilərdə yeni iqlim şəraitinin formalaşmasına, müxtəlif biosistemlərə və okean turşuluğuna təsir edəcək və bir sıra problemlərin meydana çıxmasına səbəb olacaq.
D). (A1) Su buxrından başqa, digər istixana qazlarının iqlim tarazlığına çatması üçün daha uzun zaman lazım gəlir. Məsələn, CH4 (metan) atmosferdə təxminən 12 il qaldıqdan sonra yeni tarazlıq halına çatır. CO2 isə həm atmosfer, həm biosfer, həm də okeanlar vasitəsilə öz yeni tarazlğına çatır və iqlim dəyişmələrinə səbəb olur. CO₂ biosfer və okean vasitəsilə milyonlarla il sonra tarazlığa çata bilər. Bu səbəbdən də həm CO₂ udulma mexanizmlərinin müxtəlif zaman kəsiklərində tarazlığa çatması həm də CO₂-nin atmosferdəki konsentrasiyasının digər istixana qazlarının konsentrasiyasından min dəfələrlə çox olması səbəbindən, yaxın 50-200 il ərzində CO₂ iqlim dəyişikliyinin əsas hərəkətverici qüvvəsi olacaqdır.
Yerin gələcəkdəki iqlim ssenarilərini daha böyük dəqiqliklə qiymətləndirmək üçün, biz Yerin mövcud olduğu dövr ərzində malik olduğu iqlim şəraitlərini öyrənsək və bu məlumatlardan istifadə edərək öz Ümumi Sirkulyasiya Modellərimizi (ÜSM-ri) sınaqdan keçirə bilərik. Əgər ÜSM-lər Yerdə keçmişdə mövcud olan iqlim şəraitlərini kifayət qədər dəqiq izah etsələr, onda biz bu modellərdən istifadə edərək, gələcək iqlim ssenarilərini daha böyük əminliklə təsvir edə bilərik. Gələcək iqlim ssenarilərində hökmən nəzərə almalı olduğumuz ciddi fərq, insanların gələcəkdəki iqlimin formalaşmasında fəal rol oynamasıdır: insanlar hazırda dinamik iqlim sisteminin ən fəal iştirakçılarıdır və növbəti əsrlərdə də belə olacaq. Yerin keçmişdəki iqlimlərinin dərindən öyrənilməsi mövcud iqlim modellərimizin dəqiqliyini artırmağımıza xidmət edir və gələcəkdəki iqlim dəyişikliklərini daha yaxşı başa düşməyimizə imkan verir. Ötən 4,5 milyard il ərzində, planetimizdə iqlim şəraiti daim dəyişmişdir və bu proses heç zaman dayanmayıb və dayanmayacaq. Baş vermiş iqlim dəyişikliklərinin səbəbləri Günəşin şüalanmasındakı dəyişikliklər, Yerin orbitinin həndəsi parametrlərindəki dəyişikliklər və Yerin materiklərinin konfiqurasiyasındakı dəyişikliklərdən qaynaqlanır. Klimatologiya (iqlim haqqında elm) Yer iqliminin bütün təkamül tarixini bir neçə dövrə bölür. Bu dövrlərin ən qısası Tarixi Dövr adlanır və (Q). Yerin iqlimi barədə etibarlı, yazılı qeydlərin mövcud olduğu son bir neçə yüz illik dövrü əhatə edir. Tarixi Dövrdən əvvəl Yerdə mövcud olan iqlimləri öyrənən elm bölməsi Paleoklimatologiya adlanır. Əvvəl də qeyd etdiyimiz kimi, iqlim dedikdə bir çox təbiət hadisələrinin məcmusu başa düşülsə də, Yerin səthinin, atmosferin və okeanların temperaturu iqlim şəraitinin formalaşmasında mərkəzi rol oynayır. Ən dərin mənada, temperatur enerjinin (istilik enerjisinin) ölçüsüdür. Enerji axınları və enerji tarazlığı iqlimi təyin edir. Dünyada Yer səthinin temperaturu haqqında kifayət qədər dəqiq və elmi məlumatlar təxminən 1850-ci ildən bəri mövcuddur. Bu məlumatların təhlili göstərir ki, Yer səthinin orta temperaturu 1850-ci ildən bəri təxminən 1oC artmışdır. İqlimşünaslar bu temperatur artımının nə dərəcədə Günəşin parlaqlığının artması ilə və ya nə dərəcədə antropogen CO2 emissiyalarının artması ilə əlaqəli olduğunu müəyyən etməyə çalışmışlar. Bu gün elm adamlarının gəldiyi ortaq nəticə budur ki, Günəşin parlaqlığının dəyişməsinin son iki əsrdə Yer səthinin temperaturunu 1oC-nin onda bir hissəsindən çox dəyişdirməsi mümkün deyil. Yəni 1850-ci ildən bəri Yer səthinin orta temperaturunun 1oC artmasının yalnız 0,1oC hissəsi Günəş parlaqlığının dəyişməsi ilə izah edilə bilər, yerdə qalan 0,9oC hissəsi isə başqa səbəblərlə əlaqədardır. Son minillik ərzində temperatur dəyişiklikləri ilə bağlı bildiyimiz budur ki, vulkanik aktivlik və Günəşin aktivliyi səviyyəsindəki dəyişikliklər Şimali Avropada və ümumiyyətlə Şimal yarımkürəsində Orta Əsrlər Optimal İqlim dövrünün (b.e. 1000-1200-ci illəri) və Kiçik Buzlaşma dövrünün (b.e. 1300-1900-cü illərində) meydana çıxmasında əhəmiyyətli rol oynayıb. Bununla belə, son 50 ildə Yer səthinin temperaturunun nisbətən sürətlə artması əsasən antropogen dəyişikliklərin təsiri, xüsusən də antropogen CO₂ emissiyalarının sürətlə artması nəticəsində radiasiya təsirinin artması ilə izah edilə bilər. Məsələn, Günəş ləkəsi aktivliyi 2014-cü ildən bəri azalmağa başlamış və 2019-cu ildə dövri minimuma çatıb, lakin temperaturun 1850-ci ildən rəsmi qeydə alınmasından bəri, 2014-2019-cu illər ərzində qeydə alınmış temperaturlar tarixi maksimumlar olmuşlar. Bu, dolayı yolla sübut edir ki, müşahidə olunan qlobal istiləşmə Günəşin parlaqlığı ilə izah edilə bilməz və son 50 ildə müşahidə olunan qlobal istiləşmənin kökündə duran əsas səbəb yəqin ki, antropogen CO2 emissiyalarının artmasıdır.
Dərin suların dibindəki çöküntülərin, Antarktida və Qrenlandiyada buz nümunələrinin öyrənilməsi minilliklər ərzində Yerin dəyişən iqlim şəraiti haqqında çox dəyərli bilgilər verir. (S). Antraktidada və Qrenlandiyada dərinlikdən buz nümunələrinin əldə edilməsi eynilə neft- qaz quyularında kern (süxur nümunələrinin) götürülməsi üsulu ilə həyata keçirilir.
Buz nümunələrində olan hava qabarcııqları, Yer atmosferinin tərkibindəki dəyişikliklərin tarixi haqqında kifayət qədər məlumat verir. Buz nümunələrindəki toz, kül və sulfatlar keçmişdəki vulkanik fəaliyyət haqqında əhəmiyyətli məlumatlar daşıyır. Bundan əlavə, hidrogen izotoplarının nisbəti D/H, həmçinin 180/160 oksigen izotoplarının nisbəti buz qatının uyğun gəldiyi dövrə mövcud olmuş temperaturun kifayət qədər dəqiq göstəricisidir. Hətta, həmin dövrdəki küləyin sürəti belə buz hissəciklərinin ölçüsü vasitəsilə qiymətləndirilə bilər. Bundan əlavə, 14C və 10Be izotoplarının çöküntülərdə miqdarı o dövrdəki Günəş aktivliyinin göstəricisi kimi istifadə edilə bilər. (M). Son bir neçə milyon il ərzində Yerdəki iqlimin dəyişməsinin əsas səbəbi, Yer orbitinin formasının müntəzəm dəyişməsi və Yerin fırlanma oxunun orbit müstəvisinə meyl bucağının dəyişməsi ilə əlaqədar olaraq Yerə müxtəlif enliklərdə düşən Günəş şüalanmasının dövri olaraq dəyişməsidir. Yer iqliminin, Yerin orbitinin həndəsi parametrlərinin dəyişməsi ilə əlaqədar olaraq dəyişməsi, iqlim dəyişikliyinin Orbital Dövrü adlanır. Yer orbitinin həndəsi parametrlərinin dəyişməsi nəticəsində, Şimal Yarımkürəsində orta enliklərdə mütəmadi olaraq uzunmüddətli buzlaşma dövrlərinin meydana çıxdığı ilk dəfə İsveçrəli geoloq Lui Aqassi kəşf etmişdi və 1837- ci ildə Buzlaşma Dövrləri nəzəriyyəsini irəli sürmüşdü. 1920- ci illərdə Serb riyaziyyatçısı Milutin Milyankoviç, Lui Aqassinin ideyalarını konkret riyazi modelə çevirdi və indiyədək də, Yerin iqlim dəyişikliyinin Orbital Dövrünü izah edən Paleoklimatologiya nəzəriyyəsinə Milyankoviç Nəzəriyyəsi deyilir. Milyankoviç Nəzəriyyəsi,
(M2). son 3 milyon il və bir az uzaq keçmişdə Yerdəki iqlim dəyişikliklərini öyrənən əsas nəzəriyyə kimi bu gün də elmi ictimaiyyət tərəfindən qəbul edilir.
Bu nəzəriyyənin əsas mahiyəti ondan ibarətdir ki, Yer orbitinin həndəsi parametrlərinin dəyişməsi, Yerdə müxtəlif coğrafi enliklərdə Yerə düşən Günəş radiasiyasının dəyişməsinə səbəb olur, bu da öz növbəsində həmin enliklərdə Yer səthinin orta temperaturnun və deməli, iqliminin dəyişməsinə səbəb olur.
Milyankoviç Nəzəriyyəsində Yer orbitinin 3 (üç) həndəsi parametrinin dəyişməsi iqlim dəyişikliyinə gətirib çıxarır:
Buz nümunəsi məlumatlarına əsasən, təxminən 5.000 il ilə 30.000 il arası davam edən daha isti buzlaşmalararası dövrlər istisna olmaqla, son 100.000 illər buzlaşmalar dövrü olub. Buz nümunələrinin və mərcan riflərinin araşdırılması, son buzlaşma maksimumunun 20.000 il əvvəl olduğunu göstərir. Həmin vaxtlar dəniz səviyyəsi indiki səviyyədən təxminən 110 metr aşağı idi. Yer səthinin orta temperaturu isə indikindən təxminən 50C aşağı idi. Buz nümunələrindən əldə edilən məlumatlara əsasən, atmosferdəki CO₂ konsentrasiyası buzlaşma maksimumları zamanı 180 ppm, buzlaşmalararası dövrlərdə isə 280 ppm olub. Bundan əlavə, buz nümunələrinin tədqiqi göstərir ki, həmin vaxtlar buzlaşma maksimumları zamanı atmosferdəki CH4 (metanın) konsentrasiyası 300 ppb, buzlalaşmalararası dövrdə isə 700 ppm olmuşdur. Aparılmış tədqiqatlardan məlum olur ki, son 650.000 ildə atmosferdəki istixana qazları CO2 və CH4 (metan) konsentrasiyaları heç vaxt indiki qədər yüksək olmayıb: 2021-ci ildə 410 ppm CO2 və 1850 ppb CH4 (metan). Bununla belə, Yerin səthinin temperaturunun artması ilə CO2 və CH4 – ün atmosferdəki konsentrasiyalarının artması arasında səbəb-nəticə əlaqəsi birmənalı deyil. Bəlkə də Yerin səthinin temperaturunun artması CO2 ilə CH4 – ün atmosferdəki konsentrasiyalarının artması hələ bizə məlum olmayan bir mexanizmlə əlaqədardır?! Elm bunu hələ dəqiq müəyyən edə bilmir. Məhz bu qeyri- müəyyənlik bu gün iqlimşünas alimləri iki cəbhəyə ayırır: bəzi iqlimşünas alimlər qlobal istiləşmənin antropogen CO2 emissiyalarının miqdarının artması nəticəsində meydana gəldiyini iddia edir, digər iqlimşünas alimlər isə Yer səthinin temperaturunun artmasının hələ bilinməyən başqa bir mexanizmdən qaynaqlandığını iddia edirlər. Elmdəki bu qeyri-müəyyənliyin aradan qaldırılmasının qlobal iqlim dəyişikliyi ilə məşğul olan hər kəs üçün çox böyük əhəmiyyəti var. Buz nümunələrinin tədqiqi bizə maraqlı başqa bir fakt da verir: atmosferdəki CO₂ və CH4 konsentrasiyalarının dəyişməsi tarixən həmişə Yer səthinin temperaturunun artmasından bir neçə yüz və ya bir neçə min il geri qalıb! Bu həll etməli olduğumuz çox mühüm bir iqlim tapmacasıdır (iqlim tapmacaları barədə növbəti məqalədə detallı danışacağıq). CO2-nin iqlim sistemindəki müsbət əks- əlaqə mexanizmi hələ kifayət qədər öyrənilməyib. Yəni, Yer səthinin temperaturunun artması, bu CO2 müsbət əks- əlaqə mexanizmi sayəsində, hər zaman atmosferdəki CO₂ konsentrasiyasının artmasını qabaqlayır. Buzlaşmalararası dövrlərdə Yer səthinin temperaturunun 50 C artmasının, bu CO₂ müsbət əks- əlaqə mexanizminin nəticəsi olduğuna demək olar ki, əminik. Əgər biz CO₂ müsbət əks- əlaqəsi mexanizmini tam öyrənə bilsək, bunun çox uzağagedən nəticələri ola bilər. Yəni, CO₂ konsentrasiyasının artması, universal temperatur reaksiyası düsturundakından daha tez və daha çox istiləşməyə səbəb ola bilər. İqlim dəyişikliyinin Tektonik Dövrü daha uzun zaman kəsiyində baş verən iqlim hadisələrini öyrənir. Əvvəldə qeyd etdiyimiz kimi, Yer planeti təxminən 4,5 milyard il əvvəl qədim ulduzların parçalanmasının, dağılmasının məhsulları olan toz və qazın bir araya gələrək Günəş sistemimizi meydana gətirdiyi zaman formalaşmışdır. Hesablamalara görə, Yerin mövcudluğunun ilk bir neçə milyard ilində, Yerin səthinin orta temperaturu 50oC- dən çox idi. Yerin mövcudluğunun ilk 3 milyard ilində Günəş indikindən 30% az istilik şüalandırırdı. Lakin, Yerin atmosferində CO2 və CH4 konsentrasiyaları çox yüksək (indiki konsentrasiyalardan təxminən 1000 dəfə artıq) olduğu üçün, istixana effekti nəticəsində Yer səthinin temperaturu elə yüksək olub. Son zamanlar aparılan tədqiqatlar nəticəsində müəyyən edilmişdir ki, Yer planetinin 3 milyard ilindəki iqlim şəraitinə uyğun şərait Günəş sistemimizin digər cisimlərində (peyklər, kiçik planetlərdə) indi mövcuddur. Belə tədqiqatlar, Yer iqliminin təkamülü, həyat üçün yararlı mühütlərin axtarışı və yetişdirilməsi haqqında çox dəyərli məlumatlar verir. Yerdə həyatın ilk dəfə maye halında olan suda təxminən 1 milyard il əvvəl meydana gəldiyi güman edilir. Fotosintez prosesi təxminən 1,5 milyard il əvvəl başlamış və tədricən atmosferdəki CO2-ni oksigenlə əvəz etməyə başlamışdır. “ Qartopuna Bənzər Yer” hipotezinə görə, təxminən 1 milyard- 500 milyon il əvvəl Yer bir və ya daha çox güclü buzlaşma dövrü keçmiş, Yerin səthinin çox hissəsi və ya hamısı buzla örtülmüşdü. Buzlaşma ilə əlaqədar olaraq Yerin səthinin albedosunun artması və vulkanik aktivliyin artması nəticəsində CO₂ konsentrasiyasının artması istixana effekti vasitəsilə Yerin səthinin temperaturunun artmasına gətirib çıxardı. Təxminən 500 milyon il əvvəl Yer atmosferindəki oksigenin konsentrasiyası kifayət qədər yüksək səviyyəyə çataraq, ultrabənövşəyi (UB) şüalanmanı bloklayan və quruda həyatın mövcud olmasına imkan verən ozon təbəqəsini meydana gətirdi. İqlimşünasların əksəriyyəti bu fikirdədir ki, son 500- 50 milyon ildə Yerin iqliminin təkamülü əsasən tektonik aktivliklə əlaqədar atmosferdə CO₂ konsentrasiyasının dəyişməsi səbəbindən baş verib. Yerdəki tektonik aktivlik bu mexanizmlər vasitəsilə Yerin iqliminə təsir edir:
– Yer plitələrinin yerdəyişməsi və vulkanizm;
– Yer sətinin qabarmaları və aşınması.
Son 325- 250 milyon il əvvəli əhatə edən dövr ərzində indiki Cənubi Amerika, Afrika, Ərəbistan, Hindistan, Antraktida və Avstraliya kimi tanınan quru kütlələrindən ibarət olan nəhəng superkontinent Qondvana Cənub qütbünü keçərək, indi Şimali Amerika, Avropa və Asiyanı formalaşdıran Laurasiya quru kütləsi ilə toqquşmuşdu. Bunun nəticəsində yaranan Panqala (yoxsa Pangeya?- bunu yoxlayın) superkontinenti demək olar ki, Yer kürəsinin bütün quru sahələrini özündə birləşdirirdi. Təxminən 180 milyon il əvvəl (Pangeya ?) superkontinenti dağılmağa başladı və bir çox qitələr indiki mövqelərinə doğru irəliləməyə başladı, lakin Antarktida və Avstraliya bir-birinə birləşmiş halda qaldı. 100 milyon il əvvəl, Kretakeos dövrünün ortalarında qlobal temperaturun indikindən xeyli yüksək olduğuna dair güclü dəlillər var. Şimal və Cənub qütblər ətrafı ərazilərdə orta temperatur indiki ilə müqayisədə uyğun olaraq 20oC və 40oC yüksək idi. Nə buzlaqlar, nə də buz örtükləri var idi və dəniz səviyyəsi indiki səviyyədən 100 metr yüksək idi. Müasir Ümumi Sirkulyasiya Modelləri (ÜSM) o dövr üçün yuxarı enliklərdə olan temperatur paylanmasını izah edə bilmir, bu da müasir ÜSM- lərin okeanda istilik ötürümə mexanizmlərini dəqiq təsvir edə bilməməsi ilə əlaqədardır. Kretakeoxs dövrünün ortalarında Yerdə həyat qaynayırdı: hər yer nəhəng bitgilər və heyvanlar ilə dolu idi. Məhz bu səbəbdən də, çürüntü mənşəli yanacaq olan neft ehtiyatlarının təxminən yarısı məhz Kretakeos dövrünün ortalarında formalaşmağa başladı. O dövrdə atmosferdəki CO₂ konsentrasiyası indikindən təxminən 10 dəfə yüksək idi. Təxminən 65 milyon il əvvəl, o dövrdə yaşayan bitki və heyvanların 70%- dən çoxunun məhv olmasına səbəb olan fəlakətli bir hadisə baş verdi. Yer kürəsi iri göy cismi ilə toqquşdu. Bu hadisə nəticəsində meydana çıxan yanğınlar Yer üzərindəki bitki örtüyünün xeyli hissəsini məhv etdi, heyvanat aləmində bir çox növlərin yox olmasına səbəb oldu. Bu fəlakətli toqquşma nəticəsində Yerin atmosferinə o qədər toz və kül daxil oldu ki, demək olar ki, bir neçə il ərzində Yerdəki canlılar və bitkilər Günəş işığı görmədilər. Bir neçə il davam edən bu şərait Yerdəki həyat üçün çox dramatik nəticələrə səbəb oldu. Hamıya ən yaxşı məlum olan bir nəticə bu oldu ki, Yer kürəsində həmin dövrdə yaşamış ən nəhəng canlılar, dinozavrlar tam məhv oldular. Bu dramatik toqquşma hadisəsi Yerdəki həyata ciddi təsir etsə də, qısa müddətli dəyişikliklər Yerin iqliminə qalıcı böyük təsir göstərmədi. Bundan sonra, Kembri dövrünün əvvəlini buzlaşmadan istixanaya keçid dövrü kimi xarakterizə etmək olar. Eosen dövründə atmosferdəki CO₂ konsentrasiyası indikindən ən azı 5 dəfə, Yer səthinin temperaturu isə indikindən 5oC- 10oC yüksək idi. Təxminən 35 milyon il əvvəl Antarktida və Avstraliya ayrıldı və Antarktidada davamlı buzlaşma başladı. Yer qabığının digər hissəsində isə təxminən 50 milyon il əvvəl Hindistanın Asiya ilə toqquşması nəticəsində nəhəngr Tibet yaylası meydana gəldi və sonrakı kimyəvi aşınma prosesi atmosferdə CO₂- nin tükənməsinə səbəb oldu. Buzlaşma albedonun artmasına, kimyəvi aşınma isə atmosferdəki CO₂- nin konsentrasiyasının azalmasına səbəb oldu. Yerin keçmişdəki iqlimləri, Günəş sisteminin digər cisimlərindəki iqlimlər barədə biliklərə və Ümumi Sirkulyasiya Modelinə (ÜSM) əsaslanaraq, Yerdə gələcəkdə mümkün ola biləcək iqlim ssenarilərinin və bu ssenarilərlə bağlı insanların hansı təsirlərə məruz qalması məsələlərinin müzakirəsinə keçə bilərik. Bütün bunlar barədə növbəti məqalədə danışacağıq.
(C1). Buludlardan başqa, bizim okeanda enerji ötürülməsi barədə də biliklərimiz məhduddur. Yerin keçmişdə iqlimini tam izah edə bilən daha dəqiq iqlim modelləri qurmaq üçün buludların və okeanların Yerin iqlim sistemində enerji tarazlığının təmin etməsindəki rolu barədə biliklərimiz hələ azdır. Yer üzərində enerji nəqli mexanizmlərinin və onların qarşılıqlı əlqələrinin dəqiq modelləşdirilməsi hazırda iqlimşünas alimlər qarşısında duran əsas vəzifəsidir. İqlim dəyişikliyi ilə mübarizədə əsas vəzifə elmin üzərinə düşür. Elmin əsasında qurulmayan istənilən tədbirlər planı ya nəticə verməyəcək, ya da nəticəsi ötəri olacaq.Bir sıra atmosfer qazları infraqırmızı udma zonalarına malikdirlər və istixana qazları rolunu oynayırlar. Yer atmosferindəki əsas istixana qazlarına su buxarı, CO2, CH4 (metan), troposfer ozonu, N₂O və xlorofluorokarbonlar (XFK) aiddir. Su buxarı, əlavə radiasiya təsirinin əhəmiyyətli hissəsini yaradan ən güclü istixana qazıdır və hazırda Yer səthinin orta temperaturunu 14oC- də saxlayır. Əgər Yerin atmosferin ancaq N2 (azot) və O2 (oksigendən) ibarət olsa idi,(əslində Yer atmosferinin 99,03%- i N2 və O2- dir) atmosferdə istixana qazları, xüsusilə də su buxarı olmasa idi, Yer səthinin orta temperaturu indikindən 20oC aşağı, yəni (mənfi 6oC) olardı.
(C) Buludlar həm albedonun artmasında,həm də istiliyin atmosferin aşağı hissəsində saxlanmasında mühüm rol oynayır. Yer səthində orta insolasiya (yerə çatan Günəş şüaları) enerjisi təxminən 250 Vt/m2-dir. 2021- ci ildə peyk vasitəsilə aparılan ölçmələrinə görə, buludlar albedo sayəsində təxminən (-44 Vt/m2) əlavə radiasiya təsirinə (soyutmaya) səbəb olur.
Eyni peyk ölçmələrinə görə, buludlar istilik tutma və istixana effekti vasitəsilə 31 Vt/m2 əlavə radiasiya təsiri (istiləşmə) yaradır. Beləliklə, hazırki iqlim şəraitində buludlar təxminən (-13 Vt/m2) radiasiya təsiri (soyutma) yaradır, yəni buludlar Yer kürəsini sərin saxlayır, amma Yerdə temperaturun kəskin dəyişməsi də əngəlləyirlər. Bundan əlavə, buludlar tərəfindən hissediləbilən və gizli istiliyin horizontal və vertical daşınması mexanizmləri tam müəyyən deyil və iqlim modellərinin ən zəif yerlərindən biri budur.
(A1) Su, istiliyi udaraq okeanların səthindən və qurudan buxarlanır, udduğu istiliyi özü ilə uzaq məsafələrə daşyır və təxminən 2 həftədən sonra yeni enerji tarazlığına çatır, atmosferdən Yer səthinə qayıdır.
(Davamı olacaq)
araz.az xəbər portalı.
