Skilningur á orsökum hitastigs Jarðar og mýtur um loftslagsbreytingar

Undanfarna áratugi hefur afneitun loftslagsbreytinga farið minnkandi eftir því sem áhrif þeirra verða sýnilegri. Samt sem áður er tilhneiging til afneitunar enn til staðar og virðist jafnvel aukast sumstaðar eða breytast. Misskilningur og rangar upplýsingar um orsakir og eðli loftslagsbreytinga eru enn á kreiki, oft drifnar áfram af hugmyndum um náttúrulegar sveiflur í loftslagi Jarðar. Til að skilja betur hvað veldur loftslagsbreytingum nútímans er gagnlegt að skoða helstu þætti sem ráða hitastigi reikistjörnunnar og meta hvort breytingar á þessum þáttum geti skýrt hlýnun síðustu áratuga. 

Helstu áhrifaþættir á loftslag Jarðar 

1. Fjarlægð frá sólu 

Því nær sem pláneta er stjörnunni sinni, því meiri varmaorku fær hún. Jörðin er á svokallaðri „lífvænlegu sporbraut“, sem gerir fljótandi vatni og lífvænlegum aðstæðum kleift að viðhaldast. Fjarlægð frá sólu hefur ekki breyst í sögulegu samhengi og getur því ekki útskýrt núverandi hlýnun. 

2. Sólarútgeislun og sólarsveiflur 

Sólin breytir orkuútgeislun sinni lítillega í u.þ.b. 11 ára lotum, auk lengri lotna á borð við 22 ára segulsviðssveiflu. Engu að síður eru þessar sveiflur of litlar til að skýra þær meiriháttar langtímasveiflur sem nú sjást í loftslaginu. Gervitunglamælingar allt frá áttunda áratug síðustu aldar sýna að heildargeislun sólar hefur ekki aukist samhliða hlýnun sem orðið hefur. Nýlegar mælingar staðfesta einnig nokkuð stöðugt 11-ára meðalafl sólar, á meðan meðalhitastig Jarðar heldur áfram að hækka. 

3. Stærð plánetunnar 

Massi og þyngdarkraftur Jarðarinnar hefur áhrif á getu hennar til að halda lofthjúpi, sem er grundvallaratriði í hitastjórnun. Massi Jarðar hefur nánast ekkert breyst og hefur því enga þýðingu í nýlegum hlýnunaráhrifum. 

4. Þykkt og efnasamsetning lofthjúpsins 

Gróðurhúsaáhrifin, einkum vegna gastegunda á borð við koldíoxíð (CO₂), metan (CH₄) og vatnsgufa (H₂O), ráða miklu um hversu mikill varmi helst við yfirborðið. Nýleg gögn sýna verulega aukningu á CO₂ frá athöfnum mannsins, en það er aðal-drifkrafturinn í núverandi hlýnun. Aðrar langlífar gróðurhúsalofttegundir (svo sem hláturgas (N₂O) og ýmsar flúoraðar lofttegundir) spila einnig hlutverk, þó CO₂ sé sú sem hefur mest áhrif. 

5. Sporbraut Jarðar (miðskekkja, möndulhalli og pólvelta) 

Litlar breytingar á sporbaug Jarðar (Milankovitch-sveiflur) hafa áhrif á dreifingu sólarorku á mörg þúsund árum og valda náttúrulegum loftslagssveiflum (t.d. ísöldum). Þessar langvarandi sveiflur geta ekki skýrt hraða hlýnun nútímans, sem hefur átt sér stað á örfáum áratugum. 

6. Segulsvið Jarðar 

Segulsviðið verndar Jörðina gegn sólvindum og geimgeislum, sem að einhverju leyti geta haft áhrif á efnahvörf í lofthjúpnum. Hins vegar hafa breytingar á segulsviðinu verið litlar og fylgja ekki núverandi hækkun hitastigs. Sumir halda því fram að geimgeislar, sem segulsviðið stýrir, valdi tíðari skýjamyndun og kólnun, en rannsóknir sýna að slík áhrif eru hvergi nærri nægjanleg til að skýra núverandi hlýnun. 

7. Staðsetning meginlanda og hafstraumar 

Uppröðun meginlanda hefur áhrif á hafstrauma sem flytja varma um allan hnöttinn. Á tímum risaeðlanna voru meginlöndin öðruvísi upp raðað, sem skapaði allt annað loftslagsmynstur. Fellingafjöll, landrek og jarðskorpuhreyfingar gerast hins vegar á milljónum ára, svo óverulegar breytingar í nútímanum geta ekki útskýrt hinar hröðu loftslagsbreytingar síðustu áratuga. Breytingar á notkun lands (svo sem skógareyðing) geta þó haft áhrif á svæðisbundið endurkast (albedo) og vatnshringrás, en duga ekki til að skýra hnattræna hlýnun. 

8. Endurkast (albedo) 

Endurskin yfirborðs Jarðar hefur áhrif á hversu mikil geislun endurkastast. Íssvæði, snjór og ský hækka endurkast (albedo), en dökk svæði á borð við skóga og höf taka við meiri varma. Bráðnun íss minnkar endurskin og eykur þannig hlýnun. Þetta er þó fremur afleiðing af hlýnun en upphafleg orsök hennar. 

9. Eldvirkni 

Stór eldgos geta varpað brennisteinsdíoxíði upp í heiðhvolfið og valdið tímabundinni kólnun með því að endurkasta sólargeislum. Hins vegar er CO₂-losun frá eldgosum hverfandi miðað við losun mannsins, og nýleg eldvirkni dugar ekki til að skýra þá hlýnun sem er að eiga sér stað. 

10. Svifryk og agnir 

Mengun frá iðnaði og náttúruhamförum (t.d. skógareldum) getur dregið úr geislun með svifryki sem annaðhvort kælir (endurkastar geislum) eða hitar (gleypir geislun). Slík efni hafa líklega dregið eitthvað úr hlýnun, einkum á miðri 20. öld, en ekki nóg til að vega upp á móti hröðum vexti gróðurhúsalofttegunda. Þegar dregur úr loftmengun (t.d. með betri tækni) gæti þetta „kælandi mótvægi“ minnkað og valdið hlýrra veðurfari en ella. Þrátt fyrir þetta er ljóst að gríðarleg losun CO₂ yfirgnæfir mótverkandi áhrif frá svifriki. 

11. Vatnsgufa 

Vatnsgufa er vissulega öflug gróðurhúsalofttegund, en magn hennar ræðst yfirleitt af hitastigi. Hlýnun af völdum CO₂ eykur raka í lofthjúpnum, sem margfaldar hlýnunaráhrifin. Vatnsgufa er þó frekar viðbragð við hitabreytingu en upphaflegi drifkrafturinn. CO₂ er því stundum kallað „stjórnrofi“ loftslagsins, vegna þess að breytilegt magn CO₂ kemur upphaflegri hlýnun af stað, sem síðan eykur vatnsgufu í andrúmsloftinu. 

Gróðurhúsaáhrifin 

Gróðurhúsaáhrifin eru grundvallarferli í lofthjúpi Jarðar, þar sem ákveðnar lofttegundir gleypa og endurkasta innrauðri varmageislun, sem hægir á varmatapi frá yfirborðinu út í geiminn og stuðlar þannig að lífvænu hitastigi. Sólargeislun í sýnilegum og útfjólubláum bylgjulengdum nær í gegnum lofthjúpinn og hitar yfirborð Jarðar. Yfirborðið endurkastar þessum varma sem innrauðri geislun, sem CO₂, CH₄, N₂O og aðrar gróðurhúsalofttegundir taka upp og geisla aftur í allar áttir. Þetta tefur flótta varmans út í geiminn og veldur því að neðra lofthvolfið hlýnar. Lögmál eðlisfræði (t.d. skammtafræði og litrófsmælingar) styðja þessa skýringu, sem sýnir hvers vegna aukning gróðurhúsalofttegunda leiðir til meiri hlýnunar. 

Nýlegar breytingar á CO₂ og hitastigi: Hvað gögnin sýna 

Frá iðnbyltingu hefur styrkur CO₂ í andrúmsloftinu hækkað úr um 280 ppm (parts per million) í yfir 420 ppm. Þessi aukning fylgir hækkun á meðalhita Jarðar, sem hefur hækkað um u.þ.b. 1,2°C frá lokum 19. aldar. 

Hraðinn á þessari þróun er fordæmalaus borið saman við náttúrulegar sveiflur á undangengnum árþúsundum til ármilljóna. Rannsóknir á ískjörnum, trjáhringjum og setlögum sýna skýrt að svo hröð aukning á CO₂ og hitastigi hafi ekki komið fram fyrr. Til dæmis benda gögn frá tímabilum eins og “Paleocene–Eocene Thermal Maximum” (PETM) til þess að núverandi breytingar séu margfalt hraðari en flestar fyrri stórar sveiflur í loftslagi.