گرمایش جهانی چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟

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

کد خبر: ۵۹۴۱۳۱

این مساله که تغییرات اقلیمی یکی از بحران‌ها 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 می‌افتد، 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 می‌توانند ادعا کنند که وضع اقلیمی امروز زمین با گذشته آن اختلاف فاحشی دارد؟

تکنولوژی‌های جدید و آثار جرم

امروزه دانشمندان با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های مدرن قادرند نشانه‌های 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، زمین‌شناس و اقیانوس‌شناس در اقصی نقاط جهان روی جنبه‌های مختلف اقلیم‌شناسی تحقیق و مطالعه می‌کنند. این دانشمندان آموخته‌اند شکاک باشند و ایده‌های گوناگون را مورد نقد قرار دهند. علاوه بر این زمین به‌قدری پهناور و گسترده است که همیشه جایی برای ارائه یک مدرک تازه که بتواند پرده از اسرار علمی بردارد، وجود دارد.

حلقه‌های ارتباطی

درختان، مرجان‌ها و رسوبات آهکی نظیر نهشته‌های استالاکتیت (ستونی از مواد معدنی که به‌صورت قندیل از سقف غارها آویزان است) و استالاگمیت (ستونی از مواد معدنی که از کف غارها بالا آمده‌ است) در خود نشانه‌هایی مستدل از وضع جوی کره زمین چه در گذشته و چه در زمان حال دارد. مرجان‌ها و درختان اغلب عمر طولانی دارند و رشد هر ساله آنها به‌صورت لایه یا حلقه‌ای تازه ثبت خواهد شد. حلقه‌های اطلاعاتی در خود شمه‌ای از محیط پیرامونی را درج کرده‌ که برای دانشمندان بسیار ارزشمند است. تغییر درجه حرارت، میزان بارندگی و دیگر شرایط زیست‌محیطی از جمله اطلاعاتی است که به صورت کاملا دقیق در این لایه‌ها ثبت شده است.

حباب‌های سخنگو

دانشمندان حباب‌های هوایی را که در یخ‌های قطب دیده می‌شود، به‌عنوان کپسول‌های زمان می‌شناسند. یخ‌های قطب جنوب حاوی حباب‌های هوایی است که عمر آنها گاهی به بیش از 800 هزار سال می‌رسد. از نظر علمی زمانی که بلورهای برف به یکدیگر فشرده می‌شود و یخ را شکل می‌دهد، حباب‌های هوا در آنها به دام می‌افتد. دانشمندان تاکنون 3200 متر از یخ‌های قطب جنوب را شکافته و حفاری کرده‌اند تا بتوانند نمونه‌هایی از حباب‌های هوای دوره‌های مختلف تاریخی بدست بیاورند. در آزمایشگاه هوای حباب‌ها به دقت آنالیز شده تا غلظت هر یک از گازها اعم از اکسیژن، دی‌اکسیدکربن و نیتروژن مشخص شود. نتایج تحقیقات حاکی از آن است که غلظت دی‌اکسیدکربن ظرف قریب یکصدهزار سال شاهد افزایش و کاهش‌های متوالی بوده است. دانشمندان توانسته‌اند نمودار میزان غلظت دی‌اکسیدکربن و درجه حرارت را در دریاچه وستوک یعنی بزرگ‌ترین دریاچه زیریخی جهان در قطب جنوب ظرف 400 هزار سال اخیر با استفاده از همین روش ترسیم کنند. این نمودار نشان می‌دهد هر زمان که میزان دی‌اکسیدکربن 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 حباب‌های هوا نیز می‌تواند تغییرات درجه حرارت هوا را بخوبی نشان دهد. یخ از مخلوط آب معمولی و آب سنگین یعنی دوتریوم تشکیل شده است. حداقل یکی از اتم‌های هیدروژن آب سنگین از نظر اندازه اندکی حجیم‌تر از آب معمولی است و همین مساله باعث می‌شود که تبخیر آن سخت‌تر باشد و بتواند به شکل برف رسوب کند. فقط درجه حرارت‌های خیلی بالا می‌تواند از عهده تبخیر این اتم‌ها بربیاید. لذا اگر مقدار زیادی آب سنگین در یخ موجود باشد، نشان می‌دهد که درجه حرارت نیز بالطبع بالا بوده است. دانشمندان از نسبت آب سنگین به آب معمولی در لایه‌های یخی استفاده می‌کنند تا میانگین درجه حرارت را در زمانی که هر لایه یخی ساخته شده، برآورد کنند.

نمونه‌برداری از هوا ظرف بیشتر از نیم قرن

برآورد میزان کربن هوا یکی دیگر از راه‌هایی است که می‌تواند سنجش تغییرات اقلیمی را میسر کند. از دهه 1950 میلادی به بعد دانشمندان پیوسته از جو زمین نمونه‌برداری کرده‌اند و میزان دی‌اکسیدکربن و دیگر گازهای حاوی کربن را ثبت کرده‌اند. 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 دی‌اکسیدکربن جو از کمتر از 330 قسمت در میلیون (پی‌پی‌ام) در اواسط دهه 1970 میلادی به رقمی بالاتر از 390 قسمت در میلیون (پی‌ام) در ماه آوریل سال 2013 میلادی رسیده است. کربن موجود در گاز دی‌اکسیدکربن به صورت طبیعی در دو شکل (ایزوتوپ) یافت می‌شود: کربن12 و کربن سنگین‌تر شماره 13. دیاگرام کربن13 نشان می‌دهد این کربن شش الکترون، شش پروتون و هفت نوترون دارد. اما کربن12 به علت این‌که یک نوترون کمتر دارد، از کربن13 سبک‌تر است. گیاهان سبز معمولا ترجیح می‌دهند دی‌اکسیدکربن حاوی کربن12 را جذب کنند و به همین دلیل است که سوخت‌های فسیلی با منشأ گیاهی نیز تقریبا هیچ کربن13 در خود ندارند. از دهه 1950 میلادی به بعد در نمونه‌های هوا میزان کربن12 عملا رو به افزایش بوده است. این افزایش نیز ظاهرا با سوزاندن سوخت‌های فسیلی رابطه مستقیم دارد.

شناورهای تحقیقاتی

راه دیگر، سنجش میزان تغییرات اقلیمی از طریق شناورهای تحقیقاتی است که در اقیانوس‌ها رها می‌شوند. اکنون بیشتر از 3500 شناور در اقیانوس‌های جهان وجود دارد. این ربات‌های کوچک به‌طور دائم اطلاعاتی در رابطه با میزان درجه حرارت و شوری را به ایستگاه‌های هواشناسی مخابره می‌کند. هر شناور به‌طور معمول مدت زیادی را در اعماق بیشتر از 2000 متر سپری می‌کند و هر ده روز یکبار در سطح آب شناور می‌شود تا اطلاعاتی را که کسب کرده مستقیم به ماهواره‌ها مخابره کند. دانشمندان استرالیایی اولین کسانی بودند که سال 1999 میلادی برای نخستین بار از این شناورها استفاده کردند. اما امروزه 26 کشور جهان درصددند از این طریق تصویر واضح‌تری از وضع گرم شدن اقیانوس‌ها ارائه دهند.

گزارش‌های سالانه

از گزارش‌های هواشناسی سالانه نیز میانگین گرفته می‌شود و همین اطلاعات در برآورد وضع جوی کارایی دارد. منظور از آب و هوا همان رخدادهایی است که هم‌اکنون در خارج از پنجره منزل شما در حال وقوع است. زمانی که وضع آب و هوا در طول چند سال موجود باشد، می‌توان از آن میانگین گرفت. ارقام به‌دست آمده می‌تواند تصویر روشنی از شرایط غالب یا همان اقلیم ارائه دهد. به‌عنوان مثال در استرالیا بیش از 200 سال است که میزان درجه حرارت و بارندگی ثبت شده است. در واقع اقلیم، تغییرات محلی آب و هوا را در طولانی مدت نشان می‌دهد. این روزها به دلیل افزایش احتمال خطا بخصوص به‌واسطه تاثیر پدیده جزایر حرارتی در شهرها، میزان درجه حرارت هوا را از طریق ماهواره‌ها نیز اندازه‌گیری می‌کنند. سطوح تیره رنگ اعم از نمای ساختمان‌ها، خیابان‌ها 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 می‌کند. این پدیده که جزیره حرارتی نامیده می‌شود، می‌تواند درجه حرارت را در کلانشهرها بین دو تا 15 درجه سیلیسیوس افزایش دهد. جزایر حرارتی عملاً تاثیر بسزایی در خطای اندازه‌گیری درجه حرارت در شهرها دارد.

تصاویر ماهواره‌ای

تصاویر ماهواره‌ای نشان می‌دهد در سال‌های اخیر میزان یخ قطب شمال در فصل تابستان کاهش چشمگیری نسبت به دهه 1980 میلادی داشته است. در عین حال افزایش درجه حرارت در قطب شمال نسبت به دیگر نقاط روی کره زمین محسوس‌تر بوده است. واقعیت این است که هر ساله مسیر رفت و آمد کشتی‌ها در قطب شمال نسبت به سال‌های گذشته فراخ‌تر می‌شود. کاهش سطح یخ باعث می‌شود تشعشعات خورشید که پیشتر به‌دلیل سطح شفاف یخ منعکس می‌شد، این‌بار به‌واسطه 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 حاره‌ای را به سمت سواحل اروپا و در نهایت قطب شمال می‌راند؛ یا به کلی از بین خواهد رفت و یا این‌که 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 می‌شود و رفته رفته به اعماق می‌رود 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.