Jarðeldsneyti, þ.e. kol, olía og jarðgas, á langstærstu sök á gróðurhúsaáhrifum manna. T.d. akstur bíla og framleiðsla raforku í kolaorkuverum flytur koltvísýring úr jarðskorpunni út í gufuhvolfið - alls 7 milljarða tonna á ári.

Árið 1860 byrjuðu menn að mæla hitastig á jörðinni og frá þeim tíma hefur meðalhiti við yfirborðið hækkað um 0,8 stig. Árið 2005 var svo hlýtt að það nánast jafnaði metárið 1998. Og þessi tvö ár eru ekki alveg ein á báti, því af 10 hlýjustu árum alls tímabilsins frá 1860 eru 9 á tímabilinu frá 1995.

Árið 2001 komst loftslagsnefnd Sameinuðu þjóðanna, IPCC að þeirri niðurstöðu “að megnið af þeirri hlýnun sem mælst hefur síðustu 50 ár, stafi af aðgerðum manna”. Hlýnunin síðan 1860 hefur orðið í tveimur áföngum. Á fyrra tímabilinu, 1910 - 1945, má skýra hækkun hitastigs með aukinni virkni í sólinni samfara óvenju fáum stórum eldgosum en slík gos senda mikið af brennisteini langt út í gufuhvolfið þar sem agnirnar endurkasta sólskini út í geiminn og valda þannig kólnandi tíðarfari. Síðara hlýnunartímabilið hefur staðið frá 1950 og á sér engar skýringar í náttúrunni. Loftslagsreiknilíkön benda eindregið til að hækkandi hiti - einkum á síðustu 25 árum, þegar hlýnunin hefur verið mest - eigi fyrst og fremst rætur að rekja til notkunar manna á jarðeldsneyti.

Risavaxin eðlisfræðitilraun

Þegar IPCC felldi þennan dóm fyrir fimm árum, var sú niðurstaða byggð á fáeinum reiknilíkönum, sem þó voru að vísu afar þróuð. Nú eru slíkir tölvuútreikningar margfalt algengari. Fjölmörg flókin reiknilíkön hafa verið prófuð og þau gefa öll sama svar. Við erum að breyta loftslagi jarðarinnar og nú þegar eru fyrstu greinilegu ummerkin komin í ljós. Þegar kemur að aldamótunum 2100 munu afkomendur okkar búa við loftslag sem er verulega frábrugðið því sem nú er.

Þótt gróðurhúsaáhrif séu reyndar eitt af skilyrðum þess lífs sem þrífst á jörðinni, erum við fyrir löngu búin að ýta hraustlega við hinu náttúrulega jafnvægi og erum nú vel á veg komin með að gera risavaxna jarðeðlisfræðilega tilraun. Greiningar á nýjum borkjarna úr ísnum á Suðurskautslandinu sýnir að þéttni tveggja helstu gróðhúsalofttegundanna, koltvísýrings og metans, hefur ekki verið jafn mikil og nú síðustu 650.000 árin. Jafnvel þótt okkur tækist að minnka núverandi losun gróðurhúsalofttegunda niður í brot af því sem nú er á aðeins örfáum árum, væru loftslagsbreytingar óumflýjanlegar, þar eð dvalartími koltvísýrings í gufuhvolfinu er 5 - 200 ár. Fyrir daga iðnbyltingarinnar var þéttni koltvísýrings 280 milljónustu hlutar af umfangi gufuhvolfsins (ppmv) en er nú 380 ppmv og fer áfram vaxandi.

Niðurstaða IPCC er byggð á reiknilíkönum og þau er vandalaust að nota til að endurskapa þróunina síðustu 150 árin. En hlýnun upp á 0,4 gráður síðan 1980 verður ekki skýrð með nokkru öðru móti en því að taka með í reikninginn losun manna á kolefni, en sú losun verður við brennslu á olíu, kolum og jarðgasi. Og í nóvember 2005 var enn rennt styrkari stoðum undir þessar sannanir, þegar vísindamenn við Scripps haffræðistofnunina í Kaliforníu luku greiningum á mælingum á hitastigi í sjó síðustu 40 ár. Yfirborð sjávar hefur á þessum tíma hlýnað um 0,5 gráður og hitaaukningu má nú greina niður á mörg hundruð metra dýpi. Eðlisfræðingurinn Tim Barnett og félagar hans greindu í þessu sambandi allar mögulegar ástæður, svo sem aukna sólargeislun og náttúrulegar breytingar á loftslagi ásamt aðgerðum manna með losun gróðurhúsalofttegunda. Niðurstöður þeirra sýndu að breytingar af náttúrunnar völdum voru allt of veikburða til að geta skýrt hlýnun hafanna.

Stórfljót Asíu í uppþurrkunarhættu

Jafnframt eru nú margir af spádómum reiknilíkananna að rætast. Dregið hefur úr hitamun dags og nætur og vorið er farið að koma fyrr á norðurhveli jarðar, en haustinu seinkar á hinn bóginn. Til viðbótar eru jöklar víða í heiminum að dragast verulega saman í fullu samræmi við spár reiknilíkana. Nú þegar er þetta tekið að skapa hættu í Asíu þar sem land sem myndar náttúrulega stíflugarða við jökullón getur farið að gefa sig. Af því stafar brúm, vatnsorkuverum og mannabyggð veruleg hætta. Innan tiltölulega skamms tíma gæti bráðnun jökla fyrst valdið gríðarlegum flóðum en í kjölfar þeirra gætu síðan stórfljót á Indlandi og í Kína nánast þurrkast upp.

Ein af grundvallarspánum er sú að hitaaukningin verði mest á pólsvæðunum og þá einkum við norðurpólinn. Þess má nú þegar sjá merki. Lofthiti í kringum norðurpólinn hefur að meðaltali hækkað um 0,5 gráður á síðustu 30 árum.

Þetta er að líkindum helsta ástæða þess hve ísbreiðan í Norður-Íshafinu hefur dregist hratt saman, en hún er nú 7,4% minni en fyrir 25 árum. Jafnframt hefur útbreiðsla íss sem ekki bráðnar yfir sumartímann dregist saman um 14%. Árið 2100 er búist við að Norður-Íshafið verði íslaust á sumrin að fráteknu svæðinu kringum pólinn sjálfan. Þetta eru góðar fréttir fyrir þá sem stunda skipaflutninga og olíuvinnslu, en mun á hinn bóginn bitna harkalega á dýralífi og inúítum, enda eru dýra- og fiskveiðar mikilvægasta atvinnugrein þeirra.

Þegar hafísinn bráðnar drekkur dökkt hafið í sig mun meiri sólarhita en hinn fannhvíti ís gerði áður. Minnkandi ís hefur því bein áhrif á upphitun hnattarins. Hlýnunin er mest yfir landi og í Kanada, Alaska og Síberíu hefur mælst hlýnun allt að 4 gráðum á síðustu 40 árum. Víða hafa freðmýrasvæði tekið að þiðna og sú þróun mun halda áfram út öldina en um 2100 er gert ráð fyrir að meðalhiti á norðurslóðum hafi hækkað um 4 - 7 gráður. Í febrúar á þessu ári lagði David Lawrence hjá Gufuhvolfsrannsóknastofnun Bandaríkjanna fram nýjar reiknilíkansniðurstöður sem benda til að jörð á sífrerasvæðum muni þiðna niður á a.m.k. þriggja metra dýpi. Það mun hafa í för með sér enn aukin gróðurhúsaáhrif. Þegar þessi jarðvegur hefur þiðnað mun hann nefnilega gefa frá sér allt að 400 milljarða tonna af kolefni bæði í formi metans og koltvísýrings. Til samanburðar nemur losun gróðurhúsalofttegunda vegna brennslu jarðeldsneytis nú um 7 milljörðum tonna á ári.

Síðast en ekki síst leynist á norðurheimsskautssvæðinu ein stór spurning sem enn er alveg ósvarað. Bráðnar Grænlandsjökull? Íshellan á Grænlandi geymir ein og sér nógu mikið vatn til að hækka yfirborð heimshafanna um 6 metra, sem þá myndu flæða yfir stór þurrlendissvæði um allan heim. Á síðari árum hefur bráðnun við jökulröndina aukist og margir grænlenskir skriðjöklar hafa hopað. Á móti kemur að aukin úrkoma hefur hækkað jökulinn innar í landinu. En massajafnvægi þessa stóra jökuls kynni þegar að hafa raskast. Sumir vísindamenn telja að jökulmassinn minnki nú um 50 rúmkílómetra á ári.

Niðurstöður reiknilíkana benda til að hækki hitastig á Grænlandi um 2,7 gráður geti það komið af stað sjálfstyrkjandi ferli sem gæti valdið því að jökullinn falli saman. Örlög Grænlandsjökuls eru vinsælt umræðuefni meðal loftslagsvísindamanna. En svo mikið er víst að bráðni Grænlandsjökull, myndast hann ekki aftur fyrr en á næstu ísöld sem ekki er gert ráð fyrir að leggist yfir jörðina fyrr en eftir svo sem 10 - 20 þúsund ár.

Loftmengun kælir jörðina

Mesta óvissan sem tengist reiknilíkönum á sviði loftslagsfræði, varðar efniseindamengun í gufuhvolfinu. Árlega streyma út í gufuhvolfið um 3 milljarðar tonna efniseinda sem ýmist koma úr náttúrulegum uppsprettum eða eru af mannavöldum. Mannkynið stendur fyrir um 40% af þessari losun og efniseindirnar gegna viðamiklu hlutverki varðandi loftslag jarðar, vegna þess að þær valda kólnun, bæði beint - með því að endurkasta sólargeislum út í geiminn - og óbeint með samspili við skýjahuluna þar sem þær eiga stóran þátt í dropamyndun. Því fleiri agnir sem er að finna í skýi, því fleiri dropar myndast og því meiri geislun endurkastar skýið út í geiminn. Ský sem bera í sér mikla mengun kæla jörðina þess vegna meira en mengunarlítil ský. Jafnframt fellur síður regn úr menguðum skýjum vegna þess að litlu úðadroparnir eiga þar erfiðara með að sameinast í stærri regndropa. Afleiðingin verður enn frekari kæling þar eð skýjahula yfir mengunarsvæðum hindrar för sólargeislanna til jarðar.

En á hinn bóginn hita ákveðnar efnisagnir upp gufuhvolfið. Þetta á t.d. við um sót sem dregur í sig hita úr sólarljósinu. Þegar á heildina er litið, getur tæpast leikið vafi á því að mengandi efnisagnir hafi kælingaráhrif og vegi þannig á móti þeim gróðurhúsaáhrifum sem mennirnir valda - spurningin er bara hve mikið? Nú ríkir orðið nokkuð víðtæk sátt um það mat að gróðurhúsaáhrif af mannavöldum hiti yfirborð jarðar með nálægt 2,5 wöttum á fermetra en niðurstöður reiknilíkana um kælingaráhrif mengunaragna í lofti sveiflast allt frá 0 upp í 4,5 wött á fermetra - sem sagt allt frá því að áhrifin séu alls engin og upp í að þau séu tvöföld á við gróðurhúsaáhrifin.

Svo mótsagnakennt sem það kann að virðast er orðið afar aðkallandi að fá fram sem réttast mat á kælingaráhrifum mengunarinnar. Ástæðan er sú að nú dregur úr loftmengun yfir Evrópu, Norður-Ameríku, Rússlandi og Japan. Allmargir loftslagsfræðingar hafa bent á að hreinna loft geti haft í för með sér meiri hlýnun. Meinrat Andreae hjá Max Planck-efnafræðistofnuninni í Mainz kynnti nýlega niðurstöður reiknilíkans þar sem reiknað var með bæði beinum og óbeinum áhrifum mengunaragna í lofti. Þessar niðurstöður benda til að meðalhiti á jörðinni muni hækka um 6 - 10 gráður fram til næstu aldamóta, allt eftir því hve hreint loftið verður. “Ef reiknilíkanið okkar hittir alveg í mark, gæti loftslagið farið gersamlega úr böndunum á síðari hluta aldarinnar,” segir Andreae.

Gervihnettir leysa leyndardóminn

Og þetta “Ef” er reyndar gríðarlega stórt, vegna þess að það er afar erfitt að gera sér grein fyrir óbeinum áhrifum mengunaragnanna. Í fyrsta lagi er hér um að ræða allt frá örsmáum brennisteinssameindum upp í heil sandkorn, en sá stærðarmunur er hlutfallslega svipaður og munurinn á tennisbolta og reikistjörnu. Í öðru lagi dreifast þessar agnir ekki jafnt um gufuhvolfið eins og gróðurhúsalofttegundir gera. Í þriðja lagi er svo afar erfitt að áætla magn agnanna í mismunandi lögum gufuhvolfsins, en það er nauðsynlegt til að hægt sé að ákvarða áhrif þeirra á dropamyndun í skýjum.

Eftir fáeina mánuði hyggjast Bandaríkjamenn og Frakkar í sameiningu senda á loft fyrsta svokallaða LIDAR-gervihnöttinn, Calipso, en hann á að nota leysigeisla til að mæla hvar í skýjunum efnisagnirnar halda sig. Um sama leyti á að senda á loft radargervihnöttinn CloudSat og saman eiga þessir tveir gervihnettir að ákvarða staðsetningu skýja og efnisagna í gufuhvolfinu. Calipso er ætlað að senda tvo mismunandi leysigeisla niður í skýin, annan úr sýnilegu ljósi en hinn geislinn verður innrauður. Þar eð mismunandi efnisagnir bregðast misjafnlega við mismunandi bylgjulengdum ljóss, verður með þessu móti unnt að greina sundur t.d. brennisteinsörður, sót, ösku og eyðimerkursand.

Með þessum mælingum má einnig ákvarða hvar í skýjunum hinar mismunandi gerðir agna halda sig. Því lengri tími sem líður þar til ljósið snýr aftur til gervihnattarins, því lengra niðri í skýinu eru þær agnir sem endurspegla ljós á þessari bylgjulengd. CloudSat sendir frá sér radargeisla með langri bylgjulengd og með því að mæla endurkastið getur gervihnötturinn ákvarðað þykkt skýja og greint milli mismunandi laga innan þeirra. Enn sem komið er vantar nákvæmar upplýsingar af þessu tagi til að setja inn í reiknilíkönin.

Grýla loftslagskerfisins

Þeir lesendur sem sáu hrakspármyndina “The Day After Tomorrow”, þar sem New York-borg verður ísi lögð á fáeinum dögum eftir að hafstraumar í Norður-Atlantshafi nema staðar, ættu að eiga auðvelt með að skilja hvers vegna tímaritið Science útnefndi Golfstrauminn sem “Grýlu loftslagskerfisins” á síðasta ári. Án Golfstraumsins yrði allt að 4 gráðum kaldara á Bretlandseyjum og í Skandinavíu, og enn kaldara hérlendis. Ef gróðurhúsaáhrifin skyldu nú verða til þess að stöðva Golfstrauminn myndi það sem sagt hafa gríðarleg áhrif í okkar heimshluta.

Í Science gerðu margir af fremstu loftslagsfræðingum heimsins sitt besta til að aflífa þessa “Grýlu”. Jafnvel þótt þéttni gróðurhúsalofttegunda ferfaldaðist á næstu 140 árum, sýna niðurstöður úr reiknilíkönum þeirra ekki nema 10 - 50% veiklun hafstrauma á tímabilinu. Ekkert reiknilíkan spáir hruni Golfstraumsins.

En rétt fyrir áramótin tók þessi umræða nýja stefnu, þegar Harry Bryden hjá Bresku Haffræðimiðstöðinni í Englandi birti niðurstöður mælinga á Golfstraumnum þvert yfir Atlantshaf frá Flórída til Norður-Afríku. Úti í miðju Atlantshafinu greinist straumurinn í tvennt. Annar armurinn fer í norðurátt og tekur stefnuna á Skandinavíu áður en hann sveigir vestur til Íslands. Hinn armurinn sveigir til vesturs og berst fyrir vindum í hringferð milli Ameríku og Afríku. Bryden greindi mælingar frá árunum 1957, 1981, 1992 og 2004 og greiningar hans leiddu í ljós að styrkur þess arms straumsins sem fer í norðurátt hefur minnkað um 30% á þessu tímabili, sem er miklu meira en reiknilíkön hafa gert ráð fyrir. Golfstraumurinn er því ennþá hinn stóri jóker í loftslagsspilastokknum.

Þótt loftslagið á jörðinni breytist svipað því sem útreikningar bæði IPCC og annarra benda til, er ekki þar með sagt að allt mannkyn muni fara illa út úr því. Á sumum svæðum munu herja þurrkar eða flóð en á öðrum svæðum mun loftslagið batna til muna. T.d. benda niðurstöður reiknilíkana til að loftslag verði svipað í Skandinavíu eftir 100 ár og nú er við Miðjarðarhaf. En loftslagsnefnd Sameinuðu þjóðanna bendir þó á að hin neikvæðu áhrif verði meiri og afdrifaríkari eftir því sem lengur dregst að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda. En vonandi verðum við einhverju nær um hvað framtíðin ber í skauti sínu þegar loftslagsnefndin sendir frá sér næstu stöðuskýrslu sína og framtíðarspá á næsta ári.