BÖLÜM 7. KÜRESEL ISINMA ve İKLİM DEĞİŞİKLİĞİ

Transkript

1 BÖLÜM 7 KÜRESEL ISINMA ve İKLİM DEĞİŞİKLİĞİ İnsanla tarih boyunca iklim koşullarına uyum sağlamıştır Daha sonraları hava koşullarını/olaylarını etkiliyebilir miyiz? sorunu ortaya çıkmış, ancak bu konuda ilerleme olmamış Bugün ise, iklimlerde bu düzensizlik ortaya çıkmış, anacak nedeni açık değil Endüstriyel etkinlikler, diğer olaylar(taşıtlar, orman tahribi, sera gazları, kutup buzullarının erimesi v.b.) mı etkiledi net değil? Onlarla ilişki olabilir deniyor çünkü son yirmi yılda bu olaylar arttı Nüfus artışı, refah düzeyi ile ilgi olabilir Bugün tam açıklanamayan olağandışı meteorolojik olaylar var CO2 oranındaki artış etkin gibi görülüyor Çevre kirliliğinin sonuçları var Yeryüzünde sıcaklık artışları (0,7 o C gibi bir oran olmasına rağmen) var, buharlaşma arttı Bu hesaba göre 100 yılda yeryüzü 2,5 o C ısınacak Bilinenlere göre, geçmişte buzul çağı oluşumu gibi, son onbin yılda en yüksek sıcaklık artışı Atmosferin en soğuk ve en sıcak dönemleri arasındaki fark 5 o C olarak bilinmekte, bu durumda 2,5 o C yüksek bir değer ; bu durumda büyük iklim olayları olabilecek demektir Ancak, mutlaka iklim değişecek mi? Belli değil HAVA DURUMU ve İKLİM Bir yerde kısa bir süre içinde etkin olan atmosfer koşullarına hava durumu denir Sıcaklık, basınç, rüzgar ve nem ön plandadır Atmosferik olayların dinamizmi güneş sayesinde olur Rüzgarlar nem ve sıcaklık üzerinde etkin Atmosferik olaylar günlük, haftalık, aylık, mevsimlik, yıllık izlenir; farklar dikkatle değerlendirilir; aynı gün içindeki ani değişiklikler bile incelenmelidir. İklim; bir alandaki hava elementlerinin yıllar içindeki ortalamaları ile ortaya konmuştur; Akdeniz iklimi, yazlar sıcak ve kurak, kışlar ılıman ve yağışlı genel tanımına uygun 1

2 ortalamalar sonucu ortaya çıkmıştır. Sapmalar daima olacaktır, ancak genel ortalama içinde yaygın değildir. Aşırı sıcak yazlar ya da aşırı soğuk kışlar gibi. Bununla birlikte, fırtınalar, kuraklık gibi olaylar ile felakete neden olan olaylar da iklim ile ilgilidir İklim, on, yüz, yıllık dönemler ile değişiklik gösterebilir; karmaşık bir yapı; şu an için neredeyiz belli değil Ancak, çevrede aşırı kirlenme göze batıyor Hava durumu, yeryüzündeki eko sistem oluşumunda etkin Bu nedenle kirlenmenin etkileri daha baskın gibi YERKÜRE ATMOSFERİ Atmosfer bileşimi belli Temiz atmosfer; % 78,08 N2 % 20,95 O2 % 0,934 argon; % 0,035 CO2, asal gazlar(neon, helyum, kripton, ksenon), iz bileşikler(ch4, H2O2, N2O, NH3, v.b.), subuharı (yerel olarak % 0,1-5 arası) 0-80 km bölgesinde böyle kabul edilir 50 km yukarıda moleküler yapı değişir(ozon oluşum) Yeryüzünde tüketim ve üretim dengeli; N, O, P döngüleri v.b. yaşamsal olaylar Ancak, CH4, CO2, N2O artışı sorun gibi; iklim üzerinde etkili olduğu biliniyor Atmosfer katmanları Yeryüzünden yükseldikçe hava sıcaklığı azalır Bu durumda, yer yüzeyinde oluşan sıcaklık da bu değişimi etkiler Her 1000 m de 6,5 o C hesaplanmış; günlük, mevsimlik değişiklik göstermekte Yükseldikçe sıcaklıkta artış da olabilir, bu durum sıcaklık terslemesi olarak bilinir Troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer içinde olaylar çok farklı Atmosferin seyrelmesi, ozon katmanı gibi başka olaylar, güneş süzme özelliklerini farklı olması dikkate alınmalı Troposfer ekvatorda 18 km, kutuplarda 8 km olmakta; ortalama 11 km 2

3 Günlük oylalar bu katmanda; gazların % 75 i burada Üst sınırda sıcaklık -60 o C olabilmekte; rüzgarlar etkili Üst sınır olan Tropopzda sıcaklık sabit varsayılır Startosfer, seyrek olsa bile troposfere benzer bileşimde Troposfere göre, subuharı az, ozon fazla Ozon zararlı ışınları tutar Kutuplarda ozon katmanı azalması ise, güneş ışınlarının daha etkin(enerjik) olması sonucu sıcaklık artışı ile dikkat çekmekte; buzullar erimekte Bu katman yayılarak incelirse, canlıların daha zararlı güneş ışınları etkisinde kalması durumu ortaya çıkacaktır Daha yüksek katmanların troposfere etkisi yoktur(şimdilik) ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM Dalga boyu kısa olanlar yüksek enerjili Uzun olanlar düşük enerjili Güneşten gelen enerjinin % 48 i görünür bölge % 45 IR % 7 UV Şekil 5.2 ATMOSFER GÜNEŞ IŞIN LARI ETKİLEŞİMİ Seçici yutucular, atmosferik pencere, albedo Evrendeki maddeler gelen ışınları absorbe eder ya da yansıtır Maddeler genel olarak seçici davranır Örnek; cam kısa dalga boylu ve IR ışınlarını absorplar; görünür bölgeyi geçirir; bu nedenle cam saydamdır Kar; IR için iyi yutucu ve iyi yayıcıdır; görünür bölgede ise kötü yutucu ve kötü yayıcıdır. Bu özellik Kirchhoff yasası ile açıklanır.(seçici davranışları açıklar) Atmosferdeki gazlar için de benzer yaklaşımlar geçerli 3

4 Ozon katmanı UV ışınlarını tutar, görünür ışınları geçirir IR ışınları ise troposferdeki CO2 ve subuharı tarafından emilir. Atmosferdeki su zerreleri ve buz kristalleri güneşten gelen ışınları seçerek geri yansıtır Ancak, 8-11 µm dalga boylu enerjiyi absorplamazlar; bu enerjili ışınlar hiçbir gaz tarafından tutulmadığından da geri kaçar. Bu dalga aralığına atmosferik pencere denir. Kısa dalgalı enerjiye sahip mavi, diğer uzunlara kırmızı göre daha fazla saçılır. Bu nedenle, temiz havada atmosfer ve derin sular mavi görünür. Gün batımında ise, kırmızı etkin olur. Ancak, bulutlu havada güneş ışınlarının % 90 > oranı yutulur ya da geri yansıtılır Güneş ışınlarının herhangi bir yüzeyden tekrar geri yansıtılmasına albedo denir Kar için albedo % 90 > iken, koyu renkli yüzey için % 2-3 olur. Yer küre ve atmosferin albedosu % 30 olup, % 25 i bulutlara aittir Okyanuslarda albedo % 5 Sera Etkisi Atmosfer dış sınırına gelen güneş enerjisi 1330 W/m 2 dolayında, bunun çoğu yansıtılır ve yutulur Yeryüzüne ulaşan enerji insanların dünyada ürettikleri enerjiden kat daha çoktur Yeryüzünün yaydığı enerji IR türü (4-25 µm), bunun çoğunluğu da CO2 ve subuharı tarafından absorplanır; bu da atmosferde kinetik enerji artışına(o2 ve N2 moleküllerinin hızlanması) ve sıcaklık yükselmesine neden olur. Bu oluşum yeryüzünde sıcaklığı 15 o C olması nedenidir. Bu olay olmasaydı, -18 o C olacaktı Seralarda bu etki kullanıldığından sera etkisi olarak bilinmekte (seralarda hava durgun olduğundan sıcaklık artarsa da) Bu nedenle, CO2, H2O, metan, azot, protoksit, ozon v.b. sera gazları(seçici yutucular) olarak bilinmekte Bulutlar sera etkisini arttırır; 8-11 µm dalga boylu enerjiyi de yutar; bu durumda atmosferik pencere kapanarak sera etkisi katlanır; bulutlar iyi birer IR yayıcıdır. Yeryüzünden gelen enerjiyi geri yansıtır ve aynı anda evrenden gelen IR enerjisini de geri gönderir. Böylece bulutlu gecede hava daha sıcak olur Bulutlar iklimsel olarak az da olsa soğutucu etki yapar; yansıtma gücleri sera etkisinden biraz fazla; bulut kalınlığı ve yüksekliği de dikkate alınmalı 4

5 Sera Gazları Atmosferde bulunan ve yeryüzünden yayılan enerjiyi absorplayan gazlar En önemlisi subuharı; miktarı sabit İnsan etkinlikleri sonucu miktarı değişenler sorunlu; CO2, CH4, N2O, CFCs, ozon. CO2; miktarı en değişken olan; sera etkisinin % 70 inin nedeni Metan % 24 ve N2O % 6 etken Fosil yakıt yakılması temel neden; bunun sonucu CO2 oranı % 0,5 artmakta Bu artış IR yutulmasının artmasına neden olacaktır Metan; doğal gaz bileşeni, bataklık alanlarda oluşmakta; sulak alanlar nedeniyle sakıncalı Çöplükler, çeltik alanları, sızıntılar, doğal gaz kullanımı vb. ile oluşmakta CO2 kadar olmasa da etkili Yarılanma süresi kısa Kloroflorokarbonlar (CFCs); itici gaz ve soğutma sıvısı olarak kullanılır; toksik değil; yarılanma süreleri uzun( yıl); tepkime eğilimi yok; bunun yanında bu gazlar ozon katmanını bozar Sera etkisinde yeri açık; 1 CFC molekülü = CO2 molekülü Azot protoksit (N2O) ; güldüren gaz olarak bilinir; tıpta(anestezi) da kullanılır Yarılanma süresi 120 yıl Kimya sanayi, orman yok edilmesi, tarımsal etkinlikler ile de oluşmakta(azotlu gübreler) 1 kg N2O = 299 kg CO2 Ozon; IR ışınlarını yutan bir atmosfer katmanı, incelince/yok olunca IR yeryüzüne gelir CFCs ler ile etki katlanır (tepkime) 5

6 İNSAN ETKİNLİKLERİNİ ETKİSİ 18. yy da başlamakla birlikte, 1995 sonrasında önem kazandı Endüstri, şehirleşme baskın Fosil yakıt kullanımı, bazı kimyasallar neden Atmosferde tepkimeler ortaya çıktı İtici ve soğutucu gaz kullanımı artışı sakıncalı Arazi kullanımı da etkin oldu; ürün seçiciliği, ormansızlaştırma, ağaç dikimi İKLİM SİSTEMLERİNDEKİ DEĞİŞİMLER yıl içinde 4 buzul çağı Son yıl sıcaklıklar kararlı Son 1000 yılda kuzey yarımkürede sıcaklıklar düzensiz; soğuma eğilimi var yy sıcak, yy soğuk varsayılmakta; bu durumda 20.yy sıcaklık artışı normal değil Güney yarım küre için bilgi az Nedenler açık değil Güneş etrafındaki yörüngede hareket ve gezegenlerin durumu etkin olabilir Küresel ısınma ve iklim değişikliği Son 150 yılda sıcaklık 0,7 o C artmış Şekil 5.6 Fosil yakıt kullanımındaki artış bu konuda etkin gibi CFCs ve ozon incelmesi de etkiyi arttırıyor Çok karmaşık olaylar var; etkileşimler açık değil Modern tarım bile etkilenmekte; tarımsal verin değişken İklim değişiklikleri çok değişken ve bölgelere göre keskin ayrımlar oluşmakta Yeni durumlar tarımı etkileyecek; sıcaklık artınca kuraklık ve tarımsal alanlarda daralma Buzulların erimesi ile deniz seviyesi yükselecek; cm yükselme hesaplanmakta Antartika erirse 5-6 m yükselme olabilecek Türkiye; kuraklık artacak, tarım alanı daralacak, yağış azalacak 6

7 Karşı görüşler de var; su buharı etkisi neden yok; soğuma olacak; biyolojik etkinlikler artacak Global ısınmayı kontrol = KYOTO protokolü CO2 salınımını kısıtlama BM 1992 yılında Rio de Janerio konferansı ilk 1997 yılında KYOTO protokolü 189 ülke onayladı; azalım için söz Diğer ülke kontenjanı satın alma da sisteme girdi Ancak denetim nasıl yapılacak açık değil? 7