Od początku epoki przemysłowej klimat Ziemi wyraźnie się ocieplił. Cofnęły się lodowce, nie zamarza Bałtyk, port w Nowym Jorku, ani Tamiza. Z jednej strony zadziałały czynniki naturalne – wzrosła aktywność słoneczna, zmalała też trochę liczba wybuchów wulkanów. Z drugiej strony wpuściliśmy do atmosfery dużo gazów cieplarnianych – dwutlenku węgla, metanu, freonów itp., zawiesiliśmy też w niej chmury aerozoli siarkowych, a powierzchnię ziemi przyczerniliśmy sadzą. Jak porównać ze sobą wpływ różnych czynników kształtujących klimat?
Wygodną miarą jest wyrażenie tych czynników w watach na metr kwadratowy. Co by się stało, gdyby moc Słońca wzrosła na przykład o 1%? Ponieważ Ziemia pochłania średnio 236 W/m2 energii słonecznej, więc taka zmiana spowodowałaby wzrost absorbowanej energii o około 2,4 W/m2. W takim przypadku dość szybko wzrosłaby temperatura atmosfery, wzrost temperatury oceanów trwałby znacznie dłużej – podgrzanie takiej ilości wody musi zająć dużo czasu.
Moc promieniowania Słońca w okolicach Ziemi wynosi około 1366 W/m2 i zmienia się w czasie trwającego 11 lat cyklu słonecznego o ±1W/m2.
Ziemia pochłania energię Słońca całym swoim przekrojem πR2, gdzie R jest promieniem Ziemi. Energia ta rozkłada się na całą powierzchnię Ziemi równą 4πR2, a więc czterokrotnie większą. Na każdy metr powierzchni Ziemi przypada więc padająca energia równa 1366/4=341,5 W/m2. 31% tej energii odbija się jeszcze w atmosferze lub od powierzchni Ziemi jako światło widzialne. Pochłonięte zostaje 69%*341,5 W/m2 = 236 W/m2.
Porównywanie siły różnych czynników wymuszających zmiany temperatury względem stanu wyjściowego jest bardzo wygodne, bo zmiany temperatury zależą przede wszystkim od wielkości tego wymuszenia (wyrażonego w W/m2) a w bardzo niewielkim stopniu od szczegółów działania mechanizmu
Zmiana czynników wymuszających wyrażonych w W/m2. Porównanie stanu na rok 2005 względem roku 1850. Źródło: http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-spm.pdf
Czynniki związane z naszą działalnością, które uruchomiliśmy w ostatnich dziesięcioleciach, przyćmiewają zmiany naturalne. Sam wpływ dwutlenku węgla dogrzewa Ziemię energią 1,66 W/m2, a wraz z metanem, tlenkami azotu, freonami i ozonem dają łącznie 3 W/m2 (według stanu na rok 2005). Co roku wzrost atmosferycznej koncentracji samego dwutlenku węgla o 2 ppm podnosi wpływ tego gazu o 0,03 W/m2.
Bardzo niska ostatnio aktywność słoneczna spowodowała pojawienie się głosów, że mogą wrócić warunki z małej epoki lodowej. Nie ma takiej możliwości. Gdyby aktywność Słońca spadła do rekordowo niskiego poziomu odpowiadającego tej z XVII wieku, oznaczałoby to spadek wymuszania radiacyjnego o 0,1-0,2 W/m2. Wzrost koncentracji samego CO2 skompensowałby ten spadek energii w ciągu zaledwie kilku lat.
Aerozole kompensują znaczną część wymuszania radiacyjnego gazów cieplarnianych, nie obserwujemy więc ich całego wpływu.
Mam teraz dla Ciebie zagadkę – wiesz już wystarczająco dużo, żeby na nią odpowiedzieć. Gdybyśmy nagle zupełnie zaprzestali spalania paliw kopalnych, to jak zmieniłaby się temperatura w ciągu kilku najbliższych lat – pozostałaby niezmieniona, wzrosłaby czy spadła? Zastanów się.
