آیا دانستن تاریخچه زمین می‌تواند به ما کمک کند؟

شش ماه قبل در انگلستان بحثی در مورد گرم شدن کره زمین داشتیم و برآورد می‌شد که گرمای زمین به حد چشمگیری افزایش یابد. گرم شدن هوای زمین به میزان ۵ْC+ در طی ده سال آینده! ما را به آن داشت تا در این مقاله نشان دهیم که آیا دانستن تاریخچه زمین می‌تواند به ما کمک کند. میانگین دمای سطح زمین از آخرین عصر یخبندان یعنی حدود ۱۰,۰۰۰ سال قبل ۵ْC افزایش یافته است و در حال حاضر به‌طور میانگین حدود ۱۲ْC است (شکل ۳ نشان می‌دهد که از نظر تکنیکی، رقم صحیح تقریباً از مینیمم آخرین عصر یخبندان، نزدیک به ۸ْC افزایش یافته است). مدل‌های برآوردی افزایش دمای کره زمین، برحسب تابعی از مدل ریاضی و تجربیات شخصی من است.
در بعضی از موارد، این برآوردها گاهی نتیجه عکس داده‌اند (Michael Munn از دانشگاه ویرجنیا و پیش‌بینی‌های او از تغییرات آب و هوائی در سال ۱۹۹۹). در آخرین مدل‌های دوره گرم شدن زمین که حدود شش ماه قبل و یا در همین حدود در مطبوعات انتشار یافت تلاش فراوان شده است که به خوشبینی‌ها نقطه پایان بگذارد. خلاصه این برآوردها در شکل (۱) مشاهده می‌شود. لذا من از خود می‌پرسم آیا در این مدل‌ها اغراق شده است؟ آیا این ارقام واقعی هستند؟ من به‌عنوان یک فیزیکدان تلاش خود را با نگاهی به گذشته آغاز کرده‌ام. آیا دانستن تاریخچه سیاره زمین می‌تواند راهی برای فرار از این مخمصه‌ای که انسان آفریده است بگشاید؟ آیا گذشته‌ها با مدل‌های ریاضی کنونی راهگشا هستند؟ من به‌عنوان یک دانشمند به جرأت ابراز می‌کنم سوخت‌های فسیلی گازهای گلخانه‌ای را می‌سازند و سال‌هاست که کره زمین را در کنترل خود گرفته‌اند اما هیچ مقاله‌ای اطلاعاتی از مقیاس این مشکل را در اختیار من نگذاشته است. از طرفی هیچ‌گونه بازنگری ساده‌ای از تاریخچه میانگین دمای زمین که تابعی از CO۲ در اتمسفر است برایم محقق نشد. بنابراین من که تحقیقات خود را از طریق شبکه جهانی Web آغاز کرده‌ام این امکان برایم فراهم شد تا یافته‌های خود را اندکی بیشتر از اطلاعات پایه‌ای که به آن دست یافتم در اختیار شما بگذارم.
شکل (۱) که در همان ابتدا نشان داده شده برآوردی از گرم شدن کره زمین که حدود شش ماه گذشته و یا در همین حدود منتشر شده است را در اختیار شما می‌گذارد. اخیراً گزارش اولیه‌ای که توسط Ipcc منتشر شده است جایگزین آن شده است. گزارش Ipcc نشان می‌دهد که گرم شدن زمین یک حقیقت است و مقدار آن با تغییرات درجه حرارت در قرن آینده که در گزارش ۲۰۰۱ منتشر شده اندکی پائین‌تر است. این گزارش تقریباً توسط چندین انجمن علمی مورد حمایت قرار گرفته است اما الزاماً از داشتن بسیاری از مکانیزم‌های پیچیده متقابل صحبتی به میان نیامده است. اما در کتاب تصویری بسیار عالی AL Gore به نام ”حقیقت تلخ“ به خوبی و با صداقت تمام کل این واقعیت را نشان داده و می‌گوید که ”یک عکس خوب گویاتر از هزارنامه“ دیگر صحت ندارد. AL Gore یک جغرافی‌دان برجسته است که استاد دانشگاه است و زمانی که وی هنوز تحصیل می‌کرد، میزان CO۲ در اتمسفر را اندازه‌گیری کرده بود.
آن‌چه که تقریباً نامشخص است این است که کره زمین با افزایش چشمگیر CO۲ در اتمسفر به همراه گازهای گلخانه‌ای چه خواهد کرد. آیا فرایندهای بازخوری وجود دارند که به‌صورت کوتاه و مختصر به مدد پیش‌بینی افزایش دمای زمین بشتابند. همان‌طور که گفتم من جستجوی خود را با نگاهی به آخرین عصر یخبندان آغاز کردم اما این موضوع مرا تشویق کرد که به زمان‌های بسیار گذشته وضعیت جغرافیائی زمین بازگردم. من از دیدن اطلاعات و آسانی آن که هرکس به راحتی می‌توانست نتیجه ساده و مطلوبی از آن بگیرد متعجب شدم و به عقیده من این اطلاعات بیانگر مکانیزم‌های بازخور اولیه‌ای است که می‌تواند کلید معمائی باشد که چه بر سر سیاره پرتنش ما آمده است.
لذا با شروع مجدد موضوع اگر نگاهی به میزان CO۲ در اتمسفر زمین در ۶۰۰ میلیون سال قبل و مقایسه با میانگین دمای سطح زمین (شکل ۲) داشته باشیم، اطلاعات جالبی از CO۲ اتمسفر مشاهده به‌دست خواهد آمد که نشان می‌دهد این مقدار در سال‌های اولیه عمر زمین بیش از ۶۰۰۰ppmـ (۶ درصد) و در زمان گذشته اخیر بین ۲۰۰ppm تا ۳۰۰ppm رسیده است. برای نشان دادن این آمار شکل (۲)، فاصله زمانی ۶۰۰ میلیون سال حدود ۱۲ درصد از عمر ۶/۴ میلیارد ریال عمر سیاره زمین را نشان می‌دهد.
به‌عنوان یک سیمان‌چی، برای من جالب است که این شکل نشان می‌دهد در عصر Carboniferous (کربن) یعنی هنگامی‌ که قسمت اعظم کربن جهان (فسیل) شکل می‌گرفتند، میزان CO۲ قبل از آن‌که مجدداً به یک افزایش سریع برسد به حد بسیار پائین و به ۲۰۰ppm تا ۳۰۰ppm رسید.
اما تقریباً در همین دوره زمانی از نظر ژئولوژیکی زمین شاهد تجزیه بسیار وسیع و گسترده کربن بوده است، خصوصاً در ذخایر کربن سنگ آهک این مواد تا حد زیادی از ترکیبات فسیلی تشکیل شده است که در زندگی ارگانیسم‌ها در اطراف صخره‌های مرجانی در تالاب‌ها و نواحی کم‌عمق دریا رسوب کرده‌اند. پس از آن دوره ژوراسیک (حدود ۱۳۰ میلیون سال قبل) سنگ آهک اولیتیک (Olitic) رسوب کرد که کربن تجزیه شده آن به‌عنوان کربنات کلسیم از اقیانوس‌های فوق اشباع شده کربن، به‌صورت کریستاله درآمدند. به دنبال آن در دوره کرتاسه (۱۰۰ میلیون سال قبل) تشکیل بسترهای عظیمی از گچ با ترکیبی از آهک را در بقایای میکروارگانیسم‌ها شاهد خواهیم بود. همه ذخایر معدنی کربن زمین بارها و بارها CO۲ بیشتری را از اتمسفر تجزیه کردند تا تجزیه شدن CO۲ از سوخت‌های فسیلی به‌طوری که ما امروز با سرعت بیشتری آنها را به اتمسفر بر می‌گردانیم.
برداشته شدن نامنظم CO۲ از اتمسفر به خاطر تغییرات انتشارات آتشفشانی است که براساس چرخش سیاره زمین جدا از یکدیگر به‌صورت Gondwanaland تشکیل یافتند که به‌صورت زمین‌های بسیار وسیع و نزدیک به قطب جنوب شکل یافتند. این قطعه زمین بزرگ، استرالیا، آمریکای جنوبی و هم‌چنین آمریکای شمالی، اروپا و آسیا و غیره را یک‌جا دربر می‌گرفت. بعد از این صفحه بزرگ از هم شکسته شد این قطعات در اطراف زمین پراکنده شدند و به شکلی که امروز شاهد آن هستیم، قرار گرفتند، و چون رابط بین صفحات قاره‌ای فشرده شدند تبدیل به خطوط فعالیت آتشفشانی شدند. فعالیت‌های آتشفشانی اهمیت بسیار زیادی در این ماجرا دارند چون این‌ها تنها منبع جدید انتشار CO۲ به اتمسفر بودند. تاکنون آتشفشان‌ها، نوعاً مقدار زیادی از گازهای گلخانه‌ای را از خود خارج می‌سازند برای مثال آنها آب تبخیر شده را به همراه CO۲و SO۲ به این‌ دو ترکیب مهم منتشر می‌کردند.
آتشفشان‌ها هنوز هم فعال هستند اما ما در حال حاضر در آرام‌ترین دوره از نظر ژئولوژیکی زندگی می‌کنیم. سالانه ۲/۰ گیگا تن CO۲ از آتشفشان‌ها متصاعد می‌شود حال آن‌که فعالیت امروزه انسان‌ها باعث انتشار ۲۶ گیگا تن CO۲ به اتمسفر می‌شود. علی‌رغم این دوره نسبتاً آرام، فعالیت‌های آتشفشانی هنوز ۱۳ درصد از سهم انتشار گاز SO۲ را در هر سال به عهده دارند. تبخیر آب نیز یک گاز گلخانه‌ای محسوب می‌شود و منطقاً چنین تصور می‌شود که آب تبخیر شده در اتمسفر در حالت تعادل با دمای سطح زمین است. این تنها فرایندهای طبیعی اضمحلال فرم‌های مختلف حیات از جمله آتش‌سوزی جنگل‌ها یا فعالیت‌های انسانی در خصوص سوزاندن سوخت‌های فسیلی (یا تهیه سیمان و آهک) است که علاوه‌بر تجزیه کوتاه مدت و دراز مدت CO۲ آنها را به اتمسفر برمی‌گرداند. به ما گفته شده است که اگر گازهای گلخانه‌ای نبود، زمین ۳۰ درجه سانتیگراد از دمای کنونی سردتر می‌بود که به نوبه خود یک عصر یخبندان واقعی محسوب می‌شود و این همان چیزی است که زمین واقعاً آن را تجربه نکرده است. پس زندگی در کجای این مقیاس زمانی قرار دارد؟ حیات بر روی زمین از ۳۵۰۰ میلیون سال قبل به وجود آمد و به‌طور واقعی از ۳۱۰ تا ۳۵۰ میلیون سال قبل در دوره کربن ادامه داشت. اولین جانوران پستاندار حدود ۲۴۵ میلیون سال قبل به وجود آمدند و اولین دوره استفاده از ابزار توسط پستانداران حدود ۲ میلیون سال قبل ثبت شده است. گونه‌های موجودات هوشمند حدود ۲۳۰ هزار سال قبل و انسان مدرن تنها ۷۰ هزار سال قبل یعنی هنگامی که زمین از فاز میانی وارد آخرین دوره عصر یخبندان شد به وجود آمدند و در آن زمان کره زمین ۵ درجه سانتیگراد سردتر از اکنون بود زندگی کردند. قاره آفریقا احتمالاً مناسب‌ترین مکان برای زندگی موجودات هوشمند بوده است. در این مدت شمال و جنوب احتمالاً بسیار سرد و پوشیده از برف و در تمام آن مدت در حال گسترش بوده است.
مهمترین پیامی که من از شکل ۲ گرفته‌ام این است که دمای زمین در ۶۰۰ میلیون سال گذشته و یا در همین حدود، بین ۱۲تا ۲۲ درجه سانتیگراد با وجود هر مقداری از CO۲ در نوسان بوده است. این نشان می‌دهد که حداکثر درجه حرارت زمین حدوداً ۲۲ درجه سانتیگراد و بدون توجه به میزان CO۲ در اتمسفر بوده. نکته دیگری که می‌توان استنباط کرد این است که مقدار CO۲ موجود در اتمسفر بسیار زیاد بوده، در حد ۶ درصد، و زمین مقدار زیادی CO۲ ناشی از فعالیت‌های آتشفشانی با تغییرات کم و بیش، را تجزیه کرده است، هر کسی می‌تواند اثر گیج‌ کننده دوره کربن را یعنی هنگامی که زمین شروع به رسوب دادن کربن و کربنات‌ها کرد، مشاهده کند به‌طوری که گوئی فردا کربنی وجود ندارد و قسمت اعظم کربن را که به خوبی مهار شده است، ببیند. به هر حال این نیز صحیح است که بگوئیم امروزه بشر با سوزاندن سوخت‌های فسیلی و رها کردن CO۲ از سنگ آهک و گچ برای ساخت سیمان و آهک، طبیعت را آلوده می‌کند. صنعت سیمان ما چیزی حدود ۳ گیگا تن CO۲ (یک تن CO۲ به ازاء تولید یک تن سیمان، با فرض استفاده از منابع انرژی با پایه زغال) منتشر می‌کند. این رقم را مقایسه کنید با ۲۶ گیگا تن CO۲ از منابع سوخت‌های فسیلی (Ippc ۲۰۰۵)، این ارقام بستگی به این دارد که میزان انتشار CO۲ را با استفاده از چه نوع سوختی مانند سوخت‌های ضایعاتی و غیره محاسبه می‌کنید. ارقامی را که من به‌دست آورده‌ام به‌طور چشمگیری بالاتر از ارقام پذیرفته توسط صنعت سیمان است. اما استفاده از سوخت‌های جایگزین و ضایعات هنوز هم CO۲ تولید می‌کنند.
هزچه از نظر زمانی به جلوتر و به حدود ۴۰۰ هزار سال قبل یعنی دوره‌ای که عصرهای یخبندان را شامل می‌شد، باز می‌گردیم، می‌توان شاهد الگوهای منظم و تعجب برانگیز وضعیت آب و هوائی زمین بود.
من خوشحال خواهم بود که نکات متعددی از اطلاعات مربوط به آن را در اختیار شما بگذارم. رابطه بسیار مهمی میان تغییرات دمای زمین و میزان CO۲ که ما در حال حاضر پس از گذراندن دوره یخبندان و در دوره ”داغ“ به‌سر می‌بریم، وجود دارد و شیب ملایمی هم‌جهت با عصر یخبندان در حدود ۷۰ هزار سال قبل مشاهده می‌شود. این رابطه مهم برابر با ‌۱۰ppm CO۲)+∆۱ْC∆+- در دمای زمین است. مشاهدات بعدی ما نشان می‌دهد که نوسانات دمای زمین کاهش یافته است زیرا نوسانات درجه حرارت در ابتدای زمان ژئولوژیکی بین ۲۲ تا ۱۲ درجه سانتیگراد بود، شکل (۲) را ببینید درجه حرارت ۱۲ْC و کمینه آن فقط ۴ْC است. این نشان می‌دهد که درجه حرارت زمین اکنون در محدوده‌ای به میزان ۱۰ْC کمتر از دوره ژئولوژیکی زمین نوسان دارد. (این مقدار از تفاوت ارقام واقعی به‌دست آمده است نه تفسیر مشاهده‌کنندگان).
غلظت CO۲ سیاره زمین (براساس اندازه‌گیری انجام شده از پوشش‌های یخی) به‌طور منظم در ۴۰۰ هزار سال گذشته بین ۲۸۰ppm بوده است به این رقم تا ۱۵۰ سال گذشته یا در همین حدود که اثرات انقلاب صنعتی باعث افزایش میزان CO۲ به سطح ۳۸۰ppm (سال ۲۰۰۵) شده است به همین منوال بوده و در طی دو دهه گذشته و یا در همین حدود اگر تلاشی برای سوزانده شدن سوخت‌های فسیلی صورت نگیرد احتمالاً از ۴۵۰ppm نیز خیلی بالاتر خواهد رفت. نرخ افزایش سالانه CO۲ از ppmـ۵/۱ (۲۰۰۰ـ۱۹۷۰) به ppmـ۶/۲ در سال ۲۰۰۶ افزایش یافته است و این نرخ رشد با اوج‌گیری صنعتی شدن کشورهای چین و هند بالاتر خواهد رفت. این نرخ رشد CO۲ در اتمسفر زمین از ۳۰ میلیون سال قبل تاکنون مشاهده نشده است.
با نگاهی به توازن CO۲ زمین می‌توان از شکل (۴) مشاهده کرد که سیکل کربن بسیار پیچیده بوده و قسمت اعظم آن CO۲ در اقیانوس‌ها ذخیره شده است. به خاطر داشته باشید که این کمیت براساس گیگا تن کربن است و نه گیگا تن CO۲. این شکل اندکی از به روز بودن خارج است چون تولید انتشار کربن توسط انسان، تولید آهک و تولید سیمان را شاهد می‌شود، نسبت به قبل ۳۰ درصد بالاتر و به ۲/۷ گیگا تن در سال رسیده است. (میانگین Ipcc ۲۰۰۷ ;۲۰۰۰- ۲۰۰۵).
این موضوع بسیار ترسناک است زیرا سرعت تغییر آن با توجه به مدل‌هایی که محاسبه می شوند حتی قبل از انتشار مقالات تغییر می‌کند.
در جدول (۱) تلاش شده است اثر گازهای گلخانه‌ای ناشی از تشعشات خورشیدی بر روی سطح زمین نشان داده شود. این جدول به گونه‌ای است که گویا دانشمندان همکار، نمی‌توانند در مورد اثری که تبخیر آب همراه با قطرات آب و تفاوت انواع ابرها و سهمی که در کل گازهای گلخانه‌ای دارند، به توافق برسند. ابرهای در ارتفاع پائین به‌طور کاملاً مشخص امواج خورشیدی را منعکس می‌کنند در حالی که ابرهای بالا، تشعشعات با امواج بلند را منعکس کرده بر اثر گلخانه‌ای می‌افزایند. من بهترین حدس را از داده‌های موجودم می‌زنم.
دانستن این نکته بسیار مهم است که فشار تبخیر آب با فاکتور دو افزایش می‌یابد در حالی‌که CO۲ فقط ۴۰+ درصد با توجه به افزایش درجه حرارت از ۴ْC مینیمم درجه حرارت عصر یخبندان به ۱۳ْC درجه حرارت ماکزیمم و در طی یک سیکل ۱۰۰ هزار ساله، افزایش می‌یابد. جدول (۲) ترکیب نسبی گازهای گلخانه‌ای امروز را نشان می‌دهد (۲۰۰۶).
جدول (۳)، سیکل‌های نجومی و علل اتمسفریک را که می‌تواند بر میزان تشعشعات که نهایتاً جذب سطح زمین می‌شوند، نشان می‌دهد و سرانجام در شکل (۶) بیشترین تغییرات درجه حرارت را از اواخر تغییرات سریع بعد از دوره یخبندان که مجدداً دوره گرم شدن مجدد زمین آغاز شده است دیده می‌شود. این شکل نشان می‌دهد که شکل کلی دمای زمین از اواخر عصر یخبندان خیلی تشابه به دوره‌های قبل از آن دارد که دمای زمین یک سیر نزولی آرامی را طی می‌کند.
این روند قبل از شروع انقلاب صنعتی و افزایش فعالیت‌های بشری بر روی این موضوع می‌تواند به‌عنوان رشته‌ای مطرح شود که به خاطر تغییرات سطح زمین به واسطه انسان در ۱۰۰۰ سال گذشته یا همین حدود به وجود آمده است مثلاً جنگل‌ها در کدام نقاط کاهش یافته‌اند و علفزارها جایگزین کدام مناطق پر درخت شده‌اند یا خیراً این‌که کدام مناطق به‌صورت بیابان درآمده‌اند. از طرفی دیگر، انتشارهای سطح زمین تغییرات بسیار گسترده‌ای در ۵۰۰ سال اخیر آورده‌اند.
● این‌ها ما را به کجا می‌برند؟
یکی از حوزه‌هائی که من بسیار علاقمند به آن بودم این بود که بدانم آیا امکان باز کردن گره و معمای عللی که در پشت پرده دوره انتهائی عصر یخبندان و هم‌چنین تغییر در دمای زمین از گرم شدن سریع تا خنک شدن آهسته بعد از دوره یخبندان که فازهای سریع گرم شدن به وقوع پیوسته است وجود دارد یا خیر. زیرا اگر امکان آن وجود داشته باشد، حل این معما ما را راهنمائی خواهد کرد که بر روی چه مکانیزم‌هائی برای مهار تغییرات الگوهای دمای زمین دقت کنیم.
بنابراین مکانیزم‌های اولیه که تعیین کننده تغییرات ۱۰۰ هزار ساله سیکل‌های عصر یخبندان هستند چیست؟ چه مکانیزم‌هائی به دوره گرم شدن مجدد زمین بعد از دوره یخبندان پایان می‌دهند و زمین را مجدداً به سیکل خنک شدن آهسته برمی‌گردانند؟ بهترین و مربط‌ترین مکانیزم‌ها برای ما که متولی سیاره زمین در سال ۲۰۰۷ هستیم کدام است؟ این‌ها پرسش‌های مهمی هستند که بشر به تازگی با بالا رفتن دمای زمین به میزان C۰/۵ْ و حتی ارقام بسیار بالاتر از آن که در طی ۱۰۰ سال آینده یا در همین حدود دمای زمین از ۳ْC+ تا ۵ْC+ بالا خواهد رفت با آن مواجه شده است. آیا یکی از این مکانیزم‌های طبیعی را می‌توان برای کمتر کردن پیش‌بینی افزایش درجه حرارت زمین از۳ْC+/- ۲ْC+ اتخاذ کرد؟ نرخ افزایش قبلاً در سطح pmmـ۶/۲ در هر سال در نظر گرفته شده بود (۲۰۰۶) و در طی چند دهه به ۴۵۰pmmـ (۱۷۰ pmm بالاتر از سیکل طبیعی ماکزیمم ۲۸۰ pmm) خواهد رسید مگر آن بشر اقدام چشمگیری برای کم کردن آن انجام دهد.
این احتمال هم وجود دارد که تغییرات در تبخیر آب تنها عامل عمده در تغییرات درجه حرارت نباشد بلکه سپر تشعشعاتی نیز هنگامی که در ابرهای سطح پائین متمرکز می‌شوند مکانیزم اصلی در پایان دادن به دوره گرم شدن مجدد پس از عصر یخبندان باشد.
آیا با تبخیر آب می‌توان امکان بالقوه کوتاه کردن پیش‌بینی‌های مربوط به افزایش دمای فعلی زمین باشد؟ این همان چیزی است که ریچارد لیندزن از انستیتوی تکنولوژی ماساچوست شدیداً به آن معتقد است. وی این موضوع را در تئوری‌های علمی وضعیت آب و هوائی مشاهده نکرده است. وی سهم به‌سزائی در تهیه گزارش IPCC در سال ۲۰۰۱ داشته است اما هم اکنون دیدگاه‌های وی به‌عنوان خاری برای دانشمندان آب و هوا محسوب می‌شود. وی شک ندارد که C۰/۵ْ افزایش دمای زمین به خاطر فعالیت‌های انسان است و او معتقد است که طراحان این مدل‌ها تا حد بسیار زیادی نسبت به وجود CO۲ خصوصاً اثر گلخانه‌ای تبخیر آب، ابر، سیکل باران حساسیت نشان داده‌اند.
در شکل (۷) فاکتورهای عمده استفاده شده در مدل‌های تغییرات آب و هوا نشان داده شده و از ابرها ذکری به عمل نیامده بلکه به سولفات‌ها در گرم شدن زمین اشاره کرده است.
قبل از هر چیز اجازه دهید بر امکان بالقوه سیکل خنک شدن بپردازیم. سیکل خنک شدن سیاره زمین توسط خودش انجام می‌شود و همان‌طور که زمین خنک می‌شود CO۲ بیشتری توسط اقیانوس‌ها جذب می‌شود و مقدار آب تبخیر شده در اتمسفر به همین شکل کاهش دما را در پی دارد. این دو اثر بنابراین منجر به کاهش سهم گازهای گلخانه‌ای شده و لذا به ازاء هر ۱ْC سرد شدن زمین، مقدار CO۲ در اتمسفر حدود ۱۰pmm- کاهش می‌یابد. فعالیت گاه و بی‌گاه آتشفشان‌ها تنها منبع جدید کربن هستند که به سیکل کربن وارد می‌شوند. البته به همراه آن مقدار متفاوتی از گرد و غبار نیز وارد این سیکل می‌شود. در طی این دوره که پوشش‌های یخی بزرگ‌تر می‌شوند ضمن محافظت بیشتر زمین از تشعشعات خورشیدی، هوای زمین شروع به خنک شدن می‌کند.
در پایان هر کدام از چهار دوره آخرین یخبندان‌ها، شاهد افزایش وجود گرد و غبار در اتمسفر هستیم (شکل ۳) و از این‌رو این وضعیت بیانگر دوره فعالیت چشمگیر آتشفشان‌ها است. بنابراین افزایش فعالیت آتشفشانی سبب افزایش، magma وارد شده به سیکل کربن می‌شود. شکل (۳) نشان می‌دهد که افزایش غبار منجر به افزایش CO۲ شده که آن نیز به نوبه خود تغییرات دما را به دنبال دارد. پس چه چیزی باعث می‌شود که سرد شدن تدریجی زمین وارد فاز گرم شدن سریع شود؟
۱) وجود سطح بالای CO۲ اضافی ناشی از فعالیت آتشفشان‌ها که خود به اندازه کافی سبب می‌شود مکانیزم سرد شدن تدریجی زمین تبدیل به گرم شدن سریع بعد از دوره یخبندان شود.
۲) مربوط به تغییرات ۱۰۰ هزار ساله به شکل مدار بیضی زمین، سیکل هم‌محوری، می‌شود (جدول ۳ را ببینید).
هر چهار سیکل یخبندان یک ارتباط قوی ۱۰۰ هزار ساله دارند (یک سیکل درجه حرارت نیز در دوره ذخایر کربنی دیده می‌شود)، من مجبور هستم بپذیرم که سیکل هم‌محوری، زمین احتمالاً علت اولیه واژگونی آن به واسطه فعالیت‌های آتشفشانی بوده است. سپس فعالیت‌های آتشفشانی با حرکات صفحات قاره‌ها همراه شدند و هم‌چون قایقی شروع به حرکت در سراسر جهان کردند. اما تصور این تغییر سینوسی منظم و همین تغییر اندک زمین، کافی است تا تغییر سریع و چشمگیر زمین به وجود آید. برای نشان دادن و بزرگ‌نمائی کردن این اثر به چیزهای دیگری نیاز است؟
همین که دمای زمین شروع به بالا رفتن کرد، عصر یخبندان شروع به عقب‌نشینی کرد و اقیانوس‌ها مجدداً شروع به تجزیه CO۲ در خارج از ظرف خود کردند، در همان حال فشار تبخیر آب با گرم شدن زمین و در حدود ۲ برابر نرخ درصد CO۲ افزایش یافت. زمین در کمتر از ده هزار سال ۸ْC+ گرم‌تر شد که ۹ برابر سریع‌تر از سیکل خنک شدن ۹۰ هزار ساله بود و دمای زمین به حدود ۱۲ تا ۱۳ درجه سانتیگراد و مقدار CO۲ به حداکثر ۲۸۰pmm رسید.
اکنون به مشکل شناخت مکانیزمی رسیده‌ایم که سبب گرم شدن سریع و کوتاه مدت بعد از سیکل طولانی و آهسته خنک شدن گردید! دوره‌ای که فقط ۲۰۰۰ سال به طول انجامید و جریان بالا رفتن دما معکوس گردید. آخرین زمانی که این اتفاق افتاد حدود ۱۰,۰۰۰ سال پیش بود. چه چیزی سبب این وارونگی گردید؟ نظر شخصی من این است که علت آن بالا رفتن تبخیر آب بوده است یعنی همان فاکتور اولیه گرم شدن زمین که به نوبه خود باعث سرعت گرفتن فاکتور گاز گلخانه‌ای شده است. این موضوع جدید نیست، چون که اجماع علمی از روی اکراه پذیرفته است که هنوز مسائلی در این ارتباط وجود دارند از جمله درک مکانیزم کلی و برآورد سهم مثبت و منفی تبخیر آب، ابر و سیکل باران بر روی بالانس انرژی خورشیدی و گازهای گلخانه‌ای. واضح است که ابرهای یخی که در ارتفاعات بالا وجود دارند به علت بازگرداندن تشعشعات سطحی امواج بلند به زمین و ابرهای باران‌زا در ارتفاع پائین و بازگرداندن تشعشعات خورشیدی باعث گرم شدن زمین شده‌اند. ۱۰ درصد افزایش بازتابش در ابرهای پائین که ۲۲ تا ۲۴ درصد را پوشش می‌دهند، می‌تواند انرژی جذب شده توسط زمین را تا حدود w/m ۷/۷ پائین‌تر از سطوح فعلی ابرها کاهش دهد (شکل ۵) و این مقدار بسیار چشمگیر ۴w/m ^۲ است که در حال حاضر توسط گازهای گلخانه‌ای به زمین برگردانده می‌شود. (جدول ۱ را ببینید).
بنابراین از این تحقیق کوتاه در مورد تاریخچه درجه حرارت و سیکل گرم و سرد شدن زمین چه نتیجه‌ای می‌توان گرفت؟ آیا چیزهای دیگری هم هست که انسان بتواند دمای جهانی زمین را تحت کنترل درآورد؟ ما در حال حاضر در موقعیتی هستیم که تبخیر آب در اتمسفر در تعادل با اقیانوس‌ها قرار دارد. اما CO۲ گاز گلخانه‌ای هنوز ۱۰۰ppm بالاتر از حد نرمال زمان ژئولوژیکی حال حاضر که باید حداکثر ۲۸۰ ppm باشد، قرار دارد و این مقدار سالانه با نرخ رشد ppmـ۶/۲ اضافه می‌شود (۲۰۰۶)
شما بر روی کدام گزینه شرط می‌بندید، ثابت ماندن دما به ۱۳ْC به علت پوشش‌های ابری که تغییرات افزایش تابش‌های خورشیدی را جبران کند و یا برعکس بالا رفتن درجه حرارت؟ کره زمین به تناوب براساس مدل تغییرات آب و هوائی و بر روی خط پیش‌بینی شده به پیش می‌رود مگر آن‌که ما خود موجبات افزایش CO۲ در اتمسفر را به وجود آوردیم. آیا شما خود را از عواقب این قمار بر روی کل بشریت و خصوصاً در مورد فرزندان و نوه‌های خود، آماده کرده‌اید؟ ممکن است جانب احتیاط را چندان مراعات نکرده باشیم.
می‌توان نتیجه گرفت که طبیعت خود بر نزاع کوتاه مدت سطوح بالای CO۲ و افزون بر آن، سطح پائین قطرات آب که ابرها را تشکیل می‌دهند همراه با گرم شدن جزئی زمین، درجه حرارت را هم‌چنان گرم نگه می‌دارد. چنین فرض می‌شود که مکانیزم کنترل بازتابش ابرها به هر جائی که درجه حرارت زمین به حدود ۱۳ْC می‌رسد، ادامه می‌یابد، همان‌طور که این اتفاق در طی ۴۰۰ هزار سال گذشته افتاده است (با فرض بر این‌که این تعادل تحقق یافته باشد و انسان این تعادل را به هم نزده باشد). گاهی می‌توان چنین استنباط کرد که هر ۱۰pmm+ افزایش در مقدار CO۲ در اتمسفر، می‌تواند درجه حرارت زمین را ۱ْC+ بالا ببرد. رسیدن میزان CO۲ به ۳۸۰ppm به این معنی است که اگر این وضع برای مدت طولانی ادامه یابد دمای زمین به ۲۳ْC می‌رسد و در دو دهه آینده مقدار CO۲ به ۴۵۰ppm خواهد رسید.
به خاطر داشته باشید که ۱۰۰ سال به طول می‌انجامد تا تغییرات CO۲ با زمین به تعادل برسند. کره زمین به تناوب براساس مدل تغییرات آب و هوائی و بر روی خط پیش‌بینی شده به پیش می‌رود مگر آن‌که ما خود موجبات افزایش CO۲ در اتمسفر را به وجود آوریم.
بسیار خوب فرض کنید که می‌خواهیم کمی محتاط‌تر عمل کنیم، پس آیا راهی هست که انعکاس امواج خورشیدی را (قبل از آن‌که به زمین برسند) افزایش دهیم؟ براساس شکل (۵) ما در موقعیتی هستیم که ابرها و ذرات گرد و غبار معلق در هوا حدود ۲۲ درصد تابش‌های رسیده از خورشید را برمی‌گردانند. اکنون اگر بتوانیم پوشش‌های ابری را تا ۱۰ درصد اضافه کنیم بازتاب اولیه انرژی خورشیدی از ۷۷w/m^۲ به ۸۴w/m^۲ افزایش می‌یابد. که این مقدار برای مبارزه کردن با ۷،۶ w/m^۲ افزایش در انرژی‌ گازهای گلخانه‌ای که تا سال ۲۱۰۰ در جدول (۱) پیش‌بینی شده، کافی به نظر می‌رسد.
اما قبلاً به خاطر آلودگی‌های ساخت بشر و آلوده کردن ۱۰ برابر هوا از میلیاردها ذرات منتشره توسط انسان توانسته است بازتابش اتمسفریک را افزایش دهد و این ذرات می‌توانند قطرات آب را تشکیل دهند. از این‌رو ابرهای آلوده حاوی قطرات بی‌شمار آب هستند، به‌طوری که یک ابر کوچک حاوی قطرات بیشتر، خواهد توانست نسبت به یک قطعه ابری که قطعات درشت‌تر دارد، بازتابش بیشتری انجام دهد. در بین دهه ۱۹۵۰ تا ۱۹۹۰، تشعشعات خورشیدی در نیم کره شمالی که صنعتی‌تر هستند، توانسته‌اند حدود ۱۰ درصد از تشعشعات را بکاهند (۲۰w/m^۲). این موضوع در ابتدا توسط دکتر جرالد استان هیلی (Gerald Stan hill) مشاهده گردید. این اثر در اروپا و خصوصاً در آمریکا بعد از حادثه ۱۱ سپتامبر که کلیه پروازها لغو شدند به‌طور چشم‌گیری مشاهده شده است. در آمریکا پس از آن حادثه درجه حرارت در آمریکا ۱ درجه سانتیگراد افزایش یافت. در اروپای غربی اقداماتی انجام شده است تا باعث توقف و یا کاهش آلودگی شود و لذا میوه‌دار شدن درختان به طرز چشمگیری بهبود یافته است. این کاهش آلودگی به نوبه خود باعث کاهش یافتن چشمگیر بازتابش امواج خورشیدی و گرم شدن زمین در چند سال اخیر شده است. از این‌رو ابرهای آلوده انقلاب صنعتی امواج بیشتری را به فضا برمی‌گرداندند و اجازه نمی‌دادند گرمای حاصل از تشعشعات خورشیدی به زمین برسد. تأثیر این کاهش تشعشعات معادل ۴ تا ۵w/m^۲ کاهش انرژی و یا معادل ۵ْC- سرد شدن زمین است. اما هر کس می‌تواند کاملاً مخالف با این موضوع باشد که هواپیماها با پروازهای خود نقش مهمی در کاهش گرم شدن زمین دارند. پس از سال‌ها که درجه حرارت در اروپا تقریباً ثابت مانده بود اکنون درجه حرارت به سرعت بالا رفته و بالاترین درجه حرارت در دهه اخیر به ثبت رسیده است. رکورد درجه حرارت برای سال ۲۰۰۷ پیش‌بینی شده است.
دو هفته بعد از آن‌که شروع به نوشتن این مطلب کردم، IPCC گزارشی را منتشر کرد که توسط ۶۰۰ تن از دانشمندان سراسر جهان و در طی مدت ۶ سال تهیه شده بود. خلاصه این گزارش در فوریه ۲۰۰۷ منتشر شد و پیش‌بینی‌های معتدل‌تری در آن انجام گرفته است. در این گزارش چنین آمده است که درجه حرارت زمین در این قرن حدود ۲ تا ۵/۴ درجه سانتیگراد در بهترین برآورد، ۵/۳ ْC گرم‌تر خواهد شد. در این مدل چنین پیش‌بینی شده است که اگر گازهای گلخانه‌ای در همان سطح سال ۲۰۰۰ باقی بماند (یعنی CO۲ برای ۱۰۰ سال در سطح ۳۷۰ppm باقی بماند) درجه حرارت زمین (فقط) ۰/۶ْCـ (۰.۳ْC±) بالا خواهد رفت.

مترجم: مجید محمودی
منبع: ICR.APRIL.۲۰۰۷

منبع : ماهنامه صنعت سیمان