:שינויי אקלים גלובליים

עובדות ומיתוסים

(א"מכונת האקלים המורכבת של כדוה: או)

נתן פלדור' פרופ

המכון למדעי כדור הארץ

האוניברסיטה העברית בירושלים

2007/נובמבר/6 –מועצה לכלכלה

:על מה נדבר

או מבט מקרוב על עליית )שינויי טמפרטורה גלובליים 1. (הטמפרטורה בטווחי זמן שונים

האם זה טוב או רע ? מה זה בדיוק)אפקט החממה 2.והקשר שלו לשינויי ( שינויים בעבר הקרוב? לאדם

טמפרטורה

קצת . מוגבלת למדי)? מהי יכולת החיזוי העתידית שלנו3. (צניעות בבקשה

כאן טמונות הבעיות המהותיות . הסביבה המקומית4. משניות " גלובליות"אשר נדחקות לשוליים בגלל בעיות

The issue: Since the Industrial revolution a

Global T-increase of about 0.6 – 0.8C

But:

Over half of the

observed

increase took

place between

1910-1940

Between 1940 –

1975 the

temperature has

decreased!

A possible culprit blamed for this T-increase is CO2 (a GH gas)

י האדם "הנפלטת ע CO2-העלייה בכמות ה

לאטמוספרה והשינויים בריכוזו

CO2 concentration in the atmosphere measured in the observatory on

Mona Loa (Hawaii) starting from 1957 using identical calibrated means

' נתבונן תחילה באופן מדוקדק בהשתנות הטמפ

בטווחי זמן שונים( T)הגלובלית

לאחר מכן נסביר את מהותו של אפקט החממה

CO2 -ואת התפקיד שממלא בו גז ה

את עליית הטמפרטורה הגלובלית ניתן לקשור

כתוצאה משריפת ) CO2 -לעלייה בריכוז ה

באמצעות אפקט החממה ( דלקים מאובנים

לא , עולמי או יבשתי, שום שיא טמפרטורה

נרשם בעשורים האחרונים

• World (Africa, Sahara): 1922 (58)

• N. America (Death Valley, CA): 1913 (57)

• Asia (Tirat Tzvi, Israel): 1942 (54)

• Australia (Clncry, Queensland): 1889 (53)

• Europe (Seville, Spain): 1881 (50)

• S. America (Rivadavia, Argentina): 1905 (49)

• Canada (Saskatchewan, Canada): 1937 (45)

• Antarctica (S. Pole): 1978 (-14)

ב בהם נרשמו "תחנות מטאורולוגיות בארה

1990 אחריקור /שיאי חום Low T-record High T-record 1994 19/Jan., New Whiteland, Indiana (-36F) 29/June, Lake Havasu, Ariz. (128F)

19/Jan., Shelbyville, Kentucky (-37F) 29/June, Laughlin, Nev. (125F)

27/June, Lakewood, N.M. (122F)

27/June, Tipton, Okla. (120F)

1995 15/July, Danbury, Conn. (106F)

1996 3/Feb., Elkader, Iowa (-47F)

2/Feb., Tower, Minnesota (-60F)

5/Feb., Greene, Rhode Island (-25F)

4/Feb., Couderay, Wisconsin (-55F)

1999 5/Jan., Congerville, Illinois (-36F)

2006 15/July, Kelly Ranch/Usta, S.D. (120F)

Total T-records

1990-2006 7 6

עשרות מיליוני )א "במהלך ההיסטוריה הגיאולוגית של כדוה

האקלים אופיין על ידי טמפרטורה גלובלית גבוהה ( שנים

אנו חיים בעידן קריר! מזו של היום( בהרבה)

?אך מה קורה בזמנים קרובים יותר

Since the last “Glacial” 18,000 ya, global T increased by 4-5C.

Increase is not monotonic and ~5000 ya T was 1C higher than at present

Tשנה בו היתה 5000לפני " הולוקני"לאחר המקסימום ה. א

מזו של היום התפתח העולם לציוויליזציה כפי 1C -גבוהה ב

.כ"לא קטסטרופה נוראית כ. שאנחנו מכירים אותה כיום

עלתה T( Younger Dryas)שנים 10,000בערך לפני . ב

". הרבה עשורים"תוך 2.5Cבשיעור של מונוטוניבאופן

השנים האחרונות עלתה הטמפרטורה עליה 150ב , להשוואה

.0.7Cבשיעור של לא מונוטונית

מאז תקופת הקרח Tמה ניתן להסיק מהשתנות

? האחרונה

0.5Cטבעיים בשיעור העולה על Tשינויי : באלף האחרון

קרו באופן טבעי 1Cבשיעור של Tשינויי 1.

היו ( 14-19המאות " )תקופת הקרח הקטנה"ב 2.

100 -תוך כ 0.5Cבשיעור של Tשינויים ב

שנה

שינויים אלו התרחשו לפני המהפכה התעשייתית 3.

CO2 -וללא שום שינוי מוחשי בריכוז ה

:באלף האחרון Tסיכום התצפיות של עליית

אינם 20-במאה ה Tהן הגודל והן הקצב של עליית : מסקנה

נדירים בהיסטוריה האקלימית של כדור הארץ

אפקט החממה והשפעתו על האקלים . 2

The “engine” of Earth’s climate is the Sun that radiates its warming energy

Figure 12a: Sunlight warms the earth's surface only during the day, whereas the surface

constantly emits infrared radiation upward.

Without water vapor, CO2, and other greenhouse gases, the earth's surface would

constantly emit infrared radiation (IR); incoming energy from the sun would be equal to

outgoing IR energy from the earth's surface. Without the greenhouse effect, the earth's

average surface temperature would be -18°C (0°F).

א מאוזנת בדיוק על "קרינת השמש המחממת את כדוה: ללא אטמוספרה

= -18C Tא לחלל "ידי הקרינה הנפלטת כדוה

המולקולות של גזים מסוימים בולעות חלק מהקרינה : עם אטמוספרה

= +15C Tא "א ומקרינות אותה חזרה אל כדוה"הנפלטת מפני כדוה

המולקולות של הגזים המרכיבים את האטמוספרה

לקרינה המגיעה מהשמש אבל בולעות חלק " שקופות"

א לחלל "ניכר מהקרינה היוצאת מפני כדוה

-C18 :א ללא אטמוספרה"הטמפרטורה שהיתה לכדוה•

+C15 :הטמפרטורה עם האטמוספרה•

נובע ,33C=(18-)-15, ההפרש בין שתי הטמפרטורות•

במעטפת הגזית של ( גזי חממה)מנוכחותם של גזים מסוימים

האטמוספרה -כדור הארץ

זהו אפקט החממהנסו לדמיין את החיים בישראל ללא אטמוספרה :אויב/אוהב

!בימי שרב רקכאשר השלג נמס

GH1: Due to the drastic difference between the temperatures of

the Sun (5800C) and Earth (15C) the incoming solar energy is

radiated as short waves (SW; ~0.5 m) while the outgoing

energy from Earth is radiated as long waves (LW; ~10 m)

GH2:

1. Each gas molecule

in the air “captures”

radiation in different

wavelength ranges

2. The total absorption

near 0.5 m is low

3. The total absorption

near 10 m is high

4. Energy radiated

from Earth (10 m) is

absorbed efficiently

while that radiated

from the Sun (0.5 m)

just passes through

Note: H2O is more

effective than CO2 in

absorbing radiation

סכמה פשוטה של אפקט החממה האטמוספרי

Some gasses in the atmosphere (GHG) partially absorb outgoing LW radiation

גזי חממה: סיכום( CH4אבל גם CO2 -ו H2Oבעיקר )גזי החממה שבאטמוספרה •

הנפלטת מפני ( 10m)בולעים ביעילות את הקרינה ארוכת הגל מהשמש ( 0.5m)א אבל מאפשרים לקרינה קצרת הגל "כדוה

לחדור את האטמוספרה ולהגיע לפני השטח

כמחצית מהקרינה הנבלעת על ידי גזי החממה מוקרנת חזרה •לעבר פני השטח וגורמת לחימומו לטמפרטורות הגבוהות מאלו

שהיו לו אילו לא היו גזי חממה באטמוספרה

(:אפקט החממה הגברת)מסקנה לוגית אפשרית

באטמוספירה יתחזק CO2עם העלאת הריכוז של יותר קרינה ארוכת גל תיבלע )אפקט החממה

T העלאת ( באטמוספירה

:רצף האירועים נראה כך

CO2 (EGHE) T

אנליזות כימיות ואיזוטופיות של בועיות :אולםאוויר זעירות שנלכדו בתוך הקרח שנקבר בעומק

גלעיני )גדול מתחת לפני השטח באנטרקטיקה (תחנת המחקר הרוסית, VOSTOK -קרח מ

:הראו כי

החנו את כל המכונית וכבו את האורות!!

השנים 420,000 -ב T ,CO2 ,CH4 -לשינויים ב. 1

.האחרונות יש מתאם גבוה

קירור-ארבעה מחזורי חימום. 2

TCO2

T?אכן כך מה יכול היה לגרום לעליית אם

? Tעם עליית CO2 -מדוע עולה ריכוז ה: שאלה נוספת

50יש פי ( שחקן מרכזי במשחק האקלים)באוקיאנוס . א :רמזמסיסותם של גזים במים . ב. מאשר באטמוספרה CO2יותר

(חשבו על תתסססס של בקבוק קולה) T -יורדת עם העלייה ב

ללא שריפה של דלקים רצף האירועים לא יכול :אבלבאטמוספרה CO2 -להתחיל עם עלייה בריכוז ה

(אנחנו לא אשמים)

האם ייתכן שרצף האירועים היה הפוך?

הנשרפת מדי שנה CO2-כמחצית מכמות ה: יתירה מכך

קצב ההתאמה . נקברת בתהליך מורכב למדי באוקיאנוס

אינו ידוע CO2של האוקיאנוס לעליית

בסדרת הזמן Tב " אשם"על מנת למצוא את ה

420000 -המחזורים ב 4נזכור את Vostokשל

שנה

התיאוריה שפיתח האסטרופיסיקאי

Milutin Milankovitchהסרבי

כל ) 20-של המאה ה 30 -בשנות ה

!( החישובים נעשו ללא מחשב

מחזורים 3הצביעו על קיומם של

א הנובעים משינויים "באקלים כדוה

. במסלול של תנועתו סביב השמש

-ו 20K ,40K: זמני המחזור הם

100K שנים.

שנים קשור לאקסצנטריות של המסלול 100,000המחזור של

האליפטי המתקרב ומתרחק חליפות ממסלול מעגלי

(אולי)שנמדדו בקידוחי הקרח של ווסטוק יש הסבר פשוט Tלשינויי –אם כך

. א עובר באופן מתמיד הרבה שינויים"האקלים של כדוה

שנים 11חלקם מחזוריים עם זמני מחזור שנעים בין

, אקסצנטריות)לעשרות אלפי שנים ( כתמי שמש)

ואף יותר וחלקם לא מחזוריים ( ועוד, פרצסיה

-אל, פגיעה של גופים מהחלל, התפרצויות געשיות)

(.ניניו ועוד

לא את כל גורמי השינויים אנו מכירים כראוי

Tנתבונן לדוגמא בהשפעה של התפרצויות געשיות על

השנים האחרונות יש מתאם 400-ב Tלשינויי

גבוה עם השינויים בקרינת השמש רק כאשר

.הפעילות הוולקנית נמוכה

-ב( Pinatubo)ההתפרצות של הר הגעש פינאטובו

T -ב 0.7C -גרמה לירידה של כ 1991

המשמשים לחיזוי שינויים עתידיים אפשריים " כלים"אחד ההוא CO2-א בעקבות המשך העלייה בריכוז ה"באקלים כדוה

מודל נומרי

בהם ( שורות 10,000~)מודלים אלו מהווים תכניות ענקיות וגם את מה שאיננו )מתורגם לשפת מחשב כל מה שידוע לנו

כימיים המתרחשים /בנוגע לתהליכים הפיסיקלים (יודעים ( ים ויבשה)באטמוספרה ומסביב לה

המודלים האקלימיים הם מודלים מטאורולוגיים כאלה המשמשים ימים שעברו 1-3באופן שגרתי לחיזוי מזג אוויר לטווחי זמן של

מ שניתן יהיה להריץ אותם "מסיבי ע( simplification)פישוט חודש/ולקבל את תוצאות החישובים תוך שבוע 2100עד שנת

דיוקם של מודלים אלו/הבה נסקור את איכותם

?איך חוזים התפתחויות עתידיות. 3

ביצועי המודלים המשמשים לחיזוי

6~)תחזית לטמפרטורת המקסימום באותו יום 1.

עיתונות , טלביזיה, רדיו)ממקורות שונים ( שעות

1-3Cהבדלים של (: אינטרנט, כתובה

-ימים מגיעות ל 1-3השגיאות בתחזית לטווח של 2.

4C

אמינותם של תחזיות המשקעים נמוכה בהרבה3.

התחזית ( שנים 65לפני ) WWII-ב: לשם השוואה4.

שעות שניתנה לטייסי ההפצצה 24האופרטיבית ל

גיחות 80,000 -אפשרה ביצוע יעיל של כ( קרב)

!( ללא מחשבים או נתונים מחלליות)ביממה

אנו )האם לאחר שמפשטים את המודלים

מעוניינים לקבל את תוצאות החישוב לפני

ניתן לסמוך על ( הישיבה הבאה של הוועדה

?2100או 2050לשנת " תחזית"תוצאות ה

החיזוי העתידי נעשה גם על סמך ניתוח מגמות עיתיות

(אקסטרפולציה)של שינויים עכשוויים

היום אנו יכולים לבחון רק את טיבם של תחזיות העבר

אתראה חמורה : 1972

: מצד מדענים מודאגים

העולם נמצא בפתחו של

עידן קרח

הוא מסדר גודל של תקופת הקרח ... הקירור הצפוי : מסקנה

תוצאה מפתיעה שנצפתה במשקעים ימיים... האחרונה מ יש צוותים המנטרים את סיביר והקוטב והם כבר "לבריה

!(מלחמה קרה)בוחנים את משמעותם של השינויים הצפויים

י חלקיקים "ע)התקררות :70 -עד סוף שנות ה

(CO2י מולקולות "למרות חימום קל ע

לא התממשה 1Cהתחזית לירידת טמפרטורה של

There seems to be e general consensus that

the Earth is at the start of a cooling period… ..

a major, long-term change. ( An ice age)

פניקת ההתחממות תופסת תאוצה: 80-שנות ה

2CO -הכפלת ריכוז ה: (70-למעשה מאמצע שנות ה)המודלים הראשונים .1C: ב Tתביא להעלאת

אבל אינה 2C-6C)גדולה יותר T -העלייה ב :מודלים מאוחרים יותר (.אחידה בכל מעלות הרוחב

( Y2K) 2000צפוי לעלות עד שנת Tבהנחה שצריכת הדלק לא תשתנה 1C-2Cבשיעור של

!גם תחזית זו לא התממשה

0.2-0.3C -עלה רק ב T 2000עד שנת

עלה במעט חלו שינויים דרסטיים בסביבה המקומית T-בזמן ש

(לוקלית)הסביבה המקומית

מתרחשים 10C – 30Cשינויי טמפרטורה של •

האדם 0.5Cבשינוי של . באופן טבעי במהלך השנה

אינו מסוגל להבחין

הבעיות המקומיות משפיעות על איכות חייו של האדם •

הממוצע הרבה יותר מאשר הבעיות הגלובליות

אם לא )בבעיות מקומיות ניתן לטפל : יתירה מכך•

מדינה ואין צורך /על ידי עיריה( לפתור באופן מלא

מדינות 200 -בהסכמה בין כ

מדגם של בעיות מקומיות בהם יכולה ממשלה

(אך אינה)לטפל ביעילות ( מדינה/עיר)מקומית :איכות אוויר•

!(3הסרטן גורם המוות מספר )עישון במקומות ציבוריים –

(60-מתהפך בקברו מאז שנות ה' כנוביץ)התקנת ממירים קטליטיים במכוניות –

גופרית-מעבר לדלק דל–

ם גבוה מזה -בעונות המעבר זיהום האוויר בי. רק בשיר" אוויר הרים צלול כיין"– א"שבת

א עדיין מתים "בת. שנה 30נפתרה בעיית הערפיח כבר לפני Los Angelesב – ! איש מדי שנה בגלל פגעי זיהום האוויר 1000

בארות מים מתוקים באקוויפר החוף : איכות מי שתיה•

ליטר (. תהליך בלתי הפיך)נסגרות בגלל זיהום או המלחה

(ונמכרים הרבה ליטרים)מי נביעות עולה כמו ליטר בנזין

(גן העצמאות ננגס בקביעות)הראות הירוקת נעלמות •

ג הועבר "מסלול המראה מנתב)מטרדי רעש אינם מטופלים •

(קטנועים קצוצי משתק; לאחרונה אל מעל בני עטרות

:לסיכום

העולמיתקיטורים על הקורה בזירה

אינם תחליף ראוי לפעולה בזירה

המקומית

אפקט החממה: סיכום

( גזי חממה)חלק מהגזים הנמצאים באטמוספירה •לחדור אל פני ( קצרת גל)מאפשרים לקרינת השמש

א אבל בולעים חלק ניכר מהקרינה הנפלטת "כדוה (.ארוכת גל)א "מפני כדוה

מה יכול להגדיל את ריכוזם של גזי : 1שאלה ?החממה

מה תהיה התוצאה של הגדלת ריכוזם של : 2שאלה ?גזי החממה באטמוספירה

:להשוואה

; וונוס)=בנוגה

מרחק מהשמש

מליון 110 –כ

לחץ ; מ"ק

פי : אטמוספרי

מזה שעל 90

!( כדור הארץ

פני השטח חמים

! 450C -ב

מהטמפרטורה

האקווילנטית

א"האקוויולנטית של כדוה הטמפרטורה

:הטמפרטורה האקוויולנטית•

מליון 150הנמצא במרחק של " סלע"הטמפרטורה של

(. כדור הארץ ללא אטמוספירה, כגון)מ מהשמש "ק

בין ( שיווי משקל)הטמפרטורה נקבעת על ידי איזון •

והקרינה " סלע"-ר מפני ה"הקרינה המגיעה אל כל מ

.הנפלטת ממנו

קרינה נפלטת = קרינה נבלעת

, בהתאם למרחק מהשמש

(קרח)תכונות פני השטח

" סלע"-בהתאם לטמפרטורת ה

( תנור חימום; קרינת גוף שחור)

Table 1

Degrees

Centigrade

Degrees

Fahrenheit Date Place [Region]

58 136 Sept. 13, 1922 El Azizia, Libya World (Africa)

57 134 July 10, 1913 Death Valley, Calif. North America (US)

54 129 June 21, 1942 Tirat Tsvi, Israel Asia

53 128 Jan. 16, 1889 Cloncurry, Queensland Australia

50 122 Aug. 4, 1881 Seville, Spain Europe

49 120 Dec. 11, 1905 Rivadavia, Argentina South America

45 113 July 5, 1937 Midale and Yellow Grass,

Saskatchewan, Canada Canada

36 96 Aug. 5, 1924 Persian Gulf (sea-surface)

15 59 Jan. 5, 1974 Vanda Station

Antarctica

-14 7.5 Dec. 27, 1978 South Pole