על העובדות המדעיות בנושא ההתחממות הגלובלית ועל שאלות מחקר בתחום שנותרו פתוחות

הקדמה
המחקר המדעי על התחממות כדור הארץ כתוצאה מפליטה אנושית של גזי חממה מעורר לא מעט התקפות פוליטיות, בדומה להתקפות על מחקרי האבולוציה. בארה"ב אפשר לציין בין השאר הגשת תביעות נגד מדעני אקלים לבתי משפט, באוסטרליה – את האיסור על מדעני אקלים עובדי ממשלה להתבטא בתקשורת בעניין, ובישראל – את ההתקפות בתקשורת מצד המדען הראשי לשעבר של משרד החינוך, גבי אביטל. התקפות מסוג זה גורמות לבלבול בקרב מדענים רבים. מטרת הסקירה הנוכחית היא להבהיר את ההבדלים בין העובדות המדעיות המבוססות לבין שאלות מחקר שנותרו עדיין פתוחות בתחום האקלים. לשם כך אסקור את התקדמות ההבנה של השפעת גזי חממה על מערכת האקלים, החל מתחילת המחקר בנושא, ואתמקד בעובדות המפתח.

מאזן הקרינה של כדור הארץ וגזי חממה
אחד מהחוקרים הראשונים שעסקו בטמפרטורת כדור הארץ היה המתמטיקאי והפיזיקאי הצרפתי ז'וזף פורייה (Fourier). פורייה חישב בשנת 1824 את מאזן הקרינה של כדור הארץ, בהתבסס על טמפרטורת השמש ועל המרחק שלה מכדור הארץ, ועל בסיס הערכת החלק היחסי של קרינת השמש שמוחזר לחלל (אלבידו) עקב פגיעה במשטחים שונים (לדוגמה עננים, קרח, ובמידה פחותה יותר – קרקע מדברית). להפתעתו, מאזן זה העלה שכדור הארץ אמור להיות כוכב קפוא, בניגוד לתצפיות שמראות מים נוזליים המכסים כשלושה רבעים מפני השטח שלו. כדי ליישב את חישוביו עם העובדות התצפיתיות, הוא שקל, ולאחר מכן גם פסל, הסברים אפשריים שונים, וביניהם האפשרות שאולי קרינה מכוכבים רחוקים היא המחממת את כוכב הלכת שלנו. ההסבר האמיתי ניתן רק 35 שנה מאוחר יותר, בשנת 1859, באמצעות ניסויו הנודע של המדען האנגלי ג'ון טינדל (Tyndall).

בניסוי זה העביר טינדל קרינה אינפרה-אדומה דרך שפופרת שהכילה גזים שונים. הוא גילה של-Co2 (פחמן דו-חמצני) ולאדי מים יש יכולת לבלוע חלק מהקרינה האינפרה-אדומה שעוברת דרכם. טינדל גם הבין את המשמעות האקלימית של תגלית זו: גזים הבולעים קרינה אינפרה-אדומה אך שקופים לאור נראה, גזי חממה כפי שאנחנו קוראים להם כיום, יאפשרו לקרינת השמש לחמם את פני השטח, אך יבלעו חלק מהקרינה האינפרה-אדומה הנפלטת מפני השטח, ויגרמו לכליאת אנרגיית חום בשכבות הנמוכות של האטמוספרה. לניסוי של טינדל יש כמובן חשיבות עצומה, והמערכת הניסויית שלו הייתה בהחלט מרשימה לאותה תקופה. אך למרבה הצער, למערכת זו היה חיסרון בולט אחר, שהועתק בניסויים נוספים שנערכו שנים רבות לאחר מכן.

חיסרון זה הוא קיום כל המדידות כאשר לחץ הגזים בצינור הוא לחץ אטמוספרי. בלחץ כזה, שהוא גבוה יחסית, קיימת השפעה הדדית בין המולקולות השונות באוויר, שמשנָה את תכונות הבליעה. תופעה זו גורמת לכך שקווי הבליעה האופייניים לכל מולקולה במספר תדרים ספציפי, מתרחבים והופכים לפסים המשתרעים על תחום תדרים (pressure broadening). כתוצאה מכך, היו חוקרים שסברו בטעות ש-Co2 אינו גז חממה חשוב, משום שנראָה שפסי הבליעה של אדי מים חופפים לאלה של Co2. אולם בשנת 1952 גילה מחקרו החשוב של לואיס קפלן (Kaplan) כי בשכבות הגבוהות של הטרופוספרה, שהלחץ בהן נמוך וגם כמות אדי המים קטנה, חוזרים פסי הבליעה של Co2 ושל אדי מים להיות קווים צרים שאינם חופפים זה לזה. הקרינה האינפרה-אדומה נפלטת מכדור הארץ לחלל משכבות גבוהות אלה, ולכן לבליעה על ידי Co2 יש חשיבות רבה. ממחקרים אלה מהמאה ה-19 ומשנות ה-50 של המאה ה-20 נובע כי פחמן דו-חמצני הוא גז חממה חשוב.

להמשך קריאת המאמר היכנסו לאתר "אקולוגיה וסביבה"

Photo by Romany G, cc