Röviden

Empirikus bizonyíték? Semmi? Ez egy nagyon merész kijelentés, úgyhogy nézzük csak meg közelebbről. Az „empirikus” szó azt jelenti: olyan dolog, amit ténylegesen mérni lehet, és amit eredményként be lehet mutatni. Képzeljük el a témát úgy, mint egy bírósági pert: a vádlott a CO₂, a vád pedig az, hogy a kibocsátásaink révén megnövekedett CO₂ szint miatt melegszik a bolygó. Mint minden perben, fontos a pontos és hiteles bizonyítékok bemutatása. Szóval először nézzük meg ennek az „ügynek" az előzményeit.

Minden az 1820-as években kezdődött, amikor a francia fizikus, Joseph Fourier kiszámította, hogy a Nap távolsága alapján a Földnek sokkal hidegebbnek kellene lennie. Fourier azt feltételezte, hogy a Föld légkörében lehet valami, ami melegen tartja a bolygót, mint egy láthatatlan takaró. Később kiderült, hogy igaza volt, még ha a magyarázata nem is volt teljes.

Évtizedekkel később fedezték fel, hogy pontosan mi is ez a Fourier-féle „takaró". Ezt különböző gázokon végzett kísérletekkel állapították meg. Érdekesség, hogy két kutató, egymástól függetlenül, ugyanazon a témán dolgozott: John Tyndall az Egyesült Királyságban, és Eunice Foote az Egyesült Államokban. Lenyűgöző módon kísérleteik szinte azonos eredményt hoztak.

Foote, aki 1856-ban publikált, elsőként állapította meg, hogy a szén-dioxid képes csapdába ejteni a hőt (energiát). Azt is megjósolta, hogy ha a múltban több CO₂ volt a légkörben, akkor a hőmérséklet is magasabb volt — amit a geológusok már sejtettek. Tyndall pedig 1861-ben kimutatta, hogy a szén-dioxidon túl például a szénhidrogének (pl. metán) még erősebb hatással bírnak, még nagyon alacsony koncentrációban is. Így született meg az üvegházhatás és az azt okozó főbb gázok felismerése.

Majdnem 100 évvel később, megjelent a mérföldkőnek számító tanulmány, „A szén-dioxid elmélete az éghajlatváltozásról", amely gyakorlatilag ugyanazt fogalmazta meg, amit ma is tudunk. A légkör és a benne lévő üvegházhatású gázok nélkül a Föld egy lakhatatlan jéggolyó lenne. Ahogy Fourier is kezdte feltételezni, a légkörben lévő gázok egy takaróként működnek, amely meggátolja, hogy a Földről a hő visszasugározzon az űrbe. Mi, emberek, a fosszilis tüzelőanyagok égetésével folyamatosan növeljük a CO₂ mennyiségét a légkörben, ezzel erősítve ezt a természetes hatást.

Ez tehát a háttér. Ahogy egyre több üvegházhatású gázt bocsátunk ki, olyan, mintha magunkra húznánk egy vastagabb takarót. Egyre kevesebb hő távozik. De hogyan bizonyíthatjuk ezt? Hogyan találhatunk olyan kemény bizonyítékot, mintha biztonsági kamerafelvétel mutatná, hogy a „gyanúsított" rosszban sántikál?

Mi lenne, ha egyszerűen megmérnénk?

A Föld körül keringő műholdak érzékeny műszereket visznek a fedélzetükön. Ezekkel meg tudjuk mérni, mennyi energia érkezik a Napból. Meg tudjuk mérni, mennyi energia távozik a Földről vissza az űrbe. Így két dolgot tudunk összehasonlítani.

Mit mutatnak a mérések? Az elmúlt évtizedekben, mióta léteznek műholdas mérések, fokozatos csökkenést figyeltek meg abban az energiában, amely a Föld felszínéről az űrbe távozik. Ugyanakkor a Napból érkező energia alig változott. Valami visszatartja azt az energiát, és ez a valami egyre erősebbé válik. Ez a valami pedig a szén-dioxid, pontosan úgy, ahogyan Foote és Tyndall már több mint 160 éve előre jelezte.

Ítélet: bűnös minden vádpontban.

Részletesebb magyarázat

A jól megalapozott elmélet, miszerint az ember által kibocsátott CO₂ okozza a globális felmelegedést, annyira erős bizonyítékokon nyugszik, mint egy sziklaszilárd bírósági ügy. A CO₂ melegebben tartja a Földet, mint amilyen nélküle lenne. Ez a folyamat a Föld geológiai történetének nagy részében működött. Az emberek pedig most hatalmas mennyiségű CO₂-t juttatnak a légkörbe, főleg fosszilis tüzelőanyagok égetése révén. Rengeteg kísérleti (empirikus) bizonyíték támasztja alá azt, hogy a hőmérséklet-emelkedést a növekvő CO₂-szint okozza.

A Föld egy láthatatlan takaróba burkolózik

A Föld légköre teszi lehetővé az életet, ahogyan ismerjük. Ezt könnyen beláthatjuk, ha megnézzük például a Holdat. Nappal a Hold felszíni hőmérséklete elérheti a 100°C-ot. Éjszaka viszont akár mínusz 173°C-ra is lehűlhet. Ehhez képest a Földön mért leghidegebb hőmérséklet (Antarktiszon): −89.2°C, a legmelegebb pedig: 56.7°C, amit 1913. július 10-én mértek a Greenland Ranch-en (Halál-völgy) a WMO adatai szerint.

Az ember nem élne túl a Hold hőmérsékleti viszonyai között, még akkor sem, ha lenne ott levegő. Az emberek, a növények és az állatok nem bírnák ki a Földön sem a legszélsőségesebb hőmérsékleteket, hacsak nem alkalmazkodtak volna hozzá valamilyen speciális módon. A földi élet szinte teljes egésze olyan helyeken található, ahol kellemesebb, élhetőbb az éghajlat, és nincsenek ennyire extrém hőmérsékletek.

Mégis, a Föld és a Hold szinte ugyanakkora távolságra van a Naptól. Akkor miért sokkal enyhébbek a hőmérsékletek a Földön? A válasz: a légkör miatt. A Holdnak nincs légköre, így közvetlenül kapja a Nap teljes energiáját, és éjszaka a hő azonnal eltávozik, mert nincs mi visszatartsa.

Ha nem lenne az üvegházhatású gázokból álló légkör, a Föld körülbelül 33°C-kal lenne hidegebb, mint most. Ez azt jelentené, hogy a bolygó nagy része lakhatatlan lenne az ember számára. A mezőgazdaság, ahogyan ma ismerjük, gyakorlatilag lehetetlen lenne, ha az átlaghőmérséklet -18 °C lenne.

Az üvegházhatású gázok úgy működnek, mint egy meleg takaró: melegen tartják a Földet azáltal, hogy megakadályozzák, hogy a Nap energiájának egy része visszasugározódjon az űrbe. Ha még több üvegházhatású gázt adunk a légkörhöz, olyan, mintha egy még vastagabb takarót húznánk magunkra: még kevesebb hő távozik. De hogyan tudhatjuk, hogy a CO₂ valóban melegíti a bolygót, és hogy a légköri CO₂ emelkedése valóban a globális felmelegedés oka?

A CO₂ és más üvegházhatású gázok hőcsapdázó hatását már a 19. század közepén felfedezték, de manapság sokkal fejlettebb dolgokra is képesek vagyunk. Meg tudjuk mérni, mennyi hőenergia kerül be a Föld éghajlati rendszerébe, és mennyi távozik vissza az űrbe.

1970-ben a NASA elindította az IRIS műholdat, amely infravörös spektrumokat mért. 1996-ban a Japán Űrügynökség fellőtte az IMG műholdat, amely hasonló méréseket végzett. A két műhold 26 év eltéréssel gyűjtött adatait összehasonlították, hogy lássák, történt-e változás a Földről távozó sugárzásban (Harries et al. 2001). Amit következetesen találtak, az a Földről távozó sugárzás csökkenése volt.

Ez a csökkenés pontosan megegyezett az elméleti várakozásokkal. Így a Harries-féle tanulmány „közvetlen kísérleti bizonyítéknak" nevezte az üvegházhatás jelentős növekedését. Ezt az eredményt későbbi kutatások is megerősítették, újabb műholdas adatokkal (Griggs & Harries 2004, Chen et al. 2007). Ugyanezen időszak alatt a Napból érkező energia alig változott.

Ha több energia érkezik a Napból, mint amennyi visszajut az űrbe, nem meglepő, hogy a klímánk egyre több hőt halmoz fel. A bolygó teljes hőfelhalmozódását ki lehet számítani az óceánok, a légkör, a szárazföld és a jégtakarók hőtartalmának összeadásával (Murphy et al. 2009). Csak 1998 óta a bolygó annyi hőenergiát halmozott fel, ami 3 260 000 000 Hirosima-méretű atombomba energiájának felel meg.

A legfontosabb üvegházhatású gázok, amelyek csapdába ejtik a hőt: szén-dioxid (CO₂), metán (CH₄), vízgőz, dinitrogén-oxid, ózon. Ezek együttesen a levegő mintegy 1%-át teszik ki. A légkör fő alkotórészei – azaz a nitrogén és az oxigén – nem üvegházhatású gázok, mert gyakorlatilag átlátszóak a hosszúhullámú vagy infravörös sugárzásra.

A következő bizonyítékunkhoz meg kell vizsgálnunk, mennyi CO₂ van a levegőben. Jégmagmintákban csapdába esett légbuborékokból tudjuk, hogy az ipari forradalom előtt a légköri CO₂ szintje körülbelül 280 ppm (millióból részecske) volt. 2013 júniusában a NOAA Föld Rendszer Kutatólaboratóriumok (Hawaii) bejelentette, hogy először több millió év óta a CO₂-szint meghaladta a 400 ppm-et. Ma már közel jár a 420 ppm-hez. Ez a tény újabb bizonyítékként szolgál; a CO₂-szint 150 év alatt 50%-kal nőtt.

A „Füstölgő Pisztoly"

Az utolsó, döntő bizonyíték az úgynevezett „füstölgő pisztoly" – a bizonyíték arra, hogy a CO₂ felelős a hőmérséklet emelkedéséért. A CO₂ nagyon specifikus hullámhosszokon csapdázza a hőt, míg más üvegházhatású gázok más-más hullámhosszon teszik ezt. A fizikában ezeket a hullámhosszokat egy spektroszkópia nevű módszerrel lehet megfigyelni és mérni. Íme egy példa:

1. ábra – A felszínen mért üvegházhatású sugárzás spektruma. A vízgőz üvegházhatását kiszűrték, így látható a többi gáz hozzájárulása (Evans et al. 2006).

A grafikon különböző hullámhosszú energiákat mutat, amelyeket a Föld felszínén mértek. A kiugró csúcsok azt mutatják, milyen gázok sugároznak vissza energiát a Föld felé – például ózon (O₃), metán (CH₄) és dinitrogén-oxid (N₂O). Azonban a bal oldalon látható CO₂ csúcs messze kiemelkedik a többi közül, és valami nagyon fontosat árul el: a légkörben csapdába esett energia legnagyobb része pontosan azon a hullámhosszon van, amit a CO₂ nyel el.

Összegzés

Mint egy detektívtörténetben, először is kell egy áldozat, jelen esetben a Föld: egyre több energia marad a légkörben.

Aztán kell egy módszer: hogyan maradhat bent ez az energia? Ehhez szükség van egy bizonyítható mechanizmusra, amely képes a hő csapdázására – ezt a szerepet az üvegházhatású gázok töltik be.

Ezután kell egy „indíték”: miért történik mindez? Azért, mert a CO₂ szintje közel 50%-kal emelkedett az elmúlt 150 évben, és ennek legfőbb oka a fosszilis tüzelőanyagok égetése.

Végül, a „füstölgő pisztoly", a bizonyítja, ki az „elkövető”: az atmoszférában csapdába esett energia hullámhossza pontosan megegyezik a CO₂ által elnyelt hullámhosszokkal.

Ez az utolsó pont köti a CO₂-t a „bűncselekmény helyszínéhez". A tudomány lépésről lépésre gyűjtötte össze az empirikus bizonyítékokat, amelyek kétséget kizáróan bizonyítják, hogy az ember által kibocsátott szén-dioxid melegíti a Földet.

Végezetül, a klímaszkeptikus mítoszalkotó azt állítja, hogy a klímamodellek „olyan számítások láncolatai, amelyeket akár egy zsebszámológépen is el lehetne végezni". Ez az állítás nem bizonyít semmit, legfeljebb azt, hogy az illető nem érti, hogyan működnek a modellek és mire valók. Ezzel bővebben cikksorozatunk egy másik részben foglalkozunk.