Küresel Isınma - Kıyamet Gününe Doğru

• 1896 Yılında İsveçli kimyager Svante Arrhenius, sanayi devriminin oluşturduğu karbon diokisitin (CO2), yeryüzünün ısınmasına yol açacağını söylediğinde hiç kimse buna inanmamıştı.

  
  
  Her ilkbaharda bitkiler canlanır ve atmosferdeki CO2'yi emerler. Her sonbaharda ise bu süreç tersine işler. Bu döngü sonunda atmosferdeki CO2 fazla değişmez.
  
  Ancak, 1958 yılından itibaren Hawai'de yapılmış olan ölçümler, CO2'nin, mevsimsel salımlarının yanı sıra, her yıl artmakta olduğunu da ortaya koymuştur. Ölçümleri yapan kişinin adına atfen "Keeling Eğrisi" olarak adlandırılan aşağıdaki bu grafik, atmosferdeki CO2'nin giderek hızlanan bir artış içinde olduğunu göstermiştir.
  
  
  
  
  Şekil-1 : Keeling eğrisi
  
  
  
  Aşağıdaki şekil, dünyanın enerji dengesini göstermektedir. Dünyaya ulaşan enerjinin tamamı güneşten gelir. Atmosfere giren enerji yalnızca 235 W/m2'dir. Bunun ise 168 W/m2'si yeryüzüne ulaşır. Yüzeyin kazandığı enerji yalnızca bu kadarla kalsa idi, dünyanın ortalama yüzey sıcaklığı -18 C olması gerekirdi. Oysa yeryüzünün ortalama sıcaklığı +14 C olarak ölçülmektedir. Aradaki fark nereden gelmektedir?
  
• 
  İşte bu noktada, atmosferdeki bazı gazlar tarafından emilen ve gerisin geri yeryüzüne aktarılan enerji devreye girmektedir. Bu işi yapan gazlara sera gazları denilmektedir. Bunu çok basit bir örnekle açıklamak mümkündür. Çöllerde, yeryüzü gündüzleri aşırı ısınmasına rağmen, güneş batar batmaz aşırı soğur. Bu ani soğumaya neden olan, yeryüzünden kızılötesi ışımayla uzaya kaçan ısıyı yakalayıp yeryüzüne geri gönderecek doğal bir sera gazı olan su buharının yokluğudur. Kısacası doğada sera gazları olmasaydı dünya yüzey sıcaklığı şimdikinden çok daha soğuk ve farklı bir yapıya sahip olacaktı.
  
  
  
  
  
  
  Şekil-2 : Dünyanın enerji dengesi
  
  
  
  Dengedeki koşullarda dünyaya güneşten ulaşan enerji, uzaya ışımayla kaybedilene eşittir, böylece dünyanın ortalama sıcaklığında zaman içinde bir değişiklik beklenmez. Oysa son yapılan ölçümler göstermiştir ki, dünya şu anda, uzaya kaybetmekte olduğu ısıdan yaklaşık 0.85 +/- 0.15 W/m2 daha fazlasını kazanmaktadır. Isı bilançosundaki bu dengesizlik, dünyanın ortalama sıcaklığını arttırmaktadır. İşte bu dengesizliğe yol açan şey, atmosferde birikmekte olan sera gazlarıdır.
  
• 
  2006'nın ilk yarısında Amerika'da ölçülen ortalama sıcaklık, 1895 yılından beri ölçülen en yüksek sıcaklık olarak saptanmıştır. Bu , 20. yüzyıl ortalamasının tam 1.8 C üzerindedir. Yalnızca son 50 yılda ortalama sıcaklık 0.5 C artmıştır. Öyle görünüyor ki dünyanın iklimi, eskiden inanıldığı gibi değişmez değildir. Araştırmalar, birkaç bin yıl önce Grönland'da havanın 5 yıl gibi çok kısa bir süre içinde 5 C gibi çok yüksek bir artış gösterdiğini göstermiştir.
  
  Öteden beri küresel ısınmanın insan kaynaklı olduğunu reddeden ABD bile artık bu gerçeği kabul etmek zorunda kalmıştır. Şubat 2004'de Pentagon'un iklim danışmanları küresel ısınmanın, dünya ikliminde ani bir değişikliğe sebep olabileceği ve bunun büyük su ve gıda kıtlıklarına yol açarak dünyanın bazı bölgelerini yaşanılamaz hale getirerek büyük göçlere ve savaşlara sebebiyet verebileceği öngörüsünde bulunmuşlardır. Bugün için bu öngörü spekülatif sayılsa bile, küresel ısınmanın hali hazırda gözlenmekte olan etkileri bunun ciddiye alınması için yeterli bir nedendir.
  
  
  
  
  Şekil-3 : Sanayi çağında yeryüzü sıcaklığındaki değişme
  
  
  
• 
  
  Sera gazlarının küresel ısınmaya katkısı ve tarih içindeki birikim oranları birbirinden oldukça farklıdır. Aşağıdaki tabloda sera gazlarının en önemlilerinin özellikleri ve sanayi devriminden sonraki artış oranları verilmiştir.
  
  
  
  
  
  

  Kyoto Protokolü kapsamındaki sera gazları	Küresel Isınma Potansiyeli (GWP)	Atmosferde Kalma süresi (yıl)	Tarihsel dönem	Ortalama yıllık artış	En güncel oran
  CO2	1	5-200	1000 - 1750 1750 - 2000	%0 %31	280 ppm 368 ppm
  CH4	21	12	1000 - 1750 1750 - 2000	%0 %151	700 ppb 1750ppm
  N2O	310	114	1000 - 1750 1750 - 2000	%0 %17	270 ppb 316 ppb
  HFCs	140 - 12.000	2 - >50.000	Son 50 yılda tüm dünyada arttı
  PFCs
  SF6	23.900	3.200

  Tablo-1 : Sera Gazlarının küresel Isınmaya Katkısı (GWP) ve sanayi çağındaki artış oranları (*)
  
  Günümüzde, atmosferik karbon artışının insan kaynaklı olduğu artık kanıtlanmış bir gerçektir.
  
  Atmosferik karbon, sanayi çağı öncesindeki 270 ppm (milyonda bir) seviyesinden, 1958'de 315'e, 1994'de 358'e, 2005'de ise 375 ppm'ye yükselmiştir. Oysa son 800,000 yılda bu oranlar 180 ile 270 ppm arasında değişmiştir. Bu artışın, fosil yakıtların tüketimiyle bağlantısı olduğu çok açıktır.
  
• 
  İklim Bilimciler, atmosferik CO2'nin oranının tarih boyunca iklim değişikliklerini kontrol eden en önemli faktör olduğu konusunda hemfikirdirler. Son iki milyon yılda dünya 33 kez buzul dönemine girmiştir. Aşağıdaki grafik, son 400,000 yıldaki atmosferik CO2 ve sıcaklık salımlarını göstermektedir. Görüldüğü üzere, tarih boyunca atmosferik CO2 oranı ve küresel sıcaklık daima at başı gitmiştir. Şu anda içinde bulunduğumuz Holocene buzul-arası döneminde sıcaklıklar yine artmaktadır ve bu, bir sonraki buzul dönemine kadar devam edecektir. Tam da bu sırada devreye giren insan kaynaklı sera gazları, bu süreci tahmin edilenin çok ötesinde hızlandırmaktadır.
  
  
  
  
  Şekil-4 : Son 400,000 yılda atmosferik CO2 ve sıcaklık salımları
  
  
  
  Bazı kişiler atmosferik CO2 artışının okyanuslardan geldiğini iddia etmişlerdir. Oysa bunun tam tersi olmaktadır. Hatta insan kaynaklı üretilen CO2'nin tamamı atmosferde birikmemekte, önemli bir kısmı okyanus ve bitkiler tarafından emilmektedir.
  
  Okyanuslarla atmosfer arasında sürekli olarak büyük miktarda CO2 alış verişi yapılmıştır. Ancak sanayi devriminden bu yana okyanusların aldığı karbon bilançosu hep fazla vermiştir. İnsan kaynaklı CO2'nin yaklaşık yarısının okyanuslar tarafından emildiği tahmin edilmektedir. Bu CO2, su ile reaksiyona girerek karbonik asidi (HCO3) oluşturmaktadır. Bu ise, denizlerdeki besin zincirinin en altında yer alan planktonların yok olmasına yol açmaktadır. Daha şimdiden, artan karbonik asidin birçok denizde mercan kayalıklarını, dolayısıyla birçok türü yok etmeye başladığı bir gerçektir.
  
• 
  2001'de düzenlenen BM Hükümetler Arası İklim Değişikliği Panel'inin (UNIPCC) kapanış bildirisinin son cümlesi her şeyi açıklamaya yetmektedir: "Tehlike, şu ana kadar düşünüldüğünden çok daha yakındır."
  
  
  
  
  
  
  Şekil-4 : Sera gazlarının dağılımı
  
  
  
  Küresel ısınma çok kompleks bir olgudur. Onun bütün etkilerini öngörebilmek şu an için mümkün değildir. Ancak her yıl bilim adamları onun hakkında daha fazla şey öğrenmekte ve bugünkü trend devam ederse dünyamızın karşılaşacağı şeyler hakkında fikir birliğine varmaktadırlar. Bunlardan bazıları şöyledir:
  
  • Buzulların erimesi
  • Kar yağışının azalması ve buna bağlı olarak büyük kuraklıklar
  • Deniz seviyesinin yükselmesiyle birçok kıyı bölgesinin ve şehirlerin sular altında kalması
  • Isınan okyanusların büyük fırtınalara yol açması
  • Isınan havayla birlikte ortaya çıkan yeni tür haşerelerin ormanlara, tarıma ve şehirlere büyük zararlar vermesi, sivrisineğe bağlı hastalıkların artması
  • Denizlerde asitliğin artması sonucu yaşamın büyük ölçüde azalması
  • Mercan kayalıkları ve Alp çayırlıkları gibi yaşam alanlarının yok olması ve buna bağlı olarak birçok türün ortadan kalkması
  
• 
  Metan, küresel ısınmaya katkısı açısından çok önemli bir gazdır. Tablo-1'de görüldüğü gibi küresel ısınmaya katkı potansiyeli (GWP), CO2'nin 21 katıdır. Bununla da kalmayıp, sanayi çağındaki artışı % 151 olmuştur (CO2'ninki % 31). Öte yandan, insan kaynaklı CO2 emisyonu doğal olanın yalnızca % 3'ü kadarken, bu rakam metan için % 150'dir.
  
  Metan kendi başına, insan kaynaklı küresel ısınmanın yaklaşık yarısından sorumludur. Bu nedenle de metanın azaltılması insanlığın önünde duran öncelikli bir görevdir. Metan, kömür madenlerinde, petrol kuyularında, çöp depolarında, pirinç tarlalarında ve hayvan üretiminde ortaya çıkmaktadır. Tek başına hayvancılık, yılda 100 milyon ton metan üretmektedir.
  
  Doğada metan çok büyük miktarlarda bulunmaktadır. Sibirya tundraları ve kutuplarda donmuş (perma-frost) olarak ve okyanus tabanında donmuş metan-hidrat olarak depolanmıştır. küresel ısınma sonucu bu metan rezervlerinin açığa çıkması tehlikesi vardır. İşte o zaman domino etkisiyle dünyamız bugün düşünemeyeceğimiz kadar ısınacak ve yaşamakta olan türlerin büyük çoğunluğu yok olacaktır. Bilim adamları bu olaya "positive feedback" diyorlar. Tıpkı eriyen buzullar sonucu ortaya çıkan kara parçalarının güneş enerjisini daha fazla emerek ısınmayı hızlandırması gibi. Ancak bundan on binlerce defa daha fazla bir etkiyle. İşte dünyada yaşamı sona erdirebilecek kıyamet senaryosu budur.
  
  Dünyamız buna benzer senaryoları daha önce de yaşamıştır. 200 milyon yıl önce Permian döneminde, son derece zengin bir biyoçeşitliliğe sahip olan yaşamın % 96'sını kısa süre içinde ortadan kaldıran küresel ısınma, dünyanın sıcaklığını 10 C kadar arttırmıştı. Benzer şekilde, 55 milyon yıl önce geç Paleocene döneminde var olan türlerin % 60'ını ortadan kaldıran iklim değişikliğinde sıcaklık 7 C kadar artmıştı. İncelemeler, bu dönemde 10,000 yıl içinde atmosfere 4.5 trilyon ton karbon girdiğini gösteriyor. Çarpıcı gerçek şudur ki, eğer bugünkü trend devam edecek olursa aynı miktardaki karbon insanlar tarafından, önümüzdeki 300 yıl içinde atmosfere salınacaktır. Bu demektir ki insanoğlu bugün, büyük yok oluşu hazırlayan süreçtekinden tam 30 kat hızla atmosfere karbon pompalamaktadır.
  
• 
  Karbon atmosferden üç yolla uzaklaştırılır: Okyanuslar ve kaya formasyonları tarafından emilerek ve bitkiler tarafından dönüştürülerek. Kayaçlarca emilme on binlerce yıl sürecek uzun bir süreçtir. Okyanus yüzeyi karbonu daha hızlı bir şekilde emer, ancak kısa sürede doygunluğa ulaşır. Karbonun yüzeyden okyanus tabanına transferi ise, 500-1000 yıl kadar sürecek uzun süreçle mümkün olur. Paloecene çağında, atmosfere giren karbon, doğanın emme kapasitesini aşmıştı bu nedenle önce sıcaklıklar yavaş yavaş yükseldi. Şimdi ise, insanoğlu, doğanın bitkilerde milyonlarca yıldır biriktirdiği ve bugüne kadar, kömür, petrol, doğal gaz olarak saklamış olduğu karbonu açığa çıkararak atmosfere şimdiye kadar görülmemiş bir hızla karbon pompalamaktadır. Bu ise, yangının üzerine hortumla su değil benzin püskürtmeye benzemektedir.
  
  Bu hızla, doğanın emme kapasitesi çok yakında aşılacaktır. Daha da kötüsü bu, "positive feedback" etkisini başlatarak permafrost'taki ve okyanus dibindeki muazzam metan rezervlerinin atmosfere yayılmasına neden olabilecektir. Bu da dünya atmosferini, çok kısa bir sürede, yaşamı sona erdirecek kadar ısıtacaktır. Paleocene çağındaki süreç işte tam böyledir. Şu anda dünyamız böyle bir sürecin başlangıcındadır. Kanıtlar, geçmişte olan her iklim değişikliğinin önce yavaş başlayıp sonra hızlandığını göstermektedir. Yani sistem bir çeşit "eşik" seviyesini aşınca süreç hızlanmaktadır.
  
  Paleocene döneminden sonra havanın ve suyun eski haline dönmesi için tam 100,000 yıl gerekmiştir. Buna göre, atmosferdeki insan kaynaklı karbon dioksitin, sanayi çağı öncesi seviyelerine düşmesi için, fosil yakıt kullanımının durdurulmasından sonra bile on binlerce yıl gerekecektir.
  
• 
  Burada küresel ısınmayla mücadelenin detaylarına girmeyeceğiz. Ancak bunun beş ana başlık altında toplanabileceğine değineceğiz:
  
  • Enerji tasarrufu (hibrit araçlar, vb, verimli cihazlar, yalıtım, vb.)
  • Fosil yakıtlardan alternatif enerjiye (güneş, rüzgar, bio-dizel, nükleer, vb)
  • Karbonun tutulması / depolanması (enerji santral bacalarından çıkan karbonu yakalayıp depolamak. Bu işlem enerji maliyetini %10-40 arttırır)
  • Karbonun depolanması (ormanlaştırma, okyanus veya toprak altında depolama)
  • Güneş ışınlarının engellenmesi veya yeryüzü yansıtıcılığının (albedo) arttırılması
  
  Başka bir yazımızda bu mücadeleden örnekler vererek, insanoğlunun şu andaki konumunu irdelemeye çalışacağız.
  
  Tayfur Cinemre
  Makine Mühendisi