סיקור מקיף

המדע המוצק שמאחורי שינוי האקלים

מדוע מומחי האקלים כה בטוחים שפעילות אנושית מחממת עד כדי סיכון את כדור הארץ?

מאת ויליאם קולינס, רוברט קולמן, ג'יימס הייווד, מרטין ר' מנינג ופיליפ מוט

כמה ממחברי הדוח הבין-לאומי העדכני והמקיף ביותר, שסקר את הראיות המדעיות לשינוי האקלים, מסכמים במאמר זה את הטיעונים בנושא ודנים בנקודות הלא ודאיות שעדיין נותרו פתוחות.

בחייו של מדען החוקר את שינוי האקלים נדירים מאוד רגעי ה"אֶאוּרֵיקה". במקום זאת, מושגת ההתקדמות באמצעות ליקוט מפרך של עדויות המתקבלות ממדידות טמפרטורה, מתצפיות לוויין או מניסויים באמצעות מודל אקלימי. הנתונים נבדקים שוב ושוב והרעיונות נבחנים עוד ועוד. האם התצפיות תואמות את השינויים החזויים? האם ייתכן הסבר חלופי? מדעני אקלים טובים, כמו כל המדענים הטובים, שואפים להבטיח רמת הוכחה גבוהה לכל תגלית.

והראיות שהאקלים משתנה אכן הולכות ומצטברות ככל שמתארך התיעוד האקלימי, ככל שמשתפרת הבנתנו את המערכת האקלימית, וככל שהמודלים האקלימיים נעשים אמינים יותר. במשך 20 השנים האחרונות הצטברו ללא הרף עדויות להשפעתם של בני האדם על האקלים ויחד אתן גברה הוודאות בקהילה המדעית שהשינוי האקלימי המתרחש בזמן האחרון הוא שינוי ממשי, וסביר שבעתיד יתחולל שינוי גדול הרבה יותר. הוודאות הגוברת הזאת משתקפת היטב בדוח האחרון של הפנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים (IPCC), שהוא הרביעי בסדרה של הערכות עדכניות בנושא. הדוח נכתב ונבחן בידי מאות מדענים ברחבי העולם.

בפברואר 2007 פרסם הפנל גרסה מתומצתת של החלק הראשון של הדוח, המנתח את הבסיס המדעי של השינוי האקלימי. ה"תקציר לקובעי מדיניות", כפי שנקראת הגרסה הקצרה, מיועד לא רק למדינאים אלא גם לאנשים מן השורה והוא מעביר באופן שאינו משתמע לשתי פנים את המסר הזה: מדענים משוכנעים יותר מאי-פעם שבני האדם השפיעו על האקלים וששינוי נוסף שגורמת האנושות עומד בפתח. אף על פי שהדוח קובע שמקצת השינויים הצפויים הם בלתי נמנעים, ניתוח הנתונים גם מראה שבידינו עדיין לתקן את העתיד, ובייחוד את העתיד הרחוק. מידת השינוי העתידי החזוי תלויה במה שיבחרו בני האדם לעשות בנוגע לפליטת גזי חממה.

ההערכה המתבססת על המדעים הפיזיקליים מתמקדת בארבעה נושאים: הגורמים המניעים את שינוי האקלים, השינויים הנצפים במערכת האקלימית, הבנת קשרי הסיבות והתוצאות והשלכה לגבי שינויים עתידיים. מאז ההערכה הקודמת של IPCC ב-2001 השתפר המחקר במידה ניכרת בכל התחומים האלה. בעמודים הבאים נציג את עיקרי הממצאים המתעדים את היקף השינוי, והמוליכים אל המסקנה הבלתי נמנעת שפעילות האדם היא הגורם לו.

גורמים המניעים את שינוי האקלים

פעילויותיהם של בני האדם הגדילו את ריכוזם באטמוספרה של גזים רבים, בעיקר פחמן דו-חמצני, מתאן, תחמוצות חנקן ותרכובות פחמן הלוגניות (גזים שבעבר נעשה בהם שימוש נרחב במקררים ובייצור תרסיסים). גזים כאלה לוכדים אנרגיה תֶרמית (חום) באטמוספרה, והדבר, המוכר היטב בשם "אפקט החממה", מביא להתחממות עולמית. הריכוזים האטמוספריים של פחמן דו-חמצני, מתאן ותחמוצות חנקן היו פחות או יותר קבועים במשך 10,000 שנה עד לעלייתם הפתאומית והמואצת ב-200 השנים האחרונות [ראו איורים בחלק הימני של התיבה בעמוד 67]. שיעור העלייה בריכוז הפחמן הדו-חמצני ב-10 השנים האחרונות היה גבוה יותר מבכל עשור אחר מאז שהחל הניטור הרציף של האטמוספרה בשנות ה-50 של המאה ה-20. ריכוזי הגז הזה גבוהים היום בכ-35% מרמתו בתקופה הקדם-תעשייתית (שאפשר לקבוע אותה מניתוח בועות אוויר שנלכדו בליבות קרח). רמות המתאן גבוהות בערך פי 2.5 מן הרמות הקדם-תעשייתיות, ורמות תחמוצות החנקן גבוהות בכ-20%.

איך אנו יכולים להיות בטוחים שבני האדם הם האחראים לעליות האלה בריכוזים? לכמה מגזי החממה (למשל, רוב תרכובות הפחמן ההלוגניות) אין מקור טבעי. ובאשר לגזים האחרים, שתי תצפיות חשובות מדגימות את השפעת האנושות. ראשית, הבדלים גאוגרפיים בריכוזי הגזים חושפים שמקורותיהם מרוכזים בעיקר ביבשות החצי הצפוני והמאוכלס יותר של כדור הארץ. שנית, ניתוח איזוטופי, המאפשר להבדיל בין מקורות הפליטה, מראה שרוב התוספת של פחמן דו-חמצני לאטמוספרה מגיע משריפה של דלקים מחצביים (פחם, נפט וגז טבעי). המתאן ותחמוצות החנקן נובעים מפעילות חקלאית ומשריפה של דלק מחצבי.

מדעני האקלים משתמשים במונח "אילוץ קרינתי" כדי לקבוע כמותית את השפעת העלייה בריכוז הגזים על האקלים. אילוץ קרינתי הוא השינוי שנכפה על מאזן האנרגיה של כדור הארץ מאז התקופה הקדם-תעשייתית ועד היום. (היחידות הפיזיקליות של האילוץ הקרינתי הן ואט למטר רבוע.) אילוץ חיובי גורם להתחממות ואילוץ שלילי להתקררות. ביכולתנו לקבוע די במדויק את שיעור האילוץ הקרינתי הכרוך בנוכחות גזי חממה לאורך זמן מפני שאנו יודעים את ריכוזם באטמוספרה, את פיזורם במרחב ואת האינטראקציה הפיזיקלית שלהם עם קרינה.

שינוי אקלימי אינו נגרם רק בשל עלייה בריכוז גזי החממה. יש מנגנונים נוספים, טבעיים ומופעלים בידי האדם, המשתתפים בתהליך השינוי. הגורמים הטבעיים כוללים שינויים בפעילות השמש והתפרצויות געשיות גדולות. הדוח מזהה כמה מנגנוני אילוץ נוספים שהאדם מפעיל, כמו שחרור חלקיקים מיקרוסקופיים הקרויים אירוסולים, אוזון בסטרטוספרה ובטרופוספרה, האלבדו (שיעור החזרת האור) של פני השטח ושובלים של מטוסים, אם כי השפעותיהם של מנגנוני האילוץ האלה פחות ודאיים מאלה של גזי החממה [ראו איור שמאלי בתיבה שבעמוד ממול].

ההשלכות האקלימיות של הקשר בין אירוסולים ממקור אנושי לבין האלבדו של העננים הוא הנושא שהחוקרים הכי פחות בטוחים בו. אירוסולים מגיבים עם עננים בדרכים מסובכות וגורמים להם להיעשות בהירים יותר, כלומר, להחזיר את אור השמש לחלל במידה רבה יותר. מקור נוסף לאי-ודאות נובע מהשפעתם הישירה של אירוסולים ממקור אנושי: עד כמה החלקיקים מחזירים אור באופן ישיר ועד כמה הם בולעים אור? ההשפעות הכוללות של האירוסולים עשויות לגרום להתקררות שתאזן במידת מה את השפעתם המחממת של גזי החממה ארוכי החיים. אבל באיזו מידה? האם השפעתם יכולה לבטל את ההתחממות? מאז הדוח של IPCC ב-2001 הייתה התקדמות מדעית גדולה בתחומים רבים, ועמה היכולת לקבוע את מידת אי-הוודאות הכרוכה בכל אחד ממנגנוני האילוץ. הדבר נעשה באמצעות שילוב של הדמיות ותצפיות ממחקרים רבים. היום אנו יכולים אפוא להעריך בביטחון את שיעור ההשפעה האנושית הכוללת. על פי ההערכות הטובות ביותר, מידת ההשפעה האנושית גדולה פי עשרה מן האילוץ הקרינתי הטבעי שגורמים השינויים בפעילות השמש.

אנו בטוחים אפוא יותר מבעבר שהאילוץ הקרינתי נטו הפועל על מערכת האקלים הוא אילוץ חיובי. הוודאות הגוברת הזאת עולה בקנה אחד גם עם התצפיות המעידות על התחממות כדור הארץ, ובהמשך המאמר נדון בתצפיות אלה. אפשר לדמות את האילוצים לתחרות משיכה בחבל: האילוצים החיוביים מושכים את כדור הארץ אל עבר אקלים חם יותר, והשליליים אל עבר אקלים קריר יותר. התוצאה ברורה: אנו מכירים את חוסנם של המתמודדים טוב יותר מאי פעם. הם מושכים את כדור הארץ אל עבר אקלים חם יותר וימשכו בכיוון זה בעוצמה הולכת וגוברת ככל שהגורם החזק ביותר המושך בחבל, אפקט החממה, ילך ויצבור כוח.

שינויים אקלימיים נצפים

שפע התצפיות המשופרות והמעודכנות שעמד לרשות מחברי הדוח של IPCC ב-2007 אִפשר הערכה מקיפה יותר של השינויים לעומת הדוחות הקודמים. התיעוד שנאסף בתצפיות מראה ש-11 מתוך 12 השנים האחרונות היו השנים החמות ביותר מאז החל מעקב אמין בערך ב-1850. הסבירות לרצף אקראי של שנים חמות כאלה היא קטנה ביותר. שינויים בשלושה משתנים חשובים – הטמפרטורה העולמית, גובה פני הים וכיסוי השלג בחציו הצפוני של כדור הארץ [ראו תיבה בעמוד 68] – מורים על התחממות, אם כי הם שונים זה מזה בפרטים הקטנים. בהערכת ה-IPCC הקודמת דווח על מגמת התחממות של 0.6±0.2 מעלות צלזיוס במהלך התקופה שבין 1901 ל-2000. בשל ההתחממות הניכרת האחרונה עלתה ההערכה המעודכנת למאה השנים שבין 1906 ל-2005 ל-0.74±0.18 מעלות צלזיוס. יש לשים לב שרק בשנים 2005-1956 עלתה הטמפרטורה ב-0.65±0.15 מעלות צלזיוס, נתון המדגיש את העובדה שרוב ההתחממות במאה ה-20 התחוללה ב-50 השנים האחרונות. האקלים, כמובן, ממשיך להתנודד מעל לממוצעים העולים האלה ומתחתיהם, והאירועים הקיצוניים משתנים אף הם על-פי המגמה הממוצעת: ימי כפור וימים ולילות קרים נעשו נדירים יותר, ואילו גלי חום וימים ולילות חמים נעשו שכיחים יותר.

תכונותיה של מערכת האקלים אינן נמדדות אך ורק באמצעות הנתונים המוכָּרים של טמפרטורה ממוצעת, כמות משקעים וכדומה, אלא גם באמצעות מצב הים והקריוספרה (הקרח הימי, מעטי הקרח הגדולים המכסים את גרינלנד ואת אנטארקטיקה, קרחונים, שלג, אדמה קפואה והקרח באגמים ובנהרות.) יחסי גומלין מורכבים בין חלקיה השונים של מערכת האקלים הם מרכיב בסיסי בשינוי האקלים. לדוגמה, הצטמצמות הקרח הימי מגבירה את קליטת החום באוקיינוסים ואת זרימת החום בין האוקיינוסים לאטמוספרה, שינויים העשויים להשפיע גם על העננות ועל כמות המשקעים.

באופן כללי, תצפיות רבות נוספות עולות בקנה אחד עם ההתחממות הנצפית, ומשקפות מעבר חום מן האטמוספרה אל מרכיביה האחרים של מערכת האקלים. כיסוי השלג באביב בקווי הרוחב הצפוניים הבינוניים, שכדרך הטבע הולך ומצטמצם ככל שהטמפרטורה עולה לקראת הקיץ, התכווץ במפתיע בערך ב-1988 ונשאר מאז בממדיו הקטנים. התופעה מדאיגה מפני שכיסוי השלג חשוב לשמירה על לחות הקרקע ולהזנת מקורות המים באזורים רבים.

באוקיינוסים אנו רואים בבירור מגמות של התחממות, שכצפוי הולכות ומיטשטשות עם העומק. השינויים האלה מראים שהאוקיינוסים קלטו יותר מ-80% מן החום שנוסף למערכת האקלים. ההתחממות הזאת היא התורם הראשי לעליית פני הים: מפלס הים עולה מפני שנפח המים גדל כשהטמפרטורה שלהם עולה, ומפני שנוספים אליהם מי הפשרת הקרחונים ומעטי הקרח. תצפיות לוויינים שהחלו ב-1993 מאפשרות חישוב מדויק יותר של עליית פני הים. כיום מעריכים שמפלס המים עלה בקצב של 3.1±0.7 מילימטרים בשנה בין השנים 1993 ל-2003. עליות דומות נרשמו גם בכמה עשורים בעבר, ולכן יהיה צורך במעקב לווייני ארוך יותר כדי לקבוע בוודאות אם קצב עליית פני הים הואץ. באזור הארקטי נמדד צמצום ניכר בהיקף הקרח הימי מאז 1978 (2.7%±0.6% לעשור בממוצע שנתי, 7.4%±2.4% לעשור בממוצע של תקופות הקיץ). בעשרות השנים האחרונות נצפו גם תופעות נוספות, כמו עלייה בטמפרטורת האדמות הקפואות כל השנה וירידה בהיקף הקרחונים בעולם ובשטח מעטי הקרח בגרינלנד ובאנטארקטיקה. למרבה הצער, עד לעשורים האחרונים לא נערך ניטור ראוי של רבים מן המשתנים האלה ולכן שונים תאריכי תחילת התיעוד שלהם.

גם השינויים ההידרולוגיים תואמים בדרך כלל את ההתחממות. אדי מים הם גז החממה החזק ביותר, אך בניגוד לגזי החממה האחרים, ריכוזם נקבע בעיקר על ידי הטמפרטורה. כללית, מאז שנות ה-80, ואולי אף קודם לכן, עלה ריכוז אדי המים. כמות המשקעים משתנה מאוד מאזור לאזור, אבל בכמה אזורים גדולים בעולם נרשמה עלייה, כולל באזורים המזרחיים של אמריקה הצפונית והדרומית, בצפון אירופה ובאסיה המרכזית והצפונית. לעומת זאת נצפתה התייבשות בדרום הסהרה, באזור הים התיכון, בדרום אפריקה ובחלקים מדרום אסיה. מליחות הים יכולה לשמש כמד גשם ענקי. בקווי הרוחב הבינוניים והגבוהים נרשמה ירידה במליחות השכבות העליונות של האוקיינוסים, ואילו בקווי הרוחב הנמוכים נעשו המים מלוחים יותר. הדבר תואם את השינויים בתבניות המשקעים בקנה מידה גדול.

אפשר להגיע לתובנות חשובות נוספות באשר לדרך פעולתה של מערכת האקלים בהשפעת האדם ובלעדיה באמצעות שחזור האקלים בעבר הרחוק, הקרוי פליאו-אקלים. הדבר נעשה באמצעות מדידת עובי הטבעות בגזעי עצים ובאמצעים אחרים. ניתוח כזה מראה שהטמפרטורות הגבוהות ב-50 השנים האחרונות הן יוצאות דופן, לפחות ב-1,300 השנים האחרונות. התקופה החמה ביותר בשנים 1950-700 הייתה בין 950 ל-1100, וגם אז הייתה הטמפרטורה נמוכה בכמה עשיריות המעלה מן הממוצע השורר מאז 1980.

ניתוח השינויים הנצפים

אף על פי שאנו בטוחים במידה רבה שפעילות האדם גורמת לאילוץ קרינתי חיובי ושהאקלים אכן משתנה, האם ביכולתנו לקשור בוודאות בין השניים? זוהי שאלה של ייחוס סיבה לתוצאה: האם פעילות האדם היא הגורם האחראי הראשי לשינויים האקלימיים הנצפים, או שאולי הם תוצאה של גורם אחר, כמו אילוץ טבעי כלשהו, או פשוט השתנות ספונטנית של מערכת האקלים? דוח 2001 של IPCC קבע שרוב ההתחממות שהתחוללה מאמצע המאה ה-20 נגרמת "כנראה" (סבירות של יותר מ-66%) בגלל בני האדם. הדוח של 2007 צועד צעד גדול קדימה ומגביה את רמת הסבירות ל"קרוב לוודאי" (יותר מ-90%).

הביטחון הגובר נובע משפע של חידושים שאינם קשורים זה לזה. ראשית, התיעוד מתצפיות התארך בערך ב-5 שנים, והטמפרטורה העולמית עלתה בתקופה זו בהתאמה יפה לתחזיות כל הדוחות הקודמים של IPCC, שהתבססו על חימום הנובע מגזי חממה. בנוסף לכך, הובאו בחשבון שינויים בהיבטים אחרים של האקלים, כמו מחזור האטמוספרה או טמפרטורות בעומק הים. השינויים האלה מציירים תמונה רחבה יותר המתאימה לטענה שבני האדם מתערבים באקלים. המודלים האקלימיים הממוחשבים, שהם המפתח למחקרי ייחוס סיבה לתוצאה, השתפרו אף הם והגיעו לרמה שבה הם מסוגלים להציג בנאמנות רבה את האקלים העכשווי ואת זה של העבר הקרוב. ולבסוף, נפתרו במידה רבה כמה אי התאמות חשובות שהתגלו בתצפיות ששימשו את הדוח הקודם.

אי ההתאמה החמורה ביותר הייתה לכאורה בין מדידת טמפרטורת הקרקע (שהראתה התחממות ניכרת בעשורים האחרונים, נתון שהתאים להשפעה אנושית) לבין המדידות האטמוספריות שערכו בלונים ולוויינים (ושהראו רק מעט מן ההתחממות הצפויה). כמה מחקרים חדשים שבחנו את נתוני הלוויינים והבלונים פתרו במידה רבה את הסתירה – והנתונים מורים עתה על התחממות גם על פני השטח וגם באטמוספרה.

הדרך המושלמת לבחינת הסיבה לשינוי האקלימי היא ניסוי על עולם אמיתי אחר, שבו הם משחזרים את המאה ה-20 אך שומרים על ריכוזים קבועים (ולא עולים) של גזי חממה. אך מכיוון שניסוי כזה אינו אפשרי כמובן, עושים אפוא המדענים את הדבר הקרוב ביותר לכך: הם מדמים את העבר באמצעות מודל אקלימי ממוחשב.

בנושא זה חלה מאז הדוח האחרון של IPCC התקדמות ניכרת בשני תחומים חשובים, התקדמות שהגבירה את אמינות השימוש במודלים לקביעת הסיבה לשינויים באקלים ולחיזוי העתיד. הראשונה היא פיתוח אוסף מקיף ומתואם היטב של הדמיות שנאספו מ-18 קבוצות מחקר ברחבי העולם, שבאמצעותו אפשר לשחזר את התפתחות האקלים על כדור הארץ בעבר ולחזות את התפתחותו בעתיד. שימוש במודלים רבים עוזר לקבוע בכל הדמיה את כמות השפעת אי הוודאויות על תהליכים אקלימיים שונים. אף על פי שמקצת התהליכים מובנים היטב ומיוצגים כראוי במשוואות פיזיקליות (למשל, זרימת האטמוספרה והאוקיינוסים או פיזור אור השמש ופיזור חום), כמה מהמרכיבים המכריעים במערכת האקלימית אינם מובנים דיים, כגון עננים, מערבולות ימיות והתאדות מצמחייה. יוצרי המודלים מעריכים את המרכיבים האלה באמצעות ייצוגים פשוטים יותר הקרויים פַּרַמֶטֶריזַציות. הסיבה הבסיסית לפיתוח אוסף רב-מודלי לצורך הערכת ה-IPCC היא הצורך להבין עד כמה משפיעה אי הוודאות הזאת על ייחוס סיבה לתוצאה ועל חיזוי השינוי האקלימי. אוסף המודלים ששימש להערכה האחרונה כולל מספר חסר תקדים של מודלים וניסויים שבוצעו באמצעותם.

ההתפתחות השנייה היא שילובם במודלים של ייצוגים מציאותיים יותר של תהליכים אקלימיים. בין התהליכים האלה: התנהגותם של אירוסולים אטמוספריים, הדינמיקה (התנועה) של הקרח הימי וחילופי המים והאנרגיה בין היבשה לאטמוספרה. מודלים נוספים כוללים עתה גם את סוגי האירוסולים החשובים ואת יחסי הגומלין בין האירוסולים לעננים.

כשמדענים משתמשים במודלים כדי להעריך מהי הסיבה לתופעה אקלימית, הם קודם כול מריצים הדמיות המעריכות מה היה קורה לו היו פועלים ב-100 השנים האחרונות רק גורמים "טבעיים", כגון שינויים בקרינת השמש או התפרצויות געשיות. אז הם מריצים את ההדמיות הכוללות גם את השפעות האדם, כמו גזי חממה ואירוסולים. תוצאות הניסויים האלה מדהימות [ראו תיבה למטה]. המודלים הכוללים רק אילוצים טבעיים אינם מסוגלים להסביר את ההתחממות העולמית הנצפית מאז אמצע המאה ה-20, אך כן מסבירים אותה כשכוללים בהם גם את האילוצים שמקורם באדם. תבניות בקנה מידה רחב של שינויי טמפרטורה עולות גם הן בקנה אחד עם מודלים הכוללים את כל האילוצים.

שתי תבניות משמשות טביעת אצבע להשפעת האדם. בראשונה רואים שההתחממות מעל היבשה גדולה מזאת שמעל האוקיינוסים, ושפני הים התחממו יותר מאשר השכבות העמוקות. תבנית טמפרטורות זו מתאימה להתחממות הנובעת מגזי חממה באטמוספרה: הים מתחמם לאט יותר בשל קיבול החום הגבוה שלו. ההתחממות מראה גם שכמות חום גדולה נספגה בים, תופעה המדגימה את העובדה שהופר מאזן האנרגיה של כוכב הלכת. תבנית השינוי השנייה מראה שבעוד הטרופוספרה (שכבת האטמוספרה התחתונה) התחממה, הסטרטוספרה שמעליה התקררה. אילו שינויים בשמש היו האילוץ השולט בהתחממות, היינו מצפים להתחממות שתי שכבות האטמוספרה. לעומת זאת, התצפית בפועל סותרת את התרחיש הזה אך מתאימה בדיוק לצפוי משילוב של עלייה בריכוז גזי חממה וירידה בריכוז האוזון בסטרטוספרה. העדויות המצטברות, לאחר ניתוח סטטיסטי קפדני, מעניקות בסיס מוצק לכך שאנו בטוחים שהשפעה אנושית עומדת מאחורי ההתחממות העולמית הנצפית. הצעות חלופיות בדבר קרניים קוסמיות העלולות להשפיע על העננים, וכך גם על האקלים, התבססו על מִתאמים שבסיס הנתונים שלהם מוגבל, ולא עמדו במבחן כשהוסיפו להם נתונים נוספים. חוץ מזה, המנגנונים הפיזיקליים שלהם נותרו בגדר השערה.

ומה בדבר שינויים בקני מידה קטנים יותר? כשקני המידה בזמן ובמרחב מצטמצמים, נעשית הערכת הסיבות קשה יותר. הבעיה נובעת מכך ששינויי טמפרטורה טבעיים בקנה מידה קטן פחות ניתנים "להחלקה על ידי מיצוע" ולכן נוטים ביתר קלות למסך את השינוי. ובכל זאת, המשך ההתחממות גורם לסימני השינוי להתחיל לצוץ גם בקני מידה קטנים יותר. ממצאי הדוח מראים שפעילות בני האדם השפיעה במידה ניכרת על הטמפרטורה גם בהיקף יבשתי, ולא רק עולמי, בכל היבשות למעט אנטארקטיקה.

השפעת האדם ניכרת גם באירועים קיצוניים, כגון לילות חמים או קרים במיוחד ובגלי חום. אין בכך כדי לרמוז, כמובן, שאירוע קיצוני מסוים (כמו למשל גל החום שפקד את אירופה ב-2003) פשוט "נגרם" על ידי שינוי האקלים בהשפעת האדם. אירועים כאלה הם מורכבים, וסיבותיהם מרובות. אבל אפשר לומר שפעילות האדם הגדילה, ולא הקטינה, את הסיכוי שאירועים כאלה יתרחשו.

חיזוי השינויים העתידיים

כיצד צפוי האקלים להשתנות במהלך המאה ה-21? התשובה לשאלה המכריעה הזאת נקבעת על ידי הדמיות של מודלים אקלימיים המבוססות על תחזיות של פליטה עתידית של גזי חממה ואירוסולים. ההדמיות מרמזות, שאם פליטת גזי החממה תימשך בשיעור הנוכחי או תעלה עליו, השינויים האקלימיים בעתיד יהיו, קרוב לוודאי, גדולים מן השינויים שכבר נצפו במהלך המאה ה-20. גם לו היינו מקצצים מייד את הפליטות כדי שריכוזי גזי החממה יישארו כפי שהם היום, ימשיך האקלים להשתנות במשך מאות שנים. ההתמדה האקלימית הזאת נובעת משילוב של כמה גורמים, ובהם קיבול החום של האוקיינוסים ואלפי השנים הנדרשות עד שהמחזורים הטבעיים ימהלו את החום ואת הפחמן הדו-חמצני במעמקי האוקיינוס ויביאו לשיווי משקל בתנאים החדשים.

וביתר פירוט, המודלים חוזים שבמהלך 20 השנים הבאות, אם הפליטות יישארו בטווח סביר ומתקבל על הדעת, תעלה הטמפרטורה בעולם בקצב ממוצע של 0.2 מעלות צלזיוס לעשור, קצב דומה לנצפה ב-30 השנים האחרונות. כמחצית מן ההתחממות הזאת, בטווח הקצר, נובעת מן "התנופה" שבה מצויה המערכת האקלימית המגיבה לריכוזים האטמוספריים העכשוויים של גזי החממה.

ואולם, בטווח הארוך, תחזית ההתחממות במאה ה-21 מושפעת מאוד משיעור הפליטות העתידי. התחזיות מתפרסות על פני תרחישים רבים הכוללים צמיחה כלכלית בינונית עד מהירה ותלות נמוכה יותר, או גבוהה יותר, בדלק מחצבי. ההערכות הטובות ביותר על עליית הטמפרטורה בעולם נעות מ-1.8 עד 4.0 מעלות צלזיוס על פי תרחישי הפליטה השונים. באשר להשפעות האזוריות, התחזיות מראות בוודאות רבה מאי פעם, שהשינויים הצפויים ישקפו את תבניות השינוי שנצפו ב-50 השנים האחרונות (למשל, חימום רב יותר מעל היבשה) אבל שיעור השינוי יהיה גבוה יותר מבעבר.

ההדמיות מרמזות גם שסילוק עודפי הפחמן הדו-חמצני מן האטמוספרה באמצעות תהליכים טבעיים ביבשה ובים ייעשו פחות יעילים ככל שכדור הארץ יתחמם. ולכן אחוז גדול יותר של הפחמן הדו-חמצני שייפלט יישאר באטמוספרה ויגביר עוד יותר את ההתחממות העולמית. זהו משוב חיובי חשוב במחזור הפחמן (השינויים שעוברות תרכובות הפחמן במערכת האקלים). אף על פי שהמודלים מראים כולם שהשינויים במחזור הפחמן יביאו למשוב חיובי, טווח התגובה שלהם נותר רחב בשל גורמים נוספים, כגון שינויים בצמחייה וביכולת ספיגת הפחמן בקרקע כשהאקלים מתחמם. הידע שלנו על הגורמים האלה לוקה בחסר, והם משמשים נושא חשוב במחקרים הנערכים עתה.

המודלים חוזים גם ששינוי האקלים ישפיע על התכונות הפיזיקליות והכימיות של האוקיינוסים. ההערכות על עליית גובה פני הים במהלך המאה ה-21 נעות מ-30 עד 40 סנטימטרים, שוב על פי הפליטות. יותר מ-60% מן העלייה הזאת נובעים מן ההתרחבות התרמית של נפח המים. עם זאת, ההערכות המחושבות האלה אינן מביאות בחשבון האצה אפשרית עקב הפשרת מעטי הקרח שנצפתה לאחרונה בגרינלנד ובאנטארקטיקה. אף על פי שהמדענים אינם מבינים כראוי את הגורמים האלה, ההפשרה עלולה להוסיף עוד 10 עד 20 סנטימטרים לפני הים הגואים, ואי אפשר להוציא מכלל אפשרות אף עליות גדולות יותר. גם הכימיה של המים מושפעת מפני שככל שעולה ריכוז הפחמן הדו-חמצני המומס במים, המים נעשים חומציים יותר.

כמה מן השינויים הגדולים ביותר חזויים באזורים הקוטביים. בין השאר מדובר בעליית טמפרטורת האדמה בקווי הרוחב הגבוהים, העמקת ההפשרה באזורי קיפאון העד וצמצום חד בכיסוי הקרח הימי בקיץ באגן הארקטי. בקווי רוחב נמוכים יותר יתחוללו יותר גלי חום, ירדו משקעים כבדים יותר וסופות ההוריקן והטייפון יהיו עזות יותר (אם כי אולי תפחת שכיחותן). שיעור ההתחזקות של הוריקנים וטייפונים אינו ודאי, והנושא עומד כעת במרכזם של מחקרים רבים.

כמובן, נותרו עדיין כמה אי ודאויות חשובות. למשל, אופן התגובה המדויק של העננים לטמפרטורות העולות הוא גורם מכריע המשפיע על מידת ההתחממות הכוללת הצפויה. אבל מורכבותם של העננים מקשה עד כדי תסכול על קביעה מדויקת כזו, וגם כאן יש צורך במחקר רב נוסף.

אנו חיים היום בתקופה שגם בני האדם וגם הטבע משפיעים על ההתפתחות העתידית של כדור הארץ ותושביו. למרבה הצער, כדור הבדולח של המודלים האקלימיים נעשה מעורפל כשבאים לחזות מה יקרה בעוד יותר מ-100 שנה. אי הוודאות שלנו נובעת מן הידע המוגבל שיש בידינו על תגובתן של המערכת הטבעית ושל החברה האנושית להשפעות השינוי האקלימי. אבל תוצאה אחת של ההתחממות העולמית ודאית. הצמחים, בעלי החיים ובני האדם יצטרכו לחיות עם השלכות השינוי האקלימי לפחות עוד 1000 שנה.

מושגי מפתח

מדענים בטוחים שבני האדם השפיעו על האקלים, ושהשינוי האקלימי שגורמת האנושות צפוי להמשיך גם בעתיד. גזי חממה הנפלטים עקב פעילות האדם, ובייחוד שריפתו של דלק מחצבי, הם הכוח המניע העיקרי בשינוי האקלים המתרחש בזמן האחרון. דוח הפנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים (IPCC) קבע, שהסבירות שפעילותם של בני האדם היא הגורם להתחממות העולמית, גבוהה מ-90%. הדוח הקודם, שהתפרסם ב-2001, קבע שהסבירות לכך היא רק 66%. אף על פי שהמשך השינוי באקלים העולם הוא כעת בלתי נמנע, השליטה בעתיד, בייחוד בטווח הארוך, עדיין נותרה בעיקר בידינו – שיעור השינוי הצפוי תלוי במה שבני האדם יבחרו לעשות בנוגע לפליטות של גזי חממה.

מילון מונחים

* אילוץ קרינתי, במובן שבו משתמשים בתיבת הטקסט שבעמוד ממול, הוא השינוי במאזן האנרגיה של כדור הארץ מן התקופה הקדם-תעשייתית ועד היום.
* גזי חממה ארוכי חיים כוללים פחמן דו-חמצני, מתאן, תחמוצות חנקן ותרכובות פחמן הלוגניות (תרכובות שבהן אטומי פחמן קשורים לאטומים של היסודות ההלוגניים, פלואור, כלור, ברום או יוד). העליות הנצפות בריכוזם של הגזים האלה הן תוצאה של פעילות האדם.
* אוזון הוא גז המצוי גם בשכבות העליונות של אטמוספרת כדור הארץ וגם בגובה הקרקע. בשכבות הנמוכות הגז הוא מזהם אוויר, ואילו באטמוספרה העליונה מגנה שכבת האוזון על החיים בכדור הארץ מפני קרינה אולטרה-סגולה מזיקה מן השמש.
* האלבדו של פני השטח הוא מידת החזרת האור של פני כדור הארץ: שטח בהיר יותר, כמו כיסוי שלג, מחזיר יותר קרינה שמשית מאשר אזורים כהים.
* אירוסולים הם חלקיקים הנישאים באוויר שמקורם טבעי (סופות חול, שריפות יער, התפרצויות געשיות) או מלאכותי, כגון שריפת דלק מחצבי.
* שובלי המטוסים הם ענני התעבות מלאכותיים שנגרמים בשל פליטת גזים מן המנוע.
* הטרופוספרה היא שכבת האטמוספרה הקרובה לקרקע. היא מתנשאת עד לגובה של כ-12 קילומטרים מפני הים.
* הסטרטוספרה היא השכבה הבאה מעל לטרופוספרה והיא מגיעה לגובה של כ-50 קילומטרים.

גורמים המשפיעים על האקלים

בתחרות הורדת הידיים שבין האילוצים החיוביים (הגורמים לאקלים להתחמם) והאילוצים השליליים (הגורמים לו להתקרר) מנצחים הכוחות שמקורם בעיקר בבני האדם ושמביאים להתחממות. האילוצים העיקריים שהאדם גורם נובעים בעיקר מגזי חממה ארוכי חיים באטמוספרה, שריכוזיהם נסקו במהלך 200 השנים האחרונות.

העדויות הנצפות

תצפיות הכוללות את ממוצע הטמפרטורות העולמי של פני השטח, גובה פני הים והשטח שהשלג מכסה במארס ובאפריל בחצי הצפוני של כדור הארץ, מתעדות התחממות הולכת וגוברת. הקווים האדומים מראים את הערכים הממוצעים במשך עשור, ההצללה הכחולה מראה את טווח אי הוודאות. הנקודות הכחולות מראות ערכים שנתיים. כל הערכים מחושבים יחסית לממוצע של 1990-1961.

שינוי טמפרטורה בהשפעת האדם

מודלים שמתחשבים רק באילוצים טבעיים אינם משקפים את העלייה האמיתית בטמפרטורה. אך כשכוללים בהם גם אילוצים טבעיים וגם כאלה שהאדם גורם, המודלים משחזרים את העלייה בטמפרטורה שהתרחשה במציאות, גם בקנה מידה עולמי וגם בקנה מידה יבשתי. השינויים המוצגים כאן מחושבים יחסית לממוצע השנים 1950-1901.

המחברים

המחברים הם חברים בקבוצת עבודה מספר 1 שהכינה את הערכת IPCC של 2007. ויליאם קולינס (Collins) הוא פרופסור חבר במחלקה למדעי כדור הארץ ומדעים פלנטריים באוניברסיטת קליפורניה בברקלי ומדען בכיר במעבדה הלאומית האמריקנית על שם לורנס ברקלי ובמרכז הלאומי האמריקני לחקר האטמוספרה בבולדר שבקולורדו. רוברט קולמן (Colman) הוא חוקר בכיר בקבוצה לדינמיקה אקלימית במרכז למחקר מטאורולוגי במלבורן שבאוסטרליה. ג'יימס הייווד (Haywood) הוא מנהל מחקר האירוסולים בקבוצת המחקר התצפיתי ובקבוצת הכימיה, אקלים ומערכות אקולוגיות ב-Met Office באקסטר שבאנגליה. מרטין ר' מנינג (Manning) הוא מנהל יחידת הסיוע של קבוצת העבודה מספר 1 של IPCC במעבדה לחקר מערכת כדור הארץ בשירות המטאורולוגי האמריקני בבולדר שבקולורדו. פיליפ מוט (Mote) הוא הקלימטורלוג של מדינת וושינגטון, מדען חוקר בקבוצה לחקר השפעות האקלים באוניברסיטת וושינגטון ופרופסור נספח במחלקה למדעים אטמוספריים.

שינויי הטמפרטורה החזויים

השינויים החזויים בטמפרטורות בגובה הקרקע (יחסית לשנים 1999-1980), המבוססים על 22 מודלים ממוחשבים מ-17 תכניות מחקר, חושבו לשלושה תרחישים חברתיים-כלכליים. כל השלושה מבוססים על מחקרים שנערכו לפני שנת 2000 והם יוצאים מנקודת הנחה שהמדיניות האקלימית לא השתנתה, כלומר הם אינם כוללים פעולות לשיכוך ההתחממות.

מנגנון הפעולה של IPCC

הפנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים, IPCC, נוסד בידי הממשלות ב-1988 כדי להעריך את המידע המדעי וטכני הזמין בנושא השינוי האקלימי. תהליך ההערכה מתוכנן כדי ליצור רמת אמינות גבוהה גם בקהילה המדעית וגם בקרב קובעי המדיניות. ערכות מקיפות פורסמו ב-1990, 1995, 2001 ו-2007.

שלוש "קבוצות עבודה" נפרדות בוחנות את הבסיס הפיזיקלי של השינוי האקלימי, את השפעותיו על הטבע ועל החברה ואת השיטות לשכך אותו.
הממשלות ממנות את הכותבים הראשיים, המעורבים כולם במחקר רלוונטי פעיל. ננקטת תשומת לב לאיזון בין דעות שונות, אזורים גאוגרפיים, מין וגיל.

תהליך בקרה בודק את ההערכות המחברים בהשוואה לדעות של קהילת מומחים רחבה יותר. יותר מ-600 מבקרים מומחים העירו 30,000 הערות לדוח של קבוצת העבודה מספר 1, שעליו מבוסס המאמר הזה.

כל אחת משלוש קבוצות העבודה מוציאה גם "תקציר לקובעי מדיניות", שנכתב בשיתוף פעולה עם נציגי הממשלות כדי להבטיח שהשפה תהיה מובנת לקובעי המדיניות.

ועוד בנושא

הדוחות והתקצירים של הפנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים: www.ipcc.ch

באתר הידען

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן