بيان مسئله
طي چند دهه گذشته متوسط دماي زمين حدود C ۰.۵ افزايش يافته و سالهاي اخير نيز به ترتيب جز گرمترين سالها بوده است ، اما چه دليلي وجود دارد كه اين افزايش دما كه بر اثرافزايش گازهاي گلخانه اي بوجود مي آيد پيش رونده و دائمي باشد و باعث گرم شدن تدريجي زمين گردد؟
به هيچ دليل نمي توان منكر وجود خاصيت گلخانه اي شد و وجود آن يكي از ثابت شده ترين اصول اقليم شناسي است . همانطور كه سه نيم ميليارد سال پيش حضور بخار آب فراوان در جو زمين و خاصيت گلخانه اي ، يكي از عوامل مهم در تشكيل حيات بروي زمين بوده است.
از 160000 سال پيش تا كنون بين تراكم گاز كربنيك در هواسپهر و دماي كره ، رابطه مستقيمي برقرار بوده و هرگاه تراكم Co2 بالا بوده دما نيز بالا بوده و برعكس ، پس شرايط مشابه در دوره هاي گذشته نيز وجود داشته ولي با فرايندهاي تعادلي پس از مدتي ميزان Co2 و متعاقبا دما نيز كاهش مي يابد؛ به همين دليل براي ارزيابي مساله گرمايش جهاني بايد به فيدبك هاي مثبت و منفي كه در زمين، خورشيد, سيستم هواسپهر روي مي دهد توجه داشت ، فيدبك هاي مثبت و منفي افزايش دما را طي فرايندهاي كاهش مي دهند و يا آن را تشديد مي كنند .
فيدبك چيست؟
فيدبك(Feedback) يا پس خور نوعي واكنش يك سيستم است كه در آن خروجي سيستم به عنوان ورودي نيز عمل مي كند و به اين ترتيب با توجه به خروجي سيستم ، حالت سيستم نيز تغيير مي يابد. مثال كلاسيك در اين مورد تنظيم درجه حرارت بدن است . هنگامي كه در يك روز آفتابي از خانه خارج مي شويد و گرمتان بشود اين افزايش دما ادراك گيرنده هاي حسي شما را تحت تاثير قرار مي دهد( داده ورودي) . اگر زير آفتاب همچنان بنمانيد بدن شما واكنش فيزيولوژيك نشان ميدهد به اين معني كه منافذ پوست شما باز شده و از طريق ترشح و تبخير عرق خنك خواهيد شد، به علاوه واكنش رفتاري شما نيز تغيير ميكند و به سايه پناه مي بريد و بدنتان خنك مي شود اين نمونه مثالي از فيد بك منفي است كه در آن واكنش سيستم در جهت عكس روند خروجي است كه در اين مثال افزايش دماي بدن كه به عنوان ورودي بود باعث تغيير در سيستم و كاهش دماي بدن مي شود.
در فيدبك مثبت افزايش خروجي منجر به افزايش باز هم بيشتر آن مي شود مثالي از اين نوع واكنش ، آتش سوزي جنگل است. در ابتدا چوبها كمي مرطوب هستند و خوب نمي سوزند اما با ادامه آتش سوزي چوبهاي مجاور خشك مي شوند و شروع به سوختن مي كنند و اين خود موجب خشك شدن چوبهاي بيشتر و گسترش آتش سوزي مي شود.
فيد بك منفي عموما مطلوب تر است زيرا موجب ثبات مي گردد و باعث مي شود كه سيستم در شرايط ثابت باقي بماند. فيدبك مثبت موجب ناپايداري مي شود و از آن به چرخه ي معيوب نيز ياد مي شود .
فيدبك هاي مثبت و منفي و اثر گلخانه اي
اثرگلخانه اي باعث آغاز يكسري فرايندهاي فيدبكي منفي يا مثبت مي شود كه ممكن است هر افزايش دما را خنثي كرده ويا آن را افزايش دهد. فيد بك منفي خودتنظيم كننده بوده و در واكنش به شرايط گرمايش موجب سرمايش جهاني مي شود . فيد بك مثبت خود تسهيل كننده است و باعث مي شود هر پديده كه باعث افزايش دماي كره مي شود، خود منجر به افزايش باز هم بيشتر دما گردد:
پس اگر فيد بك هاي منفي مداوم و نيرومند باشند با گرمايش جهاني مقابله مي كنند و سيستم مجددا به ثبات مي رسد از سوي ديگر اگر سيستم فيد بكي منفي در مقايسه با فيدبكهاي مثبت ضعيف باشد گرمايش پيش رونده صورت مي گيرد.
در واكنش فيد بكي منفي ، فرض مي كنيم كه گرماي زمين افزايش يابد اين افزايش دما عامل مناسبي براي رشد جلبكهاي اقيانوسي هستند و جمعيت جلبكها به سرعت زياد مي شود ، افزايش جمعيت جلبكي باعث مي شود كه Co2 بيشتري از هوا به مصرف اين موجودات برسد و در نتيجه تراكم Co2 در هواسپهر كم شده و دماي زمين متعاقب آن سردتر مي شود و سيستم مجدد به تعادل مي رسد .
در حالت ديگر فرض مي كنيم كه طي يك آشفتگي ميزان Co2 در هواسپهر افزايش مي يابد ( مثلا مصرف سوختهاي فسيلي) ، افزايش تراكم Co2 باعث تحريك گياهان به رشد مي شود و با افزايش مقدار پوشش گياهي جذب Co2 بيشتر شده و سرمايش تسهيل مي يابد .
در مورد بخار آب كه يكي از گازهاي مهم گلخانه اي است نظرات مختلفي وجود دارد، نظر اصلي آن است كه همراه با افزايش دما آب بيشتري از اقيانوسها تبخير مي شود و منجر به افزايش بخار آب هواسپهر و متعاقب آن تشكيل ابر مي گردد، از آنجا كه ابرها تابشهاي خورشيدي را باز مي تابانند ، افزايش پوشش ابر موجب سرمايش زمين مي گردد.
در مورد فرايندهاي فيد بكي مثبت افزايش بخار آب به نوع ديگري نگريسته مي شود با توجه به اينكه افزايش بخار آب يك گاز گلخانه اي است هر چه ميزان تبخير بيشتر شود ميزان گرمايش بيشتر مي شود به همين جهت نمي توان در مورد بخار آب به طور دقيق صحبت كرد كه در چه جهتي عمل مي كند و از همين رو اهميت فوق العاده اي دارد .
گرمايش زمين باعث ذوب شدن يخچالهاي مي شود كه گاز متان را در خود ذخيره كرده اند ، با وارد شدن گاز متان كه يك گاز گلخانه اي است به هواسپهر گرماي زمين بيشتر مي شود. از طرف ديگر كاسته شدن از لايه پوشش برفي زمين كه بخش زيادي از نور خورشيد را منعكس مي كند و به سرد شدن زمين كمك مي كند باعث مي شود گرماي بيشتري به زمين برسد.
گرم شدن زمين باعث مي شود انسان به وسايل سرمايشي روي بياورد كه استفاده از انرژي الكتريكي مستلزم مصرف بيشتر سوختهاي فسيلي نيروگاها و در نتيجه افزايش بيشتر Co2 زمين و گرمايش بيشتر آن مي شود.
فيد بك مثبت يا منفي كداميك اهميت بيشتري دارند؟
فيد بك منفي و مثبت همزمان در هواسپهر روي مي دهد و لي هنوز مشخص نشده كه كدام عامل اثر قوي تري دارد از طرفي نقش دوگانه بخار آب در هواسپهر در ارتباط با گرمايش زمين اهميت فوق العاده دارد و بايد مشخص شود در كدام جهت اثرات قوي تري دارد.
اينكه گرمايش جهاني بر اثر فعاليتهاي انساني واقعا در حال وقوع است يا نه، بحثهاي شديدي بين دانشمندان راه انداخته است. عده اي عقيده دارند كه گرمايش جهاني پيشاپيش آغاز شده و عده اي ديگر بر اين عقيده هستند كه چرخه هاي فيدبكي منفي براي تعديل آثار گرمايشي كه انسان عامل آن است كفايت مي كند.
اما همه نمونه سازيهاي تجربي براي جهان حكايت دارد كه هر ساله ميزان گازكربنيك هوا افزايش مي يابد و اگر اين ميزان به همين ترتيب ادامه يابد تراكم آن در سال 2030 به دوبرابر مقدار آن در انقلاب صنعتي مي رسد. نمونه هاي مطالعاتي نشان مي دهد دماي زمين تا اواسط همين قرن 2تا 5 درجه سانتيگراد افزايش خواهد يافت و سيستمهاي فيد بكي منفي به احتمال بسيار زياد نمي تواند آثار گرمايشي ناشي از افزايش اين حجم از Co2 را تا حد مطلوب كاهش دهند.
پس معقولانه ترين راه اين است كه از فعاليتهاي كه منجر با افزايش گازهاي گلخانه اي مي شود تا حد زيادي كاسته شود و اميدوار به اينكه سيستمهاي فيد بكي منفي در آينده كار خود را بدون نقص انجام خواهند داد نباشيم.
