داستان فیزیک تغییرات اقلیم در دهه ۱۸۰۰: نبوغ Eunice Foote

مدت‌ها پیش از آنکه اختلافات کنونی بر سر تغییر اقلیم بوجود آید، حتی بسیار پیشتر از جنگ داخلی ایالات متحده (1865-1861)، یک دانشمند آمریکایی با نام Eunice Foote به مطالعه علت اصلی بحران کنونی تغییرات آب و هوایی پرداخت و نتایج بدست آمده را به صورت مستند نمایش داد.

در سال 1856، مقاله Foote در توصیف قدرت فوق‌العاده گاز دی اکسید کربن در جذب گرما، منتشر شد. در این مقاله نشان داده شد که گاز دی اکسید کربن نیروی محرکه‌ای برای گرم شدن زمین است. دی اکسید کربن یک گاز شفاف و بدون بو است که در هنگام مصرف سوخت‌هایی مانند زغال سنگ، روغن، بنزین و چوب بوجود می‌آید.

هنگامی که سطح کره زمین گرم می‌شود، برخی گمان می‌کنند که ممکن است گرما مجددا به فضا بازتاب شود. اما به همین سادگی هم نیست. جو کره زمین عمدتا از گازهایی مانند دی اکسید کربن، متان و بخار آب تشکیل شده است. همگی این عناصر جاذب گرما هستند. این دسته گازها را گازهای گلخانه‌ای می‌نامند زیرا گرما را در جو زمین به دام می‌اندازند و دوباره آن را به سطح کره زمین تابش می‌کنند. این ایده که جو گرما را به دام می‌اندازد، تا زمان انتشار این مقاله شناخته شده بود اما هیچکس علت این اتفاق را نمی‌دانست.

Foote یک آزمایش ساده انجام داد. او یک دماسنج در دو سیلندر شیشه‌ای قرار دارد. سپس در یکی از سیلندرها گاز دی اکسید کربن وارد کرد و اجازه داد که دیگری تنها دارای هوا باشد. او سیلندرها را در معرض نور خورشید قرار داد. سیلندر حاوی دی اکسید کربن به مرور بسیار گرمتر از سیلندری شد که تنها حاوی هوا بود. او دریافت که دی اکسید کربن توانایی بالایی در جذب گرما در جو زمین دارد.

Foote با انجام این آزمایش بدین ترتیب نتیجه گرفت: اگر میزان دی اکسید کربن ترکیب شده با هوا، با گذشت زمان افزایش یابد، حرارت نیز بیشتر می‌شود.

چند سال بعد، در 1861، دانشمند مشهور ایرلندی John Tyndall نیز میزان قدرت جذب حرارت توسط دی اکسید کربن را اندازه گرفت. او هم مجددا به همین نتیجه رسید که گازی بسیار شفاف در برابر نور، دی اکسید کربن، قادر است گرما را به شدت جذب کند. این موضوع برای او چندان جذاب بود که صدها آزمایش دیگر با دی اکسید کربن انجام داد.

Tyndall همچنین اثرات احتمالی جذب گرما توسط دی اکسید کربن روی آب و هوا را نیز بررسی کرد. او گفت: «هرگونه تغییر در میزان دی اکسید کربن می‌تواند سبب ایجاد تغییرات در آب و هوا شود.» وی با اشاره به سهم گازهای هیدروکربنی دیگر مانند متان در ایجاد تغییرات آب و هوایی اضافه کرد: «افزودن گازهایی همانند متان نیز می‌تواند تاثیرات بسیاری بر آب و هوای کره زمین بگذارد.»

فعالیت‌های بشری در دهه 1800 نیز سبب افزایش دی اکسید کربن می‌شد

در دهه 1800، فعالیت‌های انسانی سبب افزایش چشمگیر میزان دی اکسید کربن در جو شده است. سوزاندن هرچه بیشتر سوخت‌های فسیلی مانند زغال سنگ و در نهایت نفت و گاز، مقدار قابل ملاحظه‌ای دی اکسید کربن به هوا اضافه کرده است.

اولین برآورد کمی تغییرات اقلیمی ناشی از افزایش مقدار دی اکسید کربن در جو توسط Svante Arrhenius، دانشمند سوئدی و برنده جایزه نوبل انجام شد. وی در سال 1896 محاسبه کرد که در صورت 2.5 تا 3 برابر شدن میزان دی اکسید کردن موجود، دمای در مناطق قطب شمال 8 یا 9 درجه سلسیوس افزایش می‌یابد. تخمین Arrhenius بسیار محافظه کارانه بود. از سال 1990 دی اکسید کربن در اتمسفر به علت فعالیت‌های انسانی از حدود 300 ppm به 417 ppm رسیده است. در اثر این اتفاق، قطب شمال در حال حاضر در حدود 3.8 درجه سلسیوس (6.8 درجه فارنهایت) گرم‌تر شده است.

Nils Ekholm، کارشناس هواشناسی در سوئد با اعلام موافقت خود درباره این مسئله گفت: «سوزاندن زغال سنگ چنان اثر مخربی می‌گذارد که با ادامه یافتن این وضعیت، بدون شک دمای کره زمین در سال‌های آینده بسیار افزایش می‌یابد.» وی همچنین خاطر نشان کرد که دی اکسید کربن موجود در جو در قسمت بالایی لایه‌های بخار آب وجود دارد و گرما را به خود جذب می‌کند. تمام این مسائل در یک قرن پیش درک شده بودند.

در ابتدا، دانشمندان تصور می‌کردند که افزایش جزئی دمای زمین می‌تواند یک فایده باشد. اما آن‌ها قادر نبودند افزایش هنگفت مصرف سوخت‌های فسیلی را پیش‌بینی کنند. در سال 1937، مهندس انگلیسی Guy Callendar مستندی تهیه کرد و در آن نشان داد که چگونه افزایش میزان دی اکسید کربن با گرم شدن کره زمین رابطه مستقیم دارد. او نوشت: «با احتراق سوخت، انسان در طی نیم قرن گذشته حدود 150000 میلیون تن دی اکسید کربن به هوا افزوده است. بدین ترتیب دمای جهان رو به افزایش است.»

هشداری برای رییس جمهور در سال 1965

در سال 1965، دانشمندان به رئیس جمهور وقت ایالات متحده Lyndon Johnson در مورد افزایش خطر آب و هوا هشدار دادند. آن‌ها اعلام کردند که انسان ناخواسته در حال انجام یک آزمایش گسترده ژئوفیزیکی است. طی چند نسل سوخت‌های فسیلی را که در طی 500 میلیون سال گذشته به آرامی در زمین انباشته شده است، می‌سوازند. دانشمندان در آن زمان هشدارهای واضحی در مورد بالا رفتن دما، ذوب شدن یخ‌ها، افزایش سطح دریا و اسیدی شدن آب اقیانوس‌ها داده بودند.

نیم قرن پس از این هشدار، یخ‌های بیشتری ذوب شدند، سطح دریاها افزایش یافته است و اسیدی شدن آب دریاها به یک مشکل اساسی برای موجودات اقیانوس نشین تبدیل شده است. این اتفاق در راستای افزایش مداوم جذب دی اکسید کردن که توسط اسید کربنیک تشکیل می‌شود، می‌افتد.

تحقیقات علمی این نتیجه‌گیری را تقویت کرده است. سوزاندن سوخت‌های فسیلی توسط انسان باعث گرم شدن بیش از حد کره زمین می‌شود و مضرات فراوانی را به همراه دارد. اما سیاستمداران در پاسخگویی به این بحران، بسیار کند عمل می‌کنند. برخی از آن‌ها روشی را پیش گرفته‌اند که برخی شرکت‌های تولیدکننده سوخت‌های فسیلی دنبال می‌کنند. در حقیقت همگی آن‌ها حقیقت را انکار می‌کنند و در مورد آن تردید دارند. برخی دیگر نیز می‌خواهند منتظر بمانند و علی رغم وجود شواهد قاطع، تغییرات را به مرور مشاهده کنند.

در حقیقت، واقعیت در حال پیشی گرفتن از مدل‌های علمی است. امواج بزرگ و گرما در غرب ایالات متحده، ثبت دمای بالا و آتش‌سوزی‌ها همانند آتش‌سوزی گسترده در استرالیا و غرب ایالات متحده، باران‌های بی‌وقفه در ساحل خلیج فارس، اروپا و همچنین طوفان‌های قدرتمند همگی نشان‌دهنده وجود اختلالی در وضعیت آب و هوایی کره زمین هستند.

کره زمین ده‌ها سال است که در معرض گرم شدن ناشی از افزایش مقدار دی اکسید کربن قرار دارد. حتی بسیار قبل‌تر از اختراع اتومبیل و یا بهره‌وری از نیروگاه‌های زغال سنگ، این مسئله وجود داشته است. Foote دانشمند برجسته صریحا در حدود 165 سال پیش در مورد این مسئله هشدار داده بود. اما چرا هیچکس گوش نکرد.