Žemė šyla, nes žmonės į atmosferą išmeta šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Šis reiškinys vadinamas šiltnamio efektu, apie kurį plačiau rašoma tame straipsnyje. Šiltnamio efektą sukeliančios dujos labiausiai šyla dėl anglies dioksido (sutrumpintas pavadinimas CO2 ), o daugiausiai jo į atmosferą patenka deginant anglis. Klimato jautrumas reiškia, kiek Žemė sušils, kai į atmosferą bus išmestas tam tikras CO2 kiekis. Paprastai tai reiškia, kiek Žemė sušils, jei atmosferoje bus dvigubai daugiau CO2 nei 1750 m., t. y. prieš žmonėms pradedant deginti daug anglių. Mokslininkai mano, kad atmosferoje padvigubėjus CO2 kiekiui, Žemės paviršiuje lieka papildomi 4 W/m2 energijos, o tai galiausiai sušildo Žemę maždaug 3 °C.

Ką tiksliai reiškia „klimato jautrumas“?

Klimato jautrumas dažniausiai apibrėžiamas dviem būdais:

  • Equilibrium Climate Sensitivity (ECS) – ilgalaikis (palyginti su šimtais metų) Žemės paviršiaus temperatūros pakilimas po CO2 kiekio padvigubėjimo, kai sistema pasiekia naują pusiausvyrą. ECS paprastai pateikiamas laipsniais C (°C).
  • Transient Climate Response (TCR) – trumpesnio laikotarpio temperatūros atsakas (dešimtmečiai) prie scenarijaus, kai CO2 koncentracija didėja 1 % per metus iki padvigubėjimo; TCR parodo, kiek šils iki tol, kol CO2 padvigubėja, bet dar nepasiekus pilnos pusiausvyros.
ECS atspindi ilgalaikes pasekmes (įskaitant gilų vandenyną ir lėtus procesus), o TCR – trumpalaikį šilimą, svarbų artimiausioms keliasdešimčiai metų.

Kaip apskaičiuojama papildoma energija ir skaičiai

Radiacinė jėga (radiative forcing) dėl CO2 padvigubėjimo apskaičiuojama formulėmis, kurios išvedamos iš spektro charakteristikų. Dažnai naudojama aproksimacija ΔF = 5,35 ln(C/C0) W/m2 (Myhre ir kt.), todėl padvigubėjus CO2 ΔF ≈ 5,35·ln2 ≈ 3,7 W/m2. Kai kurie šaltiniai suapvalina šią vertę iki ~4 W/m2, todėl originaliniame tekste minimas skaičius W/m2 yra apytikslis.

Kai žinome radiacinę jėgą, klimato jautrumas gaunamas atsižvelgiant į grįžtamojo ryšio efektus: paprastas „begrįžtamojo ryšio“ modelis duotų žemesnį temperatūros pakilimą, bet realybėje veikia daugybė grįžtamojo ryšio mechanizmų, kurie didina arba mažina atsaką.

Kas lemia neapibrėžtumą?

Pagrindiniai veiksniai, kurie nulemia, kiek tiksliai sušils Žemė, yra grįžtamojo ryšio stiprumas ir jų tarpveiksmai:

  • Vandens garų grįžtamasis ryšys – šiltesnis oras sulaiko daugiau vandens garų, o jie yra stipri šiltnamio efektą sukelianti duja; tai yra teigiamas (stiprinantis) grįžtamasis ryšys.
  • Lapkričio/temperatūros profilio (lapse rate) – pokyčiai šiltnamio sluoksnyje keičia, kiek šilumos išsiskiria į kosmosą; šis veiksnys paprastai veikia kaip dalinis neigiamas grįžtamasis ryšys.
  • Ledo ir sniego albedos grįžtamasis ryšys – ištirpdžius ledą mažėja atspindžio (albedo), daugiau saulės energijos įsisavinama, todėl dar labiau sušyla.
  • Debesų grįžtamasis ryšys – vienas didžiausių neapibrėžtumų: debesys gali tiek atspindėti saulės spindulius (vėsinant), tiek sulaikyti išsiskiriančią Žemės šilumą (šiluminis efektas).
Dėl šių ir kitų procesų mokslininkai negali nurodyti vienos tikslios vertės, tačiau įvertinimai susiaurėjo per pastaruosius dešimtmečius.

Kas sako tarptautinės ataskaitos?

IPCC (Tarptautinė klimato kaitos komisija) duomenimis (AR6) ECS tikėtinas diapazonas yra maždaug 2,5–4 °C, o geriausias įvertis – apie 3 °C. TCR vertinamas maždaug 1,4–2,2 °C diapazone, su geriausiu įverčiu apie 1,8 °C. Tai reiškia, kad padvigubėjus CO2, vidutinė pasaulinė temperatūra greičiausiai pakiltų apie 3 °C, bet galimas pakilimas gali būti mažesnis arba didesnis priklausomai nuo neapibrėžtumų.

Ką reiškia ~3 °C pakilimas praktikoje?

Vidutinis globalus temperatūros padidėjimas reiškia:

  • daug dažnesnius ir stipresnius karščio bangos ir ekstremalių oro reiškinių atvejus;
  • regioninius poveikius – kai kuriuose regionuose pokyčiai bus daug didesni nei vidurkis, ypač vidutinėse ir poliarinėse zonose;
  • didėjantį jūros lygį dėl terminio vandens išsiplėtimo ir ledynų tirpimo (poveikis per šimtmečius gali būti ilgalaikis);
  • biodiversiteto nykimą, agrokultūros iššūkius ir socialinius-ekonominius poveikius, ypač pažeidžiamiems gyventojams.

Trumpas santraukinis

Padvigubėjus CO2, radiacinė verčia iš esmės padidėja maždaug 3,7–4 W/m2, o klimato jautrumo įvertinimas leidžia tikėtis vidutinio temperatūros pakilimo apie 3 °C (ECS geriausias įvertis). Tikslus skaičius priklauso nuo daugybės grįžtamojo ryšio procesų – ypač debesų ir vandens garų poveikio – todėl realus poveikis gali būti mažesnis arba didesnis. Šie įvertinimai yra pagrindas klimato politikai: mažinti emisijas, kad būtų sumažinta tikimybė pasiekti didesnius, pavojingesnius temperatūros scenarijus.