Podnebje na Zemlji je v milijonih let svojega obstoja doživelo že marsikaj. Razmere na Zemljinem površju so v dolgi geološki zgodovini prešle skozi mnoge temperaturne ekstreme, a življenje je vsakič našlo način, da je nekako preživelo. Pred približno 50 milijoni let na površju našega planeta ni bilo ledu, na otokih blizu severnega pola pa so rasla velikanska drevesa. Za obdobja še veliko bolj nazaj v času pa obstajajo močni dokazi, da je bila vsa površina Zemlje krajši čas celo povsem prekrita z debelim ledenim oklepom tudi na območju ekvatorja.
Naravni vzroki za podnebne spremembe
Čeprav se nam morda intuitivno zdi drugače, narava še zdaleč ni nekaj harmoničnega in stanovitnega, ki bi jo ljudje s svojo povečano dejavnostjo intenzivnega kmetijstva in industrializacije v zadnjih stoletjih pahnili iz nekakšnega »kozmičnega ravnovesja«. Vendar spoznanje, da je naš planet v milijonih let videl že mnoge temperaturne skrajnosti, ne sme biti argument, da se z novimi dokazi, da je človeštvo postalo pomemben dejavnik v globalni klimi Zemlje, ne bi resno in argumentirano soočili. Škodljivo je tako brezglavo agitiranje, da je nujno treba nekaj storiti, drugače se bo zgodila katastrofa, kot tudi zmanjševanje pomena svaril znanstvenikov, da se dogajajo pomembne spremembe, katerih nepredvidljive dolgoročne posledice so lahko za človeštvo zelo neugodne.
S proučevanjem mehurčkov zraka, ki so se ujeli pred mnogimi leti v sneg in so danes še vedno zamrznjeni globoko v ledenikih Grenlandije in Antarktike, lahko znanstveniki dokaj zanesljivo za nazaj rekonstruirajo, kakšno je bilo podnebje na planetu v preteklih dobah. Z analizo kemične sestave zraka v mehurčkih lahko rekonstruirajo pretekle količine posameznih plinov v zraku in tudi temperaturo površja Zemlje v času, ko se je mehurček ujel v ledeno past. V veliko pomoč so jim tudi sedimenti v oceanih, saj je njihovo odlaganje odvisno od temperature in še nekaterih drugih dejavnikov, tako da lahko tudi iz njihove debeline sklepajo, kaj se je na Zemlji dogajalo pred mnogimi milijoni let.
Na podlagi teh podatkov so klimatologi ugotovili, da sta ciklično menjavanje ledenih dob v zadnjih treh milijonih let verjetno povzročila orbita gibanja našega planeta okoli Sonca in nagib osi vrtenja planeta. Količina sončne energije, ki prispe na Zemljo, se v tem obdobju ni spreminjala, razlike so bile le v porazdelitvi energije med različnimi zemljepisnimi širinami. Ker je severna Zemljina polobla bolj pokrita s kontinenti kot južna, kjer prevladujejo predvsem oceani, se sončna energija ni absorbirala v isti meri na obeh delih planeta. Če padajo sončni žarki bolj navpično na območje severne poloble, takrat ko je Zemlja bliže Soncu, bo to povzročilo, da se poleti na severni polobli stali večina snega in ledu. Če pa je Sonce najmočnejše takrat, ko je poletje na južni polobli, to lahko povzroči, da se sneg in led v naših krajih ne stalita popolnoma, ampak se začneta nabirati, kar lahko povzroči ledeno dobo. Na zadnje ledene dobe je tako zelo verjetno vplivalo součinkovanje orbite gibanja našega planeta in globalne razporeditve kontinentov in morij po severni in južni polobli.
Metuljev učinek
Zgolj ta zunanji dejavnik spreminjanja kota padanja sončnih žarkov na površino planeta povzroči zelo majhne variacije v porazdelitvi energije po površju Zemlje, kar ni velik problem. Težava je, da lahko že majhne zunanje spremembe povzročijo, da se kateri od mehanizmov, ki skrbi za pretakanje toplote med različnimi konci planeta, poruši ali spremeni, kar lahko v kratkem času določenemu predelu planeta možno spremeni podnebje. Najbolj poznan primer je zalivski tok, ki v Atlantskem oceanu skrbi, da se topla voda z območja ekvatorja pretaka proti severu in tako ogreva Severno Ameriko in Evropo. Če zalivski tok usahne, se lahko povprečna temperatura v Evropi hitro zniža za nekaj stopinj, kar nikakor ni zanemarljivo. To se je pred dobrimi deset tisoč leti že zgodilo (t. i. doba »Younger Dryas«), ko se je v kratkem obdobju stalilo veliko ledenikov in je v morje steklo veliko sladke vode, ki je spremenila vzorec kroženja oceanskih tokov. Nekateri znanstveniki zagovarjajo tudi hipotezo, da naj bi ta podnebna sprememba sprožila neolitsko revolucijo na območju Levanta oziroma začetek poljedelstva na Bližnjem vzhodu.
Problem proučevanja podnebja je, da lahko že majhni zunanji vplivi povzročijo velike spremembe. Fizika in kemija dogajanja v ozračju in na površju Zemlje sta dobro znani, težava je le, da enačb ni mogoče eksaktno rešiti. Nemogoče je slediti vsaki molekuli, treba je sklepati kompromise. Pomembna težava klimatologov, ki z računalniškimi modeli simulirajo prihodnja in pretekla dogajanja v ozračju, je tudi to, da so učinki različnih parametrov, ki vplivajo na razvoj podnebja, med seboj zelo prepleteni.
Vsi znanstveniki so si enotni, za koliko bi se povečala povprečna temperatura, če bi količino ogljikovega dioksida v atmosferi podvojili. Problem je, da sprememba zgolj ene sestavine vedno vpliva tudi na druge dele sistema, kar lahko povzroči nove spremembe. Parametri podnebnega sistema so povezani v povratnih zankah, tako da sprememba enega povzroči drugačno obnašanje drugih, skupno dogajanje v takšnemu sistemu pa je težko napovedati.
Najprej moramo znati napovedati preteklost
Eden pomembnih načinov raziskovanja, koliko vpliva na globalne podnebne spremembe človek, je računalniško modeliranje razvoja zemeljskega podnebja za obdobje zadnjih sto let. Znanstveniki v računalnikih najprej ustvarijo poenostavljen model zemeljskega površja in atmosfere, nato korak za korakom izračunavajo, kako fizikalne enačbe napovedujejo spreminjanje posameznih količin, ki opisujejo podnebje. Podobne modele uporabljajo tudi za napovedovanje vremena, a le za obdobja nekaj dni, ne desetletij ali celo stoletij.
Če bi o zanesljivosti napovedi takšnih modelov sklepali na podlagi točnosti dnevne vremenske napovedi, bi bili verjetno veliki skeptiki. A pri modeliranju obnašanja podnebja za daljša obdobja ne gledajo konkretnega vremena na posameznih območjih, ampak samo povprečno temperaturo površja in podobne globalne parametre, ki pa jih je mogoče natančneje napovedati. Na voljo je tudi več neodvisnih matematičnih modelov, ki vsak malo drugače opisujejo površje in atmosfero ter ocenjujejo napake, tako da je lahko dober način preverjanja napovedi tudi primerjava izračunov različnih neodvisnih raziskovalnih skupin, ki so razvile neodvisne računalniške modele za izračunavanje dogajanja v atmosferi.
Človek vpliva na podnebje?
Zanimiva je primerjava, ko v modelu upoštevajo samo naravne vplive na podnebje in tako izračunajo gibanje povprečne temperature za zadnjih sto let, nato upoštevajo še vplive človeka in znova preverijo izračune. Napovedi modelov različnih raziskovalnih skupin imajo nekaj skupnih točk. Do sedemdesetih let se napovedi za zgolj naravne vplive ujemajo s tistimi, ki upoštevajo tudi človeško dejavnost. Pred približno tremi desetletji pa se napovedi modelov za povprečno temperaturo površja razidejo. Modeli, ki upoštevajo človeško delovanje, napovedujejo dvig temperature in se ujemajo z izmerjenimi temperaturami.
Te izračune klimatologi nenehno ponavljajo in upoštevajo čedalje več dejavnikov, a izkazalo se je, da razvoja podnebja v zadnjih treh desetletjih ni mogoče modelirati brez upoštevanja vplivov človeka. Zgolj z naravnimi dejavniki dejanskega gibanja temperatur za pretekla desetletja ni mogoče rekonstruirati, kar je močan dokaz, da smo ljudje s svojo dejavnostjo že močno posegli v zemeljsko podnebje.
