گرم شدن زمین و سطح آب

گرم شدن زمین

زمین و علت گرم شدن آن

گرم شدن زمین

گرم شدن کرة زمين؛نگاهي به آمار و ارقام

گرم شدن کرة زمين؛نگاهي به آمار و ارقام
تغييرات گستردة آب و هوايي کرة زمين که منشأ اصلي آن زياده خواهي کشورهاي صنعتي-و در رأس آنها آمريکا- و عدم پاي بندي آنها به قوانين بين المللي مي‌باشد، با سرعتي مهار ناشدني جهان را به سمت فاجعه‌اي جبران ناپذير سوق ..

گرم شدن کرة زمين ؛ نگاهي به آمار و ارقام ـ جان برگر

تغييرات گستردة آب و هوايي کرة زمين که منشأ اصلي آن زياده خواهي کشورهاي صنعتي-و در رأس آنها آمريکا- و عدم پاي بندي آنها به قوانين بين المللي مي‌باشد، با سرعتي مهار ناشدني جهان را به سمت فاجعه‌اي جبران ناپذير سوق مي‌دهد. افزايش توليد گازهاي گلخانه‌اي توسط چند کشور صنعتي، وجود خودروهاي آلاينده و مصارف خانگي باعث تسريع گرم شدن زمين شده است. پديده‌اي که در صورت ادامه روند کنوني، تا چند دهة آينده چهرة زمين را دگرگون خواهد ساخت. ذوب يخچال‌هاي قطبي، بالا آمدن آب اقيانوس‌ها و به زير آب رفتن بخش وسيعي از خشکي‌هاي زمين، همگي به معناي نابودي حيات بشر بر روي اين کرة خاکي به دست خود او مي‌باشد.

سياست مداران دو حزب سياسي آمريکا، تابستان گذشته، پيش از تشکيل کميتة بررسي تغييرات آب و هوايي کرة زمين، به همراه هيئتي به نمايندگي از صنعت زغال سنگ و سوخت‌هاي فسيلي، طي گزارشي تصريح کردند، تمامي تجهيزات نيروگاه‌هاي برق که با سوخت فسيلي کار مي‌کنند، به فعاليت خود ادامه خواهند داد. همچنين براي مقابله با افزايش احتمالي نيروگاه‌هاي سوخت فسيلي چين در سال‌هاي آينده نيز راه کارهايي انديشيده شد.

در آخرين چشم انداز سالانة انرژي جهان ( AEO 2007) که وزارت اطلاعات انرژي آمريکا منتشر کرد، پيش بيني شده است که صرف نظر از افزايش تعداد نيروگاه‌هاي برق تا سال 2030 –از 3/2 % به 6/4 %-، نيروگاه‌هاي سوخت فسيلي آمريکا تا سال 2020 در حدود 49 تا 50 % کل نيروگاه‌هاي برق اين کشور را تشکيل مي‌دهند. در سال‌هاي 2020 تا 2030 نيز نيروگاه‌هاي سوخت فسيلي جديد، سهم اين نيروگاه‌ها را به 57 % کل نيروگاه‌هاي فعال در آمريکا افزايش مي‌دهد. همچنين پيش بيني شده است، انتشار گاز کربن از نيروگاه‌هاي سوخت فسيلي آمريکا در سال 2010،20 % کل گازهاي انتشار يافتة جهان را تشکيل دهد که نسبت به سال 2003 و آمار 22درصدي اين سال، اندکي کاهش خواهد داشت. از سوي ديگر، چين سرانة انتشار گاز از نيروگاه‌هاي سوخت فسيلي خود را افزايش خواهد داد و به همين جهت، اختلافات شکل گرفته بين سردمداران صنعت زغال سنگ اندکي کاهش يافت. اما نکته‌اي که در اين بين ناديده گرفته مي‌شود اين است که چين در همين مدت، تعداد نيروگاه‌هاي سوخت تجديد پذير خود را نيز به دو برابر افزايش خواهد داد.

آمارهاي سالانه نشان مي‌دهد، ايالات متحده با جمعيتي در حدود 5 % جمعيت جهان، در سال 2004 به ازاي هر نفر 5/5 تن گاز کربن ناشي از سوخت‌هاي فسيلي منتشر کرده، در حالي که چين با بيش از 20 % جمعيت جهان به ازاي هرنفر، کمتر از يک تن گاز کربن منتشر کرده است. انتشار سرانة گاز توسط آمريکا در سال 2004، از مجموع گازهاي منتشر شده توسط اروپا، چين و هند بيشتر مي‌باشد.

بهار گذشته و درکنفرانس انرژي سازمان ملل در بانکوک، ميزان کربن موجود در جو زمين 445 واحد در ميليون اعلام شد. آمار مطرح شده باعث ايجاد مجادله ميان کشورهاي صنعتي و آلاينده هاي عمدة هوا و در رأس آنها آمريکا و چين شد که اعلام کردند، يافتن راه حل اين مشکل و حل آن به يک قرن زمان نياز دارد. ديگر کشورهاي عضو سازمان ملل نيز به همراه دانشمندان خود به ارائة راه کارهاي ممکن پرداختند و اعلام کردند، سال 2015 آخرين فرصت براي حل مشکلات و معضل آلودگي هواي کرة زمين مي‌باشد و پس از آن حتي با ايجاد محدوديت‌ها و ممنوعيت‌ها در انتشار گاز کربن و حتي راه کارهاي تنبيهي و کيفري که به طور اجتناب ناپذير به اجرا در مي‌آيند، روند گرم شدن کرة زمين ادامه خواهد يافت. سازمان ملل اعلام کرد، براي به تأخير انداختن ذوب يخچال‌هاي قطبي، تا سال 2015، کاهش 30 تا 60 درصدي انتشار گاز کربن ناشي از سوخت‌هاي فسيلي ضروري مي‌باشد. زيرا افزايش ميزان کربن جو از 445 واحد به 450 واحد در ميليون، باعث ذوب کامل يخچال‌هاي قطبي "گرينلند" و قطب شمال خواهد شد و بسياري از جزاير و مناطق کرانة شرقي آمريکا را که پايين تر از سطح دريا قرار دارند به زير آب خواهد برد. وقوع اين حادثه به منزلة نابودي و انقراض 50 تا 90 % تمامي گونه‌هاي زنده مي‌باشد. پديده‌اي که به گفتة جيم‌هانسن- رئيس سابق ادارة ملي هوانوردي و دريانوردي – تأثيري برابر با دورة آغاز عصر يخبندان بر کرة زمين خواهد داشت.

از سال 1990 تا 2004، ميزان انتشار گاز کربن در جهان، سالانه 7/1 % افزايش يافته است. به علاوه، ميزان واحد کربن جو در هر ميليون –گازهايي که از جو خارج نمي‌شوند- در هر سال 5/0 % افزايش داشته است. در سال 2005 ميزان کربن محبوس شده در جو زمين 1/379 واحد در ميليون بوده است. اگر همان طور که در چشم انداز سالانة انرژي در سال 2007 آمده، ميزان انتشار گاز کربن تا سال 2030 با 7/1% افزايش در سال و 5/%0 افزايش در گازهاي محبوس شده در جو ادامه يابد، تا سال 2040 تمامي يخچال‌هاي قطبي گرينلند و قطب شمال ذوب خواهد شد. هرچند آمار افزايش 5/0 درصدي گازهاي گلخانه-اي جو زمين چندان قابل اعتماد نمي‌باشد. اگرچه ميزان افزايش گازهاي گلخانه‌اي جو زمين مستقل از عوامل انساني است اما به هر حال، عوامل انساني در تشديد روند آن مي‌تواند مؤثر باشد.

در سال 2005، دانشمندان به اين واقعيت تلخ پي بردند که زمين در برابر افزايش گازهاي گلخانه‌اي جو زمين واکنش‌هاي بيروني انجام مي‌دهد که مهم ترين آنها ذوب لايه‌هاي زيرين يخ در اعماق زمين مي‌باشد که خود باعث آزاد شدن کربن موجود در يخ‌ها و گرم شدن اقيانوس‌ها مي‌شود و مرگ پلانکتون‌ها را که در جذب دي اکسيد کربن نقش دارند، در پي خواهد داشت. همچنين ذوب لايه‌هاي زيرين يخ منجر به افزايش دما مي‌شود، زيرا ميزان گرمايي که به جو زمين بازتابيده مي‌شود کاهش يافته و در نتيجه به افزايش دماي اقيانوس‌ها و تسريع در مرگ پلانکتون‌ها مي‌انجامد.

دانشمندان محيط زيست متفقّ القول بر اين باورند که تا سال 2015 افزايش عوامل بيروني و تأثير آن به حدي خواهد بود که حتي در صورت کاهش شديد خروجي گازهاي گلخانه‌اي، آزاد شدن گازهاي موجود در منابع ثانويه، باعث افزايش مهار نشدني گازهاي گلخانه‌اي جو و گرماي کرة زمين مي‌شود. اما نقش عوامل انساني در اين بين چيست؟ اگر افزايش 5/0 درصدي در گازهاي گلخانه‌اي جو زمين به 75/0 % افزايش يابد –که در آيندة نزديک محتمل خواهد بود- ذوب يخ‌هاي قطبي، پيش از سال 2040 اتفاق خواهد افتاد.

در صورتي که تقاضاي برق در آمريکا و چين به همين ميزان باقي بماند، تنها افزايش 1 درصدي در گازهاي گلخانه اي، باعث ذوب يخچال‌هاي قطبي پيش از سال 2015 خواهد شد و درآن هيچ ترديدي وجود ندارد. بسياري از دانشمندان بر اين باورند، همين امروز هم براي متوقف کردن روند گرم شدن کرة زمين بسيار دير است.

گهواره تمدن بشری

 

  

زمین، گهواره تمدن بشری - مختصری در مورد رشته زمین شناسی به زبان ساده

مطالعه طبیعت و شگفتی های آفرینش آنچه در کره زمین و کرات دیگر وجود دارد را زمین شناسی گویند. زمین شناسان با بررسی عوامل فیزیکی زمین، به چگونگی پیدایش و تغییرات آنها پی می برند.

زمین سیاره ایست کوچک در بیکران فضا و یکی از نه سیاره ای که در عرصه فضا به دور خورشید درحال گردش می باشند. خورشید یکی از بیلیونها ستاره ایست که کهکشان راه شیری را شکل می دهند و کهکشان راه شیری یکی از ۱۰۰ بیلیون کهکشانی است که جهان را تشکیل داده اند.

سیاره زمین تنها ذره کوچکی از عالم است، اما خانه انسان و در واقع خانه ای برای تنها گونه های یافت شده حیات در کل جهان می باشد. حیوانات، گیاهان و دیگر موجودات حیات تقریبا در همه جای سطح زمین وجود دارند. آنها می توانند در روی زمین به حیات ادامه دهند چرا که این سیاره در فاصله مناسبی نسبت به خورشید قرار گرفته است.

بیشتر گونه های حیات به گرما و نور خورشید برای ادامه زندگی خود نیاز دارند. اگر زمین اندکی به خورشید نزدیک تر بود گرما و حرارت زیاد آن همه این گونه ها را می سوزاند و اگر قدری از خورشید دورتر بود بر اثر کمبود انرژی خورشید حیات در روی آن از بین می رفت. برای ادامه حیات وجود آب نیز ضروری می باشد که زمین سرشار از آن است. آب بیشتر سطح زمین را پوشانده است.

سیاره ما زمین. دانشمندان ناسا تصاویر ماهواره ای را با اطلاعات سطح زمین ترکیب نموده و این تصویر را از اقیانوسها و قاره ها تهیه کرده اند. توده ابر چرخانی که در غرب مکزیک مشاهده می کنید یک طوفان شدید است.

مطالعه زمین، زمین شناسی یا Geology نام دارد. زمین شناسان با بررسی عوامل فیزیکی زمین، به چگونگی پیدایش و تغییرات آنها پی می برند. بر روی بیشتر قسمتهای زمین مانند قسمتهای درون آن، نمی توان به طور مستقیم تحقیق نمود. زمین شناسان با بررسی نشانه ها و صخره ها به روش هایی برای شناخت غیر مستقیم این سیاره می پردازند. البته امروزه، زمین شناسان می توانند با اطلاعات به دست آمده از فضا نیز به بررسی زمین بپردازند.

 

● سیاره ای به نام زمین

در میان نه سیاره موجود در منظومه شمسی، زمین رتبه پنجم از لحاظ اندازه را به خود اختصاص می دهد. قطر آن حدود ۱۳.۰۰۰ کیلومتر است. مشتری، بزرگترین سیاره منظومه شمسی قطری ۱۱ برابر قطر زمین را دارد و پلوتو به عنوان کوچکترین سیاره دارای قطری کمتر از یک پنجم زمین می باشد.

زمین نیز مانند بقیه سیاره ها در مداری با فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتر به دور خورشید در گردش است و هر دور خود را در مدت ۳۶۵ روز تکمیل می کند. فاصله پلوتو، دورترین سیاره از خورشید ۴۰ برابر فاصله زمین از خورشید است و در هر ۲۴۸ روز زمینی یکبار دور خود را تکمیل می نماید.

● حرکت زمین

زمین دارای سه نوع حرکت است: ۱) حرکت وضعی حول محوری فرضی که از دو قطب شمال و جنوب آن عبور می کند. ۲) حرکت انتقالی در مداری به دور خورشید. ۳) حرکت در راه شیری به همراه خورشید و دیگر اجرام منظومه شمسی.

۲۴ ساعت زمان لازم است تا زمین یک دور وضعی خود را تکمیل کند. این زمان را روز خورشیدی می گویند. در طی یک روز خورشیدی، زمین مقداری نیز در مدار خود حرکت می کند بنابراین مکان ستارگان درآسمان هرشب دچار اندکی تغییر می شود. مدت زمان واقعی یک دور حرکت وضعی زمین معادل ۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه و ۰۹/۴ ثانیه می باشد. این زمان را روز نجومی زمین می نامند. روز نجومی از روز خورشیدی کوتاه تر است بنابراین ستارگان هر روز ۴ دقیقه زودتر در آسمان دیده می شوند.

گردش زمین به دور خورشید ۳۶۵ روز و ۶ ساعت و ۹ دقیقه و ۵۴/۹ ثانیه به طول می انجامد. این دوره زمانی سال نجومی خوانده می شود. از آنجائیکه حرکت وضعی زمین در انتهای هر سال به یک عدد کامل نمی رسد، ترتیب تقویم در هر سال معادل ۶ ساعت نسبت به ترتیب فصول متفاوت می شود. برای هماهنگی تقویم و فصول، هر چهار سال یکبار ۱ روز به تقویم اضافه می شود تا عدم تناسب برطرف گردد. سالهایی که یک روز اضافی دارند سال کبیسه نامیده می شوند. در تقویم میلادی یک روز اضافه در آخر دومین ماه سال یعنی فوریه قرار می گیرد و در تقویم خورشیدی یک روز به آخر اسفند ماه اضافه می گردد.

مسافت مدار زمین به دور خورشید ۹۴۰میلیون کیلومتر است و زمین این مسافت را با سرعت ۱۰۷.۰۰۰ کیلومتر در ساعت و یا ۳۰ کیلومتر در ثانیه طی می کند.

محور طولی زمین به شکل عمودی، صفحه مداری را قطع نمی کند بلکه نسبت به آن زاویه ای حدود ۵/۲۳ درجه دارد. این شیب و حرکت زمین به دور خورشید باعث پدیدار گشتن فصول می شوند. در دی ماه، نیمکره شمالی زمین، به دلیل شیب محور طولی، دورتر از خورشید قرار می گیرد. نور خورشید با شدت کمتری به نیمکره شمالی می رسد و در این هنگام این بخش از زمین، زمستان را پشت سر می گذراند. در خرداد ماه وضعیت شیب زمین تغییر می کند و این بار نیمکره جنوبی در قسمتی از شیب قرار می گیرد که از خورشید دورتر است در نتیجه نوبت به این نیمکره می رسد که زمستان را تجربه نماید.

مدار زمین دایره کامل نیست. در اوایل دی ماه زمین به خورشید نزدیکتر و در خرداد ماه کمی دورتر است. فاصله زمین از خورشید در ماه دی ۱/۱۴۷ میلیون کیلومتر و در ماه خرداد ۱/۱۵۲ میلیون کیلومتر می باشد. تاثیر این پدیده در سرما یا گرمای زمین بسیار کمتر از پدیده شیب زمین است.

زمین و منظومه شمسی عضو یک صفحه ستاره ای وسیع به نام کهکشان راه شیری می باشند. درست همانگونه که ماه به دور زمین و سیارات به گرد خورشید در چرخشند، خورشید و دیگر ستارگان به دور مرکز راه شیری در گردش می باشند. منظومه شمسی حدودا در فاصله دو پنجم از مرکز راه شیری قرار گرفته و با سرعت ۲۴۹ کیلومتر در ثانیه حول مرکز آن در گردش است. منظومه شمسی در هر ۲۲۰ میلیون سال یکبار حول مرکز کهکشان گردش می کند.

 

● شکل و اندازه زمین

بیشتر مردم زمین را مانند یک توپ، با قطب شمال در بالا و قطب جنوب در پایین آن به تصویر می کشند. در واقع زمین، دیگر سیارات، قمرهای بزرگ و ستارگان و هر جرم دیگری که قطر آن بیشتر از ۳۲۰ کیلومتر باشد، گرد است و این به دلیل نیروی گرانش آن جرم می باشد. گرانش همه مواد را به داخل و به سمت مرکز می کشد.

قمرهای کوچک مانند دو قمر مریخ، گرانش بسیار کمی دارند. کمتر از آنچه باعث گرد شدنشان شود. برای بدن های ما "پایین" همیشه در راستای مسیر کشش گرانش و به سمت مرکز زمین است. ساکنین اسپانیا و نیوزیلند دقیقا در دوسمت مخالف زمین قرار گرفته اند ولی هر دوی آنها "پایین" را به سمت مرکز زمین و "بالا" را به سمت آسمان می دانند. گرانش در سیارات دیگر و اقمار آنها نیز به همین شیوه عمل می کند.

با این حال زمین به طور کامل گرد نیست. گردش وضعی آن باعث گردیده است که قسمت مرکزی آن یا استوا، دچار برآمدگی گردد. قطر زمین از قطب شمال تا قطب جنوب آن ۵۴/۱۲.۷۱۳ کیلومتر است در حالیکه قطر آن در منطقه استوا ۳۲/۱۲.۷۵۶ کیلومتر می باشد. این اختلاف ۷۸/۴۲ کیلومتری تنها ۲۹۸/۱ ام قطر زمین است. این مقدار بسیار اندک است به همین دلیل در عکسهایی که در فضا از زمین گرفته شده اند محسوس نمی باشد و این سیاره کاملا گرد به نظر می رسد.

برآمدگی زمین همچنین باعث می شود که محیط زمین پیرامون استوا بیشتر از محیط آن پیرامون قطبها باشد. محیط این سیاره دور استوا ۱۶/۴۰.۰۷۵ کیلومتر و دور قطبها ۴۰.۰۰۸ کیلومتر است. از آنجائیکه محیط زمین در جنوب استوا بیشتر است، زمین اندکی گلابی شکل است. زمین همچنین دارای کوهستانها و دره هایی در سطح می باشد ولی از آنجائیکه ابعاد این قسمتها نسبت به اندازه کل زمین بسیار ناچیز است لذا این سیاره از فضا مسطح به نظر می آید.

 

● قمر زمین

زمین و پلوتو دارای یک قمر می باشند. عطارد و ونوس هیچ قمری نداشته و سایر سیارات منظومه شمسی هر کدام دارای دو یا چندین قمر هستند. قطر ماه، قمر زمین، ۳.۴۷۴ کیلومتر، حدود یک چهارم قطر زمین است. گرانش خورشید با ماه و زمین به مانند یک جرم واحد رفتار می کند. جرم واحدی که مرکز آن در نقطه ۱.۶۰۰ کیلومتری زیر سطح زمین قرار گرفته است. این نقطه "مرکز مشترک" ماه و زمین است. مسیر حرکت نقطه "مرکز مشترک" به دور خورشید، یک منحنی صاف است. زمین و ماه همانطور که به دور خورشید در گردشند، دور "مرکز مشترک" نیز می چرخند. حرکت ماه و زمین حول "مرکز مشترک" باعث لرزش در مسیر حرکت آن دو حول خورشید می گردد.

 

● لایه های زمین

زمین از لایه ها یا پوسته های متعددی تشکیل شده است. لایه هایی شبیه به پیاز. بخش جامد زمین شامل لایه نازک خارجی یعنی پوسته زمین و لایه ضخیم سنگی در زیر پوسته، یعنی جبه آن می باشد. پوسته و لایه بالایی جبه را "سنگ کره" یا لیتوسفر (lithosphere) می گویند. در مرکز زمین، هسته قرار دارد. قسمت بیرونی هسته، مایع و قسمت داخلی آن جامد است. بیشتر سطح زمین پوشیده از آب و یخ می باشد و هیدروسفر (hydrosphere) یا "آب کره" نامیده می شود. زمین با لایه ای نازک از هوا به نام جو یا اتمسفر (atmosphere) احاطه شده است. به مجموع بخش های هیدروسفر، جو و قسمتهای جامد که حیات در آنها جریان دارد، بایوسفر (biosphere) یا "زیست کره" اطلاق می گردد.

 

● جو زمین

هوا زمین را احاطه نموده و به طور تصاعدی از سطح زمین به سمت بالا نازک تر می شود. بیشتر انسانها در ارتفاعاتی بلندتر از ۳ کیلومتر از سطح دریا دچار مشکل تنفسی می شوند. در ارتفاع حدودا ۱۶۰ کیلومتری، لایه هوا به قدری نازک است که ماهواره ها تقریبا بدون هیچ مقاومتی در سفرند. با اینحال ذراتی از هوا در ارتفاع ۶۰۰ کیلومتری سطح زمین شناسایی شده است. اتمسفر یا جو مرز بیرونی مشخصی ندارد بلکه کم کم در فضا محو می شود.

نیتروژن ۷۸ درصد و اکسیژن ۲۱ درصد از هوای زمین را تشکیل می دهند. ۱ درصد باقیمانده مملو از آرگون و مقادیر اندکی از دیگر گازها می باشد. جو زمین همچنین شامل بخار آب، دی اکسید کربن، قطرات ریز آب و مقدار کمی از گازها و مواد شیمیایی خارج شده از آتشفشانها، آتش، مواد مانده و فعالیت های انسانی می باشد. لایه های پائینی جو، تروپوسفر (troposphere) نامیده می شود. این لایه در حرکت دائمیست. خورشید سطح زمین و هوای بالای آن را گرم می کند. هوا در اثر گرم شدن بالا می رود. هنگامیکه هوای گرم شده به بالا رفت دچار افت فشار می گردد در نتیجه سرد می شود. هوای سرد از هوای اطراف خود چگال تر و سنگین تر است بنابراین به سمت پائین فرو می آید و چرخه مجددا تکرار می شود. این چرخه دائمی "آب و هوا" را ایجاد می کند. در بالای تروپوسفر، حدودا ۴۸ کیلومتر بالاتر از سطح زمین، لایه ثابتی به نام استراتوسفر (stratosphere) یا "هوا کره" وجود دارد. "هوا کره" شامل لایه ایست که در آنجا پرتوهای فرابنفش تابیده شده از خورشید، با مولکولهای هوا برخورد کرده و گازی به نام "ازون" تولید می گردد. ازون ورود پرتوهای زیانبار فرابنفش به سطح زمین را سد می کند. با اینحال بعضی از این پرتوها به داخل وارد شده و منجر به عوارضی از جمله آفتاب سوختگی و سرطان پوست در بین انسانها می گردد. مقدار اندکی از مواد شیمیایی که انسان تولید می کند، باعث آسیب دیدن ازون شده است. افراد زیادی متوجه نازک شدن لایه ازون و در نتیجه ورود پرتوهای فرابنفش و آسیب های جدی برای انسان و دیگر جانداران شده اند. بخار آب، دی اکسید کربن، متان و دیگر گازهای موجود در جو، باعث گیر افتادن گرما و حرارت خورشید در سطح زمین شده و منجر به گرم ماندن آن می گردند. محبوس شدن گرما به دلیل تاثیرات گلخانه ای ایجاد می شود. بدون تاثیرات گلخانه ای جو، زمین احتمالا برای تشکیل حیات بسیار سرد بود.

 

▪ آب کره یا هیدروسفر

زمین تنها سیاره منظومه شمسی است که دارای مقادیر زیادی آب مایع در سطح خود می باشد. آب، رکن اساسی تشکیل و ادامه حیات در زمین، دارای خواص فیزیکی و شیمیایی می باشد که این خواص در هیچ یک از گونه های دیگر مواد دیده نشده است. آب توانایی زیادی برای جذب گرما دارد. اقیانوسها بیشتر گرمایی را که زمین از خورشید می گیرد در خود ذخیره می کنند. بارهای الکتریکی موجود در مولکولهای آب منجر به جذب اتم از مواد دیگر می شود. این توانایی آب باعث حل شدن مواد زیادی می گردد. قدرت حل کنندگی زیاد آب باعث خرد شدن و حل شدن سنگها و صخره ها می شود. آب مایع نه تنها بر روی زمین تاثیر گذار است بلکه بر لایه های زیرین زمین نیز تاثیر می گذارد. آب موجود در سنگها دمای ذوب آنها را پایین می آورد. آب به طور هیجان انگیزی سنگها را ضعیف کرده و باعث حل شدن آنها در لایه های زیرین سطح می گردد. حدود ۷۱ درصد از سطح زمین پوشیده از آب است که بیشتر آن در اقیانوسها موجود می باشد. آب اقیانوسها برای نوشیدن شور است. تنها ۳ درصد از آبهای سطح زمین برای نوشیدن مناسبند که بیشتر این میزان به راحتی برای انسان قابل دسترس نیست. زیرا بیشتر آن به شکل یخ در کوه های قطب ها و یا در زیر زمین می باشد. مناطق قطبی و کوهستانهای بلند آنقدر سرد می باشند که آب در این مناطق به طور دائمی به شکل یخ باقی می ماند. به این مناطق از زمین کرایوسفر (cryosphere) می گویند.

 

▪ سنگ کره یا لیتوسفر

پوسته و قسمت بالایی جبه از سطح زمین تا عمق حدود ۱۰۰ کیلومتر، سنگ کره را تشکیل می دهد. لایه نازک پوسته از مواد شیمیایی طبیعی به نام مواد معدنی، تشکیل شده از عناصر گوناگون، شکل گرفته است. اکسیژن فراوان ترین عنصر شیمیایی در سنگهای پوسته بوده و حدود ۴۷ درصد از وزن همه سنگها را به خود اختصاص می دهد. عنصر بعدی سیلیکون با فراوانی ۲۷ درصد است و پس از آن به ترتیب آلومینیوم (۸ درصد)، آهن (۵ درصد)، کلسیوم (۴ درصد) و سدیوم، پتاسیوم و منیزیوم ( هر کدام حدود ۲ درصد) می باشند.این عناصر ۹۹ درصد از وزن کل سنگ های موجود در سطح زمین را تشکیل می دهند.دو عنصر سیلیکون و اکسیژن تقریبا سه چهارم پوسته را تشکیل می دهند. ترکیبات این دوعنصر برای زمین شناسان بسیار پر اهمیت بوده و با نام "سیلیکا" شناخته می شوند. مواد معدنی که شامل سیلیکا می باشند "سیلیکات" نامیده می شوند. بیشترین ماده معدنی یافت شده در سطح زمین کوارتز است که از سیلیکای خالص ساخته می شود. گروهی دیگر از سیلیکاتها موادی می باشند که از سیلیکا، آلومینیوم، کلسیوم، سدیوم و پتاسیوم تشکیل شده اند. دو نوع دیگر از سیلیکات های رایج در سطح زمین پایراکسین (pyroxene) و آمفایبول (amphibole) نامیده می شوند که هر دو ترکیبی از سیلیکا، آهن و منیزیوم هستند. گروه دیگری از مواد معدنی رایج کربنات ها می باشند که از کربن و اکسیژن به همراه مقدار اندکی از عناصر دیگر تشکیل می شوند. مهمترین نوع از این گروه ترکیباتی متشکل از کلسیوم، کربن و اکسیژن هستند که می توان سنگ آهک را که در ساخت و ساز ساختمان ها بسیار به کار می رود، در این گروه نام برد. زمین دارای دو نوع پوسته است. زمینهای خشک قاره ها که اغلب از گرانیت و سیلیکات ها ساخته شده اند و کف اقیانوسها که از ترکیبات تیره و پر چگال سنگ های آتشفشانی با نام بازالت پوشیده شده اند. میانگین ضخامت پوسته قاره ای ۴۰ کیلومتر است که این مقدار در بعضی جاها کمتر و در بعضی جاها بیشتر است. میانگین پوسته اقیانوسی تنها ۸ کیلومتر است.

 

▪ زیست کره یا بایوسفر

زمین تنها مکان و سیاره شناخته شده است که دارای گونه های حیات می باشد. منطقه ای که حیات در آن جریان دارد از اعماق اقیانوس تا چند کیلومتری جو است. تا به حال چندین میلیون گونه حیاتی در زمین کشف شده است با این حال دانشمندان معتقدند که گونه های دیگری نیز وجود دارد که هنوز کشف نشده اند. زندگی به شیوه های مختلفی بر روی زمین تاثیر گذار است. در واقع وجود گونه های مختلف موجودات زنده، جو پیرامون ما را می سازد. گیاهان آب و دی اکسید کربن را که هر دو حاوی اکسیژن می باشند، جذب می کنند. آنها کربن موجود در دی اکسید کربن و هیدروژن موجود در آب را برای تولید گونه های مختلف مواد شیمیایی مصرف می کنند و اکسیژن را به صورت ماده زائد پس می دهند. حیوانات برای تامین انرژی گیاهان را می خورند و آب و دی اکسید کربن را به محیط باز می گردانند. همه گونه های زنده به نوعی بر روی سطح زمین تاثیر گذارند.

 

● سنگ های زمین

قسمتهای جامد زمین از سنگهایی تشکیل می شوند که گاهی از یک نوع ماده معدنی و در اغلب موارد با ترکیبی از چندین نوع مختلف ماده معدنی به وجود آمده اند. زمین شناسان سنگ ها را بر اساس منشا آنها طبقه بندی کرده اند. سنگهای آتشفشانی، سنگهایی هستند که در اثر انجماد مواد مذاب شکل گرفته اند. سنگهای رسوبی، هنگامی به وجود می آیند که مواد شیمیایی حل شده یا ذرات سنگها ، توسط باد، آب و یا توده های یخ به صورن لایه لایه به مرور زمان رسوب کرده و جامد می شوند. سنگهای دگردیس نیز به سنگهایی گفته می شود که در اعماق پوسته زمین، تحت حرارت و فشار از نوعی به نوعی دیگر تبدیل می شوند. سنگهای آذرین یا آتشفشانی از انجماد مواد مذابی به نام "ماگما" یا "خمیر مواد معدنی" به وجود می آیند. درون زمین جامد است نه مذاب اما بسیار داغ است. در پائین پوسته دما ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد می باشد. در برخی قسمتهای پوسته، به ویژه قسمتهایی که آب در آن جریان دارد، شرایط برای ذوب شدن سنگها مهیا می باشد چراکه نقطه ذوب در آن نواحی پائین تر است. در جاهائیکه شرایط مناسب است، ماگما بخش های زیرین و داخلی پوسته را شکل می دهد. قسمتی از این ماگما، توسط آتشفشانها به صورت مواد مذاب از دهانه آتشفشانها بیرون آمده و به سطح زمین می رسند. البته قسمت اعظم ماگما هرگز به سطح زمین نمی رسد. آنها اغلب تدریجا در پوسته سرد می شوند و ممکن است که در اثر فرسایش متلاشی گردند. به این سنگ های آتشفشانی پلاتونیک (Plutonic) می گویند. سنگ های پلاتونیک به آهستگی سرد می شوند. در طی این سرد شدن تدریجی، مواد معدنی آنها کریستالهای بزرگی را به وجود می آورند. پلاتونیک ها از دیگر سنگ های آتشفشانی زبر تر و خشن ترند. سنگ های آتشفشانی یا با سیلیکا غنی شده و مقدار کمی آهن و منیزیوم دارند یا بالعکس. به سنگهای آتشفشانی که از لحاظ آهن، غنی و از لحاظ سیلیکا ضعیفند، بازالت گفته می شود و به پلاتونیک هایی که سرشار از سیلیکا می باشند، گرانیت گفته می شود. گرانیت تقریبا لایه های زیرین اغلب قاره ها را پوشانده است و بازالت در کف همه اقیانوسها پیدا می شوند.

 

▪ سنگ های رسوبی

سنگ های سطح زمین دائما در معرض حمله نیروهای شیمیایی و مکانیکی می باشند. به فرایند تجزیه سنگها فرسایش گفته می شود. آب در حل شدن مواد معدنی تاثیر گذار است. هنگامیکه آب یخ می زند، منبسط می شود. این انبساط کمک می کند تا دانه های مواد معدنی موجود در سنگها از هم جدا شوند. به علاوه، موجودات زنده مواد شیمیایی به وجود می آورند که به حل شدن سنگها کمک می کنند. هنگامیکه سنگها تجزیه می شوند، مواد معدنی اغلب به همراه عامل فرسایش حرکت کرده و جریان پیدا می کنند. جریان آب سنگها را سایش می دهد. باد و توده های یخی نیز در فرسایش شرکت می کنند. فرسایش معمولا فرایند کند و آهسته ای می باشد اما در طی میلیونها سال، این فرایند می تواند حتی سنگ هایی که در چندین کیلومتری عمق سطح زمین می باشند را تحت تاثیر قرار دهد. مواد معدنی که همراه عوامل فرسایش جاری شده اند در نهایت با ته نشین شدن و رسوب کردن به سنگهای رسوبی تبدیل می شوند. سنگ ماسه از نمونه های سنگ های رسوبی است که با چسبیدن ذرات شن و ماسه به یکدیگر تشکیل می گردد.به برخی از سنگهای ر سوبی، بیوژنتیک می گویند. این سنگها در اثر کنشهای موجودات زنده به وجود می آیند. زغال سنگ باقیمانده گیاهان چوبیست که بر اثر گرما و فشار در طی سالها به سنگ تبدیل می شوند. سنگ آهک توسط موجودات دریایی میکروسکوپی شکل می گیرد. این موجودات از خود پوسته ای محافظ از جنس کربنات کلسیوم ترشح می کنند. پس از مرگ این جانداران، پوسته باقی مانده و تبدیل به سنگ آهک می شود.

 

▪ سنگ های دگردیس

وقتی سنگها به عمق زمین می رسند، داغ می شوند. پوسته زمین در هر یک کیلومتر به سمت عمق، ۲۵ درجه سانتیگراد گرمتر می شود. در عمق ۶/۱ کیلومتری عمق سطح زمین، فشار برابر ۳۶۰/۴۱ کیلوپاسکال می باشد. هنگامیکه سنگها در معرض چنین فشار و گرمایی قرار می گیرند، مواد معدنی شروع به واکنش نموده و سنگها تبدیل به سنگهای دگردیس می شوند. شماری از این سنگها حاوی بخشهای قابل شناسایی می باشند که بیان گر منشا آنها می باشد اما بعضی از آنها به قدری دستخوش تغییرات می شوند که تنها ترکیبات شیمیایی آنها مدارکی برای شناسایی منشا آنها در اختیار می گذارند.

 

● چرخه های زمین

زمین می تواند مانند یک سیستم غول پیکر از چرخه های فعال تصور شود. در هر چرخه، ماده و انرژی از جایی به جایی دیگر منتقل می شود و ممکن است که تغییر شکل دهد. در نهایت ماده و انرژی به جای نخستین خود بازگشته و چرخه از اول آغاز می شود. چرخه ها بر همه چیز در این سیاره تاثیر می گذارند از وضعیت آب و هوا تا شکل مناظر . چرخه های گوناگونی روی زمین و درون آن وجود دارند تعدادی از مهمترین آنها عبارتند از

۱) گردش جوی

۲) جریان اقیانوسها

۳) انتقال حرارت سراسری

۴) چرخه آب

۵) چرخه سنگ ها

▪ گردش جوی

هوای گرم شده توسط خورشید نزدیک استوا، بالا آمده و به سمت قطبهای زمین حرکت می کند و دوباره به سطح زمین برگشته و به سمت استوا جریان پیدا می کند. این حرکت، به همراه حرکت وضعی زمین، گرما و رطوبت را در سرتاسر سیاره به حرکت در آورده و منجر به ایجاد بادها و الگوهای وضعیت آب و هوا می شود.

در برخی مناطق، جهت وزش بادها در فصول تغییر می کند. این الگوها را بادهای موسمی می نامند. در تابستان هوا بر فراز آسیا توسط خورشید گرم شده، بالا می رود و هوای مرطوب را از اقیانوس هند با خود می کشد و منجر به بارندگی های روزانه در اغلب کشورهای جنوب آسیا می گردد. در زمستان، هوا بر فراز آسیا سرد می شود و بیشتر رطوبت موجود را دور کرده در نتیجه هوا خشک می شود. مشابه این الگو در اقیانوس آرام نزدیک مکزیک نیز رخ داده و هوای مرطوب و طوفان را در تابستان به جنوب غربی ایالات متحده می برد.

 

▪ جریان اقیانوسها

جریان اقیانوسها با وزش بادها حرکت نموده و الگوی مشابهی را پیش می گیرد. قاره ها مسیر حرکت اقیانوسها را سد می کنند. جریان اقیانوسها در نزدیک استوا در جهت غرب است و سپس به سمت قطب ها می روند، هنگامیکه به یک قاره برخورد کنند به سمت شرق می روند و سپس به استوا باز می گردند.

 

▪ انتقال حرارت سراسری

انتقال حرارت سراسری، چرخه بزرگ آب اقیانوسهاست که گرما را در همه زمین توزیع می کند. آب در نواحی قطبی بسیار سرد، شور و سنگین است. این آب به زمین فرو می رود و با حرکت در مسیر کف دریا به استوا می رسد. در نهایت، آب در قسمتهای مرزی قاره ها بالا آمده و با آبهای جاری در سطح زمین ترکیب می شود. وقتی که این آب به مناصق قطبی می رسد، دوباره فرو می رود. این حرکت سه بعدی آب گرما را در اقیانوسها مخلوط می کند و آبهای قطبی را گرم می کند. این چرخه همچنین منجر به بالا آمدن مواد مغذی از عمق اقیانوسها به سطح زمین می گردد که در اختیار گیاهان دریایی و جانوران قرار می گیرند.

 

▪ چرخه آب

آب اقیانوسها تبخیر شده و به جو می روند و نهایتا به شکل برف یا باران به زمین می ریزند. آبی که به زمین می رسد باعث تجزیه سنگها، تغذیه گیاهان و پوشش دادن مناظر می شود. سرانجام این آبها به دریاها رفته و چرخه از اول آغاز می گردد.

 

▪ چرخه سنگ ها

تنوع سنگ ها در زمین به دلیل وجود فرایندهای فعال، نسبت به سایر سیارات بسیار بیشتر است. زمین شناسان برای توضیح نسبتهای گونه های مختلف سنگها با یکدیگر از چرخه سنگها صحبت می کنند. این چرخه می تواند از جریان مواد مذاب آتشفشانی و سرد شدن آنها برای تشکیل سنگهای آذرین آغاز شود. هنگامیکه این سنگها در معرض آب قرار می گیرند تجزیه شده در نتیجه مواد معدنی با رسوب تبدیل به سنگهای رسوبی می شوند. این سنگها در نهایت به اعماق زمین می رسند و در اثر گرما و فشار به سنگهای دگردیس تبدیل شده و در نهایت مذاب گشته و به موادی برای تشکیل سنگهای آذرین تبدیل می شوند. سنگها به ندرت در یک چرخه کامل قرار می گیرند. در عوض بعضی از مراحل حذف و بعضی تکرار می شوند.

 

● درون زمین

زمین شناسان قادر به مطالعه مستقیم اعماق زمین نمی باشند. عمیق ترین چاه حفر شده ۱۳ کیلومتر است. زمین شناسان می دانند که قسمتهای زمین با لایه نازک پوسته آن متفاوتند. در اعماق زمین فشار به قدری زیاد است که مواد معدنی با فشرده شدن به موادی با چگالی بسیار زیاد، که در سطح زمین یافت نمی شوند، تبدیل می گردند. یکی از راه های شناخت ترکیب بندی زمین، آنالیزهای شیمیایی سنگهای آسمانی است. گونه های خاصی از این سنگها که کندریت (chondrite) نامیده می شوند، پیش از برخورد با زمین در منظومه شمسی بدون هیچ تغییری از قرنها پیش باقی مانده اند. زمین شناسان می توانند با استفاده از کندریت ها، منشا ترکیب بندی های شیمیایی زمین را تخمین زنند. علیرغم کندریت ها، زمین با لایه هایی که مشتمل از مواد گوناگون شیمیایی می باشند، شکل گرفته است. زمین شناسان با مطالعه لرزش های ناشی از زمین لرزه ها، به کمک تجهیزاتی که لرزه نگار نامیده می شوند، در مورد عمق زمین پی به نکات جدیدی می برند. سرعت و حرکت لرزش های درون زمین به ترکیب بندی و چگالی موادی که لرزه ها در میان آن قرار گرفته اند بستگی دارد. زمین شناسان با آنالیز کردن این لرزش ها به جزئیات فراوانی از عمق زمین پی می برند.

 

▪ جبه

در زیر پوسته، تا عمق ۲.۹۰۰ کیلومتری، لایه ای ضخیم به نام جبه وجود دارد.

▪ هسته

در مرکز زمین هسته قرار دارد. هسته بیشتر از آهن، نیکل و احتمالا مقدار کمی عناصر سبکتر نظیر سولفور و اکسیژن تشکیل شده است. قطر هسته حدودا ۷.۱۰۰ کیلومتر، کمی بیشتر از نصف قطر زمین و تقریبا به اندازه مریخ می باشد. حدودا ۲.۲۵۰ کیلومتر از قسمت بیرونی هسته مایع است. حرکت هسته باعث ایجاد میدان مغناطیسی زمین می گردد.  

▪ پوسته

سنگهای داغ در جبه زمین به آهستگی به سمت بالا حرکت می کنند در حالیکه سنگهای سردتر نزدیک سطح به درون فرو می روند چرا که مواد داغ سبکتر از مواد سرد می باشند. به این بالا آمدن و فرو رفتن در دماهای مختلف انتقال گرما گفته می شود. با جریان جبه زمین، پوسته زمین به تکه هایی تقسیم می شود که به آنها صفحه های تکتونیک (tectonic) می گویند.

▪ فرورانش (Subduction)

پوسته زمین نمی تواند در هر کجا و هر سمت گسترده شود. در بعضی قسمتها مقداری از پوسته باید برداشته شود. وقتی دو صفحه یکدیگر را هل می دهند، یکی از آنها به درون جبه فرو می رود. به این فرایند فرورانش می گویند. صفحه فرو رفته درون زمین نهایتا ذوب می شود و به شکل ماگما در می آید. بیشتر ماگمای ایجاد شده بر اثر فرورانش به سطح زمین نمی رسد بلکه در پوسته آن سرد شده و سنگهای پلاتونیک را ایجاد می نماید.

پوسته قاره ای به دلیل ضخامت و سبک بودن در زمین فرو نمی رود بلکه پوسته سنگین اقیانوسی دچار فرورانش می گردد. مرز بین دو صفحه در محل برخورد با شیاری بسیار عمیق در کف اقیانوس مشخص می شود. این شیارها عمیق ترین بخشهای اقیانوس هستند و عمق آنها تا۱۱.۰۰۰ متر نیز می رسد.

● شکل قاره ها

چندین بار در تاریخ زمین، تصادف بین قاره ها منجر به ایجاد قاره های بزرگ گردیده است. گرچه پوسته قاره ای ضخیم است اما به مراتب آسان تر از پوسته اقیانوسی شکسته می شود آنگونه که قاره های بزرگ سریعا شکسته شده و به قاره های کوچک تبدیل شده اند. مواد موجود در جبه قسمتهای خالی را پر می کند و پوسته های جدید اقیانوسی را به وجود می آورد. هنگامیکه یک قاره شکسته و قسمتها از هم جدا می شوند، حوزه های جدید اقیانوسی در بین آنها ایجاد می گردد. حدود یک سوم از سطح زمین را پوسته قاره ای پوشانده است، بنابراین این تکه ها نمی توانند بدون برخورد حرکت نمایند. وقتی دو قاره به هم برخورد می کنند، یک حوزه قدیمی اقیانوسی از بین می رود. فرایند جدا شدن قاره ها و پیوستن آنها به یکدیگر به نام زمین شناس کانادایی جان ویلسون (Wilson John) که برای نخستین بار این پدیده را توضیح داد، چرخه ویلسون نام گرفت. قاره ها احتمالا از حدود ۲ میلیارد سال پیش تاکنون در حرکت بوده اند، با این حال زمین شناسان تنها مدارکی در دست دارند که بیان کننده حرکت قاره ها از ۸۰۰ میلیون سال پیش است. بیشتر پوسته های اقیانوسی قبل از این تاریخ دچار فرورانش شده و در جبه زمین فرو رفته اند. زمین شناسان تعیین نموده اند که حدود ۸۰۰ میلیون سال پیش، قاره ها به صورت یک قاره بسیار بزرگ به نام ردینیا (Rodinia) بوده اند. آنچه ما اکنون به عنوان آمریکای شمالی می شناسیم ، زمانی مرکز ردینیا بوده است. جریان مواد در جبه باعث شکسته شدن و تقسیم ردینیا به قسمتهای کوچک شد. این قسمتها بین ۵۰۰ میلیون تا ۲۵۰میلیون سال پیش به یکدیگر برخورد کردند. برخورد بین آنچه اکنون آمریکای شمالی، اروپا و آفریقا نامیده می شود، منجر به ایجاد کوهستان آپالاچین در آمریکای شمالی شد. برخورد بین قسمتی از سیبری کنونی و اروپا نیز کوهستان اورال را ایجاد کرد. در ۲۵۰ میلیون سال پیش، قاره ها با برخورد با یکدیگر ابر قاره دیگری را با نام پانگه آ (Pangaea) شکل دادند. در آن هنگام تنها یک اقیانوس که همه زمین پیرامون پانگه آ را احاطه می نمود به نام پانتالاسا (Panthalassa) وجود داشت. حدود ۲۰۰ میلیون سال پیش، پانگه آ شروع به شکستن و تکه تکه شدن نمود. این ابر قاره به دو قسمت بزرگ به نامهای گوندوانالند (Gondwanaland) و لوراسیا (Laurasia) تقسیم شد. به مرور زمان گوندوانالند تقسیم شده و قاره های آفریقا، آنتارکتیکا، استرالیا، آمریکای جنوبی و شبه قاره هند را به وجود آورد. لوراسیا نیز در نهایت تقسیم شد و یوراسیا و آمریکای شمالی را ایجاد نمود. هنگامیکه صفحه های قاره ای از یکدیگر جدا می شوند، پوسته اقیانوسی جدیدی در بین آنها ایجاد می گردد.

 

● تغییرات آب و هوایی زمین

▪ عصر یخبندان

در خلال تاریخ، آب و هوای زمین بار ها دستخوش تغییرات اساسی شده است. بین ۸۰۰ تا ۶۰۰ میلیون سال پیش در طی دوره ای به نام پیش کامبرین (Precambrian)، زمین تغیراتی فراوانی را با عنوان عصر یخبندان تجربه کرده است. آب و هوا به شدت سرد شده است و دانشمندان معتقدند که بخش عمده و یا همه زمین چندین بار یخ زده است. زمین شناسان تخمین می زنند که زمین تا کنون چهار بار یخ زده است. بیشتر اوقات، زمین بدون یخ بوده است. دو دوره یخبندان جزئی حدود ۴۵۰ میلیون سال پیش و ۲۵۰ میلیون سال پیش رخ داده اند. در چند میلیون سال اخیر دمای زمین سرد شده است. از حدود ۲ میلیون سال پیش، با شروع دوره ای به نام پلیستوسن (Pleistocene) یا دوره چهارم زمین شناسی، تجمع و انباشته شدن یخ در قاره ها آغاز گردید. آخرین دوران کامل یخبندان حدود ۷۰.۰۰۰ سال پیش آغاز شد و گسترش آن تا ۱۸.۰۰۰ سال پیش به طول انجامید. توده ها و لایه های عظیم یخ به بیرون از بستر دریاچه های بزرگ آمده و مسیر رودخانه ها بسته شدند. رودخانه های می سی سی پی، میسوری و اهایو کاملا دگرگون شدند. این دوران ۱۱.۵۰۰ سال پیش به پایان رسید. اغلب دانشمندان معتقدند که زمین هم اکنون در دوران بین دو عصر یخبندان به سر می برد و عصر جدید یخبندان در راه است.

 

▪ چرا دوران یخبندان به وقوع می پیوندد

دانشمندان علت واقعی این پدیده را به طور کامل درنیافته اند. اغلب آنان بر این باورند که تغییرات جزئی در مدار و زاویه محور طولی زمین در اثر تاثیر گرانش سیارات دیگر، باعث می شود که میزان انرژی دریافتی از خورشید تغییر کند و عصر یخبندان آغاز شود.

برخی دانشمندان نیز معتقدند که تغییرات مقدار دی اکسید کربن در جو زمین عامل وقوع تغییرات طولانی مدت در آب و هوای زمین می شود. دی اکسید کربن، یک گاز گلخانه ای، گرمای خورشید را به دام انداخته و جو زمین را گرم می کند. بیشتر دی اکسید کربن موجود در زمین در سنگهای کربناتی مانند سنگ آهک حبس شده اند. آب و هوای امروز زمین می توانست بسیار گرم تر باشد اگر دی اکسید محبوس در سنگهای آهک در جو زمین آزاد می شد.

وقتی کوهستانهایی با سیلیکات فراوان در اثر فرسایش تجزیه می شوند، کلسیوم و منیزیوم از سنگها آزاد می شوند. این عناصر با آب شسته شده و به دریا می رسند یعنی جاییکه موجودات زنده برای ساخت صدف های کربنات محافظ، این مواد شیمیایی را جذب می کنند. این ارگانیزم در نهایت مرده و به کف دریا می رود و در آنجا با تجمع و رسوب در تشکیل سنگ های آهکی شرکت می کند. این فرایند که چرخه کربنات - سیلیکات نام دارد، دی اکسید کربن موجود در هوا را جذب می کند.

با کم شدن دی اکسید کربن در هوا، گرمای خورشید در زمین باقی نمی ماند در نتیجه هوا آنقدر سرد می شود که می تواند یک دوران یخبندان را آغاز کند. سنگ آهک پس از فرسایش، دی اکسید کربن را به هوا پس می دهد و به این صورت گرما را در زمین توزیع می کند. به علاوه قسمتی از این سنگها بر اثر فرورانش به درون جبه فرو می روند. در آنجا به سبب گرما و فشار زیاد به ماگما تبدیل می شوند.

دی اکسید کربن موجود در ماگما می تواند از طریق فوران های آتشفشانی به هوا باز پس داده شود. تئوری پردازان می گویند در خلال دوران پیش کامبرین آتشفشانها مقادیر زیادی دی اکسید کربن را به جو زمین فرستاده اند. این گاز به دلیل تاثیرات گلخانه ای هوای زمین را گرم و باعث ذوب شدن یخهای عصر یخبندان شده است.

فوران آتشفشان

آتشفشانو گرم شدن زمین

آتشفشان

آتشفشان

 آتشفشان روزنه‌ای در سطح زمین است که سنگ‌های گداخته، خاکستر و گازهای درون زمین از آن به بیرون فوران می‌کنند. فعالیت آتشفشانی با برون‌افکنی صخره‌ها، با گذشت زمان باعث پیدایش کوه‌های آتشفشانی بر سطح زمین می‌شود. آتشفشان‌ها معمولاً در نقاطی یافت می‌شوند که ورقه‌های زمین‌ساخت، همگرایی یا واگرایی دارند.
آتشفشان یک ساختمان زمین شناسی است که به وسیله آن مواد آتشفشانی (به صورت مذاب ، گاز ، قطعات جامد یاهر 3)از درون زمین به سطح آن راه می یابند. انباشتگی این مواد در محل خروج، برجستگی هایی به نام کوه آتشفشان ایجاد می نماید.
آتشفشان یکی از پدیده های طبیعی و دائمی زمین شناسی است که در طول تاریخ زمین شناسی نسبتا بدون تغییر باقی مانده و در ایجاد، تحول و تکامل پوسته و گوشته زمین نقش اساسی داشته و دارد.

تولید مواد آتش فشانی و پدیده های مؤثر در ایجاد آتشفشان از دوره پرکامبرین تا عهد حاضر تغییر چندانی نداشته است و آنچه در این راستا تغییر کرده است، نوع دانسته ها، چگونگی اندیشیدن و نحوه بهره گیری از آنهاست.آتشفشانها پدیده های جهانی هستند و در سایر کرات منظومه شمسی به ویژه سیارات مشابه زمین یک پدیده عادی محسوب می شود و آتشفشان بی شک در کیهان نیز رخ می دهد.
همچنین پوشش سطحی ماه اغلب با سنگ های آتشفشانی پوشیده شده است و بارزترین ارتفاعات مریخ توسط آتش فشانها ساخته شده است.
فوران های فومرولی در برخی کرات مانند قمر آیو در سیاره مشتری یک پدیده عادی می باشد. زبانه های آتش و لکه های خورشیدی را جدا از ماهیتشان، می توان نوعی فوران آتش فشانی در خورشید تلقی نمود.
علم آتشفشان شناسی به مباحث نحوه تشکیل و تحول ماگما، چگونگی جابجایی و حرکت انواع مواد، گدازه ها و ماگماها و نیز تحولات آنها در اتاقک های ماگمایی، چگونگی فعالیت آتش فشان ها و گسترش مواد آتشفشانی در سطح زمین، چگونگی تحول مواد آتشفشانی و ... اشاره می کند. علم آتشفشان شناسی از برخی علوم زمین چون پترولوژی ، تکتونیک جهانی، ژئوشیمی، چینه شناسی ، رسوب شناسی ، ژئوفیزیک ، کیهان شناسی و برخی دیگر از علوم تجربی مانند شیمی، فیزیک ، آمار و ریاضی کمک می گیرند.

آتشفشان ها

تعريف :
آتشفشانها، مکانهايى هستند که به علل مختلف فيزيکى و تکتونيکى مواد مذاب درونى زمين را به شکل گدازه‌هاى آتشفشانى، مواد پيروکلاستيک و گازها از خود خارج و امکان راهيابى آنها را به سطح زمين مى‌دهند. يک انفجار آتشفشانى مى‌تواند همراه با خروج قطعات سنگى جامد، مواد مذاب و گازهاى آتشفشانى باشد. بطور معمول هر يک از ما با شنيدن نام آتشفشان، گدازه‌هاى آتشفشانى سيال و روان را به خاطرمى‌آوريم که با حرکت خود هر چيزى را در روى سطح زمين به کام خود مى‌کشد. عواملى همچون غلظت ماده مذاب سيال، ميزان گازها، شيب سطح زمين و سرعت سرد شدن بر روى ميزان سرعت حرکت گدازه‌ها تأثيرگذار مى‌باشند. يک فوران آتشفشانى قادر است ستونى از مواد مختلف را تا ارتفاعى حدود 19 کيلومتر (در بالاى قله آتشفشان) به بيرون پرتاب نمايد و منجر به تشکيل يک ابر آتشفشانى گردد. در 15 سال اخير بيش از 80 فروند هواپيماى تجارى در اثر برخورد با ابرهاى آتشفشانى صدمه ديده‌اند. خاکسترهاى آتشفشانى حاصل از يک فوران قادرند تا منطقه وسيعى در اطراف خود را بپوشانند و اين وسعت گاه تا 35000 کيلومترمربع را نيز دربرمى‌گيرد.

تصوير 1- ابرهاى آتشفشانى بر فراز ام تى پيناتوبو (فيليپين) ،1991
گازهاى آتشفشانى به صورت مستقيم مى‌توانند بر روى سلامتى انسانها تأثيرگذارند و يا با تسهيل در ايجاد بارانهاى اسيدى مشکلاتى را ايجاد نمايند. جريانهاى مواد پيروکلاستيک، زمين لغزشهاى حاصل از آتشفشانها، جريانهاى گلى (Lahars) از جمله پديده‌هاى مخربى مى‌باشند که با وقوع آتشفشانها همراهند. در هر سال تقريباً 50 فوران آتشفشانى در جهان رخ مى‌دهد. خطرهاى ناشى از يک آتشفشان خاص، بستگى به نوع عملکرد، نوع ماگما و نيز جايگاه زمين شناسى و جغرافيايى آن دارد. نظير زمين لرزه ها، پراکندگى و عملکرد آتشفشان ها توسط شکل هندسى صفحات تکتونيکى کنترل مى شود و آتشفشان ها در سه خاستگاه تکتونيکى ديده مى شوند. در درجه نخست تمرکز آنها در مناطق بين صفحات تکتونيکى بسيار زياد است. نزديک به 80% آتشفشان هاى فعال در مناطق فرورانش يعنى جايى که صفحات تکتونيکى توسط صفحة ديگر به زير مى روند واقع اند. آتشفشان‌هاى واقع در منطقة فرورانش انفجارى ترين نوع هستند. مهمترين نوع اين آتشفشان ها استراتوولکانو و آتشفشان مرکب است. نوع دوم، آتشفشان هاى ريفتى مى باشند و در جايى که صفحات از يکديگر دور مى شوند، رخ مى دهند. اين نوع آتشفشان ها با انفجار کمترى همراهند و در کف اقيانوس ها واقع مى شوند. نوع سوم، آتشفشان هاى نقطة داغ (Hot spot) مى باشند که در مرکز صفحات جايى که پوسته ضعيف بوده و اجازة نفوذ مواد مذاب از درون زمين داده مى شود ايجاد مى شوند. در حدود 80% آتشفشان‌هاى فعال روى زمين در منطقة حلقة آتشين قرار گرفته اند.

در کشور ما عظيم‌ترين فعاليتهاى آتشفشانى مربوط به دوره ائوسن مى‌باشند که در سه منطقه جغرافيايى، ايران مرکزى (اروميه – دختر)، البرز و بلوک لوت توسعه دارند. اما از ديدگاه کاربردى آتشفشانهايى فعال شمرده مى‌شوند که در دوران کواترنر فعاليتى را از خود نشان داده باشند. مهمترين اين آتشفشانها در ايران خصوصياتى مانند خروج بخار آب، گازهاى گوگردى را در مرحله گوگردزائى نشان مى‌دهند. البته براى اينکه مشخص گردد که آتشفشانى پتانسيل فعاليت مجدد را نشان مى‌دهد يا نه مطالعات جامعى مورد نياز است. چنين آتشفشانهائى بايد بصورت مداوم تحت بازرسى و کنترل باشند. گروه زمين شناسى مهندسى سازمان زمين‌شناسى کشور، طرح کنترل و مطالعات ادوارى آتشفشانهاى با قابليت فعاليت را در دستور کار خود قرار داده و مطالعه منظم در مورد فعاليت دماوند در اين گروه از مدتى پيش آغاز گرديده است.

آتشفشان هاى منفرد
بسيارى از افراد فکر مى کنند که آتشفشان ها از يک دودکش مرکزى از يک منطقه نظير يک کوه بلند فوران مى کنند. اکثريت فعاليت آتشفشان ها نزديک به مرکز صفحات زمين ساختارى اتفاق مى‌افتد. همچنين بيشتر آتشفشان ها روى مناطق فرورانش قرار گرفته اند و معرف مکان هايى هستند که ماگماها در عمق در اثر ذوب شدن ورقه (slab) ليتوسفر اقيانوسى يا با ذوب ليتوسفر فوقانى يا استنوسفر در حال فرورانش به سمت بالا صعود مى کنند. مجاورت با يک منطقة فرورانش، معرف يک منطقة آتشفشانى است، همين طور احتمال زمين لرزه و خطرهاى همراه با آن، در اين ناحيه وجود دارد.
آتشفشان ها توسط نوع ساختمانى که تشکيل مى دهند، رده بندى مى شوند. ساختمان آنها معمولاً منعکس کنندة نوع مواد آتشفشانى است که فوران مى کند و اغلب نوع جايگاه تکتونيکى نيز از روى آن مشخص مى شود. اين ويژگى ها تا حد زيادى در تعيين نوع فوران از چنين آتشفشان هايى که در آينده احتمال آن داده مى شود، کمک فراوانى مى کنند.
در آتشفشان هاى «سپرى شکل» ، مواد مذاب بازالتى که نسبتاً از نظر SiO2 فقير و داراى ميزان بالايى از تمرکز آهن و منيزيم هستند، نسبتاً روان بوده و به آزادى و سهولت جارى مى شوند و فاصلة زيادى را از نقطه فوران طى مى کنند. نوع توپوگرافى و منظر آتشفشانى تشکيل شده بسيار مسطح است. به دليل شباهت اين آتشفشان ها به سپر مسطح، به آنها آتشفشان هاى سپرى (Shield volcano) گويند. هرچند مواد مذاب به صورت متناوب روان مى شوند و ممکن است از نظر ضخامت نازک و کمتر از چند متر ضخامت داشته باشند،‌ولى چندين فوران مادة مذاب باعث به وجود آمدن ضخامت گسترده اى مى شود. براى مثال، جزاير هاوايى از نوع آتشفشان سپرى است. مرتفع ترين نقاط اين جزاير، ارتفاعى در حدود 5/3 کيلومتر از سطح دريا دارد اگر اندازه گيرى ها دقيق باشد، اين ارتفاع بسيار قابل توجه است.
در آتشفشان هاى گنبدى،‌ مواد مذاب آتشفشانى حاوى SiO2 بيشتر و فقير از آهن و منيزيم نسبت به مواد مذاب بازالتى هستند، همچنين مواد مذاب ويسکوزيتة بالايى دارند و به آسانى در سطح روان نمى‌شوند. اين مواد که به صورت خميرى به سطح راه مى يابند، ساختمانى متراکم ايجاد مى کنند که داراى پهلوهاى با شيب زياد است و يک گنبد آتشفشانى را تشکيل مى دهند. گدازه‌هاى ضخيم و متحرک با جريان بسيار کم بسرعت انسجام يافته و باعث مسدود شدن راه دودکش و مجرا مى گردند.
هنگامى که ماگما به طرف بالا حرکت مى کند از فشار بر روى آن کاسته مى شود و گازهاى محلول در آن شروع به خارج شدن و فرار از آن مى کنند. بعضى اوقات گازهاى تحت فشار در ماگماى در حال بالا آمدن، به طور ناگهانى و با قدرت زياد همراه با انفجار از آن خارج مى شود و بخش هايى از ماگماى محلول به صورت بخش هايى با انفجار توأم خواهد بود. اين ماگما قبل از رسيدن به سطح زمين انسجام مى يابد. قطعات مواد آتشفشانى که به صورت ناهنجار فوران مى کنند در مجموع مواد آذرآوارى (pyroclastics) ناميده مى شوند. پرقدرت ترين فوران هاى آذر آوارى معمولاً آتشفشانهايى هستند که داراى مواد مذاب غليظ با ويسکوزيتة بالا مى باشند. در صورت اين ويژگى،‌ مواد مذاب قادر به حبس گازها مى‌باشند.
قطعات آذرآوارى در اندازه هاى متفاوت از بسيار بزرگ تا ريز يا به صورت خاکستر مى باشند. آتشفشان نوع ترکيبى داراى فوران هاى متناوب در زمان هاى مختلف مى باشند. بسيارى از اين آتشفشان‌ها ممکن است مقدارى مواد آذرآوارى و سپس مقدارى مواد مذاب و سپس مقدارى مواد آوارى و غيره از خود خارج کنند. آتشفشان هايى که بدين صورت و به شکل لايه اى ساخته مى‌شوند، به استراتوولکانو (stratovolcanoes) يا آتشفشان هاى چينه اى موسوم اند، زيرا از بيش از يک نوع ماده ساخته شده اند.


بيشتر آتشفشان هاى خطرناک در غرب ايالات متحده و همچنين آتشفشان دماوند در نزديکى تهران و نيز آتشفشان تفتان در نزديکى شهرستان خاش در استان سيستان و بلوچستان ،‌ از اين نوع اند. اين آتشفشان ها طبيعت سختى دارند و گاهى اوقات با فوران گاز همراه اند و گاهى اين گازها به حدکافى به تله مى افتند که باعث انفجار شده و مواد آذرآوارى به صورت باران سقوط مى کنند.

ساختمان آتشفشان

دودکش آتشفشانی مجرایی است که به وسیله آن مواد آتشفشانی از درون زمین به سطح آن راه می یابند. نک (Neck) مجرای آتشفشانی قدیمی است که اکنون از گدازه های قدیمی پرشده است و چون از سنگ های پیرامون خود مقاوم تر است، به صورت برجستگی ستون مانند باقی مانده و سنگهای اطراف آن که مقاومت کمتری دارند، فرسایش یافته اند.
دهانه آتشفشان: پایانه بالایی مجرای آتشفشان که اغلب از قسمتهای دیگر مجرا وسیع تر است، دهانه آتشفشان گفته می شود که شامل انواع مختلف ذیل می باشد:
دیاترم (Diatreme) عبارت است از دهانه های انفجاری که براثر انفجار ناشی از وجود گازهای آتشفشانی تشکیل گردیده است. این گازها خاستگاه ماگمایی و غیر ماگمایی دارند.
مآر (Maar) دهانه های نسبتا وسیع آتشفشانی که اغلب به وسیله بخار آب حاصل از گرمای ایجاد می شوند. مآرها اغلب در مناطق مرطوب و دریایی رخ می دهند.
کالدرا (Caldera) دهانه های خیلی وسیع آتشفشانی که قطر آنها به چندین کیلومتر می رسد و شامل انواع ذیل می باشد:
کالدرای انفجاری:این نوع کالدرا بر اثر انفجار حجم عظیم از مواد آتشفشانی و پی سنگ در اثر گازهای تحت فشار حاصل می شود و دهانه های وسیعی را تشکیل می دهد بالتدکالدرای آتشفشانی باندائی سان در ژاپن (فوران در سال 1888).
کالدرای ریزشی: متداولترین نوع کالدرا می باشد می باشد که عمل فرونشست و یا ریزش1، 1- Collap se
در اثر انفجار و خارج شدن حجم زیادی از مواد ماگمایی و نیز سنگینی بخشهای بالایی آتشفشان اتفاق می افتد که با ایجاد شکستگی های همراه است. ممکن است این شکستگی ها توسط مواد مذاب به صورت دایک پرشود و یا از طریق آنها مواد فرار یابد احتمالا مواد گدازه ای جدید به سطح کالدرا برسد.
اگر دایک ها به صورت حلقوی پیرامون مخروط آتشفشان ظاهر شوند به آنها دایک های حلقوی می گویند. در حالی که اگر دایک ها به سمت درون زمین به صورت همگرا یا متقارب باشند و یک نوع شکل مخروطی مانند ایجاد نمایند که راس آنها به طرف درون زمین باشد به آنها صفحات مخروطی گفته می شود.
در مواردی نیز دایک ها نسبت به مخروط آتشفشان آرایش شعاعی دارند که به آنها دایک های شعاعی گفنه می شود.
کالدراهای فرسایشی بر اثر فرسایش دهانه آتشفشان قدیمی و گسترش آنها به وسیله عوامل جوی، یخچالی و بادی حاصل می شوند. کراترهالکا کالا در جزیره ماوی هاوایی است.
مخروط آتشفشانی: برجستگی های مخروطی شکل که از انباشتگی مواد آتشفشانی در پیرامون دهانه آتشفشان حاصل می شود و بر حسب این که کدام مواد آتشفشانی تشکیل شده است تحت نام های مختلفی است:
مخروط های تغرایی که فقط از مواد آذرآواری تشکیل شده است.
مخروط های گدازه ای که فقط از گدازه تشکیل شده است.
مخروط های چینه ای که تناوبی از گدازه و مواد آذر آواری «پیروکلاستیک) است

ويژگى هاى طبيعى آتشفشان
از مهمترين ويژگى هاى محيطى و سيماهاى زمين شناختى بيشتر آتشفشان ها،‌ وجود چشمه هاى آب گرم، آبفشان، دهانه و مخروط آتشفشانى است. چشمه هاى آب گرم از جمله ويژگى هاى هيدرولوژيکى و سيماهاى زمين گرمايى هستند که در بسيارى مناطق آتشفشانى نظير دماوند و سبلان ديده مى شوند. آب هاى سطحى و زيرزمينى در تماس با سنگ هاى داغ گرم مى شوند و سپس در اثر چرخه به سطح راه مى يابند و چشمه هاى آب گرم را تشکيل مى دهند. چشمه هاى آب گرم منطقة سرعين در استان اردبيل به علت وجود کوه آتشفشان سبلان است. بهره بردارى از ويژگى هاى طبيعى آتشفشانى در بسيارى از مناطق جهان متداول است و مهمترين آن استفاده از انرژى زمين گرمايى جهت گرمايش، توليد برق، آب درمانى، کشاورزى، پرورش آبزيان و توريسم مى باشد.

بلاياى همراه با آتشفشان
آثار اوليه:
مواد مذاب (Lava) :
اکثر مردم که راجع به آتشفشان ها مطالبى شنيده اند، مواد مذاب را به عنوان مهمترين عامل در ايجاد خطر تصور مى کنند. عملاً مواد مذاب جان انسان ها را به مخاطره نمى اندازد. بيشتر مواد مذاب که پيشرفت مى کنند با سرعت بسيار کمى در حدود چند کيلومتر در ساعت يا کمتر پيش مى روند، و در نتيجه مى توان سرعت حرکت انسان را سريع تر از حرکت آن در نظر گرفت. با اين حال، مواد مذاب قادر به تخريب و صدمه زدن به املاک و سرزمين هايى که در سر راه آن قرار مى گيرند خواهند بود. درجة حرارت مواد مذاب اغلب بيش از 500 درجه سانتى گراد است و گاهى به 1400 درجه نيز مى‌رسد. مواد قابل احتراق، خانه ها، جنگل ها در چنين دمايى مى سوزند و بعضى مناطق توسط مواد مذاب که در حال انجماد هستند، احاطه مى شوند.
مواد مذاب آتشفشانى نظير سيالات ديگر هنگام ورود به سطح زمين در جهت سراشيبى حرکت مى‌کنند. يکى از ساده ترين راه هاى نگهدارى ساختمان ها و منازل، بنا نکردن آنها در نزديکى شيب ها و در مسير حرکت مواد مذاب آتشفشانى است. به دلايل گوناگون، در طول تاريخ، انسان ساختمان ها و شهرها را در نزديکى آتشفشان بنا کرده است. اولين دليل اين بوده که انتظار نمى رفت آتشفشان فعاليت مجدد پيدا کند، همچنين خاکى که بر روى سنگ هاى آتشفشانى تشکيل مى گردد ممکن است بسيار آهسته بوجود آيد ولى اين خاک بسيار حاصلخيز است.


هنگامى که بخشى از تودة عظيم مواد مذاب انسجام يابد، مى تواند به صورت يک سد از جريان مواد مذاب جلوگيرى کند. هر قدر مواد مذاب سردتر شود، ضخامت آن زيادتر و ويسکوزيته آن بيشتر و سرعت حرکت آن کاهش مى‌يابد. و اگر آب در دسترس باشد مى‌توان از آن براى سرد کردن مواد مذاب استفاده نمود.
در جايى که توقف مواد مذاب عملى نيست، ممکن است با انحراف مسير حرکت، مواد مذاب را به جاى جريان در مناطق مسکونى و اقتصادى مهم، به مناطق کم اهميت انتقال داد.

جريان هاى گل
مواد آذرآوارى در مناطق پوشيده از برف خطرهاى خاص خود را دارند. حرارت حاصل از سقوط خاکستر و مواد داغ، موجب ذوب شدن برف ها شده و سبب ايجاد يک جريان گل (Flow Mud) توسط آب هاى در حال ذوب شدن مى شود که به آن لاهارا (Lahara) گويند. چنين جريانى از گل به طرف شيب و معمولاً در جهت نهرها و کانالها حرکت کرده و آنها را مسدود مى کنند و باعث ايجاد سيل مى شوند. اين گونه رسوبات آذرآوارى که از ذوب شدن برف ها و ايجاد جريان رسوبات به صورت گل ايجاد مى شود، در منطقة آتشفشانى سبلان نيز در رخنمون هاى رسوبى مشاهده مى شود. در منطقه سبلان رسوبات گسترده لاهارا نشان دهندة وقوع جريانهاى گلى در گذشته مى باشد و بدون شک وقوع چنين پديده‌اى در آينده نيز امکان پذير مى باشد.
يکى از انواع بخصوص فوران ها و انفجارات آتشفشانى و آذرآوارى، مخلوطى از گازهاى داغ و خاکستر داغ و ريزدانه به نام nuee ardente مى باشد که بسيار کشنده است. اين گونه ابرهاى سوزان (glowing clouds) بسيار گرمند و در داخل ابر دما تا 1000 درجه نيز مى رسد و قادرند از شيبها بطرف پايين با سرعتى حدود صد کيلومتر در ساعت روان شوند و باعث از بين رفتن و به آتش کشيدن همه اجسام در طول مسير شوند. از آنجايى که ابرهاى سوزان ممکن است به طور ناگهانى تشکيل شوند نمى توان از ايجاد آن جلوگيرى کرد و وقوع آن را اطلاع داد، ولى مى توان گفت که ايجاد آنها جزء فعاليت هاى اولية آتشفشان محسوب نمى شود. به عقيده معين وزيرى و امين سبحانى (1357) آخرين فعاليت هاى انفجارى آتشفشان تفتان شامل دو فاز انفجارى است. در اين انفجارات از يک طرف روانه هاى ابر سوزان بر دامنه جنوبى کوه تفتان سرازير شده و از طرف ديگر پهنه هاى وسيع سنگهاى آتشفشانى نظير توف دامنه ها و دشت هاى اطراف آتشفشان را پوشانيده است. بنابراين با توجه به سوابق زمين شناسى و مطالعات موجود مى توان نتيجه گيرى کرد که آتشفشان تفتان قادر به ايجاد ابرهاى سوزان مى باشد که اثرات زيست محيطى عمده اى به همراه خواهد داشت.

فعاليت آذر آوارى
علاوه بر مواد مذاب و پيروکلاستيک، آتشفشان ها داراى گازهاى مختلفى هستند. بسيارى از آنها نظير بخار آب و CO2 سمى نيستند، ولى با اين حال اين قبيل گازها هنگامى که از نظر تمرکز بالا باشند، سمى و خطرناکند. گازهاى ديگر نظير CO و گازهاى مختلف سولفور، اسيد کلريدريک نسبتاً خطرناک و سمى اند. بسيارى از افراد با وجود آگاهى از وجود گازهاى آتشفشانى، جان خود را از دست داده اند. گاز CO2 در حدود 50% سنگين تر از هواست و چنين گازى در اثر چگالى بالاتر از هوا به آهستگى بر روى سطح زمين پراکنده مى شود. در اين حالت، اگر شخص توسط اين گاز احاطه شود، به علت نرسيدن اکسيژن خفه مى شود و چون اين گاز بى رنگ و بى بوست، شخص هيچ گونه آگاهى از احاطه شدن درون اين ابر نخواهد داشت. منشأ گاز و علت وقوع ناگهانى آن هنوز مورد بحث و بررسى است. چون CO2 يکى از گازهاى عادى آتشفشانى است، ممکن است از ماگماى سطحى رها شده و به درياچه راه پيدا کرده باشد و در آب هاى زير انباشته گرديده باشد. وارونگى و چرخة فصلى آب درياچه در اثر تغيير دما باعث رها شدن آن به اتمسفر محيط شده است.
انفجار در اثر تجمع بخار در بعضى از آتشفشان ها، بسيار مهيب و کشنده است. اين ويژگى به سبب قرار گرفتن اين آتشفشان ها در مکان هاى خاص است. در مورد جزاير آتشفشانى، بايد گفت مقدار زيادى آب دريا به درون سنگ ها نفوذ کرده و آب نفوذى با ماگماى داغ در زير تماس پيدا مى کند و به بخار تبديل مى شود. در اين هنگام آتشفشان را شبيه يک ديگ بخار به حد انفجار مى رساند. اين نوع فوران ها، فرياتيک (Phreatic eruption) نام دارند.



آثار ثانويه
فوران منفرد آتشفشانى، هرچندکوتاه مدت، قادر به تأثير آب و هوا در سطح جهانى است. فوران‌هاى شديد همراه با انفجار مقدار زيادى خاکسترآتشفشانى به داخل اتمسفر وارد مى کنند. اين گرد و غبار چندين سال طول مى کشد که فرونشست کند. در اين حين گرد و غبار حاصله، به طور بخشى باعث عدم ورود اشعة خورشيد به زمين شده و موجب سردشدن محسوس سطح زمين مى شود.
آثار آب و هوايى آتشفشان ها به آثار غبار خلاصه نمى شود. آتشفشان الچيچون در سال 1982 گرد و غبار زيادى ايجاد نکرد، اما مقدار زيادى گاز سولفورى به داخل اتمسفر فرستاد. اين گاز موجب ايجاد اسيدسولفوريک شد که در نقاط مختلف زمين به صورت باران فرود آمد. قطرات اسيد حاصله نه تنها باعث سد شدن خورشيد نظير گرد و غبار شد،‌ بلکه اين اسيد به صورت باران اسيدى به زمين باريد.

بلاياى آتشفشانى
بيشتر مرگ و مير حاصله از آتشفشان، هنگامى است که نوع فوران انفجارى و همراه با مواد آذر آوارى باشد. لاهارا و جريان هاى گل در حدود 10 درصد از بلاياى حاصله از آتشفشان را سبب مى شوند. از طرف ديگر، فوران هاى بيرون ريزنده مواد مذاب و خاکسترهاى در حال فرود (Tephra)، صدمات زيادى را به اراضى مى رسانند.
نظير بسيارى از بلاياى طبيعى ديگر، تأثير فوران هاى آتشفشانى بر روى انسان ها، به ميزان بسيار زيادى به تراکم جمعيت و نوع ساختمان ها در اين مناطق بستگى دارد. اغلب حواشى آتشفشان ها مناطقى هستند که محل هاى مناسبى براى زيست مى باشند.
موضوعى که در مورد آتشفشان ها بايد خاطر نشان ساخت اين است که آتشفشان ها منابع طبيعى مهمى نيز به شمار مى روند. به غير از حاصلخيز بودن بعضى خاکسترها، آتشفشان ها منبع توليد انرژى، مصالح ساختمانى و نيز منبع درآمد از طريق جلب گردشگرد مى باشند.

پيش بينى فعاليت آتشفشان ها
از نظر فعاليت، آتشفشان ها به سه گروه تقسيم مى شوند: 1) فعال، 2) خفته (dormant) ، 3) خاموش يا مرده.
متأسفانه قوانينى که در مورد بررسى آتشفشان ها وجود دارد، آنچنان دقيق نيست. به طور کلى، آتشفشان هنگامى فعال ناميده مى شود که در سال هاى اخير فوران کرده باشد. چنانچه آتشفشانى اخيراً فوران کرده باشد و از نظر ظاهرى و فرسايش تازه به نظر برسد، از نوع غيرفعال و يا خفته است اما داراى پتانسيل فعاليت مى باشد. به طور کلى، يک آتشفشان که به تازگى فوران نداشته و به نظر مى رسد که تحت تأثير فرسايش زياد نيز بوده است خاموش يا مرده محسوب مى شود و احتمال فعال شدن آن بسيار کم است.
آتشفشان ها در الگوى فعاليت خود بسيار متفاوتند. از نظر آمارى، يک آتشفشان تيپيک هر 220 سال يک بار فوران مى کند. اما 20% آنها کمتر از يک بار در هزار سال و 2% آنها کمتر از يک بار در سال فوران مى کنند. مدت زمان طولانى آرامش، تضمينى براى خاموشى آتشفشان نيست.
اولين قدم در پيش بينى فوران هاى آتشفشانى، زيرنظر گرفتن و پايش اين آتشفشان ها است. با اين وجود، در تمام مواقع به اندازة کافى افراد و نيز وسايل و ابزار مورد نياز، در دسترس نيستند. به طور تخمين، در حدود 300 تا 500 آتشفشان فعال در دنيا وجود دارد (اين ميزان براساس مطالعات تغيير مى‌کند). بررسى و در نظر گرفتن آنها، به تنهايى وظيفة بزرگى است. معمولاً بازرسى و بررسى مرتب و دقيق آتشفشان ها تنها بعد از اينکه نشانه هايى از فعاليت در آنها مشخص مى شود، صورت مى گيرد. آتشفشان هاى خفته ممکن است در هر زمانى فعال شوند، به طور کلى فعاليت اين گونه آتشفشان ها نيز بايد پايش و زيرنظر گرفته شوند. از نظر تئورى، مى توان از آتشفشان هاى خاموش چشم پوشى کرد به شرطى که خاموشى آنها کاملاً ‌مشخص شده باشد.

پيش درآمدهاى آتشفشان
فوران هاى آتشفشانى مهم به طور آنى اتفاق نمى افتند، اين قبيل فوران ها با يک سرى تغييرات محيطى گوناگون در اثر بالا آمدن مواد مذاب به سطح زمين همراهند. مشاهدات و اندازه گيرى اين تغييرات، مى تواند به عنوان يک سيستم آگاهى و نيز پيش بينى هاى قابل اعتماد به کار گرفته شود.
سازمان رفع بلاياى ملل متحد (United Nations Disaster Relief Organization) در سال 1985 پديده هاى فيزيکى و شيميايى مختلف غيرعادى را که قبل از آتشفشان رخ مى دهد، طبقه بندى کرد (جدول 1). متأسفانه چنين پديده هايى هميشه اتفاق نمى افتند، از اين رو پيش بينى اکثر آتشفشان‌ها قدرى مشکل است.

فعاليت هاى لرزه اى


- افزايش فعاليت موضعى زمين لرزه ها
- صداى غرش قابل ضبط و ثبت

تغيير شکل زمين


- باد کردن يا بالا آمدن محل خروج مواد آتشفشانى
- تغيير در شيب توپوگرافى زمين در نزديکى آتشفشان

3- پديده هاى زمين گرمايى


- افزايش خروجى آب از چشمه هاى آب گرم
- افزايش خروجى بخار از فرمرول ها
- افزايش دماى چشمه هاى آب گرم يا افزايش خروج گاز
- افزايش دماى درياچة احتمالى موجود در دهانه (crater)
- ذوب شدن برف يا يخ موجود در بالاى آتشفشان
- سفيدشدگى (Whitening) گياهان در شيب آتشفشان

4- تغييرات شيميايى


- تغييرات در ترکيب شيميايى گازهاى خروجى از دهانة آتشفشان (براى مثال افزايش در ميزان SO4 و H2S)
جدول 1. پديده هاى فيزيکى و شيميايى قبل از وقوع آتشفشان (نقل از دکر و دکر، 1998)

فعاليت هاى زمين لرزه اى
يکى از عادى ترين سيستم هاى آگاهى در بدو وقوع آتشفشان، فعاليت هاى زمين لرزه اى است. بالا آمدن حجم زيادى از مواد مذاب و گازها از ميان ليتوسفر در زير آتشفشان نيروى زيادى را بر روى سنگ هاى ليتوسفر وارد مى کند، اين فرايند باعث ايجاد زمين لرزه هاى کوچک مى شود. زمين لرزه باعث تکان و ايجاد يک زمين لغزش در حين برآمدگى در شيب دامنة آتشفشان شده و در اين حالت، از زون طبقات قرار گرفته در روى آتشفشان کاسته مى شود و مواد گازى به تله افتاده، خارج مى گردند. به طور کلى، ثبت امواج زمين لرزه در مناطق آتشفشانى بسيار مهم است، و اين قبيل اطلاعات لرزه نگارى همواره بايد به طور منظم ثبت و جمع آورى شوند.

تغيير شکل زمين
فرورفتگى نامتقارن يا بالا آمدن سطح آتشفشان ها، نشانه هاى آگاه کننده هستند و معمولاً منطبق با وجود يک ماگماى در حال بالاآمدن مى باشند و يا اينکه دلالت بر انباشته شدن گازها و فشار يا هردو دارند. اين موضوع در آتشفشان هاى مختلف متفاوت است، زيرا فشارها و نيروهاى اعمال شده و مقاومت سنگ هاى فوقانى متفاوت است. بالاآمدگى، کج شدگى و فعاليت هاى زمين لرزه اى ممکن است نشانة فوران در حال به سر رسيدن باشند، اما زمين شناسان هنوز قادر به پيش بينى زمان دقيق زمين لرزه‌ها نيستند.
در اين مورد استفاده از سيستم هاى مختلف بسيار ضرورى است. براى مثال، اندازه گيرى به طريق الکترونيکى [electronic distance measurement (EDM)] يکى از بهترين راه هاى تغييرات فاصله اى در سطح زمين است. هر چند اين روش اغلب در دسترس نيست و به داشتن هدف هاى مرئى بر روى آتشفشان نياز دارد. اندازه گيرى به وسيلة دستگاه (Global positioning System)GPS که با ماهواره ها در ارتباط است و داده ها را کسب مى‌کند نيز يکى از شيوه هاى تعيين تغييرات فاصله اى و تغيير شکل در روى آتشفشان ها مى باشد.

بررسى هاى حرارتى و زمين گرمايى
مادامى که مواد مذاب درونى زمين به طرف سطح زمين حرکت مى کنند، انتظار مى رود که درجة حرارت درونى زمين و شيب گرمايى افزايش يابد. اما بسيارى از آتشفشان ها بدون تغييرات حرارتى قابل اندازه گيرى و محسوس فوران کرده اند. با اين حال، بررسى درجة حرارت سطحى ممکن است مناطق گرم را که در آنجا ماگما تقريباً نزديک به سطح و نيز ممکن است به سطح برسد آشکار سازد. دماى چشمه هاى آب گرم و بخار متصاعد شده از آنها را به آسانى مى توان اندازه گيرى کرد، اما اين کار تنها يک بررسى غيرمستقيم از آنچه که در درون زمين مى گذرد مى باشد. با اين حال، هرگونه افزايش در دماى سطحى که مربوط به تغييرات جريان حرارت زمين باشد، ممکن است توسط يک دورة بارانى از نظر پوشيده بماند. مسئلة ديگر اين است که هدايت حرارت داخلى زمين به کندى به سطح برسد و عملاً براى امور پيش بينى مناسب واقع نشود. در صورت وجود يک درياچه در دهانه آتشفشان، اندازه گيرى هاى منظم دما معنى دار خواهند شد. چنين مشاهداتى را مى توان با اطلاعات حاصله از ماهواره ها تلفيق کرد. تصاعد گرما و حرارت يکى از ويژگى هايى است که به طريق سنجش از دور در ارزيابى بلايا به کار مى رود. انجام چنين اقدامات پايشى در منطقه آتشفشان سبلان که در آنجا درياچه اى نيز وجود دارد امکان پذير مى باشد و با مطالعات پيوسته مى‌توان فعاليت سبلان را همواره زيرنظر داشت.

بررسى هاى ژئوشيميايى
بسيارى از آتشفشان شناسان پيش بينى مى کنند که تغيير در ترکيب گازهايى که از آتشفشان بيرون مى‌آيند، احتمالاً نشانه هايى از فعال شدن يک آتشفشان هستند. با اين حال،‌ هرگونه تفسير در مورد پيش بينى ترکيب گازهاى حاصله از يک آتشفشان، کار بسيار دشوارى است، زيرا گازهاى آتشفشانى معمولاً داراى تغييرات قابل ملاحظه اى هستند. بنابراين معمولاً ممکن نيست بتوان تغييرات ترکيبى را که معرف شرايط خاص آتشفشان مى باشد مشخص کرد. يکى از اين روش ها تطابق طيف سنجى (Correlation Spectrometry) است که در آن اندازه گيرى جذب اشعة فرابنفش مدنظر است و به کمک آن مى توان تصاعد SO4 را بررسى کرد. مشاهدات عينى تصاعد بخار يا ابرهاى خاکستر، به شرايط اقليمى بستگى دارد.

بررسى هاى ديگر
درست مانند زمين لرزه ها، گزارش هايى موجود است که پيش بينى آتشفشان را توسط رفتار حيوانات (رفتار آنها قبل از وقوع آتشفشان غيرعادى مى شود) حکايت مى کند. شايد حيوانات نسبت به برخى از تغييرات که در روى زمين روى مى دهد حساس تر باشند. بدون شک تحقيقات بيشترى نياز است تا بتوان زمان و طبيعت فوران هاى آتشفشان هاى اصلى را به طور دقيق پيش بينى کرد.

عکس العمل در برابر پيش بينى فوران
هنگامى که اطلاعات به دست آمده نشان دهندة وقوع يک فوران مى باشد و ممکن است جمعيت منطقه اى را تهديد کند، امن ترين راه، تخلية منطقه تا زمان کاهش و فرونشست فعاليت هاى آتشفشانى است. با اين حال يک آتشفشان خاص ممکن است براى مدت زمان طولانى خطرناک باقى بماند. مرحلة فعال که شامل فوران هاى مقطعى است، ممکن است ماه ها يا سال ها ادامه داشته باشد. در اين گونه موارد، مستغلات بايد ترک شده و براى مدت زيادى به مناطق مسکونى مراجعت نکرد يا اينکه ساکنان بايد فوراً و به دفعات قادر به ترک محل باشند. در حال حاضر، با توجه به طبيعت نامعلوم در پيش بينى فوران ها، اقدامات احتياطى لازم است.
پيش بينى دقيق و ارزيابى صدمات مخصوصاً در مورد آتشفشان هايى که مدت زيادى فعال نبوده اند، بسيار دشوار است. اين امر بدليل نبود سوابق تاريخى و مقايسة آنها با اطلاعات موجود است.
به طور خلاصه، بسيارى از فعاليت هاى آتشفشانى در نزديکى مرزهاى صفحات تکتونيکى متمرکزند. آتشفشان ها از نظر نوع فوران متفاوتند، همچنين خطرهاى حاصله از آنها نيز متفاوت است. آنهايى که در اطراف بلندى هاى در حال گسترش و نقاط داغ وجود دارند، معمولاً آرام ترند و مواد مذاب فوران شده از نوع گدازة بازالتى است. آتشفشان هاى منطقة فرورانش موجب ايجاد يک مادة مذاب با ويسکوزيتة بالا و غنى از سيليس و گازها مى شوند. بنابراين علاوه بر مواد مذاب، مقدار زيادى مواد آذرآوارى و نيز ترکيبات و محصولات کشنده نظير ابرهاى سوزان و گازهاى سمى ايجاد مى کنند. در حال حاضر، آتشفشان شناسان قادر به آشکار سازى نشانه هاى اوليه که يک آتشفشان در مراحل اوليه ايجاد مى کند مى باشند، اما نمى توانند زمان دقيق يا نوع فوران را مشخص کنند. با اين حال، آتشفشان‌هاى منفرد ويژگى هاى فورانى خاصى نشان مى دهند. بنابراين دانش نوع فوران آتشفشان و تاريخچة آن اجازه مى دهد که طبيعت کلى فوران ها و احتمالاً فعاليت مجددآنها در آيندة نزديکى را پيش بينى کرد.
پايش کافى و صحيح، ويژگى هاى ژئوفيزيکى، تغييرات توپوگرافى و فعاليت هاى زمين لرزه اى و نيز تاريخچة اخير زمين شناسى آتشفشان ها، ممکن است تا حد زيادى براى پيش بينى فعاليت آتشفشان ها مفيد باشند.

▪ آئروسل سولفات و نقش آن در تغییرات آب و هوایی

 

▪ آئروسل سولفات و نقش آن در تغییرات آب و هوایی

 

اثر گلخانه ای واقعیت ژئوفیزیكی زندگی است. گازهای اتمسفری همچون دی اكسید كربن و متان گرما را به تله انداخته و برای زندگی موجودات كره زمین حفظ می كنند. این گازها سطح سیاره زمین را ۳۳ درجه سانتی گراد، از زیر نقطه انجماد تا میانگین كنونی ۱۷ درجه سانتی گراد، گرم می كنند. براساس مدل های گرمایش جهانی بیشتر گازهای با طول عمر زیاد كه حاصل فعالیت بشر هستند زمین را بیشتر از آنچه كه باید، گرم كرده اند. اما میان تئوری و مشاهدات تناقض وجود دارد. گرمای پیش بینی شده براساس افزایش غلظت گازهای گلخانه ای تا اندازه ای بیش از گرمای مشاهده شده در اتمسفر است. علاوه بر این روند گرم شدن نیمكره شمالی از الگوی جهانی تبعیت نمی كند. این تناقض و انحراف را چگونه می توان توجیه كرد؟ بیشترین احتمال مربوط به آئروسل سولفات است كه توانایی اتمسفر را برای بازتاب نور خورشید به فضا قبل از آنكه بتواند به سطح زمین برسد و زمین را گرم كند، افزایش می دهد.
ذرات سولفات با قطر ۱/۰ تا یك میكرون عمدتاً در نواحی صنعتی نیمكره شمالی در غلظت بالا یافت می شوند. نقش آنها در تولید باران اسیدی و به دنبال آن تولید چشم اندازهای باشكوهی همچون «گرند كانیون» سال ها است كه شناخته شده ولی توانایی این ذرات در سرد كردن آن هم توسط پراكندن نور خورشید و تاثیر آن در تغییرات آب و هوایی چند سالی است كه مورد مطالعه قرار گرفته است.
برای داشتن مدل های تغییرات ناگهانی آب و هوا و تدابیر صنعتی بایستی هم از سرمایش آئروسل و هم اثر گرمایش گازهای گلخانه ای مدنظر قرار بگیرند. از نظر تئوری آئروسل های صنعتی تنها ذراتی نیستند كه در سرمایش شركت دارند. چندین نوع آئروسل طبیعی وجود دارد اگرچه در ایجاد این تغییرات فاكتورهای اصلی به حساب نمی آیند. آئروسل های طبیعی اغلب شامل غبار سبك، نمك دریا و تركیبات سولفات آبزیان است كه این آئروسل ها دست كم در طول یك قرن از نظر غلظت، پراكندگی و خواص، ثابت بوده اند.
بنابراین، این تركیبات نمی توانند در تغییرات قابل مشاهده آب و هوا دخیل باشند. آئروسل های حاصل از آتشفشان هم اثر طولانی مدت ندارند. فوران عظیم آتشفشان تامبورا در سال ،۱۸۱۵ كراكاتوآ در سال ۱۸۸۳ و بیناتوب در سال ۱۹۹۱ تنها برای چند سال باقی ماند.
در مقابل آئروسل ناشی از فعالیت صنعتی بشر در اتمسفر افزایش یافته است. این افزایش ابتدا طی دوره صنعتی شدن، شروع و سپس با سرعت بیشتر از سال ۱۹۵۰ ادامه داشته است. اقلیم شناسان در بین تمامی تركیبات ریز آلوده كننده ای كه بشر تولید كرده، بیشترین توجه شان را بر روی تركیبات سولفور متمركز كرده اند.
به دلیل حجم زیاد اطلاعات كه در مطالعات باران اسیدی جمع آوری شده است، سولفات شناخته شده ترین آئروسل است. آئروسل های دیگر مانند دوده ناشی از سوختن گرد و خاك ناشی از گسترش صحرا و دود ناشی از سوزاندن مزارع، اثری با اهمیت كمتری نسبت به سولفور صنعتی دارند.
محققان در تحقیقات و محاسبات خود، احتمالات دارای اثرات بزرگ تر را وارد می كنند. برای سیستم پیچیده ای مانند آب و هوا تعیین میزان سرمای ناشی از آئروسل كار راحتی نیست. بسیاری از متغیرها كار را پیچیده می كنند كه از بین آنها می توان به میزان سولفور در اتمسفر، پراكندگی آن در دنیا، مكانیسم تشكیل آئروسل، درجه بازتاب ذرات و تاثیر آنها بر روی ابر اشاره كرد.
برای پیش بینی صحیح، داشتن فرض صحیح لازم است. برخی مطالعات اولیه نقشی را برای آئروسل ها در تغییرات آب و هوا قائل نبودند. به عنوان مثال یك فرض تائید نشده این بود كه غبار خارج شهرها دورنمای طبیعی آئروسل است. فرض دیگر این بود كه آئروسل ها بیشتر در سطح زمین تولید می شوند. این فرضیات تنها برای دو نوع آئروسل ارزش دارد. آئروسل هایی مانند نمك دریا و گرد و خاك جامد كه از طریق باد به اتمسفر راه می یابند و آئروسل هایی مانند دود صنعتی و دود ناشی از آتش سوزی جنگل و مزارع كه مستقیماً بالا می روند. مطالعات دهه گذشته نشان می دهد كه بیشتر آئروسل های سولفات از واكنش شیمیایی گازهای سولفور آزاد شده به هوا ناشی می شود. این واكنش ها در تروپوسفر انجام می گیرد كه گستردگی تروپوسفر از سطح زمین تا هوا ارتفاعی در حدود ۱۰ كیلومتر است. اقلیم شناسان برای محاسبه میزان افزایش سولفور در تروپوسفر، تكیه بر سرعت پخش صنعتی آن كرده اند.
این سرعت به عنوان راهنمایی عالی برای محاسبه تغییرات میانگین غلظت آئروسل سولفات اتمسفری در زمان به كار می رود. گازهای سولفور و سولفات تنها برای چند روز در تروپوسفر باقی می مانند پس غلظت متوسط در اتمسفر مستقیماً با سرعت تولید، میزان ساطع شدن و نیمه عمر این تركیبات متناسب است.
در نتیجه اثرات اولیه بایستی گسترش و پراكندگی ژئوگرافی منابع سولفور را نشان دهد. بیش از دو سوم میزان گازهای سولفور در تروپوسفر كه اغلب به فرم دی اكسید سولفور است نتیجه فعالیت بشر است. در حدود ۹۰ درصد این مقدار در نیمكره شمالی ایجاد می شود. در نیمكره شمالی میزان ساطع شدن گازهای سولفور به اتمسفر نسبت به نیمكره جنوبی پنج برابر حالت طبیعی است. حامل طبیعی اصلی سولفور به صورت سولفید هیدروژن یا دی اكسید سولفور و یا هر دو از آتشفشان و مرداب ایجاد می شود.
دی اكسید سولفور معمولاً در همان نیمكره ای كه تولید می شود باقی می ماند. مخلوط كردن گرمایی و شیمیایی اتمسفر دو نیمه زمین، زمانی در حدود یك سال نیاز دارد كه از متوسط نیمه عمر دی اكسید سولفور یا آئروسل سولفات تولید شده بیشتر است. اگرچه دو نیمكره الزاماً مناطقی جدا از هم هستند و آنقدر دور از هم به نظر می آیند كه پراكندگی آئروسل مربوط به هر دو نیمكره به هم ارتباطی ندارند با این وجود آئروسل نیمكره شمالی آب و هوای سراسر جهان را تحت تاثیر قرار می دهد و مانند پوشش ابری انعكاس زمین را كنترل می كنند. در حدود نیمی از گازهای سولفور توسط شست وشوی باران یا واكنش شیمیایی با گیاهان خاك یا آب دریا از اتمسفر از دست می رود. باقی مانده با تركیباتی در تروپوسفر اكسید شده و بدین ترتیب ذرات آئروسل تولید می شود و در حقیقت تمامی انواع گازهای سولفوردار در حضور عوامل اكسیدكننده به صورت شیمیایی واكنش می دهند.
یكی از مهم ترین این عوامل رادیكال هیدروكسیل است. واكنش هایی كه آئروسل سولفات را ایجاد می كنند به صورت نه چندان دقیقی به دو واكنش آسمان پاك (Clear Sky) و آسمان ابری (Cloud Sky) تقسیم شده اند. در واكنش آسمان پاك دی اكسید سولفور و دی متیل سولفید در حضور بخار آب از طریق توالی پیچیده ای از واكنش ها اسید سولفوریك گازی را ایجاد می كنند. اسید سولفوریك با بخار آب یا مولكول های اسیدسولفوریك دیگر واكنش می دهد تا فرم فشرده تری به خود بگیرد كه این تغییر شكل را تحت عنوان تبدیل گاز به ذره می نامند. اسید سولفوریك سپس با مقادیر جزیی آمونیاك واكنش می دهد تا فرم های هیدراته متنوعی از نمك های سولفات آمونیم به وجود آورده و به علاوه دی متیل سولفید هم می تواند فرم های قابل فشرده شدن متان سولفونیك اسید را به وجود آورد. اگرچه متان سولفونیك اسید از تركیبات مهم سازنده اتمسفر است و به عنوان مولكول ردیاب به فرم فسیل در هسته های یخی قابل اندازه گیری است اما تحقیقات اخیر نشان می دهد كه آئروسل های مربوط به آن فشردگی كوچكی دارند.
آئروسل سولفات همچنین در ابرها تولید می شود. این مسیر هنگامی شروع می شود كه دی اكسید سولفور در درون ذرات ابر حل می شود. درون ابر دی اكسید سولفور توسط غلظت های كمی از پراكسید هیدروژن كه در اثر تركیب دو مولكول هیدروكسیل تشكیل شده است، اكسید می شود. در اثر این واكنش اكسیداسیون اسیدسولفوریك و نمك های آمونیوم مربوط به آن تشكیل می شود.
درون قطرات ابر اسیدسولفوریك به فرم هیدراته وجود دارد. بخار شدن آب باعث به وجود آمدن محلول غلیظی از اسیدسولفوریك می شود. این عمل آئروسل هایی را ایجاد می كند كه از آئروسل های تشكیل شده توسط تبدیل گاز به ذره، قابل شناسایی است.
افینیته شیمیایی بالای اسید سولفوریك و نمك های آمونیم آن برای آب در توانایی آئروسل ها در بازتاب نور خورشید بسیار مهم است. هنگامی كه قطرات محلول كوچك با هوای مربوط مخلوط می شوند (مانند سرزمین های بسیار مرطوب یا اقیانوس) این قطرات رطوبت را جذب كرده و رشد می كنند. ذرات بزرگتر نور بیشتری را بازتاب می كنند كه دلیلی است بر افزایش مه موقعی كه رطوبت هوا بالا است.
در هنگام رطوبت نسبی ۸۰ درصد (میانگین جهانی برای هوای نزدیك زمین) مقدار مشخصی از سولفات نسبت به حالت رطوبت پایین در حدود دوبرابر بیشتر یا غبار تولید می كند.
همچنان كه براساس واكنش های شیمیایی ذرات سولفات تولید می شوند این ذرات در تروپوسفر از دو طریق باعث سرد شدن آب و هوا می شوند؛ یا به صورت مستقیم تحت شرایط آسمان صاف توسط بازتاب تشعشعات خورشید و یا به صورت غیرمستقیم توسط افزایش قدرت بازتاب ابرها. در حالت مستقیم یا آسمان صاف بر اثر بازتاب نور خورشید توسط آئروسل سولفات و بازگرداندن تشعشعات به فضا پرتو خورشیدی كمتری به سطح زمین می رسد. برای محاسبه نسبی انرژی كه به فضا بازگردانده شده دو روش وجود دارد: یك تكنیك براساس محاسبات چشمی دقیق و ارتباطی كه بین اندازه ذرات و اندكس بازتاب وجود دارد است و روش دیگر كه تخمین قابل باورتری می دهد بررسی ارتباط منطقی بین میزان آئروسل در اتمسفر و انرژی از دست رفته توسط بازتاب است.
این تجزیه و تحلیل بیان می كند كه سطح امروزی سولفات در حدود سه درصد پرتو خورشیدی را منعكس می كند كه ۱۵ تا ۲۰ درصد این مقدار به فضا برمی گردد كه در واقع به صورت كلی مقدار پرتو بازتاب شده ۵/۰ درصد است، هر چند متوسط كاهش نور خورشید به صورت واقعی در حدود نیمی از این مقدار است زیرا پوشش ابر در هر لحظه در حدود نیمی از سطح زمین را پوشانده است. پس در سطح زمین میزان اتلاف نور خورشید ۲/۰ تا ۳/۰ درصد محاسبه شده است. آیا این مقدار اتلاف انرژی خورشید مهم است؟
تشعشعات خورشیدی كه به لایه غبار سولفات نزدیك سطح زمین می رسند ۲۰۰ وات بر متر مربع انرژی دارند كه ۴/۰ تا ۶/۰ وات بر متر مربع از انرژی را از دست می دهند و از آنجایی كه میزان آئروسل در نیمكره شمالی بیشتر است میانگین Forcing در آنجا بیشتر است كه نزدیك یك وات بر متر مربع است. (اقلیم شناسان عبارت forcing را برای عواملی به كار می برند كه جدای از اتمسفر و اقیانوس بر تغییرات بالانس انرژی سیاره نقش دارند) این مقدار اتلاف انرژی ممكن است به نظر كوچك باشد اما كم اهمیت نیست.
افزایش كنونی دی اكسید كربن كه ناشی از فعالیت بشر است باعث تغییر بالانس گرمایی زمین شده و مقداری در حدود ۱۰ وات بر متر مربع بر آن افزوده است (هنگامی كه متان و نیتروزاكسید هم در نظر گرفته شوند این افزایش در حدود ۲ تا ۵/۲ وات بر متر مربع خواهد بود.) در مناطق صنعتی كه غبار غلیظی دارد سرمایش آئروسل سولفات با افزایش گرمای ناشی از دی اكسیدكربن قابل مقایسه است.
برای سنجیدن موشكافانه تر اثر آئروسل و توضیح توزیع ژئوگرافیكی آن محققان دانشگاه استكهلم و واشینگتن از یك مدل هواشناسی استفاده كردند كه محققان را قادر می كرد از تغییرات بالانس گرما كه تنها توسط اثر مستقیم سولفات ایجاد شده بود نقشه ای تهیه كنند. این مدل سه توده بزرگ غبار را در نیمكره شمالی نشان می داد: یكی از این توده ها در بالای قسمت شرق آمریكا باعث اتلاف بیش از ۲ وات بر مترمربع تشعشعات خورشید می شود. دو توده دیگر كه در بالای اروپا و خاورمیانه است بیش از ۴ وات بر مترمربع انرژی خورشید را بازتاب می كنند.
راه دیگری كه آئروسل سولفات طی آن زمین را سرد می كند ناشی از تاثیر بر ابرها است. در هنگام ابر تعدادی از ذرات سولفات به عنوان هسته ای برای تراكم ابر عمل می كنند. دانسیته «چگالی» هسته فشرده شده ابر تعداد و اندازه قطرات ابر را تعیین می كند.
برای مقابله با میانگین گرمای ایجاد شده توسط دی اكسید كربن كه طی این قرن افزایش یافته افزایش ۳۰ درصدی در تراكم ابرهای بالای اقیانوس های دنیا كافی است.
اگرچه مشاهدات نشان می دهد كه هسته های تراكم ابر در مناطق صنعتی بسیار زیاد شده است اما محققان چگونگی ارتباط تفاوت در هسته ها و تغییرات در میزان یا جرم آئروسل های ساخت بشر را نمی دانند. در نتیجه حدس افزایش تغییر بالانس انرژی غیرمستقیم آئروسل تا به حال ممكن نبوده است.
با در نظر گرفتن این واقعیت كه «مدل سازی كامل اثرات آب و هوایی آئروسل محدود است» ممكن است تعجب كنید كه اثر سرمایش آئروسل واقعیت است؟ یك روش درست برای پاسخ به این سئوال مقایسه تغییرات نیمكره شمالی با آنچه در نیمكره جنوبی اتفاق می افتد، است. در مجموع جهان طی ۱۰۰ سال گذشته ۵/۰ درجه سانتی گراد گرم تر شده است. اگر افزایش اثر گلخانه ای (نتیجه آن را افزایش گرما توسط انسان است) تنها مكانیسم تغییر بالانس انرژی آب و هوا باشد نیمكره شمالی باید سریع تر از نیمكره جنوبی گرم تر شود. نیمكره جنوبی بیشتر اقیانوس های دنیا را در خود دارد و تمایل كمتری به تغییرات دما دارد اما مشاهدات از جهات دیگری نیز قابل بررسی هستند: از سال ۱۹۴۰ نیمكره شمالی با سرعت كمتری گرم شده است. در واقع گرم شدن شدیدی كه اوایل این قرن در نیمكره شمالی اتفاق افتاد حوالی سال ۱۹۴۰ متوقف شد و تا سال ۱۹۷۰ تكرار نشد، هر چند در تمام این مدت گاز های گلخانه ای ساطع شده از مناطق صنعتی رو به افزایش بود. این به تعویق افتادن گرما ممكن است ناشی از خصوصیات متقابل آئروسل سولفات باشد.
اگرچه تغییرات به طور گسترده با زمینه سرد كردن ناشی از آئروسل موازی بود اما برای اثبات ارتباط، كفایت نمی كرد. در حقیقت نبود یك تفاوت قابل ملاحظه در تمایل به گرما در دو نیمكره قرن بیستم ناشی از تغییر بالانس انرژی حاصل از آئروسل است كه توزیع و تراكم ابرها كوچك است.
قسمت دیگری از مدارك از تحلیل های هدایت شده توسط IPCC (هیات بین المللی بررسی تغییرات اقلیمی) به دست می آید. در سال ۱۹۹۰ این هیات تناقضی را میان میانگین تغییرات دمای جهان و آنچه براساس مدل های آب و هوایی پیش بینی شده است خاطرنشان كرد. مدل ها پیشنهاد می كنند كه جهان باید سریع تر از آنچه كه گزارش می شود، گرم تر می شد. آئروسل سولفات برای توضیح این تناقض ممكن است كمك كننده باشد.
برای درك بهتر بایستی حساسیت اقلیمی را معرفی كنیم. در شبیه سازی كامپیوتری دانشمندان غلظت دی اكسیدكربن اتمسفر را دو برابر كردند و سپس به سیستم آب و هوا اجازه دادند تا خود را با شرایط همخوان كند.
تغییر در میانگین دمای جهان معیاری است از حساسیت میانگین دما به عوامل اثرگذارنده (تغییر دهنده) خارجی. IPCC برای این میزان حساسیت رقم ۵/۲ درجه سانتی گراد را پیشنهاد داده است. اگرچه حساسیت ممكن است محدوده ای بین ۵/۱ تا ۵/۴ درجه سانتی گراد را شامل شود. موقعی كه مشاهدات با نتایج حاصل از مدل های اقلیمی مقایسه می شود حساسیت آب و هوایی كمتر از ۵/۱ درجه سانتی گراد به دست می آید. به عبارت دیگر محاسبات تجربی حساسیت اقلیم عددی بیش از یك درجه كمتر از عدد پیشنهادی IPCC می دهد كه به سختی در محدوده مورد قبول قرار می گیرد.
این اعداد پیشنهاد می دهند كه گرمایش كنونی جهان توسط گازهای گلخانه ای ممكن است افزایشی در حدود ۵/۰ درجه سانتی گراد داشته و سپس توسط برخی پروسه های سرمایش خاتمه یابد.
متغیرهای طبیعی در پروسه سرمایش باید به حساب بیایند. از بین فاكتورهای خارجی مسئول سرمایش، آئروسل بهترین كاندید است. در حقیقت فاكتور سرمایش آئروسل به صورت مدل برای حساسیت آب و هوایی مقداری می دهد كه كمی بالاتر از عدد پیشنهادی IPCC است ولی درون محدوده قابل انتظار است. متاسفانه هیچ كدام از این بحث ها ما را قانع نمی كند طوری كه مطمئن باشیم همه چیز را فهمیده ایم. با توجه به ابهامات كمی واضح مدارك به طور كامل بیان می كنند كه آئروسل ها یك تاثیر بسیار مهم در آب و هوا دارند و آن مقابله با اثری است كه توسط گازهای گلخانه ای ایجاد می شود.
در واقع از سال ۱۸۸۰ تا ۱۹۷۰ سرمایش آئروسل كم و بیش افزایش اثر گلخانه ای را در نیمكره شمالی تعدیل می كند. (از سال ۱۹۷۰ ساطع شدن گازهای گلخانه ای سریع تر از ساطع شدن آئروسل افزایش یافت.)
عبارت تعدیل آئروسل و گاز گلخانه ای تا حدی غلط انداز است چون سرمایش آئروسل و اثر گلخانه ای خصوصیاتی دارند كه آنها را از اینكه خیلی خالص همدیگر را متوقف كنند، منع می كند. اول اینكه سرد شدن و گرم شدن اغلب در قسمت های مختلف دنیا اتفاق می افتد.
همانطور كه بیشتر دقت كنیم سرمایش سولفات ابتدا در مناطق صنعتی كره شمالی اتفاق می افتد. گرچه دی اكسیدكربن از طریق اتمسفر پخش می شود تغییر بالانس انرژی ناشی از اثر گلخانه ای بیشتر در اقیانوس های نیمه حاره و بیابان ها اتفاق می افتد. هر دو نوع تغییر بالانس انرژی ناشی از آ ئروسل و اثر گلخانه ای از نظر زمانی با هم اختلاف دارند. به تله انداختن گرما توسط دی اكسید كربن تنها به صورت ملایم در طول مدت زمان یك شبانه روز و در سرتاسر سال تغییر می كند. در مقابل اثر آئروسل خصوصیت روزانه و فصلی مخصوص به خود دارد. این اثر بیشتر در تابستان و البته تنها در ساعات روز اتفاق می افتد. «توماس كارل» از مركز ملی اطلاعات هواشناسی و همكارانش نشان دادند كه ایالات متحده، اتحاد جماهیر شوروی و چین در میانگین دمای مینیمم سالانه افزایش نشان می دهند اما میانگین دمای ماكزیمم افزایشی ندارد. بنابراین ممكن است آئروسل ها گرم شدن گلخانه ای را طی روز تعدیل كنند نه در شب. چگونه باید مدارك به دست آمده از سرمایش آئروسل را به هم ربط دهیم؟
یك راه خوب برای قضاوت كردن مقایسه آن با افزایش اثر گلخانه ای است.
اگرچه IPCC پیشنهاد كرد كه در مقیاس وسیعی ساطع شدن دی اكسید كربن را كم كنیم اما نمی تواند به صورت نتیجه گیری بگوید كه تغییرات غلظت گاز گلخانه ای باعث گرمای قابل مشاهده جهان می شود چراكه دقیقاً همان شرایط برای تغییر بالانس انرژی ناشی از آئروسل نیز به كار می رود. اقلیم شناسان تاكنون مدرك بی چون و چرا و سرراستی را برای اثبات سرمایش سولفات نیافته اند.
با این همه اساس نظری قوی، هماهنگی اطلاعات با آنچه كه انتظار داریم و نبود هر نوع مدرك مخالف اطمینان قابل باوری را در مورد واقعی بودن سرمایش آئروسل به ما می دهد. اما دو محدوده شك، توانایی پیش بینی ما را محدود می كند: فهمیدن فیزیك تغییرات اقلیم جهان و پیش بینی سطوح ساطع شدن های بعدی دی اكسید سولفور. كاهش ساطع شدن دی اكسید كربن و دی اكسید سولفور دو نتیجه مقابل دارد. به دلیل اینكه چرخه كربن سیستم آب و هوا به تغییرات به آهستگی پاسخ می دهد، گرمای ناشی از دی اكسید كربن برای ده ها سال ادامه دارد. در مقابل كاهش ساطع شدن دی اكسید سولفور باعث توقف سرمایش ناشی از دی اكسید سولفور می شود چرا كه نیمه عمر آئروسل سولفات در اتمسفر كوتاه است. البته مباحث زیادی در مورد تغییر بالانس انرژی و سولفات وجود دارد.
اما آنچه اهمیت دارد این است كه بدانیم چگونه پروسه های مربوط به آب و هوا مسئول تغییر بالانس انرژی هستند كه به تنهایی بر سطح زمین عمل نمی كند. ما نوش دارویی برای حل مسئله تغییرات جهانی نداریم. كاهش ساطع شدن های دی اكسید سولفور برای كاهش باران اسیدی ممكن است گرمایش جهانی را سرعت ببخشد. آنچه كه درست به نظر می آید این است كه فهم كامل تر و مهم تر لازم است و اینكه با احتیاط عمل كنیم. یكی از راه حل های خوب ممكن است این باشد كه سوخت های فسیلی را كمتر استفاده كنیم تا ساطع شدن هر دو گاز دی اكسید كربن و دی اكسید سولفور كاهش یابد. هرچه زودتر این كار را انجام دهیم میزان آسیب به آب و هوا كمتر خواهد شد چون این گازهای صنعتی كه در هر لحظه به درون جو آزاد می شوند تا ده ها سال در اتمسفر باقی می مانند. هرچه كه ابزارآلات این كاهش را طولانی تر به تاخیر بیندازیم پیامدهای سخت تری در پی خواهد داشت.

Scientific American,Feb.۱۹۹۴
رابرت جی.چارلسون، تام ویگلی
ترجمه: مینا همتی
روزنامه شرق

فاجعه گرم شدن زمین

غیر قابل پیش‌بینی شدن وضعیت آب و هوا

اگر اهل خواندن روزنامه‌ و اخبار باشید، حتما با پدیده «گرم‌شدن زمین»،‌ «گازهای گلخانه‌ای» و «معاهده کیوتو» آشنایی دارید.

تقریبا تمام مقالات علمی که در سال‌های اخیر در مورد بهینه‌سازی مصرف انرژی و یا استفاده از انرژی تجدید‌پذیر نوشته شده‌اند، هدف خود را جلوگیری از تولید و انتشار دی‌اکسیدکربن و جلوگیری از «گرم‌شدن زمین» ذکر کرده‌اند. اما «گرم‌شدن زمین» دقیقا چیست و چرا از چنین اهمیتی برخوردار است؟

«گرم شدن زمین» اصطلاحی است که شاید تنها در چند سال اخیر رایج شده و پیش از دهه 90 میلادی، اصطلاح «اثر گلخانه‌ای» و حتی بعضا «اثر پتویی» رواج بیشتری داشته است.

به طورکلی، زمین ما با انرژی وارده از خورشید، گرمای خود را به دست می‌آورد. این انرژی با برخورد به سطح زمین جذب شده و باعث گرم شدن سطح این کره می‌شود. اما تمام این انرژی جذب سطح زمین نشده و بخش عمده‌ای از آن به محض برخورد با سطح زمین به فضا پراکنده می‌شود.

گازهای گلخانه‌ای که بیشتر شامل بخار آب، دی‌اکسید کربن، متان و اوزون هستند، مانند شیشه ی گلخانه، جلوی خروج انرژی خورشیدی از سطح زمین را گرفته و باعث گرم‌تر شدن آن می‌شوند.

در این میان، بخار آب نقشی دوگانه دارد. چرا که به صورت ابر، هنگام ورود انرژی خورشیدی به سوی زمین آن را پراکنده می‌کند. به عبارت دیگر، بخار آب قبل از برخورد نور خورشید به سطح زمین آن را منعکس کرده و پس از جذب و دفع این انرژی در سطح زمین نیز مانع بازگشت آن به فضا می‌شود و زمین را گرم‌تر می‌کند.

گازهای گلخانه‌ای گرچه علت عمده گرم شدن زمین هستند، اما عوامل دیگری نیز در این پدیده موثرند. به عنوان مثال، می‌دانیم که سطح تیره نسبت به سطح روشن، توانایی بیشتری برای جذب نور خورشید دارد. به همین دلیل، دوده ناشی از موتورهای دیزل نیز که بر سطح ساختمان‌ها رسوب می‌کند و باعث «سیاه‌شدگی» آنها می‌شود، یکی از دلایل گرم شدن زمین است.

شاید یکی از بزرگ‌ترین بدشانسی‌های تاریخ بشر این مسئله بود که در دهه 70 میلادی دمای میانگین کره زمین به جای آن که طبق نظریه‌های ارائه شده افزایش یابد، کاهش یافت و در نتیجه هواشناسان در عوض نگرانی برای زمینی گرم‌تر، خبر از آغاز یک عصر یخی جدید دادند.

امروزه می‌دانیم که علت این کاهش یافتن دما، تغییر چرخه لکه‌های خورشیدی بوده و این کاهش دما به صحت نظریه گرمایش جهانی خللی وارد نمی‌کند. با این وجود، کاهش دما باعث شد که اتخاذ تصمیم‌های لازم برای جلوگیری از گرم‌شدن زمین بیش از دو دهه به تاخیر بیفتد.

مهم‌ترین اثر این گرمایش، شاید تغییر کلی آب و هوای زمین باشد. واقعیت این است که تمام افراد بشر دانسته یا ندانسته به نوعی، بر پایه پیش‌بینی وضع هوا زندگی می‌کنند.

علاوه بر این که نوع محصولات کشاورزی در هر منطقه بستگی کامل به آب و هوای آن دارد، کاشت و برداشت محصول در منطقه در هر سال نیز زمان مشخصی دارد که بر تجربه کشاورزان از آب و هوای سال‌های قبل استوار است.

اگر کشاورزان قادر به پیش‌بینی آب و هوای منطقه در سال‌های آینده نباشند، قادر به پیش‌بینی زمان کاشت و برداشت محصول نیز نخواهند بود.  سایر مسائل زندگی نیز بستگی تام به آب و هوا دارد.

به عنوان مثال، مهندسین بر پایه سابقه آب و هوایی یک منطقه، ساختمان‌های آن منطقه را طراحی می‌کنند و هیچ مهندس طراحی نیست که ساختمانی در منطقه کویری را در برابر برف مقاوم طراحی کند.

حال این دو مثال را با برف بسیار سنگین سال 1383 در شهر رشت، باران منجر به سیل در مرداد ماه 1385 در شهر کویری ال‌پاسوی آمریکا و توفان‌های سال 2003 در شهر لندن مقایسه کنید.

در حالی که هواشناسان دوره بازگشت توفان‌های سال 2003 لندن را 30 سال پیش‌بینی کرده بودند، این توفان‌ها در یک هفته دو بار اتفاق افتادند!

گرم‌شدن زمین باعث غیرقابل پیش‌بینی شدن وضعیت آب و هوا شده و بسیاری از معادلات مورد اعتماد بشر را به هم می‌ریزد.

بنا بر تخمین روزنامه سان‌فرانسیسکو کرونیکل در سال 1998، خسارات ناشی از بلایای طبیعی مثل توفان، سیل و خشکسالی در دهه 90، سه ‌برابر بیش از این خسارات در دهه 80 بوده است.

هرچند پیش‌بینی دقیق آب و هوای یک منطقه به دلیل عوامل بی‌شمار دخیل در آن عملا غیرممکن است، اما دانشمندان در مورد این که علت اصلی چرخه هوا در زمین، اختلاف درجه حرارت بین قطب‌های زمین و استواست، اتفاق نظر دارند.

گرمایش زمین علاوه بر گرم کردن مناطق مختلف، با تغییر اختلاف درجه حرارت بین قطب‌ها و استوا، چرخه کلی هوا را به هم می‌ریزد. یکی از مهم‌ترین دلایل اختلاف شدید آب و هوا بین قاره‌ها، جریان‌های اقیانوسی است.

معروف‌ترین جریان اقیانوسی که «جریان خلیج» نام دارد، علت اصلی آب و هوای معتدل شمال غرب اروپاست که این منطقه را از تمام نقاط هم‌عرضش روی کره زمین متمایز می‌کند. جریان‌های اقیانوسی به عوامل مختلفی بستگی دارند که اختلاف چگالی بین آب شور و شیرین از جمله این عوامل به شمار می‌رود.

گرمایش زمین باعث آب شدن یخ‌های قطبی شده و میزان قابل توجهی آب شیرین به اقیانوس‌ها اضافه می‌کند که ممکن است باعث تغییر عمده جریان‌های اقیانوسی شود. اینکه این تغییرات چگونه روی آب و هوای زمین تاثیر می‌گذارند، هنوز مورد بحث دانشمندان است و در این مورد نظریه‌های مختلفی وجود دارد.

به علاوه بسیاری از گونه‌های جانوری با تغییر سریع آب و هوا منقرض شده و توزیع جغرافیایی بسیاری از این گونه‌ها نیز تغییر می‌کند. سازمان محیط‌‌زیست آمریکا پیش‌بینی می‌کند که جمعیت اردک‌ها در آمریکای شمالی از حدود 5 میلیون به حدود 2/5 میلیون در سال 2060 میلادی برسد.

جمعیت پنگوئن‌ها در قطب شمال در سال 2001 در مقایسه با سال1950 به حدود نصف رسیده و باز گرم‌شدن زمین علت اصلی این مسئله شناخته شده است.

بنا بر گزارش مجله معتبر نشنال جئوگرافیک، تا سال 2050 بیش از یک میلیون گونه گیاهی و جانوری در معرض انقراض خواهند بود. به علاوه گونه‌های جانوری با تغییر آب و هوا به سمت مناطق جدید حرکت می‌کنند.

در انگلستان گونه‌هایی از حشرات که قبلا در جنوب این کشور زندگی می‌کردند، با گرم‌تر شدن قسمت‌های شمالی این کشور به تدریج در شمال کشور نیز دیده می‌شوند.

خطر حرکت گونه‌های جانوری، شاید در نگاه اول ملموس نباشد، ولی شاید لازم باشد به یاد آوریم که گسترده شدن محدوده زندگی پشه مالاریا به علت گرم‌شدن زمین، یکی از نگرانی‌های اصلی دانشمندان است.

با توجه به تمام مسائل ذکر شده،‌ طبیعی است که سازمان ملل متحد از کشورهای عضو بخواهد در قالب معاهده‌ای تحت عنوان «معاهده کیوتو» از میزان دی‌اکسیدکربن تولیدی خود بکاهند.

«معاهده کیوتو» که تاکنون توسط 161 کشور جهان امضا و به رسمیت شناخته شده است، کشورهای جهان را به دو دسته «توسعه یافته» و «در حال توسعه» تقسیم می‌کند.

کلیه کشورهای «توسعه یافته» که این معاهده را به رسمیت شناخته‌اند، ملزم هستند میزان دی‌اکسیدکربن تولیدی را تا سال‌های 2012-2008میلادی به 5 درصد کمتر از میزان دی‌اکسیدکرین تولیدی در سال 1990 برسانند.

گرچه کشورهای «درحال توسعه» ملزم به کم کردن میزان دی‌اکسیدکرین تولیدی خود نیستند، با این وجود اگر این کشورها در خاک خود پروژه‌هایی اجرا کنند که میزان دی‌اکسیدکربن را کاهش دهد، «اعتبار کربنی» دریافت می‌کنند که قابل‌فروش به کشورهای توسعه‌یافته است.

به عبارت دیگر، کشورهای توسعه‌یافته می‌توانند یا از طریق اعمال فناوری‌های جدید میزان دی‌اکسیدکربن را کاهش دهند و یا با پرداخت پول و کمک به کاهش دی‌اکسیدکربن در کشورهای در حال توسعه، خود دی‌اکسیدکربن بیشتری تولید کنند.

معاهده کیوتو سیاست «تجارت کربنی» در سطح کارخانه‌ها را نیز تشویق می‌کند.

کارخانه‌هایی که با فناوری‌ جدید از دی‌اکسیدکربن تولیدی خود کاسته‌اند، قادر خواهند بود اعتبار کربنی دریافتی را به کارخانه‌هایی که خروجی آنها هنوز با استانداردهای کربن مطابقت نمی‌کنند، بفروشند.

متاسفانه معاهده کیوتو هنوز توسط ایالات‌متحده آمریکا و استرالیا به رسمیت شناخته نمی‌شود و از آنجا که آمریکا بزرگ ترین تولید‌کننده دی‌اکسیدکربن در جهان است، حضور این کشور در معاهده کیوتو برای موفقیت این معاهده در کاهش دمای جهان حیاتی است.

گرچه دولت آمریکا معاهده کیوتو را به رسمیت نشناخته است، بعضی از ایالات این کشور دست به اقدامات پیشگیرانه زده‌اند، برای مثال ایالت کالیفرنیا متعهد شده است گاز دی‌اکسیدکربن را تا سال2020 به میزان 25 درصد کاهش دهد.

به جز معاهده کیوتو که در سطح بین‌المللی به کاهش دی‌اکسیدکربن می‌پردازد،‌ در سطح خانگی نیز برای کاهش دی‌اکسیدکربن اقدامات زیادی می‌توان انجام داد. روزانه میزان زیادی دی‌اکسیدکربن به علت مصرف انرژی در خانه‌ها تولید می‌شود که به راحتی می‌توان این میزان را کاهش داد.

برای مثال، بسیاری از ما ماشین لباسشویی را قبل از پر شدن روشن می‌کنیم و میزان قابل‌توجهی انرژی را هدر می‌دهیم. استفاده از لامپ‌های کم‌مصرف که عمری طولانی دارند، به جای لامپ‌های معمولی هنوز تقریبا در هیچ‌یک از کشورهای جهان معمول نیست، با وجود این که استفاده از آنها مبلغ قبض برق را تا حدود زیادی کاهش می‌دهد.

با وجود تشویق فراوان مردم به استفاده از وسایل نقلیه عمومی و حتی پیاده‌روی، هنوز بیشتر ما خودرو شخصی‌مان را ترجیح می‌دهیم. اکثر ما به جای عایق کردن بهتر خانه، کولر و بخاری را ساعت‌ها روشن می‌گذاریم و به مسائلی چون پرینت گرفتن روی هر دو روی کاغذ توجه نداریم.

همه این مسائل، به‌ظاهر کوچک به نظر می‌رسند، ولی در کاهش گرم‌شدن زمین موثرند. جلوگیری از روند گرمایش، فقط با کاهش مصرف انرژی و استفاده مجدد و بازیافت منابع طبیعی امکان‌پذیر است و این همه تنها با همکاری تک‌تک ما میسر خواهد بود.

پژوهش درباره گرم شدن زمین

اولین تحقیقات در مورد بالا رفتن درجه حرارت زمین، بیش از 100 سال پیش توسط شیمی دان معروف سوئدی، آرنیوس، آغاز شد. آرنیوس در سال 1896 میلادی ادعا کرد که اضافه کردن دی‌اکسید کربن به جو زمین، باعث بالا رفتن درجه‌ حرارت زمین خواهد شد.

از آنجا که اکثر دانشمندان در آن زمان معتقد بودند که عوامل دیگری چون جریان‌های اقیانوسی خیلی بیشتر از آلودگی‌های تولید‌شده به دست ‌بشر در آب و هوای زمین موثرند، این تحقیق چندان جدی گرفته نشد.

بخش دوم تحقیقات در این زمینه هنگامی آغاز شد که ثابت گردید دی‌اکسید کربن قادر به مسدود کردن مسیر اشعه ی‌ با طول موج بالا و بازگرداندن آن به سطح زمین است. با این وجود هنوز دانشمندان معتقد بودند که اقیانوس‌های زمین، قادر به جذب تمام دی‌اکسیدکربن تولیدی بشر هستند و لذا این گاز قادر به افزایش درجه حرارت زمین نخواهد بود.

اما ادامه پژوهش‌ها نشان داد اقیانوس‌ها تنها قادر به جذب یک ‌سوم از دی‌اکسیدکربن هستند و دو سوم از گاز تولید شده در جو زمین باقی می‌ماند. پس از این در دهه 60 میلادی بود که گرمایش جهانی یک تهدید جدی تلقی و مطالعات جدیدی روی آن آغاز شد.

در ادامه این تحقیقات در موسسه اقیانوس‌شناسی آمریکا، دکتر کیلینگ که عملا به عنوان کاشف پدیده گرمایش جهانی تلقی می‌شود، نمودارهای خود را از میزان دی‌اکسیدکربن جو ارائه داد.

این نمودارها نشان می‌دادند که این گاز به سرعت در مناطق مختلف زمین در حال افزایش است.

 

گرم شدن زمین

گرم شدن زمین

گرم شدن زمین

سلسله مباحث، پیرامون چالشهای انسان "مدرن"

اشاره

حیات موجودات زنده، و از جمله انسان، در طی دورانهای طولانی شکل گرفته و قابلیت آنرا داشته و دارد که مشکلات را در برخورد با محیط زیست بر طرف کند. مشروط به آنکه این دشواریها آهسته و یک به یک بر سر راهش قرار گیرد. انسان "مدرن" ، مغرور از پیشرفتهای علمی خود محیط زیستش را به کارخانه ای عظیم برای ساخت انواع ترکیبات بالقوه خطرناک درآورده است. آلبرت شوایتزر می گفت: " انسان قدرت پیش بینی و پیش گوئی خود را از دست داده است و سر انجام روزی زمین را منهدم خواهد کرد."
ما نیز سعی داریم طی یکسری مقالات، پیرامون همین مسائل، امّا با شیوه ای گویا و ساده این مباحث را برای شما بیان کرده، دیدگاه جدیدی را فرا روی شما بگسترانیم.

گرم شدن جهان

گرم شدن جهانی عبارتست از چند برابر شدن میانگین دمای اتمسفر زمین و دمای اقیانوس ها.
تئوری گرم شدن، بیان کننده این واقعیت است که از قرن 19 و بدلیل فعالیتهای انسانی که مهم ترین آن افزایش دی اکسید کربن و "اثر گلخانه ای(greenhouse effect)" است دما رو به افزایش گذشته است. این تئوری بعدها بیان نمود که این افزایش دما در صورتیکه روند کنونی فعالیتهای انسانی در خصوص افزایش "گازهای گلخانه ای" ادامه یابد به همین صورت ادامه خواهد یافت. باید توجه داشت که بکاربردن واژه تغییر آب و هوائی (climate change) با واژه بالا همسان نیست، واژه اخیر، عمومی است و دلالت بر عامل خاصی در تغییر آب و هوا ندارد. در صورتیکه منظور ما در اینجا تغییراتی است که بواسطه دخالت انسان بوجود آمده است (anthropogenic climate change).

زمان شروع گرم شدن زمین را بسته به معیارهای مختلف، متفاوت می دانند. بعنوان مثال برخی شروع آنرا از زمان انقلاب صنعتی ، و برخی حدود پنجاه سال اخیر می دانند.
هر چند در واژه فوق عبارت "دما" پر رنگ شده است ولی وقتی که ما از این پدیده صحبت می کنیم به تغییراتی که در زمینه هائی دیگر نظیر : بارندگی کل، الگو و پراکنش آن، و سایر عناصر آب و هوائی که تحت تأثیر " اثر گلخانه ای" قرار می گیرند، نیز اشاره داریم.

در سال 1970 میلادی روند گرم شدن یا سرد شدن زمین در 100 سال آینده دقیقاً مشخص نبود، در صورتیکه در دهه اخیر سرد شدن زمین منتفی و برعکس گرم شدن زمین در کانون توجهات عموم و دانشمندان و سیاستگزاران قرار گرفته است.

تئوری ها و انتقادات

چندین تئوری برای این پدیده پیشنهاد شده است. یکسری از این تئوری ها بر تأثیر "گازهای گلخانه ای " بر این فرآیند مبتنی است. بر این اساس کشور ایلات متحده آمریکا اولین تولید کننده گازهای گلخانه ای در جهان است. صرفنظر از مباحث اقتصادی، تنها راه کاهش این امر را توقف روند فعلی آن یعنی کاهش تولید گازهای گلخانه ایمی دانند. ( پروتکل کیوتو)

منتقدان این تئوری ها عوامل دیگری را بیشتر در این امر تأثیر گذار می دانند. از دید این دسته، فرآیندهائی نظیر فعالیتهای آتشفشانی و زمین گرمائی و همچنین "فعالیت خورشید" را دلیل این پدیده می دانند و استناد این منتقدان برای گفته های خویش، وقوع دوره های سرد و گرم در طول مدت زمانی است که از عمر زمین می گذرد.

اثرات گرم شدن زمین

بسیاری از سازمانهای جهانی، دولتها و اشخاص بر این نکته تأکید داشته اند که گرم شدن زمین بر محیط زیست و کشاورزی در کل جهان تأثیر سوء خواهد داشت.
اهمیت بسیار زیاد این پدیده از جهت تأثیر آن بر سلامتی انسانها و تأثیر غیر مستقیمی است که بر اقتصاد بواسطه تأثیرش بر محیط خواهد گذاشت. کاهش سطح برف و یخ، بالا آمدن آب اقیانوس ها و دریاها، تغییرات آب و هوائی مثال های بارزی می باشند.

افزایش دمای زمین به این معناست که اکوسیستم های طبیعی در حال تعادل باید تغییر کنند. برخی گونه های گیاهی و جانوری از زیستگاه طبیعی خود طرد می شوند و بر عکس، برخی گسترش بیش از حد می یابند. البته اکوسیستمهای خیلی نادری هم دست نخورده یا با حداقل تغییر باقی می مانند.

در اثر بالا آمدن آب اقیانوس ها ( به میزان یک الی دو سانتیمتر در هر ده سال) برخی جزایر و سواحل زیر آب رفته اند. سطح میانگین دریاها از سال 1990 تا سال 2100 در رنج حدود 9 الی 80 سانتیمتر ( در مناطق مختلف) بالا آمده است. دلیل این امر نیز انبساط ناشی از گرم شدن دما و همچنین آب شدن یخچال های مختلف است.

وقتی دما افزایش پیدا کند تبخیر نیز افزایش پیدا کرده و در پی آن بارندگی و در نهایت فرسایش خاک ( و وقوع سیل و ...) افزایش می یابد و این امری است که نگرانی ها را دامن زده است به خصوص اینکه شواهدی از آن را در سالهای اخیر مشاهده می نمائیم. افزایش دمای زمین موجب گسترش برخی بیماریهای خطرناک مثل مالاریا، تب کنگو و تب زرد و ... نیز می شود.

ولی ممکن است این پدیده برخی اثرات به ظاهر مثبت را نیز بهمراه داشته باشد. افزایش تولید محصولات بدلیل افزایش دما و افزایش دی اکسید کربن یکی ار این موارد است. داده های بدست آمده از ماهواره ها، دلالت بر این دارد که در نیمکره شمالی زمین از سال 1982 افزایش تولید بیوماس زنده یا محصولات را داشته ایم. هرچند لازم به ذکر است که این افزایش همیشه مطلوب نیست ، به این دلیل که تنوع گونه های جانداران را کاهش می دهد.

گازهای گلخانه ای

گازهای گلخانه ای عبارتند از ترکیبات گازی که در " اثر گلخانه ای" نقش دارند. عمده ترین گازهای طبیعی از این دسته عبارتند از: بخار آب ( 60 درصد)، دی اکسید کربن ( 26 درصد) و اوزون.
دیگر گازها که اهمیت کمتری دارند عبارتند از: متان، اکسید نیتروژن، سولفید هگزافلوراید، هالوکربنها مثل فرئون و دیگر CFCها.

ترکیبات گازی عمده اتمسفری یعنی اکسیژن و نیتروژن (N2 and O2) جزء گازهای گلخانه ای محسوب نمی شوند به این دلیل که گازهای دو ملکولی همسان مثل: N2, O2, H2 و غیره نقشی در جذب اشعه مادون قرمز ندارند.

فعالیتهای صنعتی و کشاورزی انسانها در افزایش این گازها نقش دارند. بیشترین اثر فعالیتهای انسانی بر افزایش گاز دی اکسید کربن است. موارد زیر نمونه ای از نقش انسان در افزایش این گازها می باشند:
• سوخت های فسیلی و جنگل زدایی – افزایش دی اکسید کربن.
• چرای دامها و کشت های غرقابی مثل برنج - افزایش غلظت متان.
• استفاده از CFCs در یخچال و فریزر و مبردها و ... .

پروتکل کیوتو

این معاهده با هدف موظف ساختن کشورهای جهان به کاهش اثرات گازهای گلخانه ای و تبعات منفی گرم شدن زمین، میان کشورهای جهان به امضا رسید. معاهده در محل کیوتوی ژاپن و در دسامبر 1997 تنظیم شد و از مارچ 1998 جهت امضاء کشورهای مختلف ارائه شد و در 15 مارچ 1999 نهائی شد. در این معاهده مشخص شده که تا چه سال و تا چند درصد از گازهای گلخانه ای کاسته شود. و گازهای مورد نظر عبارتند از: دی اکسید کربن، متان، اکسید نیتروژن، سولفورهگزافلوراید، HFC ها و PFCها.
همچنین کشورهای ثروتمند ضمن متعهد شدن به اجرای مفاد این عهدنامه موظف به کمک به دیگر کشورها در این زمینه شدند.

مکانیسم اثر گلخانه‌ای

سطح و جو کره زمین بطور عمده توسط نور خورشید گرم می‌شود. بیشترین گستره نورخورشید که به زمین می‌رسد، در محدوده نور مرئی قرار دارد. از کل نور ورودی خورشید از تمام طول موجها ، حدود 50 درصد به سطح زمین می‌رسد. 20% بوسیله گازها (UV) بوسیله ازن و IR بوسیله CO₂ و H₂O و قطره‌های آب در هوا جذب می‌شود و 30% دیگر بوسیله برف و یخ و آب و بدون آنکه جذب شود، منعکس شده ، به فضا بر می‌گردد.

زمین مانند هر جسم گرم دیگر ، انرژی منتشر می‌‌کند. انرژی منتشر شده از زمین نور زیر قرمز است که در گستره 4 تا 50µm قرار دارد. این ناحیه ، زیر قرمز گرمایی نام دارد. بعضی از گازها در هوا می‌توانند زیر قرمز گرمایی با طول موجهای خاصی را جذب کنند. بنابراین تمام زیر قرمز منتشر شده از سطح و جو زمین ، مستقیما به فضا باز نمی‌گردد و در فاصله کوتاهی پس از جذب آن بوسیله مولکولهای معلق در هوا مانند CO₂ به‌صورت کاتوره‌ای منتشر و مجددا به سطح زمین هدایت و از نو جذب شده ، باعث گرم شدن بیشتر سطح زمین و هوا می‌شود.

نقش اثر گلخانه‌ای طبیعی در تعادل گرمایی زمین

این واقعیت که سیاره زمین با لایه ضخیمی از یخ پوشیده نشده است، به‌علت نقش طبیعی اثر گلخانه‌ای است. سطح زمین همان اندازه که با انرژی دریافتی از خورشید گرم می‌شود، با مکانیسم اثر گلخانه‌ای نیز گرم می‌شود. نقش جو برای زمین همانند پتو می‌باشد که در فضایی که پوشش می‌دهد مقداری از گرمای آزاد شده از جسم را حفظ می‌کند و باعث افزایش دما می‌شود.

چنانچه جوی در کار نبود و دمای میانگین سطح زمین حدود  بود. در حالیکه به خاطر وجود جو و اثر گلخانه‌ای ، این دمای میانگین  می‌باشد.

 

 

اثر گلخانه‌ای افزوده

پدیده‌ای که دانشمندان محیط زیست را نگران می‌کند، اثر گلخانه‌ای طبیعی نیست، بلکه پدیده‌ای به نام اثر گلخانه‌ای افزوده می‌باشد که با افزایش غلظت گازهای کم مقدار در هوا که IR گرمایی را جذب می‌کنند، سبب می‌شود. مقدار بیشتری از انرژی IR گرمایی منتشره مجددا به سمت زمین هدایت شود و از این راه میانگین دمای سطح زمین از  است، مانند اینکه چند پتو را روی هم بیاندازیم.

گازهای گلخانه‌ای

گازهای اصلی تشکیل دهنده هوا ، ( Ar ، O₂ ، N₂ ) به علت داشتن گشتاور دو قطبی ، نمی‌توانند نور زیر قرمز را جذب کنند. گازهایی که در گرم شدن گلخانه‌ای زمین دخالت دارند، آب ، دی‌اکسید کربن ، متان و سایر گازها به مقدار کم می‌باشند. علت شبهای سرد بیابان با وجود روزهای بسیار گرم ، نبودن بخار آب در جو این مناطق می‌باشد.

دی‌اکسید کربن

حدود یک چهارم اثر گلخانه‌ای ناشی از جذب نیمی از IR گرمایی بازتاب شده در گستره طول موج 14 تا 16 میکرومتر ، توسط مولکولهای دی‌اکسید کربن می‌شود. افزایش غلظت CO₂ در جو ، از خارج شدن مقدار بیشتر IR باقیمانده جلوگیری کرده و باعث گرم شدن بیشتر هوا می‌شود.

بخار آب

بخار آب ، بیشترین گاز گلخانه‌ای در جو زمین است و علت پدید آمدن حدود دو سوم این اثر می‌باشد و معمولا IR گرمایی در گستره طول موج 7.5µm - 5.5 را جذب می‌کند. ارتعاشهای دیگری در آب وجود دارند که نور زیر قرمز با طول موج 12µm را جذب می‌کند.

 

 

متان

متان از نظر اهمیت در میان گازهای گلخانه‌ای پس از دی‌اکسید کربن و آب قرار دارد. در مقایسه با CO₂ به ازای هر مولکول اثر گرم شدن کره زمین با افزایش متان 23 برابر بیشتر از اثر مربوط به CO₂ است. اما امروزه افزایش مولکولهای CO₂ ، درحدود 80 تا 90 برابر افزایش مولکولهای متان می‌باشد. بنابراین اهمیت متان در گرم شدن کره زمین کمتر است.

روش پیشگیری از مکانیسم گلخانه‌ای افزوده

• جایگزین کردن سوختهایی مثل نفت و زغال سنگ در نیروگاهها با گازهای طبیعی برای کاهش CO₂.
  
  
• حذف کردن شیمیایی CO₂ خروجی از نیروگاهها توسط دوغابی از کلسیم سیلیکات.
  
  
• حذف متان از طریق واکنش با رادیکالهای آزاد هیدروکسیل.
  
  
• دفن بهداشتی زباله‌ها برای کاهش انتشار متان از واپاشی غیرهوازی زباله‌ها.
  
  
• گازهایی مثل کلروفلوئوروکربنها ، دی‌اکسید نیتروژن و سایر آلاینده‌ها هم در ایجاد اثر گلخانه‌ای افزوده تأثیر دارند.

چي فكر ميكند با تمام اين اتفاق زمين نبايد گرم بشه

نتیجه گرم شدن زمین

گرم شدن زمین و عواقب آن

گرم شدن زمين و گازهاي گل‌ خانه‌اي

 

گرم شدن زمين و گازهاي گل‌ خانه‌اي

جو زمين مانند سر پوشي به ضخامت پانصد كيلومتر از گازها، اطراف زمين را پوشانده است. در طي ميلياردها سال در اثر واكنش‌هاي طبيعي زمين نظير فوران‌هاي آتشفشاني، تركيب گازهاي موجود در جو دچار دگرگوني وسيع شده است. پايين‌ترين لايه جو يعني، تروپوسقر حاوي هوايي است كه ما تنفس مي كنيم و همين‌طور شامل گازهايي كه زمين را گرم نگه مي‌دارند. هيچ يك از سيارات منظومه شمسي، غير از زمين شرايط لازم براي حيات موجودات زنده را ندارد. ميانگين دماي زمين پانزده درجه سانتي‌گراد است كه مي‌تواند شرايط مساعد حيات براي موجودات زنده را فراهم كند. در سياره زهره به دليل وجود گازهاي فراوان كه سطح اين سياره را گرم مي‌كنند، (تا 400 درجه سانتي‌گراد) سطح اين سياره بيش از حد داغ مي شود كه موجودات زنده قادر به حيات در آن باشند. حتي آب هم در اين سياره جوش مي‌آيد و تبخير مي‌شود. اما در سياره مريخ به دليل وجود گازهاي كمتر، هوا بسيار سرد است (60- درجه سانتي‌گراد) و اين نوع هوا براي موجودات زنده بيش از حد رقيق است كه قادر به ادامه حيات باشند. لازمه وجود حيات در يك سياره اين است كه آن سياره نه بيش از حد سرد و نه بيش از حد گرم باشد. وجود اثر گل‌‌خانه‌‌اي در كره زمين است كه گرماي لازم براي ادامه حيات را فراهم مي‌كند.

گرم شدن جهاني عبارت است از چند برابر شدن ميانگين دماي اتمسفر زمين و دماي اقيانوس‌ها.

خورشيد مي‌تابد و زمين را گرم مي كند بخشي از نور هنگام ورود به جو منعكس مي‌شود و باقي آن وارد اتمسفر شده و به زمين مي‌رسد و آن را گرم مي كند. زمين كه گرم شده شروع به تابش مي كند.

زمين مقداري از اين انرژي را جذب مي كند و باقي آن را منعكس مي نمايد. در طي اين فرآيند طول موج نور تغيير پيدا مي كند. بعضي از گازهاي موجود در جو زمين اين تابش خروجي را جذب مي‌كنند. اين تابش عمدتاً در محدوده‌ي مادون قرمز است.

مولكول گازهاي گل‌خانه‌اي بسيار بيشتر از ساير گازها نور مادون قرمز را جذب مي‌كند. جذب انرژي توسط مولكول‌هاي گاز سبب جنبش مولكول و افزايش انرژي آن مي‌شود. وقتي اين اتفاق در مقياس بزرگ رخ دهد، مانند اين است كه زمين را با يك پتو پوشانده‌ ‌ايم . دماي كل نواحي زمين افزايش مي‌يابد.

تئوري گرم شدن بيان كننده‌ي اين واقعيت است كه از قرن 19 و به دليل فعاليت‌هاي انساني كه مهم‌ترين آن افزايش گاز دي‌اكسيد كربن و "اثر گل‌خانه‌اي (greenhouse effect)  است. دما رو به افزايش گذاشته است. اين تئوري بعد‌ها بيان نمود كه اين افزايش دما در صورتي كه روند كنوني فعاليت‌هاي انساني در خصوص افزايش گازهاي گل‌خانه‌اي ادامه يابد به همين صورت ادامه خواهد يافت. بايد توجه داشت كه به كار بردن واژه آب و هوايي (climate change) با واژه‌ي بالا همسان نيست، واژه‌ي اخير عمومي است و دلالت به عامل خاصي در تغيير آب و هوا ندارد. در صورتيكه منظور ما در اينجا تغييراتي است كه به واسطه دخالت انسان به وجود آمده است.

زمان شروع گرم شدن زمين را بسته به معيارهاي مختلف، متفاوت مي دانند. به عنوان مثال برخي شروع آن را از زمان انقلاب صنعتي اروپا و برخي حدود پنجاه سال اخير مي‌دانند.

در سال 1970 ميلادي روز گرم شدن يا سرد شدن زمين در 100 سال آينده دقيقاً مشخص نبوده در صورتيكه در دهه‌ي اخير سرد شدن زمين منتفي و برعكس گرم شدن زمين در كانون توجهات عموم و دانشمندان و سياستگذاران قرار گرفته است، عده‌اي از دانشمندان معتقدند كه اثر گل‌خانه‌اي در سال‌هاي اخير بيشتر شده و زمين در حال گرم شدن است. اما برخي ديگر با اين نظر مخالفند. آنها مي‌گويند كه مطالعات انجام شده عموماً بر پايه‌ي مدل‌سازي كامپيوتري است و آب و هواي زمين بسيار پيچيده‌تر از آن است كه به توان رفتار آن را پيش‌بيني كرد. (زمستان سال2008)

اما مطالعاتي كه در سال 2001 توسط بتمي از محققان انگليسي انجام شد، نشان مي دهد كه طبق اطلاعات ماهواره‌اي در سي سال گذشته تشعشعي كه از زمين به فضا فرستاده مي‌شود، كاهش يافته است. اين يعني اثر گل‌خانه‌اي  هم‌گام با توليد بيشتر گازهاي گل‌خانه‌اي افزايش پيدا كرده است.

 

اثر گل‌خانه‌اي چيست و از چه گازهايي تشكيل شده است:

اثر گل‌خانه‌اي‌ موجب گرم شدن زمين مي‌شود، در شرايط عادي گازهاي گل‌خانه‌اي زمين را 33 درجه بيشتر از آنكه اگر گازهاي گل‌خانه‌اي وجود نداشته باشند، گرم نگه مي دارند. اين تاثير گرمازايي در شرايط عادي بسيار خوب و مطلوب است. اما اگر اين گازها بر اثر عوامل متعدد به ميزان بيشتري وارد جو شوند در نتيجه موجب افزايش دماي زمين مي‌شوند.

شايد براي شما جالب باشد كه چرا به اين گازها، گازها يا اثرات گل‌خانه‌اي مي‌گويند:

(بعضي از گازهاي مشخص درست مانند شيشه‌ گل‌خانه‌ها عمل مي كنند، آنها حرارت خورشيد را از جو عبور مي‌دهند. اما مانع از آن مي‌شوند كه همه آن دوباره به فضا منعكس شود.)

گازهاي گل‌خانه‌اي آن دسته از تشعشعات خورشيدي را كه طول موج كوتاه دارند وارد جو مي‌كنند. اما مقداري از تشعشعات داراي طول موج بلند را كه از سطح زمين منعكس مي‌شوند محبوس مي‌كنند. اثر گل‌خانه‌اي زماني روي مي‌دهد كه مقداري از انرژي خورشيد كه دوباره از زمين منعكس مي شود، توسط بخار آب و مقداري از گازها، از جمله CO2 محبوس مي‌شود.

گازهاي گل‌خانه‌اي عبارتند از تركيبات گازي كه در " اثرات گل‌خانه‌اي" نقش دارند عمده‌ترين گازهاي طبيعي از اين دسته عبارتند از: بخار آب (60 درصد)، دي‌اكسيد كربن (26 درصد) و ازن .

ديگر گازها كه اهميت كمتري دارند عبارتند از: متان، اكسيد نيتروژن، سولفيد هگزافلورايد، هالو كربن‌ها مثل فرئون و ديگر CFCها.

تركيبات گازي عمده اتمسفري يعني اكسيژن و نيتروژن (N2 AND O2) جزء گازهاي گل‌خانه‌اي محسوب نمي‌شوند به اين دليل كه گازهاي دو مولكولي همسان مثل: N2, O2, H2 و غيره نقشي در جذب اشعه مادون قرمز ندارند.

 

عواملي كه باعث بوجود آمدن گازهاي گل‌خانه‌اي مي‌شوند

CO2 يكي از گازهاي اصلي گل‌خانه‌اي هست كه توسط چند عامل طبيعي، ميزان آن در جو متعادل باقي مانده است. اقيانوس‌ها، جو و تمام موجودات زنده به عنوان توليد كننده و مصرف كننده كربن عمل مي كنند. حيوانات هنگام تنفس يا پس از مردن و تجزيه شدن، CO2 آزاد مي‌كنند.

در حاليكه گياهان به دليل جذب CO2 كه عامل رشدشان است مصرف كننده CO2 هستند. اقيانوس‌ها هم به عنوان مصرف كننده CO2 هستند. تا مادامي كه توليد و مصرف CO2 متعادل باشد، ميزان آن در جو تغيير نمي‌كند.

يكي از علل و منابع تشكيل CO2، سوزاندن جنگل‌هاي باراني براي احداث زمينهاي كشاورزي است. گياهان جنگل‌هاي باراني مانند ساير گياهان، CO2 جو را مي‌گيرند و آن را به مواد حياتي كه براي رشد كردن و زنده ماندن‌شان احتياج دارند‌ ،‌ تبديل مي‌كنند. وقتي درختان سوزانده مي‌شوند CO2 آنها در جو آزاد مي‌شود، با نابودي درختان، CO2 موجود در جو ديگر جذب نمي‌شود و در نتيجه تاثير آن به مراتب بيشتر مي‌شود.

از زمانيكه براي اولين بار در سال 1860 ميلادي دماي هوا ثبت شد، دماي زمين بيش از 5/0 درجه سانتي‌گراد افزايش پيدا كرده است. اين امر مي تواند ناشي از افزايش مقدار گاز‌هاي گل‌خانه‌اي باشد كه توسط انسان توليد مي‌شود. اين گازها به وسيله اتومبيل‌ها، نيروگاه‌هاي برق و كارخانه‌ها توليد مي‌شوند. با افزايش جمعيت كره زمين و گسترش فعاليتهاي صنعتي، ميزان CO2 ، متان،  CFCها  در جو و ازن موجود در لايه پاييني جو و اكسيد نيتروژن نيز افزايش پيدا مي كند. بنابراين مي‌بايست از توليد اين گازها جلوگيري كنيم براي مثال: (CO2 به وسيله كارخانه‌ها، اتومبيل‌ها و نيروگاه‌ها توليد مي‌شود، وسايل نقليه گازها ديگري مانند اكسيد نيتروژن كه باعث محبوس شدن گرما مي‌شوند توليد مي‌كنند.

در طول دويست سال، ميزان غلظت گاز متان در اتمسفر عمدتاً به دليل فعاليت‌هاي انساني، بيش از دو برابر شده است. گاز متان بيست و سه برابر بهتر از گاز كربنيك در اتمسفر گرما را جذب مي‌كند، بنابراين كاهش ميزان گاز متان مضر، راه‌حل كوتاه مدت مقابله با گرم شدن زمين است.

گاز متان تشكيل دهنده شانزده درصد از گازهاي گل‌خانه‌اي است و حدود ششصد درصد گاز منتشره متان از طريق منابع انساني توليد مي‌شود. باقي گاز موجود متان از منابع طبيعي مانند: ماند آب‌ها، هيدرات‌هاي گازي (مواد جامد كريستاله كه مقادير زيادي از گازها مانند متان را در خود ذخيره مي‌كنند)، لايه هاي منجمد اعماق زمين، و تغذيه موريانه‌ها توليد مي‌شود.

در حدود 25 درصد انتشارات متان و 43 درصد از گازهاي مضر توليد شده توسط انسان از چهار منبع كشاورزي (فضولات حيواني)، معادن زغال سنگ، دفن زباله و سيستم هاي طبيعي نفت و گاز توليد مي‌شود. كه طرح فرستادن گاز متان به بازارها آنها را هدف قرار داده است. اين طرح در هر چهار زمينه منابع توليد متان فعاليت دارد. به عنوان مثال در 14 اوت، بزرگترين توليد كننده نفت هند – شركت نفت و گاز طبيعي (ONGC) در دهرادون، موافقت‌نامه اي براي پيوستن به هفت شركت نفت و گاز طبيعي براي مشاركت در برنامه بين‌المللي EPA موسوم به گاز طبيعي ستاره امضا كرد.

اين برنامه، يعني طرح فرستادن متان به بازارها به دنبال تشخيص و به كار‌گيري برنامه‌هاي مقرون به صرفه اقتصادي است كه ضمن كاهش ميزان انتشار گاز متان، گاز بيشتري هم به بازارهاي جهاني عرضه دارد.

آر اس شارما، رئيس ONGC ، در بيانيه‌اي اعلام داشت: ONGC به عنوان شركتي كه نسبت به مسائل زيست محيطي آگاه است به اهداف كاهش گرماي كره زمين متعهد است. كوشش فعلي گامي مناسب و موثر در جهت اين هدف خواهد بود و موجب طي مسيري خواهد شد كه به روابط خوب ميان ONGC و USEPA منجر مي‌شود.

سي اف سي گازي گل‌خانه‌اي است كه از يخچال‌ها، خنك‌كننده‌ها و افشانه‌هاي فرسوده مي تواند نشت كند و خارج شود.

بخار آب گازي نامريي است كه در اثر گرم شدن آب توليد مي‌شود، وقتي بخار آب سرد مي شود تبديل به قطرات آب مي‌شود كه به صورت ابر در آسمان در مي‌آيد. اين گاز دو سوم وقوع اثر گل‌خانه‌اي است.

به طور كلي 80 درصد گازهاي مصنوعي كه وارد جو مي‌شوند ناشي از سوختن سوخت هاي فسيلي خانگي، صنعتي، حمل و نقل و الكتريسيته مي‌باشد. 20 درصد باقيمانده ناشي از سوزاندن جنگل‌هاست.

 

ازن

ازن چيست؟ دانشمندان لايه هاي زمين را به چهار قسمت تقسيم مي كنند:

1-     تروپوسفر (كه نسبت به سطح دريا 12 تا 15 كيلومتر ارتفاع دارد.)

2-     استراتوسفر

3-     مزوسفر

4-     تروموسفر (خارجي‌ترين لايه زمين)

مولكول ازن (O3) از يك مولكول اكسيژن و يك اتم اكسيژن كه ناپايدار و واكنش پذير مي‌باشد، تشكيل شده است. پيوند ميان مولكول اكسيژن و اتم اكسيژن بسيار ضعيف مي‌باشد و ممكن است با كوچكترين برخورد از هم جدا و يا با دريافت كوچكترين انرژي به حالت اوليه خود برگردند.

لايه اوزون در لايه استراتوسفر زمين قرار دارد در شب‌ها به دليل عدم دسترسي به انرژي تابشي خورشيد، ضخامت لايه ازن كمتر از ضخامت آن در روزها مي‌باشد. هنگاميكه پرتوهاي فوق بنفش به مولكولهاي ازن برخورد مي‌كنند، پرتوهاي فوق بنفش مقدار زيادي از انرژي خود را از دست مي دهند و به پرتوهاي فرو سرخ تبديل مي شوند و همچنين بر اثر برخورد مولكول ازن به مولكول اكسيژن و اتم تبديل مي‌شود و با تابش مجدد نور خورشيد، مولكول ازن دوباره پديدار مي‌شود.

مولكولهاي ازن هر چند كه براي ما مفيد هستند اما وجود آنها در لايه تروپوسفر (لايه‌اي كه ما در آن زندگي مي كنيم) بسيار خطرناك مي‌باشند.

نيتروژنهاي پراكسيد خارج شده از اگزوز موتورهاي ديزلي بر اثر تابش خورشيد (عمل فتو شيميايي) با مولكولهاي اكسيژن واكنش مي دهند و مولكولهاي ازن را پديدار مي‌كنند. چون در مولكولهاي ازن اتم هاي اكسيژن فعال (راديكالي) وجود دارد، تنفس آن موجب اختلال در دستگاه تنفسي مي‌شود.

تا سال 1980 ميلادي از سوراخي در لايه ازن خبري نبود، اما در سال 1985 ميلادي دانشمندان از نازك شدن لايه ازن در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقيقات انجام شده علت نابودي مولكولهاي ازن را گاز CFC (كلروفلوئور و كربن) مي دانستند.

گازهاي CFC به عنوان گازهاي خنك كننده در يخچال‌ها، كولرها و همچنين در مواد پلاستيكي مورد استفاده قرار مي گيرند. در CFCها اتم‌هاي كلر ناپايدار و واكنش پذير مي‌باشند. و هنگاميكه گازهاي   CFCبه لايه هاي بالا مي‌روند در لايه‌هاي بالا در اثر برخورد با نور خورشيد گازهاي كلر آزاد مي‌شوند. اتم‌هاي كلر در لايه استراتوسفر با مولكول‌هاي ازن واكنش مي‌دهند هر اتم كلر به تنهايي مي‌توانند 100 هزار مولكول ازن را از بين ببرند. به همين دليل در گستره جهاني، در سازمان ملل متحد، در معاهده‌اي به نام معاهده‌ مونترال كشورها متعهد شدند كه از توليد و فروش گازهاي CFC خود داري كنند، و همچنين به كشورهاي فقير اين امكان را بدهند كه به جاي استفاده از گازهاي CFC از گازهاي خنك كننده ديگري استفاده كنند. ما مي‌دانيم كه بيشتر كشورهاي صنعتي در نيمكره شمالي قرار دارند پس چرا در قطب جنوب لايه ازن سوراخ شده است؟! براي پاسخ به اين سوال پژوهش‌هاي زيادي انجام شده است كه بعضي از اين پژوهش‌ها تاكنون در دست تحقيق است.

اخيراً دانشمندان علت ايجاد حفره در لايه ازن را گرداب‌هاي سنگين كه در قطب جنوب جريان دارند مي دانند. در زمستان در طول شب هاي قطبي نور خورشيد در تمام سطح جنوب در دسترس نيست. به همين دليل در اين قطب در لايه استراتوسفر طوفان‌هاي سنگين گسترش مي‌يابند كه به آنها گرداب قطبي (POLAR VORTEX) مي‌گويند. گرداب قطبي مي‌تواند ذرات سازنده هوا را تجزيه كند.

اين گرداب‌ها باعث ايجاد ابرهاي سردي مي‌شوند كه بر فراز قطب جنوب جريان مي‌يابند. كه به اين ابرها " ابر استراتوسفر" قطبي           (Stratosphere cloud polar) مي گويند. اختصار آن PSC است. PSCها بسيار سرد هستند و دماي آنها حدود منفي 80  سيلسيوس  است.

PSC از نيتريك اسيد تري هيدرات تشكيل شده است و با ابرهايي كه ما آنها را در آسمان مي‌بينيم كاملاً متفاوتند. پس از ابرهاي اسيدي مي توانند لايه‌ي ازن را تخريب كنند. بنابراين با استناد به تحقيقات انجام يافته موارد زير را مي‌توان از عوامل موثر در تخريب لايه ازن دانست:

1-   محور زمين به گونه اي مي‌باشد كه نور خورشيد به قطب شمال بيشتر از قطب جنوب مي‌تابد به همين دليل ضخامت لايه ازن در قطب شمال بيشتر از قطب جنوب مي‌باشد (زيرا ما گفتيم كه پيوند ميان مولكول اكسيژن و اتم آن در مولكول بسيار ضعيف مي‌باشد و ممكن است با كوچك‌ترين برخورد از هم جدا و يا با دريافت كوچك‌ترين انرژي  (انرژي تابشي نور خورشيد) به حالت اوليه خود برگردند).

2-    از مورد دوم نتيجه مي‌گيريم كه هواي قطب جنوب سردتر از هواي قطب شمال مي‌باشد. بنابراين هنگاميكه هواي گرم بر اثر جريانهايي به قطب جنوب مي‌رود چون سبك مي‌باشد به سمت بالا مي‌رود و موجب نابودي لايه هاي ازن بر فراز قطب جنوب مي شود.

3-   در زمستان نور خورشيد كاملاً در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نمي‌باشد و اين امر باعث كاهش دما و تشكيل ابرهاي PSC مي‌شود.

4-     ابرهاي PSC اسيدي هستند و به همين دليل آنها به لايه ازن آسيب مي‌رسانند.

تئوري‌ها و انتقادات

چنين تئوري براي اين پديده پيشنهاد شده است. يك سري از اين تئوري‌ها بر تاثير" گازهاي گل‌خانه‌اي" بر اين فرآيند مبتني است. بر اين اساس كشور ايالات متحده امريكا اولين توليد كننده گازهاي گل‌خانه‌اي در جهان است. صرف نظر از مباحث اقتصادي تنها راه كاهش اين امر را توقف روند فعلي آن يعني كاهش توليد گازهاي گل‌خانه‌اي مي‌دانند.

اين معاهده با هدف موظف ساختن كشورهاي جهان به كاهش اثرات گازهاي گل‌خانه‌اي و تبعات منفي گرم شدن زمين ميان كشورهاي جهان به امضا رسيد. معاهده در محل كيوتوي ژاپن و در دسامبر 1997 تنظيم شد و از مارچ 1998 جهت امضاي كشورهاي مختلف ارائه شد و در 15 مارچ 1999 نهايي شد. در اين معاهده مشخص شده كه تا چه سال و تا چند درصد از گازهاي گل‌خانه‌اي كاسته شود. و گازهاي مورد نظر عبارتند از: دي اكسيد كربن، اكسيد نيتروژن، سولفور هگزا فلورايد، HFC ها و PFC ها.

همچنين كشورهاي ثروتمند ضمن متعهد شدن به اجراي مفاد اين عهد نامه موظف به كمك به ديگر كشورها در اين زمينه شدند.

اما ايالات متحده در سال 2001 از اين پيمان خارج شد و با اينكه 4 ماه بعد، با توافق 180 كشور، محدوديتهاي اعمال شد توسط پيمان كيوتو كاهش پيدا كرد باز هم آمريكا به پيمان نپيوست.

جرج بوش اعلام كرد كه ايالات متحده هرگز به اين پيمان ملحق نخواهد شد.

اما اتحاديه بين‌المللي هواشناسي اعلام كرده است كه از آنجايي كه اين گازها مي توانند براي يك قرن و يا بيشتر از آن در جو باقي بمانند لازم است گازهاي گل‌خانه‌اي لااقل تا 60 درصد مقدار كنوني كاهش يابد. با وجود اين نمي‌توان منبع موجود در پيمان كيوتو را تشديد كرد، زيرا اين كار ضرر جبران ناپذيري به اقتصاد جهاني وارد مي كند.

همچنين طبق مقاله خانم ويكتوريا جمالي استاديار پيشين دانشكده محيط زيست تهران در سال 2007 چندين كنفرانس CLIMATE CHANGE برگزار شد كه يكي در فرانسه اتفاق افتاد، ديگري در بلژيك برگزار شد، سومي‌اش را در تايلند داشتيم و در اواخر سال 2007 هم يك نشست ديگر در اسپانيا برگزار شد كه مصوبات اين اجلاس‌ها مثل قانون براي كشورها لازم‌الاجرا هست. براي اينكه برنامه‌هايشان را براين اساس تنظيم بكنند كه كمترين صدمه را بزند و برنامه‌هايشان طوري باشد كه تا سال 2015 كه در آن ما اجلاس سران را در رابطه با محيط زيست داريم؛ دستاوردي داشته باشند كه بتوانند آن دستاورد را در آن اجلاس ارائه بدهند تا نشان بدهند چقدر در رابطه با كاهش استفاده از سوخت‌هاي فسيلي و جايگزين كردن آن با انرژي‌هاي تجديد پذير موفق بوده اند.

تاثيرات گازهاي گل‌خانه‌اي بر روي آب و هوا و نقش آن

آب و هوا در طول زندگي انسان به شكل نامحسوسي تغيير پيدا مي كند. اما در طول قرن‌ها اين تغييرات كاملاً مشهود مي‌شود. با اين وصف به نظر مي‌رسد تغييرات آب و هوا در اثر افزايش دماي كره‌ي زمين ناگهاني و غير قابل پيش‌بيني باشد. اما هنوز هيچ كس نمي‌تواند با قاطعيت وقوع آن را تاييد كند. براي مثال مي توان به وضعيت آب و هوا در سال‌هاي اخير اشاره كرد (زمستان‌هاي بسيار سرد و تابستان‌هاي بسيار گرم)

چه روي خواهد داد؟

با آنكه اين معضل به نام افزايش دماي كره زمين معروف است، اما معني آن اين نيست كه زمين به مكاني گرم تبديل خواهد شد. تعدادي از دانشمندان پيش‌بيني مي كنند كه تغييرات اساسي در آب و هواي زمين روي خواهد داد كه دگرگوني هاي نامعلومي را در ميزان بارندگي‌ها و دماي زمين ايجاد خواهد كرد. تعدادي از مناطق نيمه بياباني ممكن است دچار خشكسالي‌هايي به مراتب شديد و متوالي بشوند، يا مناطق سردسير مانند سيبري با گرم شدن زمين‌هاي يخ زده آن تبديل به مناطقي قابل كشت و حاصل خيز شوند. هرچند كه با آب شدن يخها، خطر وقوع سيل و نابودي ساختمان‌ها نيز وجود دارد.

مشكل آفت‌ها

اگر دماي زمين افزايش يابد شرايط براي رشد بعضي از آفت‌ها فراهم خواهد شد، به عنوان مثال پشه‌اي كه  عامل بيماري مالاريا است بيش از حد تكثير خواهد يافت و شيوع آن در كشورهاي شمالي نيز گسترش پيدا خواهد كرد.

انقراض

آگاهي از وضعيت جوي به ما كمك مي كند تا زيستگاهي را از زيستگاه ديگر تشخيص دهيم. زيستگاه، محل زندگي گونه‌هاي خاصي از جانوران و گياهان است كه سلامت و حيات آنها به سلامت زيستگاهشان بستگي دارد. تغييرات آب و هوا تاثيري جدي بر روي زندگي حيات وحش دارد. چنانچه گمان مي رود نسل ماموت‌ها (فيل‌هاي عظيم الجثه پشمالو) در اثر تغييرات آب و هوايي منقرض شده است. اين تغيير باعث شد تا نوع پوشش گياهي محل زندگي اين جانور كه تامين كننده غذاي مورد نيازش بود از بين برود.

خشكسالي

از سال 1990 تا به حال خشكسالي‌هاي شديدي در جنوب آفريقا روي داده است. بعضي از دانشمندان عقيده دارند كه اين پديده بخشي از چرخه تغيير طبيعي زمين است كه هر بيست سال روي مي‌دهد و ناشي از گرم شدن زمين نمي‌باشد.

هشدار تغييرات آب و هوايي

در اواخر دهه 80 ميلادي در آمريكا، گردبادهاي شديدي مانند گردبادهاي هوگو كه باعث بي خانماني 50 هزار تن شد روي داد. در سال 1991 ميلادي هزاران نفر از مردم بنگلادش در اثر گردبادي كه باعث جاري شدن سيل شد جان خود را از دست دادند و در حدود 10 ميليون نفر نيز بي‌خانمان شدند. و سال 1992 ميلادي پر حادثه ‌ترين ميزان وقوع طوفان با رقم 381/11 به ثبت رسيده است در سال 1995 رودخانه يانگ تسه يانگ در چين در اثر وقوع  سيلي كه ناشي از آب شدن برف‌هاي فلات تبت به نام كوگاي بود طغيان كرد.

اين امر مي‌تواند ناشي از تغيير طبيعي آب و هوا باشد، عده‌اي از دانشمندان عقيده دارند كه گرم شدن كره زمين تازه آغاز شده است.

تغيير اندازه موجها

از دهه 60 ميلادي در اقيانوس اطلس شمالي، ‌افزايش قابل توجهي در ميانگين طول و اندازه موجها، تا ميزان 25 تا 50 درصد ديده شده است. اين هم مي‌تواند نشانه اي از تغيير در آب و هوا باشد.

فلورايد در معرض خطر

اگر سطح درياها در طول چند سال بين 4 تا 8 متر بالا بيايد، كل شهرها زير آب خواهد رفت. فلورايد در آمريكا، به دليل قرار گرفتن در زميني پست در زمره شهرهايي است كه در معرض خطر قرار دارد.

قله‌هاي يخ

اگر يخ‌هاي قلل جهان ذوب شود، حجم عظيمي از آب به طرف درياها سرازير مي‌شود.

گرم شدن زمین

گرم شدن زمین

گرم شدن کلی کره زمین، به معنای افزایش میانگین دمای سطح زمین است. از اواخر سالهای  1800، میانگین دمای کلی 4/0 تا 8/0 درجه سانتیگراد افزایش یافته است. بسیاری از کارشناسان پیش بینی کرده اند که میانگین دمای زمین در سال 2100، 4/1 تا 8/5 درجه سانتیگراد افزایش خواهد یافت. این مقدار افزایش، بیشترین مقداریست که ظرف هزار سال  اخیر، برای زمین پیش آمده است.

دانشمندان نگران این مشکلند که انسانها و اکوسیستم های طبیعی نتوانند خود را با این تغییرات سریع آب و هوایی وفق دهند. اکوسیستم شامل ارگانیزمهای زنده و محیط فیزیکی در یک محدوده مشخص است. این گرم شدن عمومی می تواند منتج  به ضررهای فراوانی شود، به همین دلیل کشورهایی در سراسر جهان، به منظور کنترل این بحران، قراردادی را به نام پروتوکل کیوتو (Kyoto) طرح کرده اند.

 

دلایل افزایش دمای سطح زمین

 

کارشناسان هواشناسی گرم شدن هوا را از سالهای 1800، آنالیز کرده اند.  اغلب آنها به این نتیجه رسیده اند که فعالیتهای انسانی عامل اصلی این گرم شدن هوا است. فعالیتهای انسانی با افزایش خاصیت گلخانه ای زمین در گرم شدن زمین دخالت دارد. اثر گلخانه ای، سطح زمین را در فرایند پیچیده ای که با همراهی نور خورشید، گازها و ذرات موجود در اتمسفر صورت می گیرد، گرم می کند. گازهایی که گرما را در اتمسفر زمین نگه می دارند یا اصطلاحا به دام می اندازند، گازهای گلخانه ای نامیده می شوند.

اصلی ترین فعالیت انسانی که منجر به گرمای زمین می شود، سوزاندن سوختهای فسیلی (زغالسنگ، نفت، گاز طبیعی) و از بین بردن جنگلها است. بیشتر سوخت فسیلی در اتومبیلها، کارخانه ها و نیروگاهها به مصرف می رسد. سوزاندن این سوختها گاز دی اکسید کربن با علامت اختصاری CO2 تولید می کند. CO2 از گازهای گلخانه ایست که روند فرار گرما از جو به فضا را بسیار کند می کند. درختان و دیگر گیاهان در روند فتوسنتز، گاز CO2 را از هوا جذب می کنند. با از بین بردن گیاهان، میزان گاز CO2 در هوا افزایش می یابد. تجزیه شدن گیاهان نیز منجر به افزایش این گاز می شود.

گروه کمی از دانشمندان معتقدند که افزایش گازهای گلخانه ای عامل اصلی این افزایش دما نیست بلکه افزایش انرژی تابیده شده از خورشید عامل اصلی می باشد. اما بیشتر کارشناسان هواشناسی تاثیر این عامل را در روند افزایش دمای عمومی کره زمین بسیار ناچیز می دانند.

 

عواقب افزایش دما

 

ادامه این افزایش دما آثار مخرب زیادی در بر دارد. ممکن است گیاهان و جانواران دریازی به مخاطره جدی بیفتند. زیستگاه های گیاهان و حیوانات دچار تغییرات اساسی می شوند. الگوهای آب و هوا دستخوش تغییرات می شوند و نتیجه آن وقوع سیل و خشکسالی و طوفانهای شدید مخرب خواهد بود. افزایش دما با ذوب نمودن یخهای قطبی، باعث بالا آمدن سطح آب دریاها می شود. در مناطق خاصی از زمین، بیماریهای انسانی گسترش می یابد و محصولات کشاورزی نابود می شوند.

 

تاثیرگرما بر آبها

 

در هنگام گرم شدن هوا، دمای آب اقیانوسها نیز افزایش می یابد و منجر به بروز مشکلاتی در اکوسیستم اقیانوسها می شود. برای مثال گرم شدن آبها ممکن است باعث بروز پدیده ای به نام سفیدی مرجانهای دریایی شود. وقتی که آب گرم می شود، مرجانها ماده ای را که عامل رنگ و تغذیه آنهاست از درون خود خارج می کنند. در این حالت رنگ مرجانها سفید می شود و چنانچه دمای آب به وضع طبیعی برنگردد، می میرند. گرمای افزوده همچنین منجر به وقوع بیاریهایی می شود که بر جانوران دریایی تاثیر گذار است.

 

تغییر شکل زیستگاه های طبیعی

 

ممکن است در محلهای طبیعی مسکونی حیوانات و گیاهان تغییرات شدیدی روی دهد. بسیاری از گونه های زیستی مشکلات زیادی برای ادامه حیات در شرایط جدید خواهند داشت. برای مثال بسیاری از گیاهان گلدار، بدون طی کردن زمستانی سرد، شکوفه نخواهند زد.

 

تاثیر گرما بر آب و هوا

 

تکرار وقوع شرایط بحرانی آب و هوا منجر به خسارات زیادی می شود. تغییرات الگوهای بارش باعث افزایش سیلابها و خشکسالی در نواحی مختلف می شود. طوفانها و تندبادها، بیشتر و قدرتنمندتر به وقوع خواهند پیوست.

 

بالا آمدن سطح آبها

 

ادامه گرم شدن هوا، در طی چند قرن، مقادیر زیادی از یخهایی که صفحه  آنتارکتیکا را پوشانده اند، ذوب می کند. در نتیجه سطح آبها در کل زمین بالاتر می آید. بسیاری از مناطق ساحلی ممکن است دچار سیل زدگی، فرسایش، از بین رفتن زمینهای خشک و ورود آب دریاها به آبهای شیرین شوند. بالا آمدن آب دریاها ممکن است منجر به غرق شدن شهرها، جزایر کوچک و دیگر مناطق زیستی شود.

 

تهدید سلامت انسانها

 

بیماریهای گرمسیری نظیر مالاریا و تب دنگی (dengue) به مناطق زیادی شیوع پیدا می کند. ادامه یافتن گرما و شدت یافتن آن می تواند عامل مرگ و میرهای زیاد و بیماریهای گوناگون شود. سیل و قحطی، گرسنگی و سوء تغذیه را افزایش خواهد داد.

 

خنک کردن زمین

 

کارشناسان هواشناسی در حال حاضر مشغول مطالعه برای کنترل و محدود کردن افزایش دمای کره زمین می باشند. دو روش کلیدی به این منظور وجود دارد: اول محدود کردن تولید گاز CO2 و دوم تصفیه هوا.

 

محدود کردن انتشار گاز CO2

 

 دو تکنیک تاثیرگذار برای محدود کردن تولید CO2 وجود دارد: اول جایگزین کردن منابع دیگر انرژی به جای سوختهای فسیلی و دوم استفاده بهتر از سوختهای فسیلی.

منابع انرژی جایگزین سوخت فسیلی، CO2 تولید نمی کنند. این منابع شامل باد، نور خورشید، انرژی هسته ای و حرارت زیر زمین می باشند. دستگاههایی به نام توربین بادی می توانند انرژی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند، باطریهای خورشیدی نیز می توانند نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند و نیروگاههای حرارت زیرزمین می توانند از گرمای موجود در لایه های زیرین خاک انرژی الکتریکی به دست آورند.

استفاده از این منابع هزینه های بیشتری را نسبت به سوختهای فسیلی در بر دارند. با اینحال پیشرفت تحقیقات درباره استفاده از آنها می تواند منجر به کاهش هزینه های آنها نیز شود.

تصفیه هوا به دو شکل صورت پذیر است: اول، انبارهای زیر زمین یا زیر آب. دوم، ذخیره سازی در گیاهان زنده.

با تزریق و ورود CO2 تولید شده در صنعت به زیر زمین یا در اقیانوس می توان این گاز را ذخیره کرد. مناسبترین مکان در اعماق زمین برای انجام این کار، انبارهای طبیعی نفت و گازیست که بیشتر ذخایر آنها استخراج شده است. با ورود این گاز به این گونه انبارهای طبیعی، استخراج بازمانده ذخایر آنها بسیار آسانتر می شود. سود ناشی از تسهیل بهره برداری، هزینه های این روش تصفیه را جبران می نماید. رسوبات عمیق نمک و زغالسنگ نیز مکان مناسبی برای انجام ذخیره سازی CO2 می باشند.

اقیانوسها می توانند CO2  بیشتری ذخیره کنند اما دانشمندان هنوز موفق به تخمین آثار محیطی این ذخیره سازی نشده اند.

 

ذخیره سازی در گیاهان

 

گیاهان سبز به هنگام رشد، CO2  موجود در جو را جذب می کنند. آنها کربن موجود در CO2  را با هیدروژن ترکیب کرده، قند ساده تولید می کنند و آنرا در بافت خود ذخیره می نمایند. پس از مرگ گیاه، با تجزیه آن، گاز CO2 از آن متساطع می شود. اکوسیستمهایی با زندگی گیاهی غنی،  می توانند CO2 بیشتری را در خود حبس نمایند.

 

پروتوکل کیوتو

 

در سال 1997، نمایندگان 160کشور جهان در کیوتوی ژاپن گرد هم آمدند و قرار دادی به نام پروتوکل کیوتو را تنظیم کردند. این قرارداد برای کاستن انتشار گازهای گلخانه ای است. از سال 2008 تا 2012، سی و هشت کشور صنعتی ناچار به کاستن انتشار گاز CO2 و پنج کشور دیگر ناچار به کاستن انتشار گازهای گلخانه ای خواهند بود. این کشورها باید 1990 مرکز انتشار خود را کنترل نموده و سالانه 95 درصد از میزان انتشار آنها را کاهش دهند. این قرارداد شامل حال کشورهای در حال توسعه نمی باشد. اما کشورهای صنعتی را تشویق می کند که داوطلبانه با کشورهای درحال توسعه برای کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه ای همکاری کنند.

 

 

بررسی گرم شدن

 

پیش از استفاده از وسایل گرما سنج، دانشمندان بر اساس نشانه های فراوانی، افزایش دمای کره زمین را مورد بررسی قرار داده بودند. نشانه ها حاکی از این بود که افزایش دما از سالهای 1900، در هزار سال اخیر بی سابقه بوده است.

در سال 2001، هیئتی با مسئولیت کنترل تغییرات آب و هوا به نام IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)که از طرف سازمان ملل پشتیبانی می شدند، نتایج بررسی های به اثبات رسیده در خصوص گرم شدن زمین را منتشر کردند. کارشناسان هواشناسی مشغول بررسی عوامل طبیعی و دخالتهای انسان در گرم شدن زمین ظرف 100 سال اخیر شدند.  هیئت IPCC همچنین نتیجه پیش بینی های دمای هوا تا سال 2100 را اعلام نمود.

در هر حال بررسی ها نشان می دهند که راه حل فوری برای این مسئله وجود ندارد. حتی اگر تمام منابع انتشار گاز CO2 را ناگهان حذف کنیم، روند گرم شدن هوا، به دلیل وجود گازهای گلخانه ای که در حال حاضر وارد جو شده اند، تا سال 2100 ادامه خواهند داشت.

گرم شدن زمين یعنی چه؟

گرم شدن زمين یعنی چه؟

مي‌دانيم كه كره زمين به طور طبيعي در اثر تابش خورشيد گرم مي‌شود، اما اينجا منظور ما از گرم شدن زمين، پديده ديگري است.اين پديده نسبتا جديد عبارت است از تغيير دماي زمين در اثر فعاليتهاي بشري كه با تغييرات طبيعي آن فرق دارد. در طول ۱۰۰ سال گذشته، كره زمين به طور غيرطبيعي ۴/۰ درجه سانتيگراد گرمتر شده كه اين موضوع دانشمندان را نگران كرده‌است. آنها حدس مي‌زنند فعاليت‌هاي صنعتي در ايجاد اين مشكل بسيار موثر است و به گرم شدن كره زمين
كمك مي‌كند.

منظور از«گرم شدن زمين» افزايش ميانگين دماي زمين است. «تغيير آب و هوا» در اثر اين افزايش دما به وجود مي‌آيد. گرم شدن زمين موجب تغيير الگوي بارش، افزايش سطح آب درياهاي آزاد و كاهش سطح آب درياچه‌ها و تاثيرات وسيع بر گياهان، حيات وحش و انسانها مي‌شود.

اثر گلخانه اي چيست؟ گازهاي گلخانه اي چه گازهايي هستند؟

به مجموعه‌اي از گازها كه مقداري از انرژي خورشيد را در جو زمين نگه مي‌دارندو باعث گرم شدن جو مي‌شوند‍‍، گازهاي گلخانه‌اي مي‌گويند. بخار آب(H₂O)، دي اكسيدنيتروژن (NO₂)، دي اكسيدكربن (CO₂) و متان (CH₄) گازهاي گلخانه‌اي اصلي هستند. اگر اين گازها در جو نبودند، انرژي گرمايي خورشيد مجددا به فضا بر مي‌گشت و به اين ترتيب هواي زمين ۳۳ درجه سانتيگراد سردتر از الان مي‌شد. اثر گلخانه‌اي به افزايش دماي كره زمين در اثر وجود گازهاي گلخانه‌اي در جو زمين گفته مي‌شود.

آيا مي دانيد چرا به اين گازها، گازها‌ي‌ گلخانه‌اي مي‌گوييم؟

آيا شما تا حالا يك گلخانه ديده ايد؟
گلخانه يك اتاق شيشه‌اي است كه نور خورشيد از شيشه‌هاي آن به داخل مي‌تابد و هواي گلخانه را گرم مي‌كند. اما شيشه‌هاي گلخانه اجازه نمي‌دهند كه اين هواي گرم از گلخانه خارج‌شود.

جو يا هوايي كه در اطراف ماست، شبيه يك گلخانه است. گازهاي گلخانه‌اي در جو درست مثل شيشه‌هاي گلخانه عمل مي‌كنند. نور خورشيد پس از عبور از لايه‌هاي گازهاي گلخانه‌اي وارد جو زمين مي‌شود. زماني كه نور خورشيد به سطح زمين مي‌رسد، مقداري از انرژي گرمايي آن توسط خاك، آب و ساير موجودات جذب مي‌شود. مقداري هم در جو زمين مي‌ماند و باقيمانده آن به فضا برمي‌گردد. اگر مقدار گازهاي گلخانه‌اي در جو از حد طبيعي آن بالاتر باشد، انرژي كمتري به فضا برمي‌گردد، در نتيجه جو زمين گرم تر مي‌شود و به دنبال آن دماي كره زمين بالا مي‌رود.

اثر گلخانه‌اي، كره زمين را به اندازه‌اي گرم نگه مي دارد كه ما انسان ها بتوانيم بر روي آن زندگي كنيم. اما اگر اثر گلخانه اي شدت يابد، ممكن است دماي زمين به قدري زياد شود كه ما و بقيه گياهان و جانوران نتوانيم گرماي آن را تحمل كنيم.

تغيير آب و هوا يعني چه و اثرات آن چيست؟

اصلا «هوا» و «آب و هوا» با هم چه فرقي دارند؟

هر وقت آسمان صاف باشد و گرماي ملايمي به ما برسد و باد به شدت نوزد، مي گوييم هوا خوب است. هر وقت آسمان گرفته باشد، باد تند بوزد يا برف و باران ببارد و ما را دچار زحمت كند، مي گوييم هوا بد است. معمولا اخبار هواشناسي ما را از چگونگي وضع هوا آگاه مي‌سازد.

هواي برخي مناطق كره زمين معتدل است، يعني باران به اندازه كافي مي بارد و هوا زياد گرم يا سرد نمي‌شود. هواي بعضي جاها سرد است يعني برف مي‌بارد و دماي هوا سرد مي‌شود. جاهايي هم هست كه بسيار گرم و خشك است. هر كدام از اين جاها يك نوع آب و هوا دارد.

براي تعيين آب و هواي هر منطقه، تغييرات دماي هوا و مقدار باران و برف را در طول سال اندازه گيري مي‌كنند. شما هم مي‌توانيد اندازه تغييرات دماي هوا و مقدار باران و برف را در محل سكونت خودتان به دست آوريد. اما براي اين كه آب و هواي جاهاي گوناگون را بشناسيم، بايد اين مقادير را چندين سال پشت سرهم اندازه گيري كنيم.

در نقشه ايران، جاي شهرهاي بابلسر، شهركرد، بندرعباس و طبس را پيدا كنيد. آب و هواي هر يك از اين شهرها نمونه آب و هواي يك ناحيه از كشور ماست. در حال حاضر شرايط آب و هوايي جاهاي مختلف در اثر گرم شدن كره زمين در حال تغيير است. مثلا شهري مثل تهران را در نظر بگيريد، تهران در نزديكي رشته كوه البرز قرار دارد. بنا به تعريف آب و هوا، تهران بايد هواي سرد باراني يا برفي داشته باشد، اما مي‌بينيد كه به علت تغيير آب و هوا، از هواي سرد باراني يا برفي چندان خبري نيست!

انسانها چگونه آب و هوا را تغيير مي‌دهند؟

شايد باور نكنيد كه انسان ها هم مي‌توانند آب و هواي زمين را تغيير دهند. دانشمندان مي‌گويند اكثر فعاليت‌هاي انسان‌ها گاز گلخانه‌اي توليد مي‌كند. پس از انقلاب صنعتي و اختراع انواع ماشين آلات صنعتي، انسانها بافعاليتهاي كشاورزي و صنعتي چهره زمين و آب و هواي آن را دگرگون ساختند. با شروع انقلاب صنعتي روش زندگي مردم عوض شد. قبل از آن مقدار گازهاي گلخانه اي در جو كم بود، اما با رشد جمعيت و افزايش استفاده از نفت و زغال سنگ تركيب گازهاي اتمسفر نيز تغيير كرد. بطوريكه در حال حاضر، غلظت گازهاي گلخانه اي از حدود ۲۷۰ واحد به ۳۶۷ واحد رسيده است.

ما براي انجام كارهاي خود به انرژي نياز داريم و اين انرژي را از غذا تامين ‌مي‌كنيم. همچنين براي روشنايي و گرم كردن خانه‌هايمان به انرژي نياز داريم. اتومبيل‌ها براي حركت به سوخت نياز دارد. ماشين‌هاي صنعتي نيز به انرژي نياز دارند. اكثر انرژي‌هاي لازم براي موارد فوق به طور مستقيم يا غير مستقيم از سوخت‌هاي فسيلي مثل نفت و گاز و زغالسنگ بدست مي‌آيد.اينهاسوختهايي هستند كه سوزاندن آنها گاز گلخانه‌اي آزاد مي‌كند!!! آيا مي‌دانيد كه چه وقتي گازهاي گلخانه‌اي را به هوا مي‌فرستيد؟
هر وقت كه:

• تلويزيون تماشا مي كنيد،
• با كامپيوتر بازي مي كنيد،
• از كولر يا فن كوئل استفاده‌ مي‌كنيد،
• از استريو ضبط استفاده مي كنيد،
• چراغ را روشن مي كنيد،
• لباسهايتان را مي شوييد يا اطو مي‌كنيد،
• سوار اتومبيل مي شويد،
• غذايتان را در مايكروويو گرم مي كنيد،
• از بخاري گازي يا نفتي استفاده مي كنيد،

به توليد گازهاي گلخانه‌اي در هوا كمك مي‌كنيد.
چرا؟
چون شما براي انجام اين كارها به برق و سوخت نياز داريد. آيا مي‌دانيداين برق و سوخت از كجا تامين مي‌شود؟

خوب، نيروگاهها زغالسنگ و نفت را مي سوزانند تا برق توليد كنند و پالايشگاهها نيز براي تصفيه نفت خام و توليد نفت و بنزين، سوخت مصرف مي‌كنند. سوزاندن نفت و زغالسنگ هم گاز گلخانه‌اي توليد مي‌كند. پس هر چه شما بيشتر برق مصرف كنيد، نيروگاهها از سوخت بيشتري استفاده مي‌كنند و در نتيجه گاز گلخانه‌اي زيادتري توليدمي‌شود.

متان هم يك گاز گلخانه‌اي است. متان چگونه توليد مي‌شود؟
وقتي كه شما:

• زباله هايتان را به محل دفن زباله مي فرستيد،
• حيواناتي مثل گاو، گوسفند و ... را براي توليد لبنيات و گوشت پرورش مي‌دهيد،
• در شاليزار برنج مي‌كاريد،
• زغالسنگ استخراج مي‌كنيد.

اتومبيلها و كارخانه‌هايي هم كه مايحتاج روزانه ما را توليد مي‌كنند، مقادير زيادي از انواع گازهاي گلخانه‌اي را به هوا مي‌فرستند.

چرا نمي‌خواهيم زمين گرمتر بشود؟

بعضي وقتها مسائل كوچك مي‌توانند به مشكلات بزرگي تبديل شوند! مثلا به مسواك زدن دندانهايتان فكر كنيد. اگر شما يك روز مسواك نزنيد، هيچ اتفاق خاصي نمي‌افتد، اما آيا مي‌دانيد اگر يك ماه دندانهايتان را مسواك نزنيد، چه اتفاقي خواهد افتاد؟ اين همان چيزي است كه براي زمين نيز اتفاق مي‌افتد. اگر دماي هوا فقط چند روز، بالاتر از حد طبيعي باشد، چندان مهم نيست- چون دماي زمين تقريبا ثابت مي‌ماند. اما اگر دماي هوا مدت زيادي بطور مداوم بالا برود، كره زمين با مشكلاتي مواجه خواهد شد.

دماي متوسط زمين در طول قرن گذشته تقريبا ۵/۰ درجه سانتيگراد افزايش يافته‌است؛ دانشمندان انتظار دارند كه در طول ۱۰۰ سال آينده متوسط دماي زمين ۵/۱ تا ۵/۳ درجه سانتيگراد افزايش يابد. شايد فكر كنيد ”اين كه چيزي نيست“، اما همين مقدار مي‌تواند آب و هواي زمين را به طور بي سابقه‌اي تغيير دهد. زمانيكه اين پديده رخ دهد، ممكن است تغييرات بزرگي در سطح آب اقيانوسها، مزارع كشاورزي و هوايي كه تنفس مي‌كنيم يا آبي كه مي‌نوشيم، رخ دهد.

چه اتفاقي ممكن است بيفتد؟

در صورتيكه آب و هوا تغيير كند، آب و هواي جايي مثل شهركرد- كه هواي سرد و كوهستاني دارد- گرمتر مي‌شود يا مثلا هواي بندر عباس گرم و خشك تر مي‌شود. البته ممكن است تغيير آب و هوا براي شهركردي ها خوشايند باشد، اما همه تاثيرات ناشي از آن خوشايند نيست. زيرا ممكن است اين تغييرات با افزايش بلاياي طبيعي مثل سيل و طوفان همراه باشد.

اگر دماي كره زمين زياد شود، تعداد روزهاي گرم سال افزايش مي‌يابد و در نتيجه بيماريهاي ناشي از گرما مثل گرمازدگي و مالاريا زياد مي‌شود. بد نيست بدانيد كه معمولا كودكان و سالمنداني كه در كشورهاي فقير زندگي مي‌كنند، بيشتر در معرض خطر ابتلاء به اين بيماريها قراردارند. زيرا اين كشورها سرمايه لازم براي مبارزه با اين بيماريهارا ندارند.

با گرم شدن آب و هوا و تاثير آن بر مزارع كشاورزي، منابع غذايي انسانها كاهش مي‌يابد، آب بيشتري بخار مي‌شود و در نتيجه انسانها با كمبود آب شيرين مواجه خواهندشد. اين تغييرات بر روي حيوانات و گياهان هم تاثير منفي مي‌گذارد. اگر اين تغييرات به آرامي اتفاق بيفتد، جانوران و گياهان خود را با آن وفق مي‌دهند، اما اگر اين تغييرات خيلي سريع اتفاق بيفتد، حيات وحش با خطرات جدي روبرو مي‌شوند. مثلا پرندگان و جانوراني كه در فصلهاي مختلف سال به جاهاي ديگر مهاجرت مي‌كنند، ممكن است مكان مناسبي را براي مهاجرت پيدا نكنند و يا غذايي براي خوردن نداشته‌باشند.

مقدار آب درياها در اثر ذوب شدن يخهاي قطبي افزايش مي‌يابد و از سوي ديگر بر اثر افزايش دما، آب درياها و اقيانوسها منبسط مي‌شود. اگر آب اقيانوس منبسط شود، فضاي بيشتري را اشغال مي‌كند و در نتيجه سطح آب درياها بالا مي‌آيد. سطح آب دريا ممكن است در قرن آينده چند سانتيمتر يا حداكثر ۱ متر بالا بيايد. در اينصورت مردمي كه خانه‌هايشان در كنار ساحل دريا قرار دارد و جزيره‌نشينان، خانه‌هاي خود را از دست مي‌دهند و مزارع ساحلي هم به زير آب مي‌روند. در اثر بالا آمدن آب دريا منابع آب شيرين نيز غيرقابل استفاده مي‌شوند.

چه كمكي از دست ما برمي آيد؟

گرم شدن زمين مشكل بزرگي است، اما ما مي‌توانيم با انجام كارهاي بسيار معمولي از شدت گرم شدن آن بكاهيم. از آنجا كه گرماي زمين ناشي از توليد گازهاي گلخانه‌اي است و بسياري از گازهاي گلخانه‌اي نيز از فعاليتهاي روزانه ما حاصل مي‌شود، پس ما مي‌توانيم حداقل سهم خودمان را در توليد اين گازها كم كنيم! مثلا ما مي‌توانيم به جاي اينكه هر روز با اتومبيل شخصي به محل كار خود برويم، از اتومبيل يكديگر استفاده كنيم - در اين صورت حداقل ۴ نفر از يك اتومبيل استفاده مي‌كنند - در نتيجه بنزين كمتري مصرف مي‌شود و گاز گلخانه‌اي كمتري نيز توليد مي‌شود. در اينجا راههاي ديگري براي كمك به كاهش توليد گازهاي گلخانه‌اي را به شما نشان مي‌دهيم.

مطالعه كنيم!

مطالعه درباره محيط‌ زيست بسيار مهم است. كتابهاي خوبي در اين زمينه چاپ شده‌است. براي شروع كار مي‌توانيد از معلم يا كتابدارتان نيز كمك بگيريد. صفحه آدرسهاي اينترنتي (Links) اين سايت هم مي‌تواند در پيدا‌كردن سايتهاي جالب درباره محيط زيست و تغييرات آب و هوا به شما كمك كند.

در مصرف انرژي صرفه جويي كنيم!

زماني كه به چراغها، تلويزيون و كامپيوتر احتياج نداريد، آنها را خاموش كنيد. از دوچرخه و اتوبوس استفاده كنيد و يا پياده روي كنيد. شما مي‌توانيد با استفاده از اتوبوس ، دوچرخه يا حتي پياده روي به جاي استفاده از اتومبيل شخصي در مصرف انرژي صرفه‌جويي كنيد.

ديگران را تشويق كنيم!

با خانواده و دوستان خود درباره گرم شدن زمين صحبت كنيد. بگذاريد آنها هم از اطلاعات شما استفاده كنند.

درخت بكاريم!

درختكاري هم جالب است و هم راه مناسبي براي كاهش گازهاي گلخانه‌اي است. چون درختان، دي اكسيد كربن هوا را مي گيرند و اكسيژن توليد مي‌كنند.

مواد را بازيافت كنيم!

قوطيهاي كنسرو، بطريهاي شيشه‌اي، كيسه‌هاي پلاستيكي و زباله‌هاي كاغذي را از ساير دور ريختني‌ها جدا كنيد. وقتي كه شما اين مواد را از زباله‌ها جدا مي‌كنيد، زباله كمتري را به محل دفن زباله‌ها مي‌فرستيد و به ذخيره منابع طبيعي مثل درختان، نفت و فلزاتي مانند آلومينيوم و آهن كمك مي‌كنيد.

وسايل كم مصرف بخريم!

يكي از راههاي كاهش مقدار گازهاي گلخانه‌اي، خريدن لوازمي است كه برق زيادي مصرف نمي‌كنند.بعضي لوازم ـ مثل اتومبيلها، يخچالها و ضبط صوت‌ها و اتوها، طوري ساخته شده‌اند كه برق كمتري مصرف مي‌كنند. مامي‌توانيم با استفاده از اين وسايل به صرفه‌جويي در مصرف انرژي و حفظ محيط زيست كمك‌كنيم.

به برچسب انرژي توجه كنيم!

لوازم الكتريكي زيادي مثل يخچالها، فريزرها، كامپيوترها، تلويزيونها، دستگاههاي ضبط صوت و دستگاههاي ويدئويي ضبط و پخش معمولا برچسبهاي مخصوصي به نام برچسب انرژي دارند. دستگاههاي داراي اين برچسب علاوه بر صرفه‌جويي در مصرف انرژي به حفاظت از محيط زيست هم كمك مي‌كنند.

به علائم روي كالاها توجه كنيم!

آيا مي‌دانيد كه شما با خريد مواد قابل بازيافت به جاي مواد غيرقابل بازيافت به حفظ محيط زيست كمك مي‌كنيد. پس روي بسته‌بندي كالاها دنبال علامت بازيافت بگرديد!
موادي مثل شانه هاي تخم مرغ و ظرفهاي پلاستيكي، معمولا بازيافت شده‌اند. در نتيجه براي توليد آنها نسبت به مواد غيربازيافتي انرژي كمتري مصرف مي‌شود كه همين براي ما مهم است.

انرژي خورشيدي را بكار ببريم!

تصور كنيد كه امروز، يك روز گرم تابستاني است. اگر شما يك بستني را در پياده رو بگذاريد، آب مي شود. مي‌دانيد چرا؟
حتما مي‌دانيد كه گرماي خورشيد بستني را آب مي‌كند. گرماي خورشيد هم يك نوع انرژي است كه به آن انرژي خورشيدي مي‌گويند. مردم مي‌توانند از انرژي خورشيدي براي گرم كردن خانه‌هايشان، ساختمانهاي اداري، آب و يا حتي توليد برق استفاده‌كنند. هر چند كه استفاده از اين انرژي گران است اما آلودگي توليدنمي‌كند و به تعميرات هم نياز ندارد. از طرفي هزينه مصرف آن هم از بقيه انرژي‌ها كمتر است. مثلا در كشور ما« نيروگاه خورشيدي يزد» با استفاده از همين انرژي، برق توليد مي‌كند.

از اتومبيلها كمتر استفاده كنيم!

اين روزهااتومبيل يكي از لوازم ضروري زندگي شده‌است. اما همين اتومبيلها موجب آلودگي مي‌شوند و مقادير زيادي از گازهاي گلخانه‌اي را در هوا رها مي‌كنند. خوشبختانه تمام اتومبيلها به يك اندازه براي محيط زيست مضر نيستند. تعدادي اتومبيل هم وجود دارد كه با محيط زيست سازگارترند. اين اتومبيلها مي‌توانند با مصرف مقدار كمتري بنزين، مسافت بيشتري را طي كنند. به علاوه آلودگي كمتري هم توليد مي‌كنند. استفاده از اين اتومبيلهاي كم مصرف مي‌تواند به كاهش مقدار گازهاي گلخانه‌اي در جو كمك كند.

گياهان مهم زراعي كه تحت تاثير گرم شدن زمين زمين قرار گرفته اند

گياهان مهم زراعي كه تحت تاثير گرم شدن زمين

 زمين قرار گرفته اند

گرم شدن ناگهاني زمين در اواخر قرن بيستم باعث كاهش عملكرد چند گياه زراعي مهم گرديده است. كه نتايج اين توسط محققين مورد بررسي قرار گرفته است.
افزايش دما بين سالهاي 1981 تا 2002 باعث كاهش توليد گندم، ذرت و جو گرديده. تخمين زده ميشود كه اين كاهش حدود 40 ميليون تن در سال باشد.
اگر چه اين ارقام در برابر توليدات فراوان جهاني بسيار كم به نظر مي‌رسد اما دانشمندان هشدار داده اند كه با ادامه اين روند كاهش بيشتري را در توليد غلات شاهد خواهيم بود. اين مطالعه در مجله مطالعات زيست محيطي منتشر شده است و نتايج گرم شدن زمين را به ميزان 0.7 درجه سيليسوس بين سالهاي 1998 تا 2002 بررسي كرده است.
اگرچه اين گرم شدن نسبت به پيشرفتهاي تكنولوژيكي ناچيز است اما دانشمندان مي‌گويند روند گرم شدن زمين نگران كننده است.
در اين مطالعه دانشمندان فقط ميانگين بارندگي و دما را براي مناطق مختلف اندازه گيري كرده و عملكرد محصولات را از طريق آمارهاي سازمان خواربار كشاورزي سازمان ملل متحد بدست آوردند. اين آمار نشان داد كه رابطه ساده اي بين دما و عملكرد محصولات وجود دارد. و با افزايش هر 0.5 درجه دماي كره زمين كاهش 3 تا 5% در عملكرد محصولات را خواهيم داشت.

شهاب سنگها و برخوردش به زمین به علت گرم شدن زمین

شهاب سنگها و گرم شدن زمین

تاریخچه زمین

زمین در بدو پیدایش بصورت کره‌ای از مواد داغ و نیمه مذاب بود. بتدریج عناصر سنگینتر ته‌نشین شده و هسته فلزی را بوجود آوردند و در عین حال عناصر سبکتر به سطوح فوقانی آمده و جبه و پوسته را تشکیل دادند. پس از گذشت چند میلیارد سال ، زمین سرد شد، سطح زمین جامد گشت ، جو زمین شکل گرفت و اقیانوس بوجود آمدند. تکامل زمین هنوز هم ادامه دارد: پوسته زمین توسط فورانهای آتشفشانی در کف اقیانوسها نوسازی شده ، دائما بر اثر زمین لرزه‌ها و حرکتهای قاره‌ای در حال تغییر و تحول است. تناسب گازهای مختلف در جو زمین نیز بر اثر دخالتهای انسان به آرامی در حال تغییر است.

حرکت زمین به شکل یک پوسته سنگی متشکل از 12 صفحه مجزاست. هر یک از قاره‌ها روی یک یا چند صفحه قرار گرفته‌اند. این صفحات با سرعتی شبیه به سرعت رشد ناخنهای انسان در حال حرکت هستند. صفحه‌های جامد ، روی سنگهای نیمه مذاب به حالت شناور هستند که خود این سنگهای نیمه مذاب توسط جریانهای داغی که از هسته فلزی زمین فوران می‌کنند، تکان خورده و باعث حرکت صفحه‌ها در سطح زمین می‌شوند.

 

چهره متغیر زمین

250 میلیون سال پیش ، سه تکه بزرگ خشکی بهم نزدیک شدند و یک خشکی بزرگ بنام پانجیا را بوجود آوردند. بعد از مدتی دریای تتیس این خشکی عظیم را به دو قسمت لوراسیا و گندوانلند تقسیم کرد. 120 میلیون سال پیش اوراسیا از هم شکافت و آمریکای شمالی از اروپا جدا شد. گنوانلند نیز شکافته شد و در نتیجه هندوستان به سمت جنوب آسیا حرکت کرد. قاره‌ها همچنان به حرکت خود ادامه داده و به این شکل کنونی که می‌بینیم در آمدند. ظرف چند میلیون سال آینده قاره آمریکا به حرکت خود در سمت غرب ادامه داده و قاره آفریقا به اروپا و آسیا ملحق خواهد شد.

حیات در زمین

اولین موجودات زنده حدود 3.8 میلیارد سال پیش و اولین دایناسورها حدود 150 میلیون سال پیش در زمین ظاهر شدند. حدود 65 میلیون سال پیش نسل داینوسورها از بین رفت(انقراض دایناسورها). یکی از عوامل انقراض داینوسورها برخورد یک شهاب سنگ به زمین و پر شدن جو زمین از غبار بود. در چنین شرایطی نور و گرما به زمین نرسیده و یک دوره کوتاه یخبندان باعث مرگ داینوسورها بر اثر سرما و گرسنگی شده است. اگر همه تاریخچه زمین را در 24 ساعت خلاصه کنیم، نخستین انسانها در 2 ثانیه مانده به نیمه شب ظهور خواهند کرد.

 

زمین و عقاید

یونانیها که پیشروان علم بودند، در قرن ششم قبل از میلاد ، زمین را کروی و ثابت فرض می‌کردند و اکثر تمدنها معتقد بودند که جهان ، زمین مرکز است. ولی بطلیموس ستاره شناس یونانی بیشتر از سایرین بر این اندیشه معروف معتقد بوده است. در جهان زمین مرکز ، زمین در مرکز عالم قرار داشته و خورشید و سیارات و ستارگان حول آن می‌گردند. سالها بعد معدودی از متفکران یونانی مخصوصا آریستار خوس اندیشه زمین مرکزی بودن دنیا را زیر سوال بردند. ولی کتاب بطلمیوس المجسی بر علم آن زمان سیطره داشت و مانع از قبول نظر آریستارخوس شد. تا اینکه در سال 1543 نیکلا کپرنیک ستاره شناس لهستانی ، مرکزیت را از زمین گرفته و به خورشید داد.

 

علت گرم شدن زمین

پاسخ : آنگاه كه زمين گرمش مي شود

پاسخ : آنگاه كه زمين گرمش مي شود
قله يخي قطب شمال نه تنها در حال ذوب شدن است بلکه سرعت ذوب شدن آن به حدي است که دو يا سه دهه ديگر پيش بيني هاي مايوس کننده گذشته در مورد ناپديد شدنش به حقيقت مي پيوندد. پيش بيني شده است که قله يخي قطب شمال 20 تا 25 سال ديگر ذوب مي شود و اقيانوس شمال فاقد قله يخي در تابستان تا سال 2030 خواهد بود. برخي از دانشمندان حتي پيش بيني کرده اند که يخ تابستاني دريايي قطب شمال به طور کلي تا اوايل سال 2015 ناپديد خواهد شد. پيش بيني نگران کننده تغييرات آب و هواي بين دولتي حاکي از اين ناپديد شدن قله يخي قطب شمال تا سال 2050 است. دانشمندان براي مدت هاي مديدي ذوب شدن قله هاي يخي قطب شمال و جنوب را اولين علائم افزايش دماي کره زمين مي دانستند و اکنون ما مي توانيم آشکارا آن را ببينيم. در تابستان امسال اندازه قله يخي قطب شمال هنوز به اندازه تابستان سال 2007 هنگامي که به کوچک ترين اندازه خود رسيد، نشده است، اين قله يخي 50 درصد حجم و پوشش خود را از دهه آخر سال 1950 يعني زماني که دانشمندان از هواپيما و کشتي به جاي ماهواره براي دستيابي به اطلاعات در مورد قطب شمال استفاده مي کردند، از دست داده است. از سال 1979 بر اساس آمارهاي NOAA Asministration سرعت کاهش يخ دريايي بيشتر از 10 درصد در هر دهه بوده است و بيشترين مقدار در کاهش پوشش يخي دريا از سال 2003 به بعد بوده است. کوچک ترين اندازه ثبت شده قله يخي نيز در تابستان سال 2007 که 6/1 ميليون مايل مربع بوده است که کوچک تر از 1/47 درصدي کاهش يخ هاي دريايي در سال 1980 است که سه ميليون مايل مربع بوده است. ديگري در تابستان سال 2005 به ثبت رسيده است که وسعت آن به 05/2 مايل مربع کاهش يافته است.

کم شدن ضخامت قله يخي قطب شمال

محدوده پوشش يخي قطب شمال نه تنها در حال ذوب شدن است بلکه ضخامت آن نيز رو به کاهش است که در سراسر اقيانوس منجمد شمالي در حال رخ دادن است. هرساله به طوري که چرخه فصلي تکرار مي شود يخ هاي قطب شمال منجمد شده و به بالاترين وسعت و اندازه خود در اوايل ماه مارس(فروردين) و کوچک ترين در ماه سپتامبر(شهريور) مي رسند. در سال 1991 ضخامت قله يخي تابستاني قطب شمال حدوداً 310سانتيمتر بوده است. (ضخامت يک تکه يخي را از سطح دريا تا انتهاي آن در داخل آب در نظر مي گيرند.) از سال 2001 ضخيم ترين محدوده قله يخي به91 سانتيمتر کاهش يافته است که کمتر از 3/1 قله يخي سال 1991و نصف ضخامت آن در سال 2001 بوده است. در برخي از محدوده ها ضخامت 152سانتيمتر يا کمتر است که در فصل بهار سال 2008 ضخامت قله يخي بالاي سطح دريا را که «فري بورد» مي نامند حدوداً پنج تا هفت سانتيمتر کمتر از اندازه آن در فصل بهار سال 2007 بوده است. ضخامت يخ قديمي، يخي که سالانه ذوب نمي شدند در مناطق وسيع حدوداً به 365 سانتيمتر مي رسيد و ضخامت يخ هايي که هر سال در فصل زمستان شکل مي گيرند تنها به 44/91 سانتيمتر مي رسد. اما اکنون تمام يخ هاي قديمي ذوب شده اند. (کاهش يخ هاي قطبي به افزايش دماي مناطق قطبي کمک مي کند زيرا هر چقدر که يخ ها بيشتر ذوب شوند ميزان جذب انرژي گرمايي خورشيد توسط رنگ تيره آب اقيانوس بيشتر از زماني خواهد بود که به وسيله سطح سفيد يخ به فضا بازتابانده شود.) خيلي ساده مي توان گرم شدن زمين را عامل اصلي اين اتفاق ها دانست. زمين طي 5/4 بيليون سال يعني از زماني که شکل گرفته در حال تغييرات جوي بوده است. اما سوابق به دست آمده از سال 1920 نشان مي دهد بزرگ ترين علت گرم شدن کره زمين انتشار گازهاي گلخانه يي به داخل جو زمين است که توسط فعاليت هاي انساني صورت مي گيرد. انرژي گرمايي که زماني به وسيله يخ هاي قطبي به فضا منعکس مي شد و اکنون به وسيله اقيانوس و زمين هاي وسيع کف آن (جايي که قبلاً پوشيده از يخ بود) جذب مي شود و توام شدن اين حادثه با کاهش يخ هاي دريايي، گرم شدن مناطق وسيعي از قطب شمال، جاري شدن جريان هاي آبي گرم تر اقيانوس به منطقه قطبي و مکاني که درجه حرارت آن دو برابر حد معمولي افزايش مي يابد، جاي تامل دارد.

پيدايش قله يخي قطب شمال

مادامي که قاره ها به حرکت کردن خود ادامه مي دادند تغييرات جوي سبب شد زمين به طور تدريجي سرد شود و قله يخي از آب هاي جاري شده از يخچال هاي عصر يخبندان دوران سنوزويک شکل گيرد و تا اکنون نيز باقي بمانند. بزرگ ترين قله يخي سه هزار ساله Ward Hunt از سال 2000 شروع به خرد شدن کرد و اکنون به طور کامل تکه تکه شده است.

همبستگي زيست محيطي

اين سرآغازي بود که فعاليت هايي در مورد اتحاد زيست محيطي مورد توجه قرار گرفت. هر چيزي که بر يکي از جنبه هاي محيطي ما تاثير بگذارد بر ديگر جنبه ها نيز تاثير خواهد گذاشت. ابتدا بهتر است پيش بيني افزايش سطح آب درياها را که ناشي از ذوب شدن يخ هاي قطبي است، مورد بررسي قرار دهيم به طوري که بيشترين حجم يخ قطبي در اقيانوس منجمد شمالي در آب فرو رفته است. (حدوداً 90 درصد کل حجم آن) و نيز به همان اندازه آب اقيانوس را جا به جا کرده است و اگر بقيه قله يخي شناور که داراي ضخامت کمي در بالاي سطح آب دريا است در آب فرو رود باز هم تاثير چنداني در تغيير سطح آب درياها نخواهد داشت. نگراني عمده افزايش و جاري شدن آب هاي سرد و تازه به محيط زيست دريايي است که اين پديده سبب تغيير اکوسيستم و زنجيره غذايي وابسته به آب هاي نمکي خواهد شد و همچنين سبب جاري شدن آب هاي سرد به کمربند حامل اقيانوسي است، که نتيجه آن تغيير آب و هواي جهاني به علت جاري شدن آب سرد به اقيانوس هاي جنوبي و تغيير مکان گونه هاي حيواني و گياهي تغذيه کننده از اکوسيستم نمکي است. همچنين کوچ گونه هاي دريايي به سمت آب هاي مغذي درياي شمال آغاز خواهد شد.