מדוע הטמפרטורה והפחמן הדו חמצני לא עולים באותו קצב?

כמות הפחמן הדו חמצני עולה בהתמדה- לאחרונה עלה הריכוז באטמוספרה אל מעל 400 חלקיקים למיליון. לפני המהפכה התעשייתית הריכוז היה בערך 280 חלקיקים למיליון - עליה של 42.8%.

הכמות הכוללת של פחמן דו חמצני ושל גזי חממה האחרים היא מזערית, אך הכמות הקטנה הזו מספיקה כדי להעלות את הטמפרטורה בפני השטח ב-30 מעלות צלזיוס (54 פרנהייט) ביחס לרמה שהיתה מתקיימת בהעדרם. עליה של 42% בריכוז הפחמן הדו חמצני אין פירושה עליה של 42% בטמפרטורות.

קיימות כמה סיבות לכך שהקשר אינו כה פשוט. הכפלת כמות הפחמן הדו חמצני אינה מכפילה את אפקט החממה. מערכת האקלים מגיבה באופן מורכב, וקשה להפריד, בטווח הזמן הקצר, בין התהליכים הטבעיים לאלה הנגרמים בהשפעת האנושות. 

ריכוז הפחמן הדו חמצני עולה בהשפעת האנושות וגורם להתחממות, אך הקצב בו מתרחשים שני התהליכים אינו זהה. חוקרי האקלים אינם תמימי דעים בנוגע למידת ההתחממות הצפויה בהשפעת העליה בריכוז הפחמן הדו חמצני. דוח IPCC האחרון (AR4) העריך שהכפלת ריכוז הפחמן הדו חמצני באטמוספירה ביחס לתקופה הטרום תעשייתית יגרום לעליה של 2 עד 4.5 מעלות צלזיוס.

עד כה עלתה הטמפרטורה הגלובלית הממוצעת ב-0.8 מעלות צלזיוס (1.4 פרנהייט).

"על פי מדידות הטמפרטורה שמבצעים צוותי המחקר של המכון לחקר החלל בנאס"א (GISS)... הטמפרטורה הגלובלית הממוצעת של כדור הארץ עלתה בכ-0.8 מעלות צלזיום (1.4 פרנהייט) מאז 1880. שני שליש מההתחממות התרחשה מאז 1975, בקצב של 0.15-0.2 מעלה צלזיוס לעשור." מקור: נאס"א

ראוי לתת את הדעת על קצב העליה בטמפרטורה. קצב ההתחממות בהשפעת האנושות גבוה בהרבה מקצבם של שינויי אקלים טבעיים שהתרחשו בעבר:

"עם סיומם של עידני קרח לאורך מיליון השנים האחרונות, הטמפרטורה הגלובלית עלתה ב-4 עד 7 מעלות צלזיוס במשך 5,000 שנים. במאה האחרונה לבדה, הטמפרטורה עלתה ב-0.7 מעלות צלזיוס - קצב גבוה פי עשרה בערך מהקצב האופייני להתחממות שמגיעה בסופם של עידני קרח." מקור: נאס"א.

קשה למדוד שינויי טמפרטורה קטנים לאורך תקופות קצרות, משום שהם ממוסכים על ידי התנודתיות הטבעית של מזג האוויר. מחזורי התחממות והתקררות באוקיינוסים, למשל, גוררים שינויי טמפרטורה, וקשה להפריד בינם לבין השינויים הנובעים מאפקט החממה המתרחשים באותו זמן.

בתהליכי שריפה נפלטים, בנוסף לפחמן דו חמצני, גם חלקיקים קטנים שיכול להיות להם אפקט מקרר. על מנת לזהות מגמות ארוכות טווח יש לבחון נתונים שנאספו במשך זמן ממושך. רק כך ניתן להפריד בין התנודות הטבעיות קצרות הטווח לבין ההשפעה המתמשכת של עלייה בריכוז הפחמן הדו חמצני בהשפעת פעילות אנושית. 

התחממות פני השטח התמתנה בעשור האחרון. התכונות הפיזיקליות של פחמן דו חמצני וגזי חממה אחרים, הן, מן הסתם, קבועות. הקרינה שנפלטה מהם בחזרה אל פני השטח בעשורים קודמים ממשיכה להפלט גם כעת. הגורם היחיד שיכול לגרום לשינוי ברמת הפליטה הזו הוא שינוי ברמת האנרגיה המגיעה מהשמש, וידוע שהאנרגיה הזו כמעט לא השתנתה. לאן, אם כך, הגיע החום העודף?

התשובה היא - למעמקי האוקיינוס. להלן תיאור גרפי של האזורים על פני כדור הארץ שקולטים את האנרגיה הזו:

האוקיינוסים קולטים את רוב אנרגית ההתחממות הגלובלית. מקור: נוצ'יטלי ושותפיו (2012)

המנגנון באמצעותו מגיע החום העודף למעמקי האוקיינוס אינו מובן עד תום. שיטות מדידה עדכניות מאפשרות למדענים להעריך את כמות האנרגיה הנקלטת באוקיינוסים.

האקלים בכדור הארץ הוא מערכת מורכבת, וקשה לצפות את דרכי פעולתה. האנרגיה המצטברת כתוצאה מעלייה בריכוז הפחמן הדו חמצני אינה באה לידי ביטוי בעלייה בטמפרטורת פני השטח, משום שרוב החום נקלט באוקיינוסים. בתקופה הנוכחית, החום זורם כלפי מטה, מפני האוקיינוס אל מעמקיו. פני השטח מתקררים, הלחות יורדת (אדי מים הם גז חממה רב עוצמה), וטמפרטורה האוויר יורדת גם היא. 

קצב עלית טמפרטורת פני השטח אינו מותאם לקצב העליה בפליטת הפחמן הדו חמצני ולריכוזו, אלא לסך העליה בכמות הפחמן הדו חמצני מאז תחילת העידן התעשייתי. רק באמצעות בחינה של מגמות ארוכות טווח - 30 שנה היא תקופה אופיינית לדיון על מדעי בשינויי אקלים - אפשר למדוד נכונה את העליה בטמפרטורת פני השטח, ולהבחין בינה לבין תנודות קצרות טווח.