گرمایش قطعی ۰.۵ درجه‌ای: اینرسی حرارتی اقیانوس‌ها چگونه افزایش دمای آینده را رقم می‌زند؟

گروهی از دانشمندان اقلیمی با اشاره به اینرسی حرارتی عظیم اقیانوس‌ها هشدار می‌دهند که حتی اگر بشریت همین امروز آلوده کردن زمین را متوقف کند، گرمای ذخیره‌شده در ستون‌های آب، دست‌کم ۰.۵ درجه سانتی‌گراد «گرمایش قطعی» را تضمین می‌کند. در مقابل، گروهی دیگر با تکیه بر جدیدترین مدل‌های هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم (IPCC) استدلال می‌کنند که اگر انتشار گازهای گلخانه‌ای به صفر مطلق برسد، دمای سطح زمین تقریباً بلافاصله تثبیت شده و هیچ جهش تاخیری در کار نخواهد بود.[4][5]

هر دو ادعا ریشه در یک سیستم فیزیکی واحد دارند: اقیانوس جهانی. این اختلاف نظر از نحوه حفظ گرما توسط آب نشأت نمی‌گیرد، بلکه تفاوت اساسی در این است که دانشمندان فرض می‌کنند فردای روزی که کارخانه‌ها تعطیل شوند، چه اتفاقی برای جو زمین می‌افتد.

برای درک این تنش، ابتدا باید به ابعاد خیره‌کننده ظرفیت گرمایی اقیانوس‌ها نگاه کرد. در چند دهه گذشته، زمین با یک عدم تعادل انرژی شدید مواجه بوده و تابش خورشیدی بیشتری را نسبت به آنچه به فضا بازمی‌گرداند، در خود حبس کرده است. همان‌طور که محققان ناسا (NASA) در سال ۲۰۰۶ اشاره کردند: «درست همان‌طور که یک ماشین در حال حرکت پس از ترمز گرفتن راننده برای توقف به زمان نیاز دارد، سیستم اقلیمی زمین نیز ممکن است برای بازتاب تغییرات در تعادل انرژی خود به زمان نیاز داشته باشد.»[3]

به طور مشخص، اتمسفر تنها بخش کوچکی از این بار را به دوش کشیده است. به گفته پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیای جنوبی (USC Dornsife): «حدود دو سوم سطح زمین از آب تشکیل شده است، گاهی آب‌های بسیار عمیق، که در جذب کربن و گرمای مازاد کُند عمل می‌کنند.» در واقع، بیش از ۹۱ درصد از گرمای مازاد ناشی از فعالیت‌های انسانی توسط اقیانوس‌ها جذب شده است.[5]

حجم این انرژی بهت‌آور است. اندازه‌گیری‌های ناسا در اوایل دهه ۲۰۰۰ نشان داد که محتوای گرمایی ۷۵۰ متر بالایی اقیانوس‌ها در طول تنها یک دهه، به میزان ۶.۰ وات-سال بر متر مربع افزایش یافته است.[3]

از آنجا که ظرفیت گرمایی ویژه آب بسیار بیشتر از هواست، دهه‌ها طول می‌کشد تا این انرژی جذب‌شده به شکل یک افزایش قابل اندازه‌گیری در دمای جو زمین خود را نشان دهد. این تاخیر فیزیکی به عنوان «اینرسی حرارتی» شناخته می‌شود.[1][2]

اگر غلظت دی‌اکسید کربن جو به شکلی جادویی در سطح فعلی آن یعنی حدود ۴۲۰ قسمت در میلیون (ppm) ثابت بماند، اقیانوس به آزادسازی آرام گرمای ذخیره‌شده خود ادامه می‌دهد تا زمانی که سطح آب و ستون‌های آب عمیق به یک تعادل حرارتی جدید برسند.

تحت این سناریوی «ترکیب ثابت»، مدل‌های اقلیمی به طور پیوسته نشان می‌دهند که سطح زمین بین ۰.۵ تا ۰.۶ درجه سانتی‌گراد دیگر گرم خواهد شد. این همان تعریف کلاسیک «گرمایش قطعی» یا «گرمایش در راه» است که اغلب در گفتمان‌های عمومی مطرح می‌شود.[5]

با این حال، اگر انتشار گازهای گلخانه‌ای توسط انسان واقعاً به صفر برسد، سناریوی «ترکیب ثابت» از نظر فیزیکی غیرواقع‌بینانه خواهد بود. و دقیقاً همین‌جاست که شواهد گروه دوم، نتیجه ریاضی را از اساس تغییر می‌دهد.[4]

اگر انتشار گازهای انسانی به طور کامل متوقف شود، غلظت دی‌اکسید کربن در جو ثابت نمی‌ماند، بلکه بلافاصله شروع به کاهش می‌کند.[4]

همان اقیانوس‌هایی که ۹۱ درصد گرمای مازاد را جذب می‌کنند، به عنوان یک اسفنج شیمیایی عظیم نیز عمل می‌کنند. خشکی‌ها و اقیانوس‌ها روی هم رفته حدود نیمی از دی‌اکسید کربنی را که انسان‌ها هر ساله منتشر می‌کنند، جذب می‌کنند.[4]

وقتی انتشار گازهای انسانی به صفر می‌رسد، این چاهک‌های طبیعی کربن بلافاصله از کار نمی‌افتند. آن‌ها به بیرون کشیدن دی‌اکسید کربن از هوا ادامه داده و سیستم زمین را به سمت یک تعادل جدید سوق می‌دهند.[4]

با کاهش سطح دی‌اکسید کربن جو، اثر گلخانه‌ای جهانی ضعیف شده و یک اثر خنک‌کننده تدریجی اما قابل توجه بر سطح زمین ایجاد می‌کند.

بر حسب یک تصادف محض ژئوفیزیکی، این دو نیروی عظیم سیاره‌ای — یعنی گرمایش ناشی از اینرسی حرارتی اقیانوس و سرمایش ناشی از جذب کربن توسط اقیانوس — در بازه‌های زمانی مشابه و با شدت‌های تقریباً یکسانی عمل می‌کنند.[4][6]

همان‌طور که تحلیلگران کربن بریف (Carbon Brief) اجماع علمی کنونی را خلاصه می‌کنند: «گرمایش سطحی مضاعف ناشی از ادامه گرم شدن اقیانوس‌ها، توسط سرمایش حاصل از افت دی‌اکسید کربن جو خنثی می‌شود.»[4]

هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم (IPCC) از این پویایی با عنوان «تعهد انتشار صفر» (ZEC) یاد می‌کند. بهترین برآورد آن‌ها برای یک قرن پس از توقف کامل انتشار، تغییر دمای خالصی در حدود صفر درجه سانتی‌گراد، با بازه عدم قطعیت مثبت یا منفی ۰.۳ درجه سانتی‌گراد است.[4]

این بدان معناست که اگر بشریت موفق به کربن‌زدایی شود، در تله یک جهش دمایی اجتناب‌ناپذیر گرفتار نخواهد شد. گرمایش سطح زمین عملاً با توقف انتشار، متوقف می‌شود.[4]

با این وجود، هنوز عدم قطعیت‌های قابل توجهی در مدل‌ها وجود دارد. این تعادل دقیق به شدت به رفتار گازهای گلخانه‌ای غیر از دی‌اکسید کربن مانند متان، و ناپدید شدن سریع ذرات معلق بازتابنده سولفات بستگی دارد؛ ذراتی که در حال حاضر حدود ۰.۵ درجه سانتی‌گراد از گرمایش را پنهان کرده‌اند و در صورت حذف سوخت‌های فسیلی، ظرف چند هفته از جو خارج می‌شوند.[4][5]

علاوه بر این، در حالی که ممکن است دمای سطح زمین تثبیت شود، سایر پیامدهای اقلیمی ناشی از جرم حرارتی عمیق اقیانوس‌ها متوقف نخواهند شد. انبساط حرارتی که باعث افزایش سطح آب دریاها می‌شود و ذوب شدن صفحات یخی متصل به اقیانوس، به دلیل گرمایی که از پیش در آب‌های عمیق محبوس شده، تا قرن‌ها ادامه خواهد یافت.[5]

حافظه اقیانوس طولانی است و مرزهای فیزیکی اقلیم زمین را برای هزاران سال تعیین خواهد کرد. اما جدیدترین شواهد نشان می‌دهد که اگر بالاخره شیر انتشار کربن بسته شود، اقیانوس سطح زمین را به یک گرمایش افسارگسیخته محکوم نمی‌کند.