Тема 1 Наука, климат и общество; SVT в гимназията
Резюме на темата по-долу.
Нова наука, науката за климата
Климатичната наука се ражда преди два века с Джоузеф Фурие (1768-1830). Той се чуди за баланса на Земята. Какво определя средната му повърхностна температура? Той си представя, че атмосферата играе съществена роля в този баланс. Именно в Гренобъл той провежда експерименти за дифузия на топлина, което му позволява да моделира еволюцията на температурата чрез тригонометрични серии. Тези трудове - съставени в дипломна работа, която той представи пред Академията на науките през 1811 г. - които значително подобриха математическото моделиране на явленията, ще допринесат за основите на термодинамиката.
Вероятно е един от първите, които през 1824 г. излизат с теория, според която газовете в земната атмосфера повишават температурата на повърхността й - това е ранна скица на парниковия ефект. Работата му върху топлината го накара да изучи енергийните баланси на планетите: те получават енергия под формата на радиация от редица източници - което повишава тяхната температура - но също така я губи чрез инфрачервено лъчение (това той нарича „тъмна топлина“) особено тъй като температурата е висока - което има тенденция да я понижава. Следователно се постига равновесие и атмосферата насърчава по-високите температури, като ограничава топлинните загуби.
След него тази идея за парниковия ефект продължава през целия 19-ти век.
В началото на 20-ти век Сванте Арениус (1859-1927) е пионер в изследването на ефекта от увеличаването на въглеродния диоксид в атмосферата върху климата и върху парниковия ефект. Той предполага, че този газ има известна способност да абсорбира инфрачервените лъчи, излъчвани от земята. Този газ предпазва Земята от твърде ниска температура, която би имала при липса на атмосфера.
От учен до политика
Изследванията напредват през 20-ти век и през 1979 г. водят до основен резултат: Академията на науките в САЩ публикува доклада на Чарни. Този доклад обяснява, че термодинамичното равновесие на Земята е изключително чувствително към количеството CO2 в атмосферата. Чрез оценка на общото количество на този газ, излъчен при изгаряне, може да се изчисли значително повишаване на температурата в съответствие с растежа и разхода на гориво. Тази прогноза за бъдещето се потвърждава днес.
В същото време космическото наблюдение на Земята е възможно благодарение на сателити, оборудвани с компютри, които могат да възстановяват данни за дълъг период от време. В края на 20-ти век става възможно да се говори за глобалния климат на Земята, без да се приемат регионалните, умерените, тропическите климати, за които говорихме през 20-ти век.
Навлизаме в 21-ви век, холандският климатолог Пол Круцен (Нобелова награда за химия през 1995 г.) предлага да даде името на тази нова епоха, Антропоценът: ера, когато човешките същества имат глобално въздействие върху нашата планета. Науката за климата трябва да продължи да напредва много бързо, като се фокусира върху миналото си и своите показатели:
- използвайте изкопаемите въздушни мехурчета, уловени в антарктическия лед
- използвайте текущите климатични данни, взети от спътници
- проектирайте бъдещия климат чрез моделиране.