Atmosfer ve Sera Etkisi

Atmosfer

Güneş
sisteminde, Merkür dışındaki tüm gezegenlerde, hatta kimi gezegenlerin
uydularında bile atmosfer bulunur. Bu atmosferlerin kalınlığı, içerdiği
gazlar ve yapısı gezegenden gezegene değişir. Örneğin Mars'ta, karbon
dioksitten (CO2) oluşan ince ve soğuk bir atmosfer vardır. Öte yandan
Venüs'te
başta yine CO2 olmak üzere, azot, kükürt dioksit ve su buharından
oluşan
çok yoğun ve sıcak bir atmosfer bulunur. Mars'ın yüzey sıcaklığı
-130°C'ye
kadar düşerken Venüs'te sıcaklık 500°C kadardır. Mars'ın atmosferi çok
incedir ve Güneş'ten gelen yüksek enerjili morötesi ışınları
engelleyecek bir yapıda değildir. Öte yandan Venüs'ün atmosferindeki
bulut
tabakası öylesine kalındır ki yüzeyden Güneş'i görmek olanaksızdır.
Her iki gezegenin atmosferi de bugün için hem insanlar hem de
Dünya'daki başka
canlılar açısından -kimi mikroorganizmalar dışında- bu gezegenleri
yaşanamaz
kılıyor. Yeryüzünde yaşam, atmosferimizin oluşturduğu uygun koşullar
sayesinde başlamış ve onun değişimleriyle birlikte evrim geçirerek
biçimlenmiştir.

Bilim adamları, oluşumunun ilk aşamalarında Dünya'nın bir atmosferi bulunmadığını
düşünüyorlar. Tektonik hareketlerin sonucunda Dünya'nın iç kısımlarından
gelen gazların zamanla bir atmosfer oluşturduğu var sayılıyor. Bu ilk atmosferin
içeriği ve yapısı bugünkünden çok farklıydı. Örneğin oksijen yok
denecek kadar azdı; bir ozon tabakası da yoktu.

   
Günümüzde dünya atmosferim oluşturan temel gazlar azot (N2) ve oksijendir
(O2). Bu iki gazın yanı sıra argon (Ar), karbon dioksit (CO2), metan (CH4),
su buharı (H2O), eser miktarda başka gazlar ve havada asılı küçük parçacıklar,
ayresoller, bulunur. Atmosferimiz, birbirinen farklı özellikler gösteren
katmanlardan oluşur. Gazların, her katmandaki oranları değişiktir. Ama ilk
yüz
kilometre boyunca azotun (% 78) ve oksijenin (%20,5) oranları pek değişmez.
Yükseklik arttıkça katmanlardaki gazların yoğunluğu (metreküpteki
atom ya da molekül sayışı) da düşer. 

Atmosferin ilk ve en yoğun tabakası troposferdir. Troposferin kalınlığı
yalnızca 10-15 km'dir ama atmosferdeki gaz kütlesinin % 85'i
de bu katmanda bulunur. Burada yükseklik arttıkça sıcaklık azalır; en üst
kısımları -60°C kadardır. Atmosferdeki su buharının hemen hemen tümü
buradadır. Troposferin üzerinde yaklaşık 50 km kalınlığındaki, kuru ve
daha az yoğun stratosfer yer alır. Stratosferin ilginç bir özelliği
vardır; troposferin tersine, sıcaklık yükseklikle birlikte artar. Güneş'ten
gelen morötesi ışınlar, stratosferin üst kısımlarındaki (35-48 km arası)
iki atomlu oksijen moleküllerini parçalar. Ama oksijen atomları, bu kez ozon
(03) oluşturacak biçimde yeniden birleşirler. Oluşan ozon tabakası, Güneş'ten
gelen ve Dünya'daki yaşam için tehlikeli olan morötesi ışınların geçişini
engeller. Stratosferden sonra sırasıyla mezosfer, termosfer ve iyonosferyer
alır.

   
Uzaydan bakıldığında, dünyamızın yaydığı enerjinin   dalgaboyuyla,
-18°C'deki bir cisimden yayılan enerjinin dalgaboyunun aynı olduğu görülür.
Ne var ki Dünya'da ortalama yüzey sıcaklığı 15°C'dir. Bu durum, ısının
yer yüzüyle atmosferin alt katmanları arasında tutulduğunu gösterir. Gerçekten
de Güneş'ten Dünya'ya gelen enerji, troposferde tutulur. Atmosfer olayları
diye adlandırdığımız rüzgar, yağmur, dolu, fırtına vb. olaylar hep bu
en alt ve en yoğun tabakada olur.

   
Sera Etkisi

   
Güneş'in iç bölgelerinde oluşan füzyon tepkimeleri
sırasında, çok büyük miktarlarda enerji açığa çıkar. Bu enerji yavaş
yavaş Güneş'in yüzeyine doğru iletilir ve oradan da bütün dalgaboylarındaki
elektromanyetik dalgalar biçiminde uzaya yayılır. Güneş sistemindeki
gezegenler, büyüklüklerine ve Güneş'e olan uzaklıklarına göre, bu
enerjinin küçük bir bölümünü paylaşırlar geri kalanı, uzayda yayılmayı
sürdürür.

   
Dünya'ya gelen ışınların yaklaşık dörtte biri, bulutlardan yansıyarak
uzaya döner. Geri kalan enerjinin yaklaşık dörtte birini (% 28)
stratosferdeki ozon tabakasıyla troposferdeki bulutlar ve su buharı soğurur.
Atmosferin soğurduğu ışınların % 90'ı bizim göremediğimiz kızılötesi
ve morötesi ışınlar, % 10'u da görünür ışındır. Bir başka deyişle
atmosfer, Güneş'ten gelen görünür ışınların onda dokuzunun yeryüzüne
geçişini engellemez. Yeryüzüne ulaşan bu ışınlar da onu ısıtır.
Tropikal kuşaktan yükselen sıcak hava kutuplara doğru, soğuk kutup havası
da yüzeye inip ekvatora doğru yönelir. Böylece atmosfer olayları, su çevrimi,
karbon çevrimi vb. süreçler isteyerek dünyada yaşamın sürmesi sağlanır.

   
Gelen ışınlarla ısınan Dünya, tıpkı dev bir radyatör gibi davranmaya başlar.
Ancak bu ısıyı Güneş gibi tüm dalgaboylarında yayamaz; yalnızca kızılötesi
ışınlar biçiminde yayabilir. Ne ki yüzeyden yayılan bu ışınların yalnızca
küçük bir bölümü uzaya gidebilir. Çünkü atmosferdeki su buharı, karbondioksit
ve metan molekülleri bu ışınları soğurur; sonra da yüzeye doğru yansıtır.
Böylece Dünya'nın yüzeyi ve troposfer, olması gerekenden daha sıcak olur.
Bu olay, Güneş ışınlarıyla ısınan ama içindeki ısıyı dışarıya bırakmayan
seraları andırır ve bu nedenle de doğal sera etkisi olarak bilinir.

Bu sürecin başlıca aktörleri olan, su buharı, karbon dioksit ve metan da sera
etkisi yapan gazlar ya da kısaca sera gazları olarak anılırlar.
Bunların yanı sıra azot oksit (N2O) ve kloroflorokarbonlar (CFC) da sera
etkisi yapar. Ancak bunların atmosferdeki oranları çok küçüktür.

Dengeli
bir sera etkisinin Dünya'daki yaşam için büyük bir önemi vardır. Çünkü
dünyayı sıcak ve yaşanabilir kılar. Eğer bu etki olmasaydı yeryüzünde
ortalama sıcaklık -18°C dolayında olurdu. Tıpkı Mars'takine benzer bir
durum. Öte yandan şiddetli bir sera etkisi de Dünya'yı çok sıcak bir
gezegen yapabilir; tıpkı Venüs gibi. Sera etkisinin, Dünya'yı olduğundan
daha sıcak yapmasının yalnızca insan için değil tüm canlı türleri için
yaşamsal bir önemi vardır. Hatta Dünya'da yaşamın başlamasının bile
sera etkisiyle belki bir ilişkisi olabilir.

1970'li
yılların başında ABD'deki Corneli Üniversitesi'nden iki bilim adamı, Cari
Sagan ve George H. Mullen, ilginç bir düşünce ortaya attılar. Dünya'da
okyanusların yaklaşık 3,8 milyar yıldır var olduğu ve en basit yaşam biçimlerinin
de bu okyanuslarda yaklaşık 3,5 milyar yıl önce ortaya çıktığı tahmin
ediliyor. Ayrıca aynı dönemde oluşumunun ilk aşamalarındaki Güneş'in,
bugünkünden % 30 daha sönük olduğu ve çevresine daha az enerji yaydığı
da biliniyor. Sagan ve Mullen'in düşüncesine göre, o dönemde Güneş'ten
gelen enerji miktarı, Dünya'yı bugünkü gibi ısitamayacak ve okyanuslardaki
suların da sıvı olarak bulunmasına olanak vermeyecek denli azdı. Bu durumda
okyanusların donması ve yaşamın da ortaya hiç çıkamaması gerekirdi. Ama
hiç de öyle olmadı. Çünkü o dönemde atmosferin yapısı ve içeriği bugünkünden
çok farklıydı. Güneş'ten gelen yetersiz enerjiye karşın Dünya'nın yüzeyi,
suların sıvı kalmasını sağlayacak denli sıcakti. Bunun nedeni de günümüzdekinden
çok daha şiddetli bir sera etkisinin yaşanıyor olmasıydı. O dönemde
atmosferdeki CO2 oranı bugünkü düzeyinin 100-1000 katiydı. Zamanla oksijen
üreten alglerin ve fotosentez yapan kara bitkilerinin ortaya çıkmasıyla bu
oran giderek düştü. Atmosferin içeriği değişmeye başladı; canlılar
sayesinde atmosferdeki karbon dioksit sürekli azalırken oksijen miktarı artti.

   
Bu düşüncenin kanitlanması olanaklı değil. Kuşkusuz başka bilim adamları
sera etkisini dışlayan değişik senaryolar üretebilir. Ama Sagan'la
Mullen'in senaryosunda aksayan bir yan da yok. Atmosferimizin içeriğinin,
milyarlarca yıllık dünya tarihi boyunca zaman zaman değişmiş olduğu artık
herkesçe biliniyor. Hatta bunun somut bir örneğine, bugün bizler tanıklık
ediyoruz; 20. yüzyıl boyunca sera gazlarının atmosferdeki oranları sürekli
artti ve hala da artıyor. Bunlardaki artış da atmosferin ısı tutma
kapasitesini arttırıyor ve böylece küresel sıcaklığın yükselmesine yol
açıyor. Bu gazlar arasında en çekilişi su buharı. Dünyadaki sera
etkisinin % 75'inin su buharından kaynaklandığı düşünülüyor. Bu durum,
ilginç ve tehlikeli olabilecek bir kısır döngü oluşturuyor. Çünkü dünya
ısındıkça okyanuslardan, deniz, göl ve ırmaklardan daha büyük
miktarlarda su, buharlaşıp atmosfere karışır. Atmosferdeki daha çok su
buharı da sera etkisinin artması yani dünyanın biraz daha ısınması
demektir. Ne ki insanların su çevrimi üzerinde yapabilecekleri doğrudan bir
etki yok. Ama sera etkisini arttıran öteki gazların büyük bir bölümünü,
insanlar üretiyor. Bunların başında da karbon dioksit geliyor.

   
On yedinci yüzyılın başlarında keşfedilen karbon dioksit, renksiz bir gaz.
Atmosferde % 0,03 (on binde üç) oranında bulunuyor ve temel olarak, karbon içeren
maddelerin (kömür, petrol, doğalgaz vb) yakılmasıyla, fermantasyonla,
hayvan ve bitkilerin solumalarıyla üretiliyor.

   
Günümüzde bilim adamları, 1860'tan bu yana görülen yaklaşık 0,7°C'lik küresel
ısınmanın % 60'lık bölümünden, karbon dioksitin sorumlu olduğu kanısındalar.
Çünkü atmosferdeki karbon dioksit miktarı son 200 000 yılın en üst düzeyinde.
Bu kadar fazla karbon dioksitin atmosfere karışmasından da kuşkusuz,
otomobillerde, fabrikalarda, elektrik santrallarında vb. fosil yakıtları
yakan insanlar sorumlu.

   
Gerçekte bu düşünce hiç de yeni değil. Daha 19. yüzyılın ortalarında,
atmosferin bileşimindeki küçük değişimlerin bile büyük iklimsel değişikliklere
yol açabileceği tahmin ediliyordu. Bu konu üzerinde çalışan ve
atmosferdeki karbon dioksitin dünya iklim sistemine olan etkisini ilk fark eden,
Nobel Ödüllü isveçli kimyacı Svante A. Arrhenius oldu. Arrhenius 19. yüzyılın
sonlarında, karbon dioksit oranındaki değişimin, dünyanın yüzey sıcaklığım
nasıl etkileyeceğini hesapladı. Onun hesaplarına göre karbon dioksit oranı
iki katma çıkarsa, yaklaşık 6°C'lik bir küresel ısınma olacaktı!
Arrhenius'un bulduğu değer, bugün iklimbilimcilerin öngörülerine oldukça
yakın.

   
Bu konuya yönelik ilk pratik uygulamalar ancak 20. yüzyılın ortalarında gerçekleştirildi.
Atmosferdeki karbon dioksit miktarının sistematik olarak gözlenmesine 1958'de
başlandı. O yıllarda yapılan gözlemler, yaklaşık yüz
yıllık bir dönemde atmosferdeki karbon dioksit miktarının % 25 oranında
artmış olduğunu ortaya koydu. Bilim adamları, bu artışın temel nedenini
fosil yakıtların kullanılması ve ormanların yok edilmesi gibi insan
etkinlikleri olduğunu düşünüyor. Çünkü buz örnekleri üzerinde yapılan
çalışmalar atmosferdeki karbon dioksit oranının binlerce yıldır değişmediğini
ortaya koyuyor; ta ki Endüstri Devrimi başlayana dek.

Çağlar
Sunay

kaynak:http://zinderud.com