מהו שינוי האקלים, ומדוע הוא חשוב?

כולנו חווים את מזג האוויר. הוא משתנה עם העונות, אולם ישנם שינויים אחרים שמתרחשים על פני תקופות ארוכות יותר. השינוי הזה בממוצע של מזג האוויר (וגם בדברים אחרים) נקרא “שינוי אקלים”.

האוויר מורכב מגזים שונים. אחד מהם הוא פחמן דו-חמצני, או CO₂.CO₂ נמצא באופן טבעי באוויר סביבנו, אולם הוא גם נפלט על-ידי דברים שבני אדם עושים ביומיום. לדוגמה, CO₂ נפלט לאוויר ממנועים של אוטובוסים. הוא יכול גם להיפלט על ידי תחנות כוח שמייצרות חשמל באמצעות שריפה של חומרים כמו פחם. כאשר CO₂ מגיע לאוויר, הוא גורם לאוויר להתחמם. זה נקרא “התחממות גלובלית”.

האם אי פעם הייתם בחממה? חממות הן מבנים מזכוכית שמשמשים לגידול צמחים. כאשר השמש זורחת על חממה, אור השמש מחמם את החממה והיא נעשית חמה יותר מבפנים מהסביבה שבחוץ. להכנסת CO₂ לאוויר יש אפקט דומה כמו הכנסת העולם לחממה. מסיבה זו, גזים כמו CO₂ נקראים גזי חממה.

בעתיד, אף אחד לא בדיוק יודע כמה גזי חממה יהיו באוויר. לכן, אנו משתמשים במחשבים כדי לבנות מודלים של העולם, ואז מעריכים מה אנו חושבים שעשוי לקרות להם. ממוצע מזג האוויר באזור נקרא אקלים, לכן המודלים האלה נקראים מודלי אקלים. חלק מהתכונות שנכללות במודלים שלנו מוצגות באיור 1.

כדי להעריך מה עשוי לקרות בעתיד, אנו בונים את מודלי האקלים שלנו באמצעות מה שאנו יודעים על העולם כיום. אנו נותנים לאלמנטים שונים שמוצגים באיור 1 לתקשר זה עם זה. לאחר מכן, אנו מוודאים שהמודלים של העולם מייצרים אקלים הדומה כמה שיותר לעולם האמיתי. ברגע שעשינו את זה לזמנים הנוכחיים, אנו משתמשים במחשבים שלנו כדי לחזות מה יקרה לאקלים שלנו בעתיד.

כפי שאתם יכולים לראות מאיור 1, אנו יכולים להשתמש במודלים של עולמות כדי להסתכל על הרבה יותר מאשר רק האוויר. לדוגמה, אם יהיה יותר גשם בעתיד, האם סוג היבולים שאנשים מגדלים ישתנה? מאחר שכל עולם הטבע מחובר, ישנם הרבה דברים אחרים לחשוב עליהם, כמו למשל:

1. הגזים השונים באטמוספרה וכיצד הם מְתַקְשְׁרִים זה עם זה דרך תגובות כימיות.
2. ההשפעה של שינוי האקלים על צמחים וחיות זעירים בים, שנקראים פלנקטון. פלנקטון מושפע על ידי טמפרטורת הים והאוויר שנוגע בפני השטח של הים. פלנקטון משפיעים על כל שרשרת המזון בים.
3. כשהאוויר מתחמם, ייתכן שנצטרך לגדל יבולים וצמחים אחרים על האדמה במקומות שונים מהיום.

ישנם הרבה מודלי אקלים שונים. חלק כוללים את כל התהליכים שמוצגים באיור 1, ואחרים רק קצת! לחלק מהארגונים יש מחשבים חזקים במיוחד, כך שהם יכולים לבצע את החישובים שלהם מהר מאוד. המחשבים האלה נקראים מחשבי-על, והם יכולים לבצע מספר חישובים עצום בכל שנייה. באמצעות התשובות שמחשבי העל מספקים אנו יכולים לקבל תחזית מזג אוויר למחר, או תחזית של כמה האקלים שלנו צפוי להשתנות בעתיד. זיכרו שכל המחשבים עושים את החישובים כמו שאתם עושים בעצמכם עם דף ועט, רק הרבה יותר מהר!

האם שינוי האקלים אינו אלא תהליך טבעי?

זו שאלה שנשאלת הרבה, וזו שאלה טובה! האקלים אכן השתנה בעבר, אולם כיום הוא משתנה מהר יותר מהרגיל. קצב שינוי האקלים המהיר יותר הוא תוצאה של השפעות אנושיות על העולם, במקום של תהליכים טבעיים, שבדרך כלל מתרחשים הרבה יותר לאט [2].

דרך אחת שבה אנו יכולים לקבל מושג על מהירות שינויי האקלים היא על ידי התבוננות בליבות קרח. ליבות הקרח הן גלילים ארוכים של קרח שנקדחים מתוך יריעות קרח ממקומות כמו אנטארקטיקה. ליבות קרח נוצרו מאלפי שנים של שלג שנפל ולא נמס. בועות זעירות של אוויר יכולות להיכלא בתוך השלג הזה, שנדחס במשך שנים רבות עד שנוצר קרח. בועות האוויר מכילות גזי חממה, ומדענים יכולים למדוד כמה גזי חממה נמצאים בתוך חלקי השלג הדחוסים שנאגרו במשך אלפי שנים. איור 2 מציג מידע שהופק מליבות קרח על רמות ה-CO₂ במשך כ-800,000 שנים.

עד לפני כ-200 שנים, לאנשים הייתה השפעה מועטה על כמות גזי החממה באוויר. הקו באיור 2 מראה שבמהלך תקופות זמן ארוכות, כמות ה-CO₂ באוויר עלתה וירדה באופן טבעי. בזמן כתיבת המאמר הזה, כמות ה-CO₂ באוויר גדלה כך שכיום היא הרבה מעל למה שהיא הייתה במשך כמעט מיליון שנים. זה מוצג על ידי העיגול הכחול באיור 2. רמת ה-CO₂ ממשיכה לעלות. אינכם צריכים להבין בדיוק מה המשמעות של המספרים, אולם אתם יכולים לראות מאיור 2 שרמות ה- ה-CO₂ עלו וירדו בעבר. ההבדל העיקרי הוא שכיום כמות גזי החממה באוויר עולה הרבה יותר מהר מבעבר.

מהו מודל ומהי סימולציה?

הסברנו מהו מודל אקלים, אולם גם חשוב לדבר על סימולציות. אתם יודעים שמודל אקלים הוא מודל של העולם שבנוי על מחשב. אולם, מה בדיוק אתם עושים עם המודל תלוי בכם? אתם יכולים לשנות את האקלים העתידי החזוי על ידי שינוי השימוש במודל.

סימולציה היא מה שמיוצר על ידי מודל. משמעות הדבר היא שאתם יכולים לעשות כמה סימולציות שאתם רוצים באמצעות אותו המודל. אני אוהב לחשוב על זה כמו על משחק מחשב. אתם יכולים לשחק במשחק מרוץ מכוניות שבו אתם מנסים להביס את הזמן הכי טוב הקודם שלכם. המסלול שעליו אתם נוסעים הוא מודל מחשב של מסלול מרוץ אמיתי, וכל פעם שאתם נוסעים עליו אתם עושים סימולציה חדשה. כל סימולציה תהיה קצת שונה (זמן שונה במשחק), אולם אתם עדיין משתמשים באותו המודל (המשחק).

דוגמה לחשיבותם של מודלים במחשב

חלק מכם אולי שמעתם על “החור באוזון” סביב לקוטב הדרומי. אוֹזוֹן הוא אחד מסוגי הגזים הטבעיים הרבים באוויר. אוזון סופג חלק מקרני השמש, שאינן טובות לעור שלכם. בגלל הדרך שבה דברים כמו מקררים היו מיוצרים בעבר, גזים מסוימים שוחררו לאוויר והרסו את האוזון. הגזים האלה נקראים חומרים מדלדלי אוזון. אפשר לראות תמונה של החור באוזון משנת 2015 באיור 3.

ההֶרֶס הזה של האוזון התגלה בשנות ה-1980, ובשנת 1987 חומרים מדלדלי אוזון נאסרו לשימוש. ההסכם שהתגבש התרחש בפגישה במונטריאול, כך שההסכם נקרא פרוטוקול מונטריאול. מאז, החור באוזון התחיל להתכווץ.

באמצעות שימוש במודלים של העולם, מדענים העריכו כיצד העולם יכֹל היה להיראות ללא פרוטוקול מונטריאול [5]. מדענים מצאו שאיסור שימוש בחומרים מדלדלי אוזון סייע להאטת שינוי האקלים באזור הקטבים הצפוני והדרומי. זה מראה שאם אנו עובדים יחד במטרה להילחם בשינוי האקלים, אנו יכולים ליצור שינויים משמעותיים בעתיד העולם שלנו:

“פרוטוקול מונטריאול לא רק מנע נזק נוסף לשכבת האוזון, אלא גם סייע במניעת שינוי אקלים אזורי משמעותי” [5]

במקרה הזה, מודל העולם הראה כיצד האקלים שלנו היה שונה באזורים מסוימים לוּ חומרים מדלדלי אוזון לא היו נאסרים לשימוש. זו דוגמה לכך שבניית מודלים של העולם והרצת סימולציות על העולמות האלה היא צעד חשוב לקראת הגנה על האקלים שלנו.

אנו יכולים לעזור!

על ידי שימוש בכוח של האינטרנט, אנו יכולים לבנות יחד סוג מיוחד של מחשב. מחשבים של הרבה אנשים לעיתים קרובות דולקים, אולם לא עושים הרבה. משמעות הדבר היא שישנו כוח חישובי עודף שאפשר להשתמש בו כדי לבצע חישובים שקשורים לעתיד האקלים.

אם יש לכם מחשב שאתם יכולים להשתמש בו, אז גם אתם יכולים להיות מדעני אקלים. אם אתם רוצים לקחת חלק בפרויקט, אתם יכולים להיכנס לאתר www.climateprediction.net. כאן, תוכלו להירשם להרצת מודל של האטמוספרה על המחשב שלכם!

www.climateprediction.net הוא רק דוגמה למה שנקרא פרויקט מדע אזרחי. מדענים אזרחים הם אנשים שמשקיעים חלק מזמנם במטרה לסייע במענה על שאלה מדעית. מה שמצוין בפרויקטים האלה הוא שאפשר להשיג הרבה מאוד באמצעות עבודת צוות! ישנם הרבה פרויקטים כאלה, ואתם יכולים להתחיל לקחת בהם חלק כבר עכשיו.

מילון מונחים

גזי חממה (Greenhouse Gases): ↑ גזי חממה הם גזים שמחממים את האוויר, וגורמים להתחממות גלובלית. גז החממה הידוע ביותר הוא פחמן דו-חמצני.

אקלים (Climate): ↑ ממוצע ארוך הטווח של תנאי מזג האוויר באזור מסוים.

מודל אקלים (Climate Model): ↑ מודל אקלים הוא מודל של העולם שנבנה על מחשב. חלק ממודלי האקלים מסובכים יותר מאחרים.

מחשב-על (Supercomputer): ↑ מחשב-על הוא מחשב שיכול לבצע חישובים הרבה יותר מהר ממחשב פרטי.

אוזון (Ozone): ↑ אוזון הוא גז האוויר שמגן כנגד קרניים מזיקות מהשמש.

חומרים מדלדלי אוזון (Ozone Depleting Substances): ↑ חומרים מדלדלי אוזון הם חומרים באוויר שגורמים להסרה של גז האוזון.

פרוטוקול מונטריאול (Montreal Protocol): ↑ פרוטוקול מונטריאול הוא הסכם בינלאומי שנחתם על ידי הרבה מדינות שונות, במטרה להגביל את הפליטות של חומרים מדלדלי אוזון.

מדע אזרחי (Citizen Science): ↑ פרויקטי מדע אזרחי הם פרויקטים שבהם הציבור מקדיש חלק מהזמן שלו במטרה לסייע במענה על שאלה מדעית. הרבה פעמים הפרויקטים האלה מבוצעים ברשת.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.