Malatya ÇBS E-Akademi E-Çevre No : 2 - (12.09.2012) KÜRESEL ISINMA VE YEŞİL SERA ETKİSİNE KISA BİR BAKIŞ Barış Baykant ALAGÖZ Malatya Çevre ve Şehircilik İl Müdürlüğü Elektronik ve Hab. Mühendisi E-posta: alagozb@yahoo.com Özet: Yeşil sera etkisi ve dünya iklimi üzerindeki etkileri, son yıllarda yaygın olarak tartışılmaya başlanmış ve geleceğe dönük kaygılar dile getirilmeye başlanmıştır. Tedbir önerileri resmi otoriteler tarafından değerlendirilemeye başlamıştır. Bu makalede yeşil sera etkisi ve küresel ısınma ele alınmış ve küresel ısınmanın kontrolüne dönük çözümler incelenmiştir. 1. Giriş: Yeşil sera etkisi, yerküre tarafından yansıtılan güneşten ışınlarının, atmosferde tutulması veya tekrar dünya yüzeyine yansıtılması sonucu, dünya yüzey sıcaklığının artması durumu olarak tanımlanmıştır [1,2]. Atmosfer tarafından tutulan ısı enerjisinin miktarı üzerinde, atmosferik sera gazı olarak kategorize edilen gazların önemli rol oynadı belirleniştir. Atmosferde bu gazların miktarlarının artışının, daha fazla ısı enerjisinin tutulmasına yol açarak, yeşil sera etkisinin daha hissedilir düzeye ulaşmasına yol açacağı öngörülmektedir. Isınan yerkürenin, başlangıçta buzulların erimesi, deniz akıntılarının yönlerinin değişmesi.. gibi iklimsel olaylara neden olması beklenmektedir. Öncelikle, kıyılarda deniz sevilerinin yükselmesi yanında kara içlerinde iklimsel dengelerin değişmesi sonucu, bazı bölgelerde aşırı ısınma ve nem kaybı nedeni ile çölleşme görülürken, bir çok bölgede yağış dengelerinin bozulması ve sel gibi olumsuz iklimsel değişimlerin açığa çıkması beklenebilir. Bu iklimsel olayları müteakip, ikincil etki olarak ortaya, ülkelerin su rejimi ve tarım faaliyetlerinin olumsuz etkilenmesi gelecektir. Doğa koşullarının değişimine bağlı olarak, canlı çeşitliliğinin değişimi, yeni koşullara uyum sağlayamayan bazı türlerin yok olma riski açığa çıkacaktır. İnsan yaşantısında ise, uzun süren kuraklık ve takibenden açlık dönemleri yanında, değişen ve zorlaşan yeni hayat koşullarda, kaynakların paylaşım problemi, dünya barışını tehdit edebilir noktalara gelme potansiyelini taşımaktadır. Bu kötü hal senaryolarının gerçeğe dönüşmesini önlemek için, küresel ısınma ve yeşil sera etkisinin kontrol altına alınmasına dönük bilimsel tartışmalar yapılmış ve tedbirler alınması konusunda uluslararası düzeyde kongreler yapılmıştır. Çevre örgütleri, küresel ısınma, iklim değişimleri ve yeşil sera gazı salınımı konularında, bilinçlendirme çalışmaları yürütmüş, toplantılar ve etkinlikler düzenleşmiştir. Ülkeler, kendi bölgelerinde bu konudaki tedbirlerini artırmaya davet edilmiştir. Ölçümleme ve takip kurumları konuyu izlemeye başlamıştır. Örneğin Avrupa Çevre Ajansı (EEA), Avrupa bölgesi karbondioksit salınımlarını takip etmekte ve bunu kamuoyu ile paylaşmaktadır. Ülkeler, sera gazı izleme ve kontrol yönetmeliklerini çıkarmakta ve sera gazı salınımını kontrol altına almaya çalışmaktadır. Bu ve benzeri çalışmaların ve etkinliklerin, küresel ısınmayı yavaşlatmada ne ölçüde başarılı ulaşacağını zaman gösterecektir. Ancak, konunun sürekli güncel tutulması, uygulamaların ve 1 Malatya ÇBS E-Akademi E-Çevre No : 2 - (12.09.2012) tedbirlerin sürekli kılınması gerekmektedir. Global ölçekte gelişen bu soruna karşı, yanlı yaklaşımlar ve girişimlerin çözüm getiremeyeceği, global iştirak ve bakış açılarının gerekli olduğu açıktır. 2. Yeşil Sera Gazları ve Global Isınmada Rolü: Yeşil sera gazları, atmosferde bulunana ve enerjiyi absorbe edip, infrared ışık frekansı bölgesinde yayan gazlar olarak tanımlanmıştır [3]. Atmosferde en yaygın olarak bulunan sera gazları, su buharı (H2O) , karbondioksit (CO2), metan (CH4), nitroz oksit (N2O) ve ozon (O3) gazlarıdır. Bu gazların atmosferdeki konsantrasyonları, insan etkisi ve doğal olarak salınan gazlar miktarı ile atmosferin ve atmosfer içinde gerçekleşen bazı kimyasal tepkimelerin yok ettiği gaz miktarı arasındaki dengeye bağlıdır [4]. Yeşil sera etkisine katkıları itibarı ile derecelendirilmesi gazlar Tablo 1’de görülmektedir [5]. Tablo 1. Yeşil sera etkisine katkı sağlayan bazı gazlar ve katkı dereceleri Gaz Yeşil sera etkisine katkısı (%) Su buharı % 36 - %72 arası Karbondioksit % 9 - % 26 arası Metan % 4 - %9 arası Ozon % 3 - %7 arası Yeşil sera etkisine neden olmayan yada etkileri ihmal edilebilir düzeyde az olan gazlarda bulunmaktadır. Bunlar çoğunluk iki eş atomlu (Örneğin, azot (N2), oksijen (O2) ) ve tek atomlu (Örneğin argon (Ar).) gazlardır. Bunlar için pratikte infrared enerji absorsiyon ve yayınımlarının söz konusu olmadığı varsayılmaktadır. Gaz olmadığı halde yeşil sera etkisine katkı sağlayan bir diğer doğal oluşum ise atmosferik bulutlanmadır. Bulutlar, infrared enerjiyi absorbe edip, infrared yayınımı yapabilmektedir [5]. Yeşil sera etkisine yol açan yeşil sera gazı salınımı, iki temel kaynağa bağlanmıştır. Birinci kaynak, insan aktiviteleri sonucu gerçekleşen yapay yollu salınımdır. Diğer kaynak ise insan aktivitesine bağlı olmayan doğal süreçlerde açığa çıkan, doğal yollu salınımlar. İnsan aktivitesine bağlı sera gazı salımı, endüstri devriminden sonra hızla artmaya başlamıştır. Enerjinin gereksiniminin, büyük oranda fosil yakıtlara dayalı sağlanması, başlıca karbondioksit olmak üzere, bir çok sera gazının yapay yollu salımı ciddi ölçülerde tırmandırmıştır. Şekil 1’de 1800’lerden sonra yaygınlaşan endüstri devrimi sonucu olarak, global ölçekte karbondioksit konsantrasyonu ve karbon salımındaki artış açıkça görülmektedir. Şekil 2’de ise 2000 yılı içinde ölçümlenmiş karbonmonoksit konsantrasyonun global dağılımı verilmiştir. Ormanların yok edilmesi ve hava kirliliği sonucu atmosferdeki aerosol partikül oranının artışının, yeşil sera etkisine katkısı olmaktadır. Doğal yolla sera gazı salınımının, endüstri devrimi sonucu oluşan yapay salınımdan 20 kat daha fazla olduğu öngörülmektedir [6]. Ancak, uzun zaman periyotlarında, doğal yollarla atmosferden çekilen sera gazı ile doğal yolla salınan sera gazını dengelemekte ve bu doğal dengede, atmosferdeki karbon dioksit mol dilimi, milyonda 260 ve 280 dilim olarak son 2 Malatya ÇBS E-Akademi E-Çevre No : 2 - (12.09.2012) 10,000 yıl boyunca dengede kaldığı tahmin edilmektedir [7]. Bu dengelemede, deniz planktonlarının atmosferden karbon çekmesi önemli bir rol oynar. Diğer taraftan geniş ormanlar ve yeşil bitki örtüsü, karbondioksit oranın dengelenmesinde öneme sahip doğal oluşumlardır. Ancak bu denge endüstri devriminin başına kadar korunabilmiş ve bu aşamadan sonra artış kaydedilmiştir. Şekil 1. Dünya ölçeğinde yıllara bağlı karbondioksit dağılımı (üst resim)ve karbon salınımı (alt resim) miktarları. (Kaynak: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Carbon_History_and_Flux_Rev.png) Şekil 2. Dünya ölçeğinde kabonmonoksit salınım dağılım haritası. Üstteki dağılım, 30 nisan 200 tarihi için, alttaki dağılım 30 ocak 2000 tarihi için çizilmiştir. (Resmin kaynağı: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Mopitt_first_year_carbon_monoxide.jpg) 3 Malatya ÇBS E-Akademi E-Çevre No : 2 - (12.09.2012) İnsan aktivitesinin yol açtığı yapay yeşil sera gazı salınınmının başlıca kaynağı, fosil yakıtlara dayalı enerji üretimi ve yeşil saharın yok edilmesi gelmektedir [7]. Bunun yanında tarım arazilerinde kullanılan kimyasallar, özellikle yapay gübreler özellikle nitroz oksit (N2O) salınımını artırmıştır. Bunun yanında, kloraflorokarbon (CFCs) gazının soğutucularda kullanımı, kıvılcım önleme ve yangın önleme amaçlı artan miktarda halon gazı kullanımı, sanayide kullanılan diğer yeşil sera gazları, yapay salınım kapsamında değerlendirilmekte ve küresel ısınmaya katkı sağladığı kabul edilmektedir. Fosil yakıt tabanlı karbondioksit (CO2) gazı salınımının kaynaklara göre dağılımı Tablo 2’de görülmektedir [8]. Tablo 2. Fosil yakıt tabanlı karbondioksit (CO2) gazı salınımının kaynaklara göre dağılımı[8]. Kaynak Yüzde Oran Sıvı yakıtlar (Gazolin, fueloil..vs) %36 Katı yakıtlar (Kömür..vs %35 Gaz yakıtlar (Doğal gaz..vs) %20 Çimenta üretimi %3 Endüstrisel yanıcı gazlar %1’den az Yakıt olamayan hidrokarbonlar %1’den az Kyoto Protokolü kapsamında salınımı sınırlanan başlıca sera gazları şunlardır: Karbondioksit, Metan, Nitroz oksit, sülfürhexafloroid (SF6), hidroflorokarbonlar (HFCs) ve perflorokabonlar (PFCs). Endüstri devrimi özellikle 1960’dan sonra kullanımı hızla artan bu gazların Şekil 3’de görülen global sıcaklık artışında rol oynadığı öngörülmektedir. Şekil 3. Endüstri devriminden sonra global sıcaklık değişiminin yıllara göre çizimi. (Resmin kaynağı: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Instrumental_Temperature_Record_(NASA).svg) Şekil 3’de görülen global sıcaklık artışı, küresel ısınmayı şüpheye yol açmayacak bir şekilde açıkça gözler önüne sermektedir. Özellikle 1980’lerden sonra, dünya sıcaklığının ortalama 0.4 o C civarında artış trendi dikkat çekicidir. Bu sıcaklık artış trendin de, nüfus artışına dayalı 4 Malatya ÇBS E-Akademi E-Çevre No : 2 - (12.09.2012) olarak; artan fosil tabanlı enerji kullanımı, yoğun sanayileşme, orman alanlarının azalması ve artan tarımsal faaliyetlerin rolü olduğu öngörülebilir. 3. Küresel Isınmaya Karşı Alınabilecek Belli Başlı Tedbirler: Temelde küresel ısınma temelde, denge halindeki doğal süreçlerin, bilinçsiz ve özensiz kaynak kullanımı sonucu, denge durumlarının bozulmasının bir sonuçlarından biridir. Sera gazı olarak nitelendirilen gazların, atmosfere salınım ve atmosferden emilim süreçlerinde doğal yada yapay olarak meydana gelen değişimler, global sıcaklık dengelerinin değişmesine yol açmaktadır. Sera gazı salımının, ağırlıklı olarak karbondioksit salınımının yapay yollu (fosil yakıtlar enerji üretimi.. gibi) artmasının bir sonucu olarak, küresel ölçekte, yeşil sera etkisi olarak nitelendirilen, ortalama sıcaklık artışları kaydedilmekte ve bunun olası olumsuz etkileri ciddi kaygılara yol açmaktadır. En kolay ve geçerli çözüm, sorunu hiç yaratmamakta, diğer bir ifade ile doğal kaynakların bilinçli ve doğal dengeleri bozmayacak nitelikte kullanımında yatmaktadır. Ancak, dengeler bozulmaya başlamış ise mutlaka doğal süreçlerin kendini onarabilmesi ve normale dönebilmesi için global ölçekli tedbirlere ihtiyaç duyulacaktır. Aşağıda, küresel ısınmayı önleme konusunda alınabilecek tedbirler ve durumun çok ağırlaşması durumunda, gelecekte başvurulabilecek acil durum çözüm yolları incelenmiştir. Bugünden itibaren uygulanabilecek tedbirler: -Enerji üretiminde sera gazı salınımın düşürülmesi: Artan nüfus bağla olarak artan enerji ihtiyacı nedeni ile fosil yakıtlara olan talep ve günlük tüketim hızla artmaktadır. Bu karbon salınımını önemli ölçüde artırmaktadır. Kişi başına düşen karbon salınımının düşürülmesine dönük tedbirler alınmalıdır. Enerji üretiminde çevre duyarlı, karbon salınımı düşük kaynaklar tercih edilmeli ve enerji tüketimi bağlamında kişi başına düşen karbon salınımı düşürülmedir. Özellikle, yenilenebilir çevre dostu enerji üretim teknikleri geliştirilmeli ve yaygınlaştırılmalıdır [9]. -Enerji verimliliğinin artırılması: Enerji tüketimini düşürmek ve karbon salınımını azaltmanın bir diğer yöntemidir. Bu nedenle, günlük kullanımda, enerji verimli tüketim araçları yaygınlaştırılmalıdır. Sanayi üretiminde, enerji verimliliği sağlanmalı ve kapalı çevrim geri kazanım tabanlı üretim süreçleri (Şekil 4’de gösterilmiştir) tercih edilerek, enerji ve kaynak sarfiyatı azaltılmalıdır. Son kullanıcı mamüllerde geri dönüşüm yaygınlaştırılmalıdır. Konutlarda, ısı yalıtımı uygulanmalı ve enerji verimli konut teknolojileri desteklenmelidir. Konutlarda, düşük güçlü (5-10 kwat) yenilenebilir enerji kullanımı özendirilmelidir. Ulaşım ve taşımacılıkta, yakıt sarfiyatı düşük, çevre dostu yöntemler tercih edilmelidir. Şehiriçi ulaşımda, karbon salınımı düşük toplu ulaşım araçları (elektrikli tranvay, metro ulaşım ağı, elektrikli otobüs hatları gibi.) geliştirilmelidir. Elektrik tabanlı demir yolu taşımacılığı kara ulaşımında yaygınlaştırılmalıdır. Enerji verimli hava taşımacığı, daha etkin kullanılmalıdır. Deniz taşımacılığında, yenilenebilir enerji teknolojileri (Rüzgar ve güneş) destekleyici enerji kaynakları olarak kullanılmaya başlanmalıdır. 5 Malatya ÇBS E-Akademi E-Çevre No : 2 - (12.09.2012) Seyreltilmiş Zararsız Atık Ürün Ham Madde Üretim Prosesi Geri Kazanım Zararlı Atık Geri Kazanılmış Atık Şekil 4. Kapalı çevrim geri kazanım tabanlı üretim sistemi mimarisi. Mümkün olduğunca yüksek geri kazanım oranları ile doğaya salınan atık miktarı azaltılabilir. - Sanayi üretim ve son kullanıcı tüketim süreçlerinde sera gazı salınımının azaltılması: Üretim süreçlerinde, sera gazı kapsamındaki gazların geri kazanımı (geri dönüşüm) ile üretim kapalı çevriminde tutulması sağlanmalı ve doğaya salınımı mümkün olduğunca azaltılmalıdır. Tüketim araçlarında mümkün olduğunca çevre dostu ve sera gazı salınımına yol açmayan yöntemler tercih edilmelidir. Son kullanıcı tüketim ürünlerinde, sera gazı salınımı konusunda sınırlamalar ve denetimler getirilmeli, sera gazı salınımını azaltan teknolojiler ve ürünler çevre-dostu ürünler kapsamında desteklenmelidir. - Yeşil alanların ve ormanların korunması ve geliştirilmesi: Yerleşim bölgelerinde yeşil alanların artırılmasına dönük tedbirlerin alınması ve projelerin geliştirilmesi yanında, yerleşim bölgeleri dışında ormanlaşmanın sağlanmasına dönük ciddi yatırımların yapılması, mevcut orman arazilerinin korunup geliştirilmesi, doğanın korunmasına (canlı çeşitliliği) dönük çalışmalara desteklenmesi gerekmektedir. Bu yatırımlar sadece bugüne değil, gelecek nesillere yaşanabilir bir dünya bırakabilmenin yatırımları olarak değerlendirilmelidir. - Tarım arazilerinin kontrolü ve çevre dostu yöntemlerin benimsenmesi ve yaygınlaştırılması sağlanmalı: Tarım sahaları planlı açılmalı, buralarda kullanılan üretim tekniklerinin doğal ve çevre dostu olması konusunda yönlendirme ve teşvikler yapılmalıdır. Gelecekte, aşırı ısınma durumunda uygulanabilecek acil durum önerileri: - Karbon tüketici plankton popülasyonunun desteklenmesi: Deniz ve okyanuslarda karbon tüketen planktonların popülasyon artışının desteklenerek, atmosferden okyanus tabanına planktonlar aracılığı ile gerçekleşen karbon emilimini artırmanın, sera gazlarının kısa vadede atmosferden çekilmesine imkan sağlayabileceği öngörülmektedir. Ancak, plankton popülasyonun hızlı artışı için kullanılacak tetikleyici mekanizmalar ve bu yüksek plankton artışının uzun vadede çevresel etkileri henüz 6 Malatya ÇBS E-Akademi E-Çevre No : 2 - (12.09.2012) bilinmemektedir. Bu nedenle, bu yöntem bir acil durumda başvurulabilecek bir yöntem olarak bilim çevrelerince incelenmektedir. - Yeryüzüne ulaşan güneş ışınım miktarının kontrolü: Aşırı ısınma durumunda, atmosferin üst katmanlarında yada dünya yörüngesinde partikül tozu enjeksiyonu veya yansıtıcı yüzeye sahip yapıların inşası ile yeryüzüne ulaşan güneş ışınlarının miktarının kontrol edilmesine dönük öneriler söz konusudur. Yeryüzüne ulaşan güneş enerjisinin azaltılması, yeryüzünün soğutulmasında rol oynayacaktır. Bu tip projelerde, acil durumda, atmosferin üst katmanlarına hava araçları ile güneş ışınlarını uzaya yansıtacak aerosol partiküllerinin (Çok ince toz) enjeksiyonu ile atmosferin güneş ışınlarına karşı geçirgenlinin azaltılması hedeflenmektedir. Diğer bir acil durum yaklaşımı, yörüngeye ayna dizisi kurulumu ile atmosfere ulaşan güneş ışınlarının kontrolü planlanmakta ve dünyanın soğutulması öngörülmektedir. Ancak, bu yaklaşımlar, bugünün teknoloji ile kolaylıkla gerçekleştirilebilir durumda değildir. 4. Sonuçlar: Küresel ısınma, ölçümler ve raporlar desteğinde bilim çevrelerinin önemli bir kısmı tarafından kabul görmüş bir bilimsel gerçeklik durumundadır. Küresel ısınmaya karşı mücadele için en kolay ve en uygulanabilir çözüm yaklaşımının, doğal dengelerin korunmasına dönük çevreci yaklaşımların, global ölçekte geliştirilmesi ve desteklenmesi olduğu aşikardır. Bu bağlamda, çevre bilincinin oluşturulması, üretim ve tüketim araçlarının çevre dostu tasarımı ve geliştirilmesi, gündelik hayatta çevre yönetiminin daha etkin uygulanması, doğal dengeleri gözeten sürdürülebilir kaynak kullanım tekniklerinin tercih edilmesi ve yaygınlaştırılması (yenilenebilir enerji, geri dönüşüm, atık yönetimi ve geri kazanımı..vb) öncelikli olarak uygulanabilecek çözüm adımları arasında sayılabilir. Bu yaklaşımların etkilerinin değerlendirilmesine dönük olarak ölçümleme ve gözlem istasyonlarının geliştirilmesi, çevre yönetimi çabalarının başarısını ve etkinliğini artıracak ve önlemlerin ve faaliyetlerin yeterliliği konusunda geri besleme sağlayacaktır. Çevre dostu teknolojilerin özendirilmesi, kişi başına düşen karbon salınımını azaltan projelerin hayata geçirilmesi, yenilenebilir enerji kaynak kullanımının yaygınlaştırılması ve desteklenmesi, yeşil alanların korunması ve ormanlaştırma yatırımlarının artırılması, sanayide geri kazanım ve tüketimde geri dönüşümün etkin kullanımının desteklenmesi, sera gazı salınımını regüle edecek ölçüm ve denetim mekanizmalarının kurulması ve işletilmesi ilk elden yapılabilecek faaliyetlerdir. Bu faaliyetlerin, global ölçekte hayata geçirilmesi ve buna dönük yatırım ve denetim mekanizmalarının oluşturulması gerekmektedir. “Yaşanabilir bir çevre ve yaşanabilir bir gelecek” perspektifinin tüm üretim ve tüketim mekanizmalarında, karar süreçlerinde dikkate alınması gereken bir alt başlık olması gerekmektedir. Bu alt başlık altındaki standartlar ve faaliyetler desteklenmelidir. 7 Malatya ÇBS E-Akademi E-Çevre No : 2 - (12.09.2012) Teşekkür: Bu çalışmada, güncel bilgileri ve kaynakları derleyip, elektronik ortamda ziyaretçilerin kullanıma sunan, özgür ansiklopedi Wikipedia’ya, ve bu konuda bilgi sağlayan çevrelere [10], çevre konulu araştırmalara imkan sağlayan Malatya Çevre ve Şehircilik Müdürlüğü idaresine teşekkür ederim. Kaynaklar: [1] Annex II Glossary. Intergovernmental Panel on Climate Change. 2010. [2] Intergovernmental Panel on Climate Change Fourth Assessment Report, "What is the Greenhouse Effect?" FAQ 1.3 - AR4 WGI Chapter 1: Historical Overview of Climate Change Science, IIPCC Fourth Assessment Report, Chapter 1, page 115. [3] IPCC AR4 SYR Appendix Glossary 2008. [4] IPCC (2007). "Chapter 7: Couplings Between Changes in the Climate System and Biogeochemistry" IPCC WG1 AR4 Report. IPCC. p. FAQ 7.1; report page 512; 2011. [5] Kiehl, J.T.; Kevin E. Trenberth (1997). "Earth's annual global mean energy budget" (PDF). Bulletin of the American Meteorological Society 78 (2): 197–208. 2006. [6] "The present carbon cycle - Climate Change". Grida.no. 16-10-2010. [7] IPCC; Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.) (2007). "Chapter 7. Couplings Between Changes in the Climate System and Biogeochemistry". Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-88009-1. 13 May 2008. [8] Raupach, M.R. et al. (2007). "Global and regional drivers of accelerating CO2 emissions". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104 (24): 10288–93. [9] Burhan BARAN, Çevre-Dostu Enerji Üretimi: Güneş ve Rüzgar, ÇBS E-Akademi EÇevre, No : 1, 2012. [10] Wikipedia , the free encyclopedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Greenhouse_effect, http://en.wikipedia.org/wiki/Greenhouse_gas 8