Popüler Bilim
(Popular Science)

Tez Yönetimi Ve Danışmanlık
(Thesis Directed)

Verdiği Dersler
(Courses Instructed)

KÜRESEL ISINMA, SERA GAZLARI ve ETKİLERİ

19. Yüzyılın özellikle 2. yarısında büyük bir ivme ile başlayan sanayileşmenin, insanlığın refah düzeyini artırarak yaşamı kolaylaştırırken, bir yandan da dünyanın ve dünyadaki yaşamın sonunu hazırladığından habersizdik. Sanayi devrimi olarak adlandırılan 19. ve 20 yüzyılda öncelikle ve özellikle sanayileşmedeki öncü Batı Avrupa ve Kuzey Amerika ülkeleri hızla zenginleşerek dünyanın yer altı ve yerüstü zenginliklerini hızla tüketmeye başladılar. Diğer ülkeler de bu zengin ülkelerin yolunu izleyerek onlar da sanayileşerek refah düzeyini artırmaya ve kendi kaynaklarını tüketmeye başladılar. Özellikle 20. yüzyılda hızla artan dünya nüfusunu beslemek ve onları daha çok tüketime yönlendirerek daha konforlu yaşatmak için ormanlar ve sulak alanlar yok edilme pahasına üretim artırılırken ne tür tehlikelerin hazırlandığından habersizdik. Bu refahın neye mal olacağını hiç hesaplayan olmadı. Sanayileşme ve refahın bedelinin kendi yaşam alanlarını ne kadar daralttığını düşünen olmadı. Daha 50 yıl öncesine kadar soluduğumuz havayı, içtiğimiz suyu, yediğimiz besinlerin yetiştiği toprağı nasıl kirlettiğimizden, kendimiz kirletmesek bile başkalarının sebep olduğu kirlenmenin boyutlarından habersizdik.

Son yıllarda ozon tabakası incelmesi, asit yağmurları, deniz ve akar su kirlenmeleri derken, günümüzde buna küresel ısınma eklendi. Konunun garip yanı bu olaylardan bu olayların oluşmasında hiç suçu olmayanlar da etkilendi. Fosil yakıtların yakılması sonucu atmosfere karışan kükürt ve azot oksitleri bu gazların salındığı ortamlardan uzakta asit yağmuru olarak yağıp, doğayı ve çevredeki her şeyi tahrip ederken, soğutucularda, tarım ilaçları püskürtmede  ve köpük yapıcı olarak kullanılan klorlu, florlu hidrokarbonlar atmosferin üst katmanlarına ulaşarak ozon oluşumunu engelledi.Böylece ozon tabası inceldi ve cilt kanserine neden olan güneş ışınlarının mor ötesi dalga boylarının yer yüzüne kadar ulaşmasına sebep oldu. Bu gazların salınımı yasaklanarak bu olay geciktirilmeye çalışırken, bu kez de başka bir küresel kirlenme “sera gazı oluşumunda artış ve küresel ısınma” tehdidinden söz edilir oldu.  Bu yazının amacı küresel ısınmanın boyutu ve muhtemel etkilerini karmaşık kimyasal olaylara girmeden okuyuculara basit olarak açıklamaktır.

Dünya Atmosferi ve Atmosfer Katmanları

Dünyamızda yaşamı mümkün kılan ve onu diğer gezegenler, yıldızlar ve gök cisimlerinden ayıran dünya atmosferidir. Atmosfer veya gaz küre yer yüzünden itibaren atmosfer olaylarının olduğu trofosfer (ilk 15 km), stratosfer (15-50 km arası), mezosfer  (50-100 km), iyonosfer ve termosfer  (100 km sonrası) olarak ayrılır ve incelenir. Her bir atmosfer katmanı bir görev üstlenir. Bu katmanlar güneşten ve diğer uzay cisimlerinden gelen her tür zararlı maddeleri ve tehlikeli ışınları tutarak sadece yaşam ve aydınlatma için gerekli ışınların bize ulaşmasını sağlarlar. Termosfer en yüksek enerjili radyoaktif ve kozmik ışınları karmaşık çekirdek dönüşümleri ile tutarken, stratosfer başlıca ozon oluşumu ve bozunması ile yüksek enerjili mor ötesi (UV) ışınlarını tutar. Diğer ışınlar ise asıl atmosfer olaylarının oluştuğu trofosfer tabakasındaki atmosfer gazlarıca adeta süzgeçten geçirilerek yer yüzüne ulaşır. Yer yüzünü kaplayan su küre ve karalar tarafından bir kısmı tutulur, bir kısmı yansıtılır ve yer yüzünü aydınlatır. Yer yüzünden itibaren atmosfer yoğunluğu hızla azalırken içerdiği gazların türleri de değişiklik gösterir.

Yer yüzünde kirlenmemiş atmosfer yaklaşık % 78 azot, % 21 oksijen, % 0,9 argon, % 0.03 kadar karbon dioksit ve çok az olarak da neon, kripton, ksenon ve helyum gibi diğer soy gazları içerir. Havada asıl bu gazlar yanında miktarı coğrafi bölge, denize yakınlık ve sıcaklığa bağlı olarak değişen su buharı içerir. Su buharı nem ve bulutlar şeklinde bulunur. Kirlenme ve rüzgar durumuna göre atmosfere toz halinde katı maddeler ve diğer kirletici gazlar da geçer. Güneş ışınları su buharı ve bulutlardan farklı oranda ve şiddette geçerek yer yüzeyine (su v karalara) düşer. Işınların su ve karalarca farklı soğurulmaları,  bu katmanların ve üzerindeki atmosfer gazlarının farklı ısınmalarına sebep olur. Bu bu sıcaklık farkı sonucu da hava hareketleri (yüksek- alçak basınç, rüzgar, fırtına, hortum) ve diğer atmosfer olayları ( yağmur, dolu, kar, tipi) oluşur. Dünya ve atmosferi oluşumlarından bu yana buzul çağı gibi değişik ısınma-soğuma evreleri geçirse de doğal dengesini sürdürerek tüm canlıları barındırmıştır.  

Sera Gazları Nelerdir? Nasıl Oluşur?  

Trofosfer tabakasındaki gazlar, su ve yer küre üzerlerine düşen ışınları soğurmaları, yani ışının aktardığı enerjiyi emmeleri sonucu dünya ısınır. Ancak fazla enerjisini daha uzun dalga boyuna sahip sıcak ışınlar, yani ısı şeklinde tekrar uzaya gönderdiğinden ortalama sıcaklığı yükselmez.  Diğer bir ifade ile dünya tuttuğu ve emdiği enerji kadar enerjiye uzaya yayarak sıcaklığını sabit tutmaya çalışır. Ancak havadaki karbon dioksit başta olmak üzere azot ve kükürt oksitleri ile metan gibi bazı gazlar, su buharı dünyaya düşen ışınları emdiklerinden daha çok dünyanın çevresine yaydığı sıcak ışınları, yani ısıyı aynen bir seranın tuttuğu gibi tutarlar. Bu olaya “sera etkisi”, bu etkiye neden olan gazlara da “sera gazları” denir. Zira atmosfere ve dünyaya düşerek emilen güneş ışınlarının büyük kesri görünür bölgedeki ışınlar olup, uzun dalga boylu kırmızı ötesi (IR) kesri daha azken, dünyanın çevresine yaydığı ısı ışınları daha uzun dalga boylu IR-ışınlarıdır. Atmosferi oluşturan diğer gazlar ise bu ısı ışınlarını tutmadığından sera etkisi yaratmazlar.

Sera etkisi yapan kükürt ve azot oksitleri gibi gazlar aynı zamanda yağmurlarla asit oluşturup asit yağmurları şeklinde yer yüzüne döndüklerinden zararları daha erken anlaşılmış olup salınmaları uzun yıllar önce yasaklanan gazlardır. Havadaki miktarları Dünya Sağlık Örgütü (WHO) ve her ülkenin hava kalitesini koruma yönetmelikleri ile sınırlandırılmış olup,  sürekli ölçülerek kontrol altında tutulur. Ayrıca toplam miktarları çok az olmak zorunda olduğundan küresel ısınmaya neden olacak sera etkisindeki payları daha düşüktür. Su buharının miktarı ise suyun doğal çevrimi ile sabit kalırken, karbon dioksit miktarı sanayi devriminden bu yana sürekli artmış ve artmaya devam etmektedir.

Aslında karbon dioksit karbon çevriminin bir bileşeni olup, karbon içeren tüm maddelerin oksijenle yükseltgenmeleri veya yanmaları sonucu atmosfere geçer. Bitkiler fotosentezle havadaki karbon dioksiti alır, selüloz ve diğer karbonhidratlar şeklinde bağlar. Canlı besin zincirinin bir parçası olur. Toprak altında kalan canlı atıkları havasız ortamda fosil yakıtları oluşturur. Ayrıca yağmur sularında çözünen karbon dioksit de sulara karışarak karbonatlı çökeltileri oluşturur. Mesela kireç taşları yakılırken havaya giden karbon dioksit kirecin sertleşmesi sırasında havadan tekrar alınır. Bu tür doğal çevrimle havadaki karbon dioksit miktarı milyonlarca yıldır sabit kalırken sanayileşme devrimi ile doğal çevrimi dengesi de bozulmuştur. Bir yandan fosil yakıtların gittikçe artan miktarlarının enerji amaçlı ( termik santralarda, araçlarda, ısıtma sistemlerinde vb) yakılması ile artarken, bir yandan da orman varlığı ve yeşil örtünün azalması ile havadan tekrar bağlanan miktarı azalmıştır. Bu dengesizlik nedeniyle 1850 yılında havadaki karbon dioksit miktarı milyonda 280 (yani 280 ppm) kadarken, 2000 yılında 380-400 ppm’e ulaşmıştır. Daha acı gerçek ise havadaki artışının her geçen gün daha hızlanmasıdır.

Havadaki karbon dioksit miktarının hızla yükselmesi ve böylece atmosferdeki sera etkisinin artması sonucu dünyamızdaki yaşam alanları ve yaşam kalitesi de değiştirecektir. Atmosferde hiç sera gazları olmasa ve bunlar etkisi yapmasalardı dünyamız buzullarla kaplanacak ve belki de canlı yaşam olmayacaktı. Ancak tersi de aynı şekilde tehlikeli ve yine canlı yaşamı tehdit edebilir. Bazı hesaplama ve tahminlere göre havadaki kadron dioksit miktarının 2 katına yükselmesi, dünyamızın ortalama sıcaklığını 2,5-4,5 ^oC   artıracaktır. Bu sıcaklık artışının doğrudan etkisi buzulların erimesine, denizlerdeki su seviyesinin yükselerek yoğun iskanlı ve verimli sahillerin ve deltaların sular altında kalmasına neden olurken, dolaylı etkisi daha da ürkütücü olacaktır. Küresel ısınmanın dolaylı etkileri henüz tam bilinmese de “golf stream” benzeri sıcak hava akımlarını yok ederek önemli iklim değişimlerine, mevsimlerde kaymalara, bir yandan kuraklık ve çölleşmenin artışına, öbür yandan aşırı yağış ve sel baskınlarına yol açabilecek, su ve rüzgar erozyonu, orman yangınları artacak, sulak alanların kuruması hızlanacak, su kaynakları ve yer altı suları azalacak, çoğu canlı türü yok olacaktır. Bu öngörülerin çok azı bile gerçekleşse bile felaketin büyüklüğü gerçekten çok korkutucudur. Şimdiden bazı felaket sinyalleri görülmeye başlamıştır.

Diğer önemli sera gazı metan ise daha çok bataklıklarda, pirinç tarlaları gibi sulak alanlarda oluşur. Ancak atmosferdeki düzeyi karbon dioksit kadar korkutucu değildir.

Çözüm Nedir? Küresel Isınma Önlenebilir mi?

Yukarıdaki felaket senaryolarından çok azının bil oluşmasını istemiyorsak sera gazlarının artışını sınırlandırmak, hatta miktarlarını azaltmak zorundayız. Mademki sera gazları içerisinde miktarı en çok artan ve küresel ısınma tehdidi yaratan gaz karbon dioksit en çok fosil yakıtların yanması ile artıyor, yok olan orman varlığı ve yeşil örtü ile tekrar bağlanması azalıyor, çözüm de burada. Kesin karbon dioksit salınımını sınırlayacağız, doğal çevrim dengesinin kurulması için yeşil örtüyü yok etme yerine artıracağız. Başka çözüm yok!

 Fosil yakıta dayalı kolay enerji yerine alternatif ve yenilenebilir enerji kaynaklarına, güneş enerjisinden daha çok yararlanmaya yönelmek zorundayız.  Ancak bizim gibi ülkeler yerine toplam karbon dioksitin %25 ini salan ABD başta olmak üzere yüksek tüketim toplumları daha çok çaba göstermelidir. Ne yazık ki bu salınımı sınırlamayı öngören Kyoto protokolünü ABD ve Çin imzalamamıştır.

Gerçi kaplıca suları, yer gazları ve orman yangınları ile de havaya karbon dioksit geçer. Deniz dalgaları ile havadaki karbon dioksit suya geçer, buzullar da havadaki bu gazı bağlar. Enerjisi ısı değiştirici üzerinden alınan kaplıca suyu tekrar yer altına basılmalı, orman yangınları hiç çıkarılmamalı, buzullar yok edilmemeli, doğal denge bozulmaması için her önlem alınmalıdır.