Impactul posibilelor schimbari climatice este cu cateva ordine de marime mai mare decat al unei bombe nucleare – interviu cu D-l Mihai Dima, conferenţiar universitar la Facultatea de Fizică a Universităţii Bucureşti

Rep.: Bună ziua, domnule Mihai Dima şi vă mulţumesc pentru că aţi acceptat interviul. Discuţia noastră se va desfăşura în jurul a două articole Evidence for two distinct modes of large-scale Ocean Circulation Changes over the last Century [1] şi Hysteresis behavior of the Atlantic Ocean circulation identified in observational data [2] publicate de dumneavoastră împreună cu un colaborator din Germania, domnul Gerrit Lohmann, în Journal of Climate. După cum rezultă din cele două articole una dintre temele dumneavoastră predilecte de cercetare este legătura dintre fenomenele climatice şi circulaţia oceanică. Pentru început, vă rog să detaliaţi această legătura!

M.D.: Spre deosebire de vreme, care implica procese fizice ce variaza de o zi la alta, sau chiar de la o saptamana la alta, clima este asociata cu medii pe cativa ani, decenii sau milenii, ale unor marimi fizice cum sunt temperatura, presiunea, cantitatea de precipitatii. Modificarile climatice sunt cuantificate prin variatii ale acestor valori medii, pe intervale de timp de acelasi ordin de marime. Datorita faptului ca procesele fizice din oceanul planetar sunt caracterizate de asemenea de intervale de timp de ordinul anilor-pana-la-milenii, este de asteptat ca acesta sa joace un rol central in variatiile climatice. De exemplu, oceanul planetar poate fi implicat in variatii climatice prin inertia termica (inmagazineaza in mod eficient caldura receptionata de la soare) si prin dinamica sa (ex. transporta o cantitate mare de caldura de la equator inspre latitudinile mari, in bazinul Atlanticului).

Rep:. Explicaţi vă rog ce înseamnă circulaţia termohalină şi punctaţi principalele ei caracteristici, cu precădere pe cele la care vă referiţi în articolele menţionate anterior (non-linearitate, histerezie etc.)!

M.D.:. Circulatia termohalina este acea parte dinamica din oceanul planetar care este generata de diferentele de densitate ale apei in diverse locatii. Denumirea e legata de faptul ca densitatea depinde de temperatura (termo) si de salinitate (salina, halina). Intr-o imagine simplificata aceasta circulatie poate fi imaginata ca o miscare in plan vertical in bazinul oceanului Atlantic: apa relativ densa are miscare descendenta in Atlanticul de Nord si se deplaseaza in continuare spre ecuator in straturile de adancime; aceasta miscare este compensata la suprafata prin delasarea de la ecuator spre latitudini mari a apelor relativ calde si sarate. Aceasta componenta a oceanului planetar se afla in centrul investigatiilor legate de schimbari climatice din mai multe motive:

- exista dovezi numeroase ca a fost implicata in cele mai multe dintre schimbarile climatice din ultimii 100.000 ani; in unele dintre acestea circulatia a fost oprita;

- circulatia termohalina este in mare parte responsabila de transportul de caldura de la ecuator inspre latitudini mari, in bazinul Atlanticului, acesta generand clima relativ blanda din vestul si nord-vestul Europei;

-  desi este sensibila la modificari ale densitatii apei in regiuni relativ restranse din Atlanticul de Nord, afecteaza clima la scara globala;

- are un comportament neliniar.

In esenta dinamica neliniara este reprezentata de faptul ca circulatia termohalina poate suferi tranzitii rapide si ireversibile intre doua stari distincte, una activa si una in care circulatia este oprita. Un astfel de comportament este cunoscut ca proprietatea de histerezis a acestei circulatii oceanice.

Rep.:   Se spune că bătăile de aripi ale unui fluture pe o parte a globului pot determina un uragan pe cealaltă parte; expresii ca „schimbător ca vremea” sunt puternic ancorate în simţul comun. Fără a confunda clima cu starea vremii, totuşi putem privi acest fel de abordare ca o recunoaştere a caracterului complex şi extrem de variabil al sistemului climatic. În aceste condiţii ce instrumente sau modele teoretice stau la dispoziţia cercetătorului pentru a face ordine în haos?

Da, sistemul climatic este unul foarte complex, fiind alcatuit din componente cu proprietati foarte diferite (atmosfera, hidrosfera, criosfera, biosfera si litosfera), intre care au loc interactiuni multiple. Exista trei tipuri de instrumente cu ajutorul carora sunt investigate procesele fizice si chimice ce au loc in sistemul climatic. Primul dintre acestea este reprezentat de metodele teoretice, prin care procesele din sistemul climatic sunt descrise de ecuatii matematice derivate din principiile fizicii. In diverse aproximatii pot fi determinate solutiile acestor ecuatii, pe baza carora poate fi determinata evolutia in timp a anumitor componente ale sistemului. Al doilea instrument consta in analiza si interpretarea fizica a datelor de observatie, cum sunt temperatura, presiunea, cantitatea de precipitatii, folosind metode statistice. Al treilea instrument este reprezentat de modele climatice de diverse grade de complexitate, de la cele conceptuale pana la cele de circulatie generala a atmosferei si oceanului, in care solutiile ecuatiilor sunt calculate prin metode numerice, cu ajutorul calculatoarelor. Utilizand astfel de modele, in prezent pot fi simulate cu succes multe dintre procesele fizice din sistemul climatic. Fiecare dintre aceste instrumente prezinta avantaje si dezavantaje specifice, solutia optima constand in folosirea complementara a acestora.

M.D.: Din punct de vedere teoretic

Rep.:  În cercetările dumneavoastră vă referiţi la colecţii de date cuprinzând măsurători ale unor valori scalare, ca temperatura, salinitatea etc., ale apei oceanului de-a lungul anilor. De cât timp se fac astfel de măsurători? Nu cumva perioada pentru care sunt disponibile date observaţionale  este prea scurtă pentru a avea o relevanţă într-o analiză statistică a variaţiilor climatice?

M.D.:

Masuratori sistematice ale unor marimi fizice cu relevanta climatica la scara globala se fac de aproximativ 150 ani. Sigur ca acest interval de timp nu este foarte extins in raport cu scara de timp specifica anumitor tipuri de variatii climatice. Pentru a compensa aceasta limitare, au fost devoltate metode indirecte de determinarea a parametrilor climatici, bazate pe informatii extrase din calote glaciare, trunchiuri de copaci, corali, sedimente depuse in straturile de adancime ale oceanului planetar, obtinandu-se astfel asa numitele date “proxy”. Pe baza unor astfel de informatii au fost determinate proprietati ale variatiilor climatice ce au avut loc chiar si cu sute de milioane de ani in urma. Cele doua tipuri de date disponibile trebuie folosite in mod complementar: cele de observatie prezinta o acoperire spatiala foarte buna insa se extind doar pe ultimii 150 ani, in timp ce datele proxy se intind mult mai mult in trecut, insa nu confera o acoperire spatiala uniforma, la scara globala.

Rep.: Ce noutăţi aduc cele două articole publicate în Journal of Climate şi care sunt concluziile la care aţi ajuns în urma cercetărilor dumneavoastră?

M.D.: Cunostintele noastre despre circulatia oceanica sunt limitate de faptul ca nu exista masuratori sistematice cu acoperire globala, extinse pe perioade de timp mai mari de cateva decenii, in legatura cu circulatia de adancime. Totusi, exista masuratori extinse pe ultimii 150 ani facute la suprafata oceanului, cum ar fi temperatura apei. De aceea, pe baza masuratorilor de suprafata se incearca deducerea proprietatilor circulatiei oceanice de adancime. In primul articol mentionat anterior este pusa pentru prima data in evidenta in datele de observatie o structura specifica a campului de temperatura la suprafata oceanului planetar, care este legata de circulatia oceanica de adancime.

Desi proprietatea de histerezis a circulatiei termohaline a fost pusa in evidenta in numeroase modele climatice de diverse grade de complexitate, nu era inca dovedit ca aceasta este valida si in realitate. In cel de al doilea articol sunt prezentate pentru prima data dovezi pe baza de date de observatie/reale ca circulatia termohalina prezinta proprietatea de histerezis.

Rep.: Enumeraţi vă rog câteva ipoteze noi privind legăturile dintre circulaţia oceanică şi schimbările climatice, care pot fi formulate plecând de le investigaţiile dumneavoastră!

M.D.: In primul dintre articole este evidentiat un nou mod de manifestare a circulatiei oceanice globale in campul de temperatura la suprafata oceanului. Cunoasterea acestui mod de variatie a circulatiei oceanice poate fi utila pentru intelegerea mecanismelor fizice asociate schimbarilor climatice din trecut. In acelasi timp, in acest context devine importanta identificarea cauzelor care genereaza acest mod de manifestare. Investigatiile pe care le am in curs de desfasurare indica faptul ca acesta este indus de variatii ale radiatiei solare.

Conform celui de al doilea articol, comportamentul de tip histerezis al circulatiei termohaline evidentiat in studii teoretice si in experimente numerice, reprezinta o proprietate a sistemului climatic real, fiind evidentiat si in date de observatie. Acest lucru implica faptul ca, in contextul influentei activitatii umane asupra climei, nu pot fi excluse complet posibile tranzitii bruste ale circulatiei termohaline, cu impact important asupra sectorului Nord Atlantic-European.

Rep.: Schimbările climatice ale ultimilor ani sunt consecinţe ale unor cicluri naturale sau sunt determinate mai ales de activitatea umană? Dacă ultima ipoteză este corectă, cât de departe suntem de punctul în care aceste schimbări vor fi ireversibile?

M.D.: Exista dovezi solide si o parerea general acceptata in comunitatea oamenilor de stiinta, ca cea mai mare parte a incalzirii globale observata in ultimele decenii este generata de activitatea umana. Pe de alta parte, simularile realizate cu modele de circulatie generala a atmosferei si a oceanului, cu ajutorul carora se pot face astfel de estimari, nu produc rezultate convergente intr-o masura suficient de mare astfel incat sa poata fi identificate exact punctele critice prin care poate trece sistemul climatic. Deci, exista inca o incertitudine relativ mare legata de distanta dintre starea actuala a sistemului climatic si starile critice in care acesta poate suferi transformari ireversibile.

Rep.:  Unele cercuri conservatoare în special din America de Nord, chiar dacă recunosc posibilul impact al omului asupra schimbărilor climatice, nu sunt de acord cu afirmaţia  că încercarile de raţionalizare a consumului de energie şi, în paralel, a emisiilor de gaze cu efect de seră ar constitui soluţia acestei probleme; rezolvarea va veni din partea ştiinţei, prin obţinerea unor surse de energie practic inepuizabile şi nepoluante (de exemplu energia solară, eoliană, maritimă sau produsă prin fuziune nucleară). Care este părerea dumneavoastră, a unui specialist în fenomene climatice, cu privire la aceste abordări?

M.D.: Impactul socio-economic al posibilelor schimbari climatice induse de activitatea umana este urias, fiind cu cateva ordine de marime mai mare decat cel generat, de exemplu, de bombe nucleare. De aceea, indiferent de valoarea probabilitatii de producere a unor astfel de schimbari, atata timp cat aceasta este diferita de zero, trebuie luate in calcul cu responsabilitate toate modalitatile de preintampinare a lor, inclusiv rationalizarea consumului de energie si a emisiilor de gaze cu efect de sera.

Rep.: Cercetarea ştiinţifică din toată lumea depinde în mod esenţial de finanţare. În articolele la care ne referim dumneavoastră recunoaşteti suportul financiar al CNCSIS şi UEFISCSU, unităţi care distribuie fonduri alocate de la bugetul de stat. De aceea credem că ar fi bine dacă contribuabilul ar fi informat despre modul în care v-au ajutat efectiv aceşti bani în munca pe care aţi depus-o, precum şi despre beneficiile potenţiale pe care le are activitatea dumneavoastră.

M.D.: Beneficiile societatii rezultate in urma activitatiilor de cercetare sunt de cel putin doua tipuri: directe – generate de exemplu de cercetare aplicativa, si indirecte – rezultate in urma cercetarilor fundamentale. Parte din rezultatele cercetarii aplicative se concretizeaza relativ repede prin brevete si inventii, cu impact socio-economic chiar si pe termen scurt. In schimb, cercetarea fundamentala produce beneficii pentru societate in mod indirect, prin formularea unor teorii noi, cu caracter general, care pot sta la baza a numeroase cercetari cu caracter aplicativ. Aceasta din urma genereaza beneficii si prin crearea unor medii de cercetare care stimuleza dezvoltarea potentialului creativ uman, acesta fiind esential pentru realizarea de cercetari aplicative. Din aceasta perspectiva, cercetarea fundamentala este pentru societate cel putin la fel de importanta ca cea aplicativa.

Un sprijin financiar adecvat este foarte important pentru mentinerea continuitatii si cresterea permanenta a eficientei activitatii de cercetare. Totusi, motorul investigatiilor stiintifice il reprezinta pasiunea de a formula ipoteze noi, de a identifica mecanisme fizice si de a gasi raspunsuri la intrebari stiintifice fundamentele. In contextul influentei activitatii umane asupra proceselor naturale, intelegerea cauzelor schimbarilor climatice genereaza beneficii pentru intreaga societate. Acest aspect amplifica o data in plus pasiunea cu care imi desfasor investigatiile in acest domeniu stiintific de mare actualitate si de o frumusete deosebita.

Rep.: Domnule Mihai Dima vă mulţumesc încă o dată pentru răspunsuri!

  1. M. Dima, G. Lohmann, Evidence for two distinct modes of large-scale Ocean Circulation Changes over the last Century, Journal of Climate, 23, pp. 5-16, January 2010.
  2. M. Dima, G. Lohmann, Hysteresis behavior of the Atlantic Ocean circulation identified in observational data, Journal of Climate, 24, pp. 397-403, January 2011.
Acest articol a fost publicat în Fără categorie. Salvaţi ca semn de carte: legătură permanentă. Publicaţi un comentariu sau lăsaţi un ecou: URL-ul ecoului.
blog comments powered by Disqus