1. Planetarny bilans cieplny

Zacznijmy od ogólnego bilansu promieniowania, używając wieloletnich danych uśrednionych dla planety. Około jedna trzecia promieniowania słonecznego docierającego do Ziemi jest odbijana z powrotem, zanim zdąży znacząco wpłynąć na równowagę cieplną (pomiary albedo Ziemi pokazują, że wynosi ono około 30%). Większość tego odbitego promieniowania jest odbijana przez kryształy lodu w wysokich warstwach atmosfery, chmury, pyły, aerozole; pewna część jest odbijana przez nawierzchnię planety, zwłaszcza lód. Odliczając około 20% dochodzącego do planety promieniowania (według podręcznikowego schematu) które jest pochłaniane przez atmosferę “od zewnątrz”, mniej więcej połowa promieniowania, którym Słońce obdarza Ziemię, jest pochłaniane przez powierzchnię planety, czyli przez wierzchnią warstwę gruntu i wód, oraz wszystko ponad gruntem: rośliny, zwierzęta, głazy, budynki, i tak dalej. I co dalej?

Część jest zamieniana na ciepło, bezpośrednio lub po wykonaniu pracy, zwiększając rozedrganie atomów i cząsteczek tworzących głazy, budynki, organizmy, i inne obiekty o dużej przewodności cieplnej, topiąc lód, wzmagając parowanie wody, itp. Część napędza fotochemiczne reakcje “martwej” materii; część jest wykorzystana do reakcji fotosyntezy, przez rośliny, glony, i fotosyntetyzujące bakterie, tworząc wraz z konsumentami produktów fotosyntezy biomasę (jest to ogólny termin na materię powstałą w procesach życiowych, choć niekoniecznie żywą w danym momencie) i tym samym ulegając zmagazynowaniu, przejściowo lub na dłuższy czas, dopóki energia zawarta w ciałach organizmów nie uwolni się z nich w procesie spalania, gnicia, lub fermentacji. Szczegóły nie są tu najbardziej istotne: ważne jest to, że nie-zmagazynowana energia promieniowania pochłoniętego przez Ziemię może albo planetę podgrzać, albo z niej ujść w kosmos w formie promieniowania, głównie podczerwonego, zwanego także cieplnym. Jedynie niewielka ilość energii cieplnej uchodzi, w procesie kosmicznego “parowania”, wraz z cząsteczkami gazów atmosferycznych, którym zdarzy się uciec w przestrzeń kosmiczną, gdyż trafia się to rzadko, z uwagi na pokaźną siłę przyciągania ziemskiego. Zdolność atmosfery do pochłaniania podczerwieni nazywana jest efektem szklarniowym, bo powietrze zachowuje się wobec promieniowania słonecznego jak szyba, która przepuszcza przychodzące światło widzialne, a zatrzymuje powstałe w szklarni ciepło. Oczywiście, nadchodzące ze Słońca promieniowanie zawiera sporo podczerwieni, też podgrzewającego atmosferę, która zachowuje się tak samo wobec promieniowania dochodzącego do Ziemi, jak wobec promieniowania opuszczającego Ziemię – tyle tylko, że promieniowanie docierające do Ziemi zawiera mniej więcej porówno promieniowania widzialnego i podczerwonego, natomiast to, które opuszcza Ziemię, zawiera niewiele promieniowania widzialnego, a dużo podczerwonego, z uwagi na transformację towarzyszącą wykonaniu pracy przez promieniowanie widzialne. Dla bilansu cieplnego planety znaczenie ma całkowita ilość promieniowania pochłoniętego przez atmosferę, niezależnie od tego, czy atmosfera Ziemi jest nagrzewana w większym stopniu przez promieniowanie które do niej dociera, czy przez to, które ją opuszcza, aczkolwiek można mniemać, że to ostatnie jest szczególnie istotne dla zjawisk pogodowych, ponieważ nagrzewałoby przede wszystkim dolne warstwy atmosfery (ale to nie moje podwórko, i nie będę się w to zagłębiać). Dla naszych rozważań najbardziej istotne jest to, że efekt szklarniowy atmosfery jest faktem przyrodniczym, o który nie warto się spierać, podobnie jak nie warto się spierać o to, czy Ziemia jest kulista, bo po pierwsze - nauka pewne rzeczy zdołała ustalić, a po drugie – bez zdolności atmosfery do pochłaniania podczerwieni Ziemia byłaby zamrożoną pustynią.

O co więc chodzi w sporze o globalne ocieplenie?

O to, że zdolność atmosfery do pochłaniania podczerwieni jest zależna od jej składu chemicznego, a dokładniej ujmując, od stężenia gazów, ktorych cząsteczki potrafią pochłonąć promieniowanie podczerwone. I tu jest pies pogrzebany – nie w samym składzie chemicznym atmosfery (bo to można zbadać i ustalić), ale w tym, że w oparciu o naszą wątłą znajomość praw przyrody, połączoną z niedostatkiem szczegółowych danych, niesposób z całkowitą pewnością stwierdzić, jakie mogą być konsekwencje rozmaitych zmian w składzie atmosfery, ani też jednoznacznie udowodnić, w jakim stopniu działania ludzkości się do tych zmian przyczyniają. Przyroda to nie matematyka, i nie da się przedstawić matematycznego dowodu na to, że wzrost stężenia gazów pochłaniających promieniowanie podczerwone jest skutkiem działalności ludzkiej, i może mieć katastrofalne konsekwencje. Tyle, że racjonalnie myślącym ludziom taki dowód nie jest potrzebny do tego, żeby zacząć rozważać potrzebę i pilność środków zaradczych – jak postaram się pokazać w dalszej części tekstu. Żeby uniknąć chaosu w dyskusji, dobrze byłoby wydzielić zagadnienia, które można omówić odrębnie. Takich zagadnień widzę trzy: pierwsze to przyrodnicze podstawy zjawiska globalnego ocieplenia, drugie – czy zmiany składu atmosfery mają podłoże antropogeniczne, czyli spowodowane przez człowieka, trzecie – czy jest potrzeba podejmowania działań mających na celu zmniejszenie skali globalnego ocieplenia, w sytuacji braku całkowitej pewności czy ma ono miejsce, i czy jest spowodowane przez człowieka. Niewiele jest rzeczy istotniejszych dla przyszłości ludzkości niż globalne ocieplenie – jeżeli takowe ma miejsce...