Ισοζύγιο φυσικών ακτινοβολιών και κλιματική αλλαγή

Ανακλώμενη και εκπεμπόμενη ακτινοβολία της Γης (Πηγή: missionscience.nasa.gov)

Η σχέση της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας, ως προς την εξερχόμενη γήινη ακτινοβολία, δηλαδή  το ισοζύγιο των φυσικών ακτινοβολιών, επηρεάζει ολόκληρο τον πλανήτη. Η αύξηση της απορρόφησης της γήινης θερμικής ακτινοβολίας, από μόρια, άτομα και εναιωρήματα, συντείνει στην άνοδο της μέσης επιφανειακής θερμοκρασίας και στην κλιματική αλλαγή.

Οι ακτινοβολίες στο περιβάλλον προέρχονται από φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές. Από πλευράς επίδρασης οι ακτινοβολίες διακρίνονται σε δύο κατηγορίες:

α) Ιονίζουσες (ή ιοντίζουσες) που προκαλούν ιονισμό, λόγω υψηλής στοιχειώδους ενέργειας (Ε>12eV=1,92.10-18J)

β) Μη-ιονίζουσες (ή μη-ιοντίζουσες) που δεν προκαλούν ιονισμό, υπό κανονικές συνθήκες, λόγω μικρής στοιχειώδους ενέργειας, την οποία έχουν οι ηλεκτρομαγνητικές (ΗΜ) ακτινοβολίες με μήκος κύματος λ>100nm ή με συχνότητες F<3000THz. Δηλαδή, ένα τμήμα του υπεριώδους (UV) με μήκη κύματος λ>100nm, το υπέρυθρο (ΙR) & ορατό φως, όλα τα ραδιοηλεκτρικά κύματα (3KHz-3THz), μαζί με τα ηλεκτρικά & μαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας (ELF).

Οι μη-ιονίζουσες ακτινοβολίες μετρώνται βασικά με τα μεγέθη της ραδιομετρίας. Το κυριότερο μέγεθος είναι η ένταση του ΗΜ πεδίου ή ακριβέστερα η πυκνότητα ισχύος (power density) S που έχει ως μονάδα το 1W/m², ενώ σε ειδικές περιπτώσεις εφαρμογών χρησιμοποιείται ως μονάδα το 1mW/cm²=10W/m². Η πυκνότητα ισχύος S προσδιορίζεται από την ισχύ P του ΗΜ κύματος (μονάδα το Watt) που προσπίπτει υπό γωνία Φ σε μια επιφάνεια Α (μονάδα το m²),  οπότε ισχύει η σχέση S=Ρ/Α∙cosΦ.

Οι ηλιακές μη-ιονίζουσες ακτινοβολίες απορροφώνται εν μέρει από την ατμόσφαιρα της Γης, χωρίς σημαντική μείωση στις εντάσεις των οπτικών ακτινοβολιών που φτάνουν μέχρι την γήινη επιφάνεια (80-90% άμεσες, 10-20% διάχυτες). Έτσι προκαλούνται ποικίλες λειτουργικές και βιολογικές επιδράσεις. Οι τιμές της έντασης στην επιτόπια ημερήσια και εποχιακή μεταβολή της ηλιακής ακτινοβολίας εξαρτώνται από γεωγραφικούς και μετεωρολογικούς παράγοντες.

Σημαντική πηγή μη-ιονίζουσας ακτινοβολίας είναι και το γήινο περιβάλλον (έδαφος, θάλασσα, ατμόσφαιρα) που απορροφά την ηλιακή ακτινοβολία, θερμαίνεται και εκπέμπει κυρίως θερμικές ακτινοβολίες στο υπέρυθρο.

Φυσικές ακτινοβολίες και κύκλοι Milankovitch

Σύμφωνα με τους κύκλους Μιλάνκοβιτς, στο βόρειο ημισφαίριο υπάρχει μετακίνηση των κλιματικών συνθηκών προς βορρά, με ταχύτητα μισό χιλιόμετρο ανά έτος.

Πλανητική σημασία έχει το ισοζύγιο των φυσικών ακτινοβολιών, δηλαδή η εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία, ως προς την εξερχόμενη γήινη ακτινοβολία. Διότι κάθε αυξανόμενη απορρόφηση της γήινης θερμικής ακτινοβολίας, από μόρια, άτομα και εναιωρήματα, συντείνει στην αύξηση της μέσης επιφανειακής θερμοκρασίας και στην κλιματική αλλαγή σε πλανητικό επίπεδο, μέσα από το φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Οι αλλαγές στο ισοζύγιο των φυσικών ακτινοβολιών συντελούν και σε διάφορες μετεωρολογικές μεταβολές που μπορεί να συνεπάγονται και βίαια ατμοσφαιρικά φαινόμενα με ποικίλες φυσικές καταστροφές.

Οι κλιματικές αλλαγές επέρχονται στην Γη και εξ αιτίας μεταβολών στο ισοζύγιο, λόγω της βραδείας μετάπτωσης του άξονα της Γης και των αργών περιοδικών μεταβολών στην εκκεντρότητα και την λοξότητα της γήινης τροχιάς, που περιέγραψε ο Milankovitch με τους περίφημους κύκλους του αποτιμώντας, ότι στο βόρειο ημισφαίριο θα υπήρχε μετακίνηση των κλιματικών συνθηκών προς τον Βορά, κατά 0,5 χλμ./έτος, όπως έχει αναφέρει και ο Gamow σε δημοσίευση από το 1949.

Τα αέρια του θερμοκηπίου

Εκτός από τις αιτίες αυτές, η περιορισμένη γνωσιολογία μας τεκμηριώνει, ότι η μετακίνηση προς τους πόλους και η αποτιμώμενη μέση αύξηση της πλανητικής θερμοκρασίας κατά 0,78 ^οC κατά τις τελευταίες δεκαετίες, επιταχύνονται με τις διαταραχές στο φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου, από το ολοένα αυξανόμενο ποσοστό των αερίων που απορροφούν ένα μέρος της γήινης θερμικής ακτινοβολίας. Με δεδομένο ότι τα N₂ και O₂ δεν απορροφούν σημαντικά ποσοστά θερμικής ακτινοβολίας, η συνεισφορά των κυριότερων θερμοκηπιακών αερίων στην παρεμπόδιση της γήινης θερμικής ακτινοβολίας, να διαπεράσει την ατμόσφαιρα και να διαδοθεί στο διάστημα, αποτιμάται ως εξής: υδρατμοί 36–72%, CO₂ 9–26%, CH₄ 4–9% και O₃ 3–7%. Οι ανώτερες τιμές αντιστοιχούν στην μεμονωμένη επίδραση και οι κατώτερες στον συσχετισμό των επιδράσεων.

Το ενεργειακό ισοζύγιο της Γης (πηγή: science-edu.larc.nasa.gov)

Πλην όμως η συγκέντρωση του ατμοσφαιρικού CO₂ που απορροφά ένα μέτριο ποσοστό της γήινης θερμικής ακτινοβολίας και συμμετέχει κατά 15% περίπου στο φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου, έχει αυξηθεί κατά 30% από το 1800 έως σήμερα. Η αύξηση προέρχεται τόσο από ανθρωπογενή αίτια (77% καύσεις ορυκτών καυσίμων και 23% διαχείριση εδαφών), όσο και από φυσικές διαταραχές της ανταλλαγής CO₂ μεταξύ της ατμόσφαιρας και των ωκεανών, των δασών κλπ.

Δεν πρέπει όμως να αγνοείται ο σημαντικός ρόλος των προοδευτικά αυξανόμενων ατμοσφαιρικών υδρατμών, επειδή απορροφούν ένα σημαντικό ποσοστό της γήινης θερμικής ακτινοβολίας και συμμετέχουν κατά 36-66% στο φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου, ενώ με την μορφή νεφών συμμετέχουν κατά 66-85%. Έτσι στην επιτάχυνση της κλιματικής αλλαγής συντείνει και η απορρόφηση της γήινης θερμικής ακτινοβολίας από τους υδρατμούς που δεν προέρχονται μόνο από καύσεις, αλλά και από την αυξανόμενη εξάτμιση στην ξηρά και στην τεράστια επιφάνεια των υδατικών σχηματισμών της Γης, λόγω της προοδευτικής αύξησης της μέσης επιφανειακής θερμοκρασίας.

Οπότε, τροφοδοτούνται οι ατμοσφαιρικοί μηχανισμοί με αυξημένες ποσότητες υδρατμών οι οποίοι, πέραν κάποιων ορίων συγκέντρωσης-θερμοκρασίας, δεν παραμένουν στην ατμόσφαιρα και επιστρέφουν στην γήινη επιφάνεια με επιτόπιες ραγδαίες βροχοπτώσεις που συνεπάγονται και καταστροφικές πλημμύρες. Έτσι όμως αποδιοργανώνονται οι σχετικοί ατμοσφαιρικοί μηχανισμοί και μειώνεται η κανονική εποχιακή βροχόπτωση με αποτέλεσμα να αυξάνονται και οι ξηρασίες.

Διαχείριση των επιδράσεων και συμπεράσματα

Οι επιδράσεις, από το ισοζύγιο των μη-ιονιζουσών ακτινοβολιών στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, αντιστοιχούν σε ποικίλα φαινόμενα απόκλισης από την κανονική λειτουργία των φυσικών μηχανισμών από τους οποίους εξαρτάται η κοινωνία, η υγεία & η ζωή. Τυπικές περιπτώσεις είναι οι τοπικές αλλαγές στο κλίμα και στην μετεωρολογία από τις διαταραχές του ισοζυγίου ή από την πυκνή δόμηση με υλικά που αλληλεπιδρούν θερμικά (θερμική νησίδα), οι αναπόφευκτες αλλαγές στην αγροτική παραγωγή, οι επιδράσεις στην δημόσια υγεία και στην ασφάλιση κατοικιών κλπ.

Η περιορισμένη γνωσιολογία για τις ποικίλες επιδράσεις από τις αλλαγές στο ισοζύγιο των ακτινοβολιών και την επερχόμενη κλιματική αλλαγή δεν επιτρέπει την σαφή εκτίμηση των επερχόμενων αποτελεσμάτων. Δηλαδή, στα διεπιστημονικά ζητήματα ασφαλείας που διέπονται και από τους ειδικούς κανόνες των Φυσικών Επιστημών, διαπιστώνεται δυσχέρεια στην τεκμηρίωση των μέτρων που πρέπει να ληφθούν, διότι οι γνώσεις μας είναι περιορισμένες για τις βιολογικές και τις λειτουργικές επιδράσεις. Ενώ η σχετική βιβλιογραφία μπορεί να προκαλέσει ανησυχία ή και αναξιοπιστία στον πληθυσμό.

Σε τοπικό επίπεδο είναι πολύ χρήσιμες οι πρωτοβουλίες των αρμόδιων κρατικών φορέων και της Τοπικής Αυτοδιοίκησης, ώστε να γίνονται συχνά και απρόβλεπτα οι έλεγχοι των εφαρμογών και της έντασης των ακτινοβολιών σε σημεία ή χώρους ιδιαίτερου ενδιαφέροντος (κατοικημένες περιοχές κ.λπ.), για την αποτίμηση των επιπτώσεων στην υγεία και στο περιβάλλον.

Στο πλαίσιο αυτό και εν όψει των κλιματικών αλλαγών που οφείλονται στην διαταραχή του ισοζυγίου των φυσικών ακτινοβολιών σε πλανητικό επίπεδο, πρέπει να ενημερωθεί και να προετοιμαστεί ο γενικός και ο οικονομικά ενεργός πληθυσμός, οι τοπικές αρχές και η πολιτεία για αύξηση της συχνότητας και της έντασης των ακραίων καιρικών φαινομένων, αλλά και των συνεπαγόμενων φυσικών επιδράσεων ή/και καταστροφών.

• Συνεπώς πρέπει να βελτιωθούν οι δυνατότητες των υποδομών στην παροχέτευση των όμβριων υδάτων, να αναβαθμιστεί ο φυσικός και ο τεχνητός κλιματισμός των κτιρίων, να ενισχυθεί η αντοχή των υπερκατασκευών σε θυελλώδεις ανέμους και να διασφαλιστεί η δυνατότητα εφεδρικής ηλεκτροδότησης & υδροδότησης.
• Πρέπει επίσης να αναπροσαρμοστούν, τόσο τα προγράμματα αντιμετώπισης ασθενειών που πλήττουν νοτιότερες περιοχές, όσο και οι γεωργο-κτηνοτροφικές δραστηριότητες στα επερχόμενα κλιματικά δεδομένα.
• Να επιδιώκεται η καλύτερη διαχείριση των πόσιμων υδάτων εν όψει περιοδικών ξηρασιών, να αποφεύγεται η οδοποιία και η δόμηση τόσο στον αιγιαλό, για την αποφυγή των πλημμυρικών φαινομένων από την μεταβολή της θαλάσσιας στάθμης, όσο και σε σημεία κατολισθήσεων ή συχνής κεραυνόπτωσης κλπ.
• Ενώ άμεσα πρέπει να επιδιώκεται η αυξημένη ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, για να περιοριστούν αντίστοιχα οι καύσεις των ορυκτών καυσίμων που παράγουν θερμοκηπιακά αέρια.

Ήδη τα αναπτυγμένα κράτη μεταφέρουν τις δραστηριότητες που επιδρούν στο ισοζύγιο, σε φτωχές ή υπό ανάπτυξη χώρες, οι οποίες θα βρεθούν αντιμέτωπες με ζητήματα περιβάλλοντος και δημόσιας υγείας.

Οι δραστηριότητες διαχείρισης των επιδράσεων, από μεταβολές στο ισοζύγιο, έχουν αξιοπιστία και αποτελεσματικότητα, όταν εμπλακούν και ειδικοί επιστήμονες, οι οποίοι μπορούν να συμβουλεύσουν την πολιτεία και να ενημερώσουν κατάλληλα τους ενδιαφερόμενους, για τις μετρήσεις και εκτιμήσεις τους, αλλά και για τις βιολογικές και λειτουργικές επιδράσεις. Έτσι θα περιοριστεί και η τεχνοφοβία στον πληθυσμό που προκαλείται από τους λίγους ειδικούς που ελέγχονται από συμφέροντα ή που δογματίζουν αυθαίρετα και από τους πολλούς «ειδικούς» ή ημιμαθείς που αγνοούν πολλά στοιχεία ή γενικεύουν χωρίς επιστημοσύνη, βλάπτοντας πολύ περισσότερο την κοινωνία από τις όποιες πραγματικές επιπτώσεις μπορεί να επιφέρουν οι μεταβολές στο ισοζύγιο των φυσικών μη-ιονιζουσών ακτινοβολιών στην υγεία και στο περιβάλλον.

Όλα αυτά δείχνουν τεχνοφοβία και λαθεμένες διαδικασίες που μοιραία θα καταλήξουν στην υποβάθμιση του περιβάλλοντος, της ποιότητας ζωής και της δημόσιας υγείας. Τα ίδια ισχύουν και για την παγκοσμιοποιημένη ανάπτυξη, όταν αγνοεί την αειφορία, με την κοντόφθαλμη πολιτική της μεγιστοποίησης των ωφελημάτων, οπότε θα προκύψουν σοβαρά προβλήματα από την ανεξέλεγκτη χρήση της τεχνολογίας και την μη αναστρέψιμη ρύπανση με θερμοκηπιακά αέρια. Μόνο που εδώ οι πλανητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, από την εσφαλμένη ή/και καθόλου εφαρμογή των αρχών διαχείρισης των του ισοζυγίου των ακτινοβολιών, μπορεί να οδηγήσουν την ανθρωπότητα στην εποχή των σπηλαίων.