2. KURAMSAL VE KAVRAMSAL ÇERÇEVE
2.1. Sera Etkisi ve Sera Gazları
Seralar genelde güneş radyasyonunun, fotosentez faaliyetlerinin gerçekleştirilmesinde ve ısıtmada temel veya yardımcı kaynak olarak kontrollü biçimde kullanıldığı mekânlardır (Özyuvacı, 1999, s.312). İçinde bitki yetiştirilen, camdan ya da naylondan yapılmış seralar güneş ışınlarının içeriye geçmesine imkân verir ama sera içinde ısı enerjisi haline dönüşmüş ışın enerjisinin dışarıya çıkmasına engel olur (Çepel, 1992, s.44). İklim bilimcilerin kullandığı sera etkisi ifadesi tanım olarak, seralarda görülen cam veya plastik örtü altındaki ısınmayı çağrıştırmayı amaçlamaktadır. Dünya atmosferi de cam veya naylondan yapılmış seralara benzer özellik göstermektedir. Ancak cam veya plastik örtülü seralarda görülen ısınma mekanizması, atmosferde görülen ve çok karmaşık bir olay olan sera etkisinin sadece küçük bir kısmını oluşturmaktadır (Müezzinoğlu, 2003, s.63).
Türkeş (2003b, s.14)’e göre, atmosferdeki gazların gelen güneş ışınımına karşı geçirgen, buna karşılık geri salınan uzun dalgalı yer ışınımına karşı çok daha az geçirgen olması nedeniyle, yerkürenin beklenenden daha fazla ısınmasını sağlayan ve ısı dengesini düzenleyen doğal süreç, sera etkisi olarak adlandırılır.
Sera gazları, dünya yüzeyinden yayılan uzun dalga boyundaki radyasyonu emerler (absorbe), bunun sonucunda kinetik enerjisi artar ve yanındaki diğer gazlar ile çarpışmaya başlar. Bu çarpışmalar neticesinde havanın ortalama kinetik enerjisini yükseltir ve havanın ortalama sıcaklığının artmasına sebep olur. İnsan etkileri (antropojenik) sonucunda atmosferde bulunan sera gazı yoğunlaşmalarındaki artış, küresel ısınmaya sebep olmaktadır (www.cevreorman.gov.tr, Erişim Tarihi: 12 Ekim 2009).
Güneşten gelen ışınımın atmosfere girebilen spektrumunun bir kısmı atmosfer tarafından, büyük bir kısmı ise yeryüzünde karalar ve sular tarafından soğurulur. Isınan dünya uzun dalga boyunda geri ışıma yaparak ısıyı atmosfere yollar. Ancak Şekil 2.1.’de görüldüğü gibi, sera gazları atmosferde adeta bir örtü vazifesi görüp bu ışımanın bir kısmını yeryüzüne geri göndererek sera etkisini oluşturmaktadır.
Şekil 2.1: Atmosferin Sera Etkisi
Kaynak: Türkeş, M. (2003). Küresel İklim Değişikliği ve Gelecekteki İklimimiz. 23 Mart Dünya Meteoroloji Günü Kutlaması Gelecekteki İklimimiz Paneli Bildiriler Kitabı, s.15.
Sera etkisi, zamanla atmosferin ortalama sıcaklığını arttırmaya başlamıştır ve bu artış halen devam etmektedir. Isınan atmosfer tüm dünyayı çepeçevre sarmış olduğu için de bu ısınmaya küresel ısınma denilmektedir (www.cevreorman.gov.tr, Erişim Tarihi: 12 Ekim 2009).
Sera etkisi süreci doğal bir süreçtir ve dünya üzerindeki ısı dengesinin korunması ile canlı hayatın devamı için doğal sera etkisi gereklidir. Oysa küresel
ısınmaya yol açan doğal sera etkisi değil antropojenik sera etkisidir. İkisi arasındaki fark ortaya konulduğunda küresel ısınma kavramı daha iyi anlaşılacaktır.
Dünya, üzerine düşen güneş ışınlarından çok, kendinden yansıyan güneş ışınlarıyla ısınmaktadır. Sera gazları yeryüzünden atmosfere geri yayılan ışınların bir bölümünü soğurup tekrar atmosfere yansıtarak troposferin sıcaklığının yükselmesine sebep olurlar. Atmosfere geri yayılan ışınları en fazla soğuran gazlar karbondioksit (CO2), metan (CH4), diazotmonoksit (N2O), ozon (O3) ve su buharı (H2O)’dır.
Güneş ışınlarının %51’i yeryüzü, %19’u atmosfer ve bulutlar tarafından soğurulmakta, %20’si bulutlar tarafından dağıtılıp yansıtılmakta, % 6’sı atmosferden dağıtılmakta ve %4’ü ise yeryüzünce geri yansıtılmaktadır. Yeryüzüne ulaşabilen ışınlar ise dünya tarafından yayılmaya başlamaktadır. Yayılan ışınların büyük kısmı, sera gazları olarak adlandırılan, karbondioksit (CO2) ve metan (CH4) başta olmak üzere
atmosferde bulunan gazlar tarafından tutulmakta ve böylece dünya ısınmaktadır. Doğal sera etkisi olarak adlandırılan bu süreç, dünyada yaşamın devam etmesi için gereklidir. Doğal sera etkisi olmasaydı dünyanın ortalama sıcaklığı 15 oC yerine -18 oC civarında olacaktı. Demek ki, atmosferin doğal sera etkisi hava sıcaklığını 33 °C artırarak 15
oC’ye yükseltmiştir. Dünya üzerindeki canlı hayatı da bu sıcaklığa göre şekillenmiştir.
Ancak sanayi devriminden sonra atmosfere salınan sera gazları nedeniyle dünyanın ortalama sıcaklığı 0,6 °C artarak 15 oC’den 15,6 °C’ye yükselmiştir. Bu durum dünyada
ortalama 15 °C hava sıcaklığına uygun olarak sürdürülen yaşam koşullarının değişmesi gerektiğini göstermektedir (Nanhatson, 1999, s.153; Kreider vd., 1999, s.1365; Ahrens, 2000, s.35; Maslin, 2004, s.4; Yönten, 2007, s.16; Zeydan ve Yıldırım, 2007, s.221; Kadıoğlu, 2008, s.30; Türkeş, 2003, s.16).
Doğal sera gazlarının yoğunlaşmaları, sanayi devrimini takip eden yıllarda antropojenik etkilere bağlı olarak artış göstermiştir. Kömür, petrol ve doğalgaz gibi fosil yakıtlarının kullanımı, tarımsal faaliyetler, çöp depolama sahalarından salınan gazlar, enerji üretimi, ulaşım ve endüstriden kaynaklı emisyonlar ve sera gazları için yutak vazifesi gören orman alanlarının yok edilmesi sera gazlarının yoğunlaşmalarındaki artışın başlıca nedenleridir. Daha önceleri atmosferde bulunmayan, ancak 1930’lu yıllardan itibaren sanayide kullanılmaya başlanan sülfürhekzaflorit (SF6),
(HCFCs) gibi sentetik sera gazları da atmosferin ısı tutma kapasitesini yükseltmektedir.
Antropojenik etkiler sonucu doğal sera etkisi kuvvetlenmiş ve küresel ısınma süreci başlamıştır (Sanyel, 1994, s.67; Jain ve Hayhoe, 2003, s.326).
Sera gazlarının iklim değişikliğine etki oranlarını kıyaslamak için “Küresel Isınma Potansiyeli” (GWP) olarak adlandırılan göreceli bir ölçek kullanılır. CO2’nin
küresel ısınma potansiyeli 1’dir. Diğer gazlar için de GWP değerleri ise belirli bir zaman içinde atmosferde yaptıkları ısınma etkisinin CO2’ye kıyasla ne kadar olacağının
oranıdır. Sera gazlarının küresel ısınma potansiyelleri ile birlikte atmosferik ömürleri ve atmosferdeki yoğunlaşmaları Tablo 2.1.’de gösterilmiştir. (IPCC, 2007, s.68).
Tablo 2.1.
Küresel Isınmada Etkili Olan Sera Gazları ve Özellikleri
Sera gazı Atmosferdeki ömrü (yıl) Küresel ısınma potansiyeli (GWP) (100 yıllık) Atmosferdeki yoğunlaşması (2005 yılı) Karbondioksit (CO2) 50–200 1 379 ppm Metan (CH4) 12 25 1774 ppb Diazot monoksit (N2O) 114 298 319 ppb Kükürt hekzaflorid (SF6) 3200 22800 5,6 ppt Kloroflorokarbonlar (CFCs) 45–1700 4750–14400 - Hidroflorokarbonlar (HFCs) 1,4–270 124–14800 - Hidrokloroflorokarbonlar (HCFCs) 1,3–17,9 77–2310 - Perflorokarbonlar (PFCs) 2600–50000 7390–12200 - Kaynak: IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). (2007). Technical Summary. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the IPCC, [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA’den derlenmiştir.
Buna göre 2005 yılı itibariyle atmosferdeki yoğunlaşmaları henüz ölçülememiş olmalarına rağmen CFCS, HFCS, ve PFCS gibi sentetik sera gazları küresel ısınma
potansiyelleri en yüksek gazlar arasındadır. Mevcut sera gazlarının üretimine hemen son verilse bile, bu gazların neden olduğu sera etkisi her sera gazının belli bir atmosferik ömrü olması sebebiyle daha uzun yıllar devam edecektir. Bu özelliği ile antropojenik
sera etkisi, konteyner gemileri veya süper tankerler gibi deniz üzerindeki dev taşıtlardan birine benzer, yani motor dursa dahi gemi uzun süre yoluna devam edecektir (Çılgın Yamanoğlu, 2006. s.7; TTYD, 2008).
Tablo 2.2.
Antropojenik Sera Gazları ve Emisyon Kaynakları Sera Gazı Katkı Oranı (%) Emisyon Kaynakları Karbondioksit (CO2) 50
• Kömür, petrol, doğalgaz gibi fosil yakıtların yakılması
• Tropik ormanların yok edilmesi
Kloroflorokarbonlar (CFCs)
22
• Sprey kutularındaki aerosoller
• Buzdolaplarındaki soğutucu maddeler • Özellikle elektronik sanayinde
kullanılan temizleme maddeleri • Klima sistemleri
• Sert ve yumuşak köpük üretimi
Metan (CH4) 14
• Pirinç tarlaları • Çöp toplama alanları
• Doğalgaz boru hatlarındaki kaçaklar • Kömür madenleri
Ozon (O3) 7
• Trafik
• Termik santrallerdeki yanma olayları • Tropikal ormanların yok olması Diazot monoksit (N2O) 4 • Tarımda suni gübre kullanılması
Kaynak: Aksay, C. S., Ketenoğlu, O. ve Kurt, L. (2005). Küresel Isınma ve İklim Değişikliği. Selçuk Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fen Dergisi, 25, s.32.
Tablo 2.2.’ye göre küresel ısınmada en çok dikkat çeken gaz, CO2’dir. Normal
şartlarda CO2 atmosferde 0/00,03 oranında bulunur. Antropojenik sera etkisinin %50-
60'ı bu gazdan kaynaklanmaktadır.
Son yıllarda atmosferdeki CO2’nin artış hızı her yıl %0,5 oranındadır. Eğer bu
hızda artmaya devam ederse 140 yıl sonra yoğunlaşma 2 katına çıkacaktır. 20. yy’ın ortasında öncesine ait veriler buzullar içinde kalan hava kabarcıklarının ölçümlerinden sağlanmıştır. Geri kalanı ise Hawai’deki Mauno Loa istasyonundan elde edilen ölçümlerdir. Tablo 2.1.’e göre 2005 yılı itibariyle atmosferdeki CO2 yoğunlaşması 379
ppm’dir. Bu miktarın 2050 yılına kadar 450 ppm'e ulaşacağı tahmin edilmektedir. Bu oran sanayi devri öncesinin 1,5 katından fazladır. Atmosferdeki CO2’nin sürekli artışı
fosil yakıtlarının kullanımı ve ormanların yok edilmesi gibi doğrudan doğruya antropojenik girdilerin sonucudur.
İlk olarak 1930’larda keşfedilen kloroflorokarbonlar (CFCs), alüminyum ve magnezyum üretiminde, yarı iletken imalatında, soğutucu ve buzdolabı üretiminde ve spreylerde kullanılmışlardır. Atmosferik sera etkisinin yaklaşık %10–25’inin CFCS’den
kaynaklandığı sanılmaktadır. CFCS’nin neden olduğu potansiyel atmosferik ısınma
oldukça fazladır. Çünkü bu gazlar atmosferik pencerede absorbe edilir ve her CFC molekülü bir CO2 molekülünün absorbe ettiğinden yüzlerce hatta binlerce kez daha
fazla yeryüzünden yansıtılan kızılötesi ışınları absorbe eder. Bunun yanında CFCS son
derece stabil olduklarından atmosferdeki kalış süreleri uzundur. Bu kimyasalların üretimi azaltıldığında veya durdurulduğunda bile atmosferdeki yoğunlaşmaları uzun yıllar belki de bir yüzyıl kalabilir. 1987'de 24 ülke tarafından imzalanan uluslararası bir antlaşma olan Montreal protokolünde CFCS’nin üretiminin azaltılması ve sonradan
kullanımdan kaldırılarak yerine başka kimyasalların geliştirilmesinin hızlandırılmasına karar verilmiştir. Antlaşma CFCS’nin 2000 yılına kadar kaldırılmasını öngörmektedir.
Bunun sonucunda CFCS’nin yerlerine ozon tabakasına daha az zarar veren
hidroflorokarbonlar (HFCs), perflorokarbonlar (PFCs) ve kükürt hekzaflorid (SF6) gibi
sentetik sera gazları kullanılmaya başlanmıştır. Bu gazların atmosferdeki yoğunlaşmaları ise günden güne artmaktadır (USEPA, 2006; IPPC, 2007; Aksay vd., 2005, s.34 ).
CH4, havadan hafif, renksiz, kokusuz bir gazdır. Atmosferde CO2’nin
1/200’ünden daha az bulunur. Moleküllerinin ısı tutma yeteneği CO2 moleküllerinin 20
katıdır. Atmosferde kalış süresi 10 yıl kadardır. Atmosferdeki CH4 miktarı CO2 gibi
biyolojik süreçlerden etkilenmez. Son yapılan ölçümlerde ortaya çıkan atmosferdeki CH4 oranı 18. yy.’dakinin 2,5 katıdır.
Atmosferdeki N2O miktarı da her geçen gün artmaktadır. N2O’ların antropojenik
kaynakları tarımsal faaliyetler ve fosil yakıtlardır. Gübre ve fosil yakıt kullanımını azaltmak N2O emisyonunun yayılımını da azaltacaktır. Ancak bu gaz, stabil yapısı
Troposferdeki O3 de küresel ısınmaya katkıda bulunmaktadır. Stratosferdeki
O3’ün küresel ısınmada hiçbir rolü yoktur. Özellikle kuzey yarımkürenin sanayileşmiş
ülkelerinde troposferdeki ozon yoğunlaşması artış göstermektedir. Bu bölgelerdeki O3
miktarındaki artış yıllık %1’den fazladır. Örneğin Almanya'nın mevcut O3 yoğunlaşması
20. yüzyılın başındaki yoğunlaşmasının 3–4 katından fazladır. Diğer sera gazlarının aksine O3’ünömrü çok kısadır. Bu nedenle atmosferde düzgün bir dağılım göstermez.
Bu gaz doğrudan doğruya insan etkilerine bağlı olarak atmosfere verilmeyip diğer insan kaynaklı emisyonların (Azot oksitler (NOX), karbonmonoksit (CO) vb.) kimyasal
değişimlere uğramaları sonucu oluşmaktadır (Aksay vd. 2005, s.34).
Şekil 2.2.’ye göre, Türkiye’nin arazi kullanımı değişikliği ve ormancılık dışındaki toplam sera gazı emisyonu 1990–2004 yılları arasında 170.1 Tera gram (Tg)’dan 296.6 Tg CO2 eq’ya (karbondioksit eşdeğerine) yükselmiştir.
Şekil 2.2: 1990–2004 Yılları Arasında Toplam Sera Gazı Emisyonları
Kaynak: Apak, G ve Ubay, B. (2007). İklim Değişikliği Birinci Ulusal Bildirimi. Ankara: Rituel Ajans. s.63.
Türkiye’de 1990’ların ortasından sonra meydana gelen nüfus artışı ve sanayileşme sonucu 1990–2004 yılları arasında sera gazı emisyonları sürekli artmıştır. Ancak, bu dönem içerisinde toplam sera gazı emisyonları içerisinde enerji sektörü kaynaklı emisyonların kişi başına oranı %77,7’den %76,7’ye düşmüştür. Elektrik üretiminde ve konutların ısıtılmasında kömür kullanımından doğal gaza geçilmesi, alternatif yakıt kaynaklarının kullanılmaya başlanması, ulaştırma sektöründe gelişen
yeni motor teknolojileri ve havayı kirleten eski arabaların trafikten çekilmesi bu düşüşün sebepleri arasında sayılabilecek değişimlerdir (Apak ve Ubay, 2007, s.63).
Şekil 2.3.’e göre 1990–2004 yılları arasında enerji sektöründeki sera gazı emisyonları 132,1 Tg’den 227,4 Tg CO2 eq’ye yükselmiş ve bu sektör %76,7 ile bu
anlamda en büyük paya sahip olmuştur. Bu sektörü, atık bertarafı ve sanayi sektörü sırasıyla %9,3 ve %8,9’luk oranlarla takip etmektedir
Şekil 2.3: Sera Gazı Emisyonları ve Tutulumlarının 1990–2004 Yılları Arasında Sektörlere Göre Dağılımı
Kaynak: Apak, G ve Ubay, B. (2007). İklim Değişikliği Birinci Ulusal Bildirimi. Ankara: Rituel Ajans. s.64.
Türkiye’nin 2004 yılındaki toplam sera gazı emisyonlarının en büyük kısmını %81,5’lik oranla CO2 ve %15,6’lık bir pay ile CH4 oluşturmuştur. Toplam emisyon
değerleri içerisinde bunları izleyen diğer gazlar ise %1,9 ile N2O ve %1 ile F-Gazlar
olarak sıralanmaktadır. 2004 yılında yutak alanlar tarafından tutulanlar da dahil olmak üzere sektörlere ve sera gazlarına göre emisyonların dağılımı Şekil 2.4’te gösterilmiştir.
Şekil 2.4: 2004 Yılı Sera Gazı Emisyonları ve Yutaklarının Değerlendirmesi
Kaynak: Apak, G ve Ubay, B. (2007). İklim Değişikliği Birinci Ulusal Bildirimi. Ankara: Rituel Ajans. s.67.