بخشی از مقاله
چکیده
دی اکسید کربن، متان و مونوکسید نیتروژن به ترتیب 60، 15 و 5 درصد کل گازهای گلخانهای را تشکیل میدهند. غلظت این گازها به ترتیب در هر سال به مقدار 0/4، 3 و 0/22 درصد افزایش مییابد. این گازها با جذب تشعشعات مادون قرمز خروجی از زمین، بخشی از تابش حرارتی ساطع شده از زمین را محبوس نموده و کره زمین را گرم میکنند.
این ویژگی اقلیم عموماً اثر گلخانهای نامیده میشود و گازهای جذب کننده تشعشعات مادون قرمز را گازهای گلخانهای میگویند. افزایش گازهای گلخانهای سبب افزایش دمای کره زمین در قرن آینده میشود. این افزایش دما الگوهای بارندگی را تغییر داده و سبب بالا آمدن سطح آب دریاها میشود. عامل اول می تواند بار سیستم های زهکشی ساحلی را تغییر دهد و عامل دوم کارایی آنها را کاهش خواهد داد.
علی رغم عدم قطعیت قابل توجهی که در ارتباط با مقدار افزایش تراز سطح آب و تغییرات بارش در آینده وجود دارد، کارکرد مناسب سیستم های زهکشی اراضی ساحلی منوط به تلفیق اثرات تغییر اقلیم و فرض افزایش سطح آب دریا در طراحی پروژه های زهکشی اراضی ساحلی می باشد. در این مقاله؛ گازهای گلخانه ای موثر بر تغییر اقلیم، مشکلات زهکشی اراضی ساحلی و اثرات بالا آمدن سطح آب دریا در تشدید آنها و راهکارهای موجود در جهت بهبود این مشکلات بررسی می گردد.
مقدمه
مناطق ساحلی جهان، یکی از مناطق با توسعه سریع جمعیتی می باشد. اراضی پست ساحلی به مناطق ساحلی گفته می شود که دارای ارتفاع کمتر از 10 متر از سطح دریا می باشند. این مناطق تقریبا 2 درصد کل سطح زمین را تشکیل می دهند و 10 درصد مردم جهان در آنها زندگی می کنند - بیش از 600 میلیون نفر در مناطق ساحلی زندگی می کنند - . اگر گرمایش جهانی منجر به بالا آمدن سطح آب دریا گردد، اراضی خط ساحلی غرقاب شده و کارایی خود را از دست می دهند که منجر به مهاجرت میلیونها نفر از ساکنین این مناطق و میلیونها دلار خسارت اقتصادی می گردد .
طراحی سیستم زهکشی مناطق ساحلی به مقدار رواناب مورد انتظار در طول مدت بارندگیهای شدید و ارتفاع مناطقی که باید زهکشی شوند، بستگی دارد. اگرچه میزان بارندگی و شدت طوفان از سالی به سال دیگر فرق می کند، منطقی است که با استفاده از آمار هواشناسی بلند مدت، مقادیر قابل اعتمادی برای بارش و رواناب آینده در طول مدت عمر پروژه تعیین گردد. پیشرفت های اخیر در اقلیم شناسی حاکی از آن است که شرایط طراحی که در گذشته ثابت بود ممکن است ضرورتا در آینده تغییر نماید. افزایش غلظت دی اکسید کربن، متان و سایر گازهای گلخانهای دمای کره زمین را به مقدار کمی در قرن آینده افزایش خواهد داد. این گرمایش، الگوهای بارندگی را تغییر داده و سطح آب دریا را بالا می آورد که این امر سبب کاهش کارایی سیستم های زهکشی ساحلی خواهد شد
فرض افزایش سطح آب دریا باید در طراحی پروژه های زهکشی مد نظر قرار گیرد. اگرچه کلیه ارزیابی های مهم اثر گازهای گلحانه ای، نشان دهنده تغییر قابل توجه سطح آب دریا و بارش می باشند، ولی اغلب مهندسان و طراحان بطور ضمنی این تغییرات را انکار می نمایند. طراحان به چند دلیل از اثر گلخانه ای صرفنظر می کنند. اول اینکه انتقال اطلاعات به کندی صورت می گیرد و پیش بینی های مربوط به بالا آمدن سطح آب دریا تنها از سال 1983 موجود می باشد. بعلاوه عدم قطعیت قابل توجهی در ارتباط با مقدار بالا آمدن سطح آب دریا و تغییرات بارش در آینده وجود دارد. علاوه براین عواقب اثر گلخانهای همچنان در آینده وجود دارد و تصمیمات زیادی نیز اتخاذ میشود که امکان افزایش سطح آب دریا بواسطه آنها وجود دارد.
گازهای گلخانه ای
بخار آب، متان، دی اکسید کربن، مونوکسید نیتروژن و هالوکربنها گازهای گلخانه ای می باشند که 70 تا 85 درصد انرژی تابش حرارتی منعکس شده از سطح زمین را جذب می کنند. بخار آب رایج ترین گاز گلخانه ای است که تقریبا 65 درصد اثر گلخانهای طبیعی بواسطه آن می باشد. دی اکسیدکربن که دومین گاز گلخانهای رایج می باشد، تقریبا 25 درصد اثر گلخانهای طبیعی را تشکیل میدهد. فعالیتهای انسانها و حیوانات، از بین رفتن و تجزیه گیاهان، سوزاندن درختها و سوزاندن سوختهای فسیلی منابع مهم انتشار دی اکسیدکربن می باشند . - Casper, 2010 - انتشار دی اکسید کربن حاصله از فعالیتهای بشری سبب گردید تا غلطت این گاز از زمان انقلاب صنعتی 20 درصد و از سال 1958، 8 درصد افزایش یابد. انتظار می رود که این غلظت بین سالهای 2050 تا 2100 به دوبرابر مقدار قبل از صنعتی شدن برسد .
متان، سومین گاز گلخانه ای رایج، گازی بی رنگ، بی بو و قابل اشتعال است که بواسطه تجزیه گیاهان - مواد آلی - در محیط بی هوازی یا با هوای بسیار کم تشکیل می شود. یکی از رایج ترین منابع متان، نشخوارکنندگان می باشند. انسانها نیز متان تولید می کنند. همچنین، متان محصول فرعی گاز طبیعی و تجزیه مواد آلی مانند غذاها و گیاهان می باشد. اراضی باتلاقی مانند شالیزارها نیز در تولید متان سهیم می باشند. از سال 1750، غلظت متان اتمسفر دو برابر شده و انتظار می رود تا سال 2050 مقدار آن به دو برابر مقدار فعلی برسد. سالانه 350 تا 500 میلیون تن متان بواسطه فعالیتهایی نظیر دامداری، حفاریهای مرتبط با استخراج نفت و گاز، تجمع زباله در لندفیلها، معادن زغال سنگ و مزارع کشت برنج به اتمسفر اضافه می گردد .
مونوکسید نیتروژن - N2O - ، بواسطه مصرف کودهای حیوانی و شیمیایی نیتروژنی آزاد می گردد. همچنین مونوکسید نیتروژن در خاک توسط باکتریها نگهداشته می شود. بعد از شخم زدن خاک و تخریب خاک سطحی، این گاز وارد اتمسفر می گردد. از سال 1750 مقدار مونوکسید نیتروژن 15 درصد افزایش یافته است. سالانه 6 تا 12 میلیون تن مونوکسید نیتروژن عمدتا از طریق مصرف کودهای نیتروژنی، دفع ضایعات انسانی و حیوانی در ایستگاههای تصفیه فاضلاب، اتومبیلها و سایر منابعی که تاکنون شناخته نشده اند، به اتمسفر اضافه می گردد. هالوکربنها شامل فلوروکربنها، متیل هالئیدها، تتراکلرید کربن، تترافلوئورید کربن و هالونها می باشد. همه اینها بعنوان گازهای گلخانه ای قوی می باشند زیرا شدیدا تابش مادون قرمز زمینی را جذب نموده و برای دهها سال در اتمسفر باقی می مانند .
بالا آمدن سطح آب دریا
محیط های زیست ساحلی بطور ذاتی با اقلیم مرتبط بوده و تحت تاثیر آن می باشند. الگوهای بارش و روانابهای شیرین، دمای سطح آب و جریانهای اقیانوسی، باد، تابش خورشید، جزر و مد، تغییرات بلند مدت تراز سطح آب دریا و عوامل بیشمار دیگر بر ماهیت ژیوفیزیکی و بیولوژیکی اراضی، زیستگاهها و اکوسیستهای ساحلی تاثیر گذاشته و آن را شکل می دهند. اقیانوسها که 71 درصد سطح زمین را می پوشانند، مهمترین دریافت کننده و توزیع کننده تابش ورودی خورشید می باشند و نقش اساسی در سیستم اقلیمی دارند
متوسط دما در اقیانوس بطور مستقیم از طریق کنترلهای حرارتی - thermal controls - و بطور غیرمستقیم از طریق بازخوردهایی که بطور جزیی میزان آب جمع شده در یخچالها، صفحه های یخی و چرخه هیدرولوژیکی را کنترل می کنند، بر تراز سطح آب دریا تاثیر می گذارند. اقیانوسها یکی از بزرگترین مخازن دی اکسید کربن در سیستم بیوژئوشیمیایی می باشند و میزان تغییرات را تعدیل می نمایند. به نظر می رسد که اقیانوسها در حدود بیش از یک سوم دی اکسید کربن آزاد شده بواسطه فعالیتهای انسانی را نگه می دارند.
عوامل اقلیمی موثر بر مناطق ساحلی را می توان در 5 گروه کلی قرار داد: دما، جریانهای اقیانوسی، طوفانهای اتمسفری - atmospheric storms - ، ورود آب شیرین از اراضی و تغییرات تراز سطح آب دریا یکی از مهمترین اثرات تغییر جهانی اقلیم، بالاآمدن سطح آب دریا و اثرات آن بر تناوب و شدت بلایای طبیعی است.
مقدار کمی افزایش در گرمای جهانی، تراز سطح آب دریاها را در آینده بالا خواهد آورد همانگونه که در گذشته اتفاق افتاده است. گرم شدن آب و انبساط حاصله از آن می تواند منجر با بالاتر رفتن سطح آب دریا به میزان 30 تا 50 سانتیمتر در قرن اخیر گردد. ذوب یخچالهای کوهستانی می تواند سبب افزایش تراز آب دریا به مقدار 10 تا 30 سانتیمتر گردد. ذوب یخچالهای گرینلند می تواند 10 تا 30 سانتیمتر دیگر به تراز سطح آب دریا بیفزاید. اگر چه اثر جنوبگان - impact of Antarctica - ناشناخته است، توافق عمومی بر این است که یخ زدایی کامل از صفحه یخی غرب جنوبگان - west antarctic - که سبب افزایش 5 تا 7 متری در تراز سطح آب دریا خواهد شد، 3 تا 5 قرن طول خواهد کشید .
نگرانی درباره عواقب گرمایش جهانی منجر به برآوردهای زیادی درباره سرعت بالاآمدن سطح آب دریا از روی داده های بلند مدت گیج های ثبت جزر ومد - از 100 تا 200 سال - ، مقایسه میان ایستگاههای مختلف، نرخ برآورد جابجایی زمین و داده های ماهواره ای؛ گردیده است . - Szlafsztein, 2005 - ارزیابی مجموعه ای از داده های تاریخی نشان دهنده متوسط جهانی بالاآمدن سطح آب دریا به میزان 1,4 تا 1,8 میلیمتر در سال برای 100 تا 150 سال اخیر است. در مقایسه با تغییرات آخر دوره هلوسئین 0,1 - تا 0,2 میلیمتر در سال - ، نرخ کنونی بالا آمدن سطح آب دریا قابل توجه می باشد
مقدار دقیق تغییر تراز آب دریا در آینده مشخص نمی باشد. با این وجود، با افزایش دمای متوسط کره زمین، یک اجماع علمی بتدریج پدیدار شد که نشان دهنده تسریع سرعت بالاآمدن تراز آب دریا در طول قرن 21، علی رغم تلاشهای بین المللی در جهت کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، می باشد. یکی از قابل قبول ترین نتایج که در پانل تغییر اقلیم بین دولتها - Intergovernmental Panel of Climate Change - حاصل شد، افزایش 60 سانتیمتری تراز آب دریا تا سال 2100 می باشد .
بالا آمدن سطح آب دریا شدیدترین اثرات را بر مناطق ساحلی پست می گذارد. مناطق ساحلی به سه دلیل در مقابل سیلابی آسیب پذیرتر می شوند: -1 سطح بالاتر آب دریا، ارتفاع مبنای بیشتری را برای تشکیل امواج طوفان فراهم می کند. -2 سطوح بالاتر آب، با کاهش زهکشی ساحلی، غرقابی حاصله از بارندگیها را تشدید می کند. -3 بالا آمدن سطح آب دریا، سطح ایستابی را بالا می آ ورد. بالاآمدن سطح آب دریا و افزایش دامنه جزر و مد امواج، آب شور را قادر می سازد تا بیشتر در اراضی ساحلی نفوذ نموده و مصرف آب انسانی - شرب و آبیاری - را تهدید نماید
