İklim Sisteminde Yaşanan Değişiklikler: Geçmişten Günümüze İklim Değişimleri, Küresel İklim Değişikliğinin Neden ve Sonuçları, Kanıta Dayalı Öngörüler

Hava durumu, bir yerde kısa süre içinde (saatler, günler) görülen atmosfer koşullarıdır. İklim ise aynı yerde uzun yıllar boyunca (en az 30 yıl) gözlenen ortalama koşullar ve bu koşulların olağan iniş çıkışlarıdır. Bu iki kavram arasındaki zaman farkı, iklim sistemindeki değişiklikleri anlamanın anahtarıdır. Bir kış ayının alışılmadık derecede sıcak geçmesi, tek başına iklimin değiştiğini göstermez. Tıpkı tek bir sınavdan alınan düşük notun bir öğrencinin yıllık başarısını tek başına belirlememesi gibi. İklim sistemi; atmosfer, su küre, buz küre (kriyosfer), taş küre ve canlılar arasındaki enerji ve madde alışverişiyle işler. Bu bileşenlerden birindeki değişim diğerlerini de etkiler.

İklim değişkenliği, ortalama koşulların çevresinde aylardan birkaç yıla uzanan doğal salınımlardır. Pasifik Okyanusu'ndaki El Niño olayı birkaç yılda bir ortaya çıkar. El Niño yıllarında küresel ortalama sıcaklık geçici olarak yükselir; bazı bölgelerde kuraklık, bazılarında sel görülür, sonra sistem eski düzenine döner. İklim değişikliği ise sıcaklık, yağış ve rüzgâr gibi iklim elemanlarının ortalamasında ya da değişkenliğinde görülen kalıcı bir kaymadır. Bu kayma onlarca yıl veya daha uzun süre devam eder. Kısacası değişkenlik bir 'iniş çıkış', değişiklik ise 'yeni bir düzeye geçiş'tir.

Bu farkı coğrafi temsillerle görmek için sıcaklık anomalisi kullanılır. Anomali, bir yılın ya da dönemin ortalamasının iklim normalinden (uzun yıllar ortalamasından) farkıdır. Örneğin normali 13,0 °C olan bir istasyonda yıllık ortalama 13,8 °C ölçülmüşse anomali +0,8 °C'dir. Yıllık anomaliler bir çubuk grafikte sıralandığında tek tek yıllar inip çıkabilir; asıl bakılması gereken, on yıllık ortalamaların düzenli olarak yükselip yükselmediğidir. Dünya genelindeki ölçüm verileri, 2011-2020 döneminin 1850-1900 ortalamasına göre yaklaşık 1,1 °C daha sıcak olduğunu göstermektedir. Bu artış birkaç yıllık bir değişkenlik değil, uzun süreli bir eğilimdir.

Dünya'nın iklimi jeolojik geçmiş boyunca birçok kez değişmiştir. Yaklaşık 2,6 milyon yıl önce başlayan dönemde, kutuplarda ve yüksek dağlarda geniş buz örtülerinin oluştuğu buzul dönemleri ile daha ılık buzul arası dönemler birbirini izlemiştir. Son buzul döneminin en soğuk evresi yaklaşık 20.000 yıl önce yaşanmıştır. Bu evrede Kuzey Amerika ve Kuzey Avrupa'nın büyük bölümü kalın buzlarla örtülüydü. Karalarda büyük miktarda su buz olarak biriktiği için deniz seviyesi bugünkünden yaklaşık 120 m alçaktaydı. Yaklaşık 11.700 yıl önce buzulların gerilemesiyle, içinde yaşadığımız ılık buzul arası dönem olan Holosen başlamıştır. Tarımın yayılması ve ilk yerleşik toplulukların gelişmesi bu görece kararlı ılık dönemde gerçekleşmiştir.

Holosen içinde de daha küçük ölçekli dalgalanmalar yaşanmıştır. Yaklaşık 950-1250 yılları arasında, özellikle Kuzey Atlantik çevresinde ılık koşulların görüldüğü Orta Çağ Sıcak Dönemi yaşanmıştır. Yaklaşık 1300-1850 yılları arasında ise Avrupa'da dağ buzullarının ilerlediği ve kışların sertleştiği Küçük Buzul Çağı görülmüştür. Bu iki dönem bölgesel farklılıklar gösterir; küresel ölçekte günümüzdeki ısınma kadar eş zamanlı değildir. 1850'den sonra ise sanayileşmeyle birlikte küresel ve hızlı bir ısınma başlamıştır. Bu olayları zaman çizelgesinde sıralarken ölçek farkına dikkat etmek gerekir. Buzul dönemleri on binlerce yılda gerçekleşirken günümüzdeki ısınma yaklaşık 150 yıldır sürmektedir.

Termometreyle düzenli ölçümler ancak 19. yüzyılda yaygınlaştı; öyleyse daha eski iklimleri nereden biliyoruz? Bilim insanları, geçmiş iklimin izlerini taşıyan vekil verilerden (dolaylı kanıtlardan) yararlanır. Antarktika ve Grönland buzullarından çıkarılan buzul çekirdeklerindeki hava kabarcıkları, yaklaşık 800.000 yıl öncesine kadar atmosferin bileşimini ve sıcaklık değişimlerini gösterir. Ağaç halkalarının kalınlığı ılık ve yağışlı yıllarda artar. Göl ve deniz tabanındaki tortul katmanlar, polenler ve fosiller o dönemin bitki örtüsünü ve sıcaklığını ortaya koyar. Mercan resifleri deniz suyu sıcaklığını, eski taşkın ve kıtlık kayıtları ile hasat tarihleri gibi tarihî belgeler ise son birkaç yüzyılın koşullarını yansıtır. Birbirinden bağımsız kanıtların aynı sonucu göstermesi, iklim değişikliği hakkındaki bilgilerin güvenilirliğini artırır.

İklim sistemi, Güneş'ten gelen enerji ile Dünya'nın uzaya geri verdiği enerji arasındaki enerji dengesine bağlıdır. Bu dengeyi değiştiren her etken iklimi de değiştirir. Geçmişteki büyük buzul döngülerinin başlıca nedeni, Dünya'nın yörünge ve eksen hareketlerindeki uzun süreli değişimlerdir. Bu değişimler, onları hesaplayan Sırp bilim insanı Milutin Milankoviç'in adıyla Milankoviç döngüleri olarak anılır ve üç bileşenden oluşur. Birincisi, yörüngenin daireye yakın ya da daha basık olmasıdır (eksantriklik, yaklaşık 100.000 yıl). İkincisi, eksen eğikliğinin yaklaşık 22,1° ile 24,5° arasında değişmesidir (yaklaşık 41.000 yıl). Üçüncüsü ise eksenin topaç gibi yalpalamasıdır (yaklaşık 26.000 yıl). Bu hareketler Güneş enerjisinin enlemlere ve mevsimlere dağılışını değiştirerek binlerce yıllık soğuma ve ısınmalara yol açar.

Güneş etkinliğindeki değişimler de iklimi etkiler. Güneş lekelerinin sayısı yaklaşık 11 yıllık döngülerle artıp azalır. Lekelerin çok az görüldüğü Maunder Minimumu (yaklaşık 1645-1715), Küçük Buzul Çağı'nın en soğuk evresiyle aynı zamana denk gelir. Ancak uydu ölçümleri, son on yıllarda Güneş'ten gelen enerjinin belirgin bir artış göstermediğini ortaya koymaktadır. Bu nedenle günümüzdeki ısınma Güneş ile açıklanamaz. Volkanik patlamalar ise kısa süreli soğumalara yol açar. Büyük patlamalarda stratosfere ulaşan kükürt bileşikleri küçük damlacıklar (aerosoller) oluşturur ve güneş ışınlarının bir kısmını yansıtır. 1815'teki Tambora patlamasından sonra 1816 yılı, Avrupa ve Kuzey Amerika'da 'yazsız yıl' olarak anılmıştır. 1991'deki Pinatubo patlaması ise küresel ortalama sıcaklığı yaklaşık 0,5 °C düşürmüş, bu etki birkaç yıl içinde kaybolmuştur.

Okyanuslar da iklimin büyük düzenleyicisidir. Su, karadan çok daha fazla ısı depolar; okyanus akıntıları da bu ısıyı Ekvator'dan kutuplara taşır. El Niño ve La Niña gibi salınımlar birkaç yıllık değişkenlik yaratır. Akıntı sistemlerindeki büyük değişimler ise geçmişte bölgesel ani soğumalara neden olmuştur. Milyonlarca yıllık zaman ölçeğinde kıtaların yer değiştirmesi, okyanus yollarının açılıp kapanması ve dağ kuşaklarının yükselmesi iklimi kalıcı biçimde değiştirmiştir. Bu nedenleri süresine göre sıralamak önemlidir: Volkan etkisi birkaç yıl, Güneş döngüsü yaklaşık 11 yıl, Milankoviç döngüleri on binlerce yıl, kıtaların hareketi ise milyonlarca yıl sürer. Son 150 yılda ölçülen hızlı ve küresel ısınma, bu doğal nedenlerin hiçbirinin süresi ve yönüyle uyuşmaz. Bu durum bizi beşerî nedenlere götürür.

Sera etkisi, atmosferdeki bazı gazların yeryüzünden yayılan ısının bir kısmını tutarak Dünya'yı ısıtmasıdır. Bu gazların başlıcaları su buharı, karbondioksit (CO₂), metan (CH₄) ve diazot monoksittir (N₂O). Bu doğal süreç olmasaydı yeryüzünün ortalama sıcaklığı bugünkü yaklaşık 15 °C yerine −18 °C civarında olurdu; yani doğal sera etkisi yaşam için gereklidir. Sorun, insan etkinlikleriyle bu gazların miktarının hızla artması ve sera etkisinin güçlenmesidir. Atmosferdeki CO₂ miktarı sanayi öncesinde yaklaşık 280 ppm (milyonda bir birim) idi. Buzul çekirdeklerine göre son 800.000 yılın doğal aralığı yaklaşık 180-300 ppm'dir. Günümüzde ise bu aralık aşılmış ve CO₂ miktarı 420 ppm'in üzerine çıkmıştır.

Beşerî nedenlerin başında fosil yakıtların (kömür, petrol, doğal gaz) elektrik üretimi, sanayi, ulaşım ve ısınma amacıyla yakılması gelir. Ormansızlaşma ikinci önemli nedendir. Ormanlar, fotosentezle atmosferdeki karbonu tutan doğal karbon yutaklarıdır. Kesildiklerinde ya da yandıklarında hem bu yutak kaybolur hem de depolanan karbon atmosfere geçer. Çeltik tarlaları, büyükbaş hayvancılık, çöp depolama alanları ve doğal gaz sızıntıları metan salımını artırır. Aşırı kimyasal gübre kullanımı ise diazot monoksit salımını yükseltir. Kentleşmeyle birlikte beton ve asfalt yüzeyler çoğalır; bu da kent merkezlerini çevrelerinden daha sıcak hâle getiren kentsel ısı adası etkisini güçlendirir. Bu etki yereldir ama kentlerde yaşayan insanlar için sıcak hava dalgalarının etkisini artırır.

Aşağıdaki sütun grafik, CO₂ miktarının değişimini yuvarlatılmış değerlerle gösteriyor. Grafiği okurken iki şeye dikkat etmek gerekir: artışın miktarı ve hızı. 1850'den 1950'ye kadar geçen 100 yılda artış yaklaşık 26 ppm'dir. Oysa 2000-2020 arasındaki yalnızca 20 yılda artış yaklaşık 45 ppm olmuştur; yani artış hızlanmaktadır. Sıcaklık ölçümleri de aynı dönemde belirgin bir yükseliş gösterir: Dünya Meteoroloji Örgütü'ne göre 2015-2024 arasındaki yıllar, kayıtlardaki en sıcak on yıldır. Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'nin (IPCC) 2021'de yayımlanan değerlendirmesine göre atmosferin, okyanusun ve karaların ısınmasında insan etkisi tartışmasızdır. Bu sonuç birbirini destekleyen kanıtlara dayanır. Doğal nedenlerin yönü ve süresi ısınmayla uyuşmaz. CO₂ artışı fosil yakıt tüketimiyle eş zamanlıdır. Ayrıca atmosferin alt katmanı ısınırken üst katmanı (stratosfer) soğumaktadır; Güneş kaynaklı bir ısınmada ise iki katmanın da ısınması beklenirdi.

Küresel ortalama sıcaklığın yaklaşık 1,1-1,2 °C artması küçük bir sayı gibi görünebilir. Ancak bu değer bütün gezegenin ortalamasıdır ve iklim sisteminin her bileşenine yansır. Kriyosferde (buz kürede) dağ buzulları dünyanın hemen her yerinde gerilemekte, Grönland ve Antarktika buz örtüleri kütle kaybetmektedir. 1979'dan bu yana yapılan uydu ölçümleri, Kuzey Buz Denizi'nde yaz sonu deniz buzu alanının belirgin biçimde küçüldüğünü gösterir. Karalardaki buzların erimesi ve ısınan okyanus suyunun genleşmesi sonucunda küresel deniz seviyesi 1901-2018 arasında yaklaşık 20 cm yükselmiştir. Yükselme hızı son yıllarda yılda yaklaşık 3,7 mm'ye çıkmıştır. Bu durum alçak kıyı ovaları, delta alanları ve ada ülkeleri için su baskını, kıyı aşınması ve yer altı sularına tuzlu su karışması riskini artırır.

Isınan atmosfer daha fazla su buharı tutabildiği için su döngüsü hızlanır. Bazı bölgelerde kısa sürede düşen şiddetli yağışlar ve ani seller artar. Başka bölgelerde ise buharlaşmanın artması ve yağışın azalması nedeniyle kuraklıklar uzar ve şiddetlenir. Sıcak hava dalgaları da daha sık ve daha uzun yaşanır. Ekosistemlerde bitki ve hayvan türleri daha serin koşullar aramak için kutuplara doğru ve daha yükseğe kayar. Okyanuslarda deniz suyu sıcaklığının artması mercan ağarmasına, fazla CO₂ emilimi ise okyanusların asitleşmesine yol açar. İnsan yaşamında bu değişimler tarımda verim kaybı, su kıtlığı, sağlık sorunları, altyapı hasarları ve iklim kaynaklı göç olarak ortaya çıkar. Sonuçlar herkesi eşit etkilemez: Geçimini doğaya bağlı olarak sağlayan ve önlem alma olanağı az olan topluluklar daha kırılgandır.

Türkiye, iklim değişikliğinin etkilerinin en belirgin hissedileceği alanlardan biri olan Akdeniz havzasında yer alır. Meteoroloji verileri, Türkiye'de yıllık ortalama sıcaklıkların son on yıllarda belirgin biçimde arttığını ve en sıcak yılların büyük bölümünün 2000'li yıllarda yaşandığını göstermektedir. Yaz kuraklığının uzaması ve sıcak hava dalgaları orman yangını riskini artırmaktadır; 2021 yazında Akdeniz ve Ege kıyılarında çıkan büyük yangınlar bunun çarpıcı örneklerindendir. Azalan yağış ile aşırı su kullanımının birleşik etkisiyle göl ve sulak alanlar küçülmektedir. Konya Kapalı Havzası'nda yer altı suyu seviyesinin düşmesine bağlı obruk oluşumları dikkat çekmektedir. Ağrı Dağı ve Cilo-Sat dağlarındaki buzulların küçüldüğü de gözlenmektedir. Kısa sürede düşen şiddetli yağışlar ise özellikle Karadeniz ve Akdeniz kıyılarında sel ve taşkınlara yol açmaktadır. Kış yağışının daha çok yağmur olarak düşmesi ve kar örtüsünün erken erimesi de ilkbahar ve yaz aylarında akarsulara ve barajlara gelen suyu azaltır. Bu durum hem tarımı hem de enerji üretimini etkiler.

Kanıta dayalı öngörü, geleceğe ilişkin tahminin rastgele bir sanıya değil; ölçülmüş verilere, bilinen fiziksel süreçlere ve açıkça belirtilmiş varsayımlara dayanmasıdır. Bir öğrenci bunu üç adımda yapabilir. Önce bir değişkenin geçmişteki eğilimini hesaplar; örneğin sıcaklığın on yılda ortalama kaç derece arttığını bulur. Sonra bu eğilimin süreceğine dair varsayımını açıkça yazar. Son olarak öngörüsünün sınırlılıklarını belirtir. İklim bilimciler aynı mantığı çok daha karmaşık iklim modelleriyle uygular. Bu modeller atmosfer, okyanus, buz ve karalardaki süreçleri fizik yasalarıyla hesaplar. Geçmiş iklimi doğru biçimde yeniden üretebildikleri ölçüde de güvenilir kabul edilirler.

Gelecekteki sıcaklık artışı büyük ölçüde insanlığın ne kadar sera gazı salacağına bağlıdır. Bu yüzden bilim insanları farklı emisyon senaryoları kullanır. IPCC'nin 2021 değerlendirmesine göre 2081-2100 döneminde küresel ortalama sıcaklığın 1850-1900'e göre şu kadar artması beklenmektedir: çok düşük emisyon senaryosunda yaklaşık 1,4 °C, düşük emisyonda yaklaşık 1,8 °C, orta düzeyde yaklaşık 2,7 °C, çok yüksek emisyonda ise yaklaşık 4,4 °C. 2015'te kabul edilen Paris Anlaşması, ısınmayı 2 °C'nin oldukça altında tutmayı ve 1,5 °C ile sınırlamak için çaba göstermeyi hedefler. Türkiye anlaşmayı 2021'de onaylamış ve 2053 yılı için net sıfır emisyon hedefini açıklamıştır. Öngörüler kesin kehanetler değildir. Seçilen yolun sonucu nasıl değiştirdiğini gösteren 'eğer ... ise ...' cümleleridir.

Küresel iklim değişikliğini sentezlemek; nedenleri, süreçleri, sonuçları ve çözümleri tek bir bütün içinde ilişkilendirmek demektir. Çözümler iki gruba ayrılır. Birinci grup, nedeni ortadan kaldırmaya yönelik azaltım önlemleridir: yenilenebilir enerji, enerji verimliliği, toplu taşıma, ormanların korunması ve ağaçlandırma. İkinci grup, kaçınılmaz hâle gelen sonuçlara hazırlanmaya yönelik uyum önlemleridir: damla sulama, kuraklığa dayanıklı ürün çeşitleri, sel erken uyarı sistemleri, gölgeli ve yeşil kent planlaması ile yangına dayanıklı orman yönetimi. Birey olarak da elektrik ve su tasarrufu yapmak, gıda israfını azaltmak, kısa mesafelerde yürümek ya da bisiklet kullanmak gibi davranışlarla katkı sağlanabilir. Etkili bir iklim politikası azaltım ve uyumu birlikte yürütür. Çünkü salımlar bugün durdurulsa bile okyanusun ve buzulların yavaş tepkisi nedeniyle deniz seviyesi bir süre daha yükselmeye devam edecektir.