Ziemia w XXI wieku okiem klimatologa: co powinniśmy zmienić

4 czerwca
Alexey Eyakin
Ziemia w XXI wieku okiem klimatologa: co powinniśmy zmienić
Alexey Eyakin, klimatolog z Arctic and Antarctic Research Institute w Petersburgu dołączył do naszej inicjatywy DataArt Eco Weeks, by opowiedzieć o współczesnych zmianach klimatu i środowiska. Czym jest globalna zmiana klimatu? Czy klimat zmieniał się zawsze? Czy zanieczyszczenia industrialne rzeczywiście tak silnie wpływają na środowisko? Odpowiedzi są odrobinę przerażające, ale uważamy, że zawsze lepiej wiedzieć, niż być obojętnym.

Jedną rzecz możemy stwierdzić na pewno - klimat zmienia się ciągle, od zawsze. Wiemy, że od XIV do XVII wieku Europa była znacznie chłodniejszym rejonem niż obecnie. Ten okres znany jest pod nazwą Little Ice Age (ang. mała epoka lodowa). Z drugiej strony, w przeszłości było odrobinę cieplej niż teraz (np. 1000 lat temu). Co jest więc nie tak ze współczesnością? Czy powinniśmy zwracać szczególną uwagę na obecne zmiany, czy przestać się nimi niepokoić?

Zacznijmy od zdefiniowania współczesnego globalnego ocieplenia. Na całej planecie klimat jest nieustannie obserwowany, również za pomocą odpowiedniego sprzętu. Tysiące stacji meteorologicznych mierzą temperaturę, wilgotność, ciśnienie atmosferyczne i wiele innych czynników. Kiedy zestawimy ze sobą dane z ostatnich 150 lat, będzie wyglądało to tak:

obrazek

IPCC AR5, 2014

Temperatura rośnie od początku XX wieku. Można również zauważyć, że na przestrzeni ostatnich 50 lat każda kolejna dekada jest cieplejsza od poprzedniej. Istnienie zjawiska globalnego ocieplenia to więc po prostu stwierdzenie faktu. To zaobserwowany za pomocą odpowiednich narzędzi wzrost temperatury na naszej planecie.

Zgoda, ale jaka jest jego przyczyna? Czy jesteśmy w stanie porównać to zjawisko z czymś, co stało się w przeszłości? Obserwacja instrumentalna ma swoje początki dopiero w połowie XIX wieku, klimatolodzy odnoszą się więc do obszaru nauki nazywanego paleografią. Naukowcy używają wielu metod badania klimatu w przeszłości, a najpopularniejszą jest dendrochronologia.

obrazek
obrazek
obrazek

Dry Valleys, US Antarctic Station McMurdo, NSF

Badacze ścinają wybrane drzewa lub wiercą w nich niewielkie dziury, by zbadać ich zawartość chemiczną i szerokość każdej warstwy. Pozwala to poznać warunki panujące podczas wzrostu rośliny, w tym temperaturę i wilgotność. Również osady w jeziorach i oceanach, nacieki wapienne, takie jak stalaktyty i stalagmity albo koralowce, a także warstwa śniegu na lodowcach są badane w tym samym celu. Świat nauki sięga także, m. in., po geomorfologię.

Kiedy spojrzymy na to wspaniałe zdjęcie, zrobione gdzieś na Antarktydzie, możemy zauważyć ślady strumieni wody. Oznacza to, że milion lat temu było tu znacznie cieplej niż teraz. Podobne zjawisko można zaobserwować również na Marsie.

A to porównanie danych paleograficznych z ostatnich 2000 lat:

obrazek

Żyjemy w najcieplejszej epoce od 2000 lat. Nature Geoscience, 2019

Klimat był mniej więcej stabilny, potem przyszła współczesna epoka lodowa (1450-1800), a następnie, w XX wieku, temperatura wzrastała w szybkim tempie.

Analiza materiału nasuwa jedną myśl - z naszym klimatem dzieje się obecnie coś niedobrego. Żyjemy w najcieplejszej epoce w ostatnich 2000 lat. A jeśli cofniemy się w czasie, stwierdzimy, że jest ona najcieplejsza od nawet 100 000 (!) lat.

Czy ocieplenie na taką skalę to unikalne zjawisko? Niestety tak. Przede wszystkim dlatego, że przebiega bardzo szybko. Temperatura wzrasta o 1 st. C w ciągu wieku i jest to zjawisko bezprecedensowe. A jeśli przyjrzymy się ostatnim pięciu dekadom okaże się, że wzrasta ona do 1,5 st. na przestrzeni 100 lat.

obrazek

Współczesne ocieplenie jest wyjątkowo szybkie, Nature Geoscience, 2019

Kiedy analizujemy sytuację w czasie małej epoki lodowej, nie trudno zauważyć, że podczas gdy w Europie i innych regionach klimat się ochładzał, inne obszary planety odczuły ocieplenie. Ale najważniejszym faktem jest, że zmiana klimatu dla różnych terytoriów oznaczała coś innego.

Mała Epoka Lodowa

obrazek

Mann et al., 2009

Kiedy przyjrzymy się temu, co dzieje się obecnie, zauważymy tylko kolor czerwony, który oznacza ocieplenie, następnie różowy lub purpurowy, który wskazuje na jeszcze większy wzrost temperatury. Jest tylko jeden niebieski punkt, w którym widać ochłodzenie, ale wrócimy do niego później - wymaga to wyjaśnienia. Jedno jest pewne, możemy mówić o globalnym ociepleniu.

Współczesne ocieplenie

obrazek

IPCC AR5, 2014

Czas spojrzeć na możliwe powody ocieplenia. Kiedy zaczynamy mówić o wpływie człowieka na klimat, od razu przychodzi nam na myśl efekt cieplarniany. Pogląd, że atmosfera ogrzewa planetę pochodzi sprzed wielu setek lat. Okazało się to jasne w XVII wieku, ale szczegółowy naukowy opis zjawiska, autorstwa szwedzkiego naukowca Svante Arrheniusa, został stworzony dużo później. W 1896 r., badacz stworzył pierwszy model teoretyczny opisujący wpływ atmosferyczny dwutlenku węgla (CO2) na ziemski klimat.

obrazek

Zasada działania efektu cieplarnianego jest następująca:

Kiedy mamy do czynienia z planetą bez atmosfery, dociera do niej krótkofalowe promieniowanie z  gwiazd, planeta podgrzewa się i zaczyna uwalniać długofalowe promieniowanie z powrotem w kierunku kosmosu. Im cieplejsza planeta, tym więcej promieniowania. Przy pewnej wartości temperatury zaobserwujemy równowagę - planeta będzie uwalniała tyle samo energii, ile otrzymuje.

obrazek

Ale co stanie się, kiedy dodamy atmosferę z gazami cieplarnianymi?

obrazek

Do planety dociera promieniowanie o krótkich falach, ponieważ atmosfera jest przezroczysta. Dzięki temu możemy nocą obserwować gwiazdy. Następnie planeta zaczyna uwalniać promieniowanie podczerwone o długich falach, dla którego atmosfera już nie jest tak przezroczysta. Atmosfera wyłapuje część promieniowania i zaczyna się ocieplać, częściowo promieniując w kierunku swojej powierzchni. Tylko niewielka część długofalowego promieniowania dociera do kosmosu. W tym systemie powierzchnia planety musi być ocieplana znacznie bardziej, by osiągnąć termalną równowagę.

Oczywiście, sytuacja jest odrobinę bardziej skomplikowana, jak zwykle. Mamy przecież także chmury, które odbijają część docierającego promieniowania słonecznego i powierzchnia również odbija część promieniowania. Mamy także przemianę fazową, etc. Ale wpływ efektu cieplarnianego na planetę jest oczywisty.

obrazek

Infografika NASA

Ludzie zawsze pytają klimatologów o to, czy efekt cieplarniany jest dla nas dobry, czy zły. Natura jednak nie zawsze dzieli zjawiska na dobre i złe, część z nich jest po prostu normalna. Ale dla nas, jako rodzaju ludzkiego, efekt cieplarniany jest korzystny, bo bez niego średnia temperatura na Ziemi oscylowałaby w okolicach -25 st. C. Efekt cieplarniany ociepla więc planetę o jakieś 40 st. C i powoduje, że da się na niej żyć.

Efekt cieplarniany bazuje na kilku podstawowych gazach - najbardziej na parze wodnej. Jej koncentracja w atmosferze jest znacząca. Klimatolodzy wciąż dyskutują sporo na ten temat, ale koncentracja pary wodnej w atmosferze ma pewne fizyczne ograniczenia, ponieważ para łatwo się kondensuje. W przeciwieństwie do dwutlenku węgla, który jest kolejnym głównym gazem cieplarnianym. Ilość tego gazu jest niewielka, ale nie jest ograniczona i wciąż wzrasta, dlatego jego wpływ jest ogromny.

Kolejnym gazem jest metan - jest zdecydowanie silniejszy od CO2, ale na szczęście dla nas, jego stężenie jest mniejsze. Ostatnim gazem jest ozon. Są także inne gazy przyczyniające się do efektu cieplarnianego, ale te 4 są kluczowe.

Wpływ efektu cieplarnianego na klimat jest znany od dziesięcioleci. Każda książka mówiąca o klimacie wydana na przestrzeni ostatnich 50 lat ma sekcję poświęconą efektowi cieplarnianemu, obejmującą wiele przykładów. 350 milionów lat temu, podczas ery węglowo-lodowcowej, w atmosferze było znacznie więcej dwutlenku węgla, a klimat był cieplejszy. Rośliny zaczęły rosnąć tak szybko, że kiedy umierały, nie mogły być zdegradowane czy rozłożone przez bakterie. Doprowadziło to do nagromadzenia ich organicznych resztek. W tym procesie rośliny usuwały znaczącą ilość CO2 z atmosfery, a klimat zaczął się ochładzać, co skończyło się ogromnym zlodowaceniem i masowym wymarciem.

Ludzki wpływ na klimat nie jest nową ideą. Naukowcy pisali na ten temat wiele już w latach 1960-1970. W latach 70. rosyjski naukowiec Mikhail Budyko z Leningradu opublikował artykuł na temat przyszłości klimatu. Stwierdził, że: “W rezultacie ludzkiej aktywności gospodarczej, stężenie CO2 wzrośnie do 0,038% pod koniec wieku (...). Modele pokazują, że pod koniec wieku, temperatura wzrośnie o 0,5 st. C w związku ze zwiększeniem ilości dwutlenku węgla.”.

Kiedy robił te badania, nie było znaków wskazujących na ocieplenie, a nawet można było zaobserwować delikatne ochłodzenie. Wielu osobom jego pogląd mógł więc wydawać się dziwny, ale kiedy opublikował swoje prace, sytuacja się zmieniła:  rozpoczęło się błyskawiczne ocieplanie. Zaskakująco, wyliczenia naukowca były bardzo precyzyjne, mimo, że używał prostych modeli dla prostych komputerów. Ale rzeczywiste liczby na koniec wieku były dokładnie takie jak przewidział - CO2 wzrosło o 0,037 %, a temperatura wzrosła o 0,5 st. C.

obrazek

Rosyjski obiekt wiertniczy w Antarktyce 5G, 2013. Fot. V. Lipenkov
Nikolay Vasiliev, Alexey Turkeev, Nikolay Filippov, Alexey Ekaykin

W tym samym czasie, w latach 70. rozpoczęła się nowa epoka badań paleoklimatycznych, a naukowcy zaczęli rozwiercać lód w Antarktyce i na Grenlandii, by przyjrzeć się rdzeniom lodowym. Głównymi obszarami Antarktyki, w których odbywały się odwierty były niemiecka stacja Kohnen, Japońska stacja Dome Fuji, Chińska stacja Dome A oraz europejska Stacja Concordia, rozpoczęto również amerykański program WAIS i Rosyjskie odwierty na stacji Wostok.

obrazek

Mapa National Geographic

Znaczenie tych kroków było ogromne, ponieważ rdzenie lodowe to skarbnica informacji klimatycznych. Można zbadać zawartość izotopów w lodzie i dostarczy nam to szacunkowej wiedzy na temat temperatury w przeszłości. Możemy również sprawdzić zawartość minerałów, znajdziemy tam: pył i zanieczyszczenie rozpuszczalne, sole morskie, izotopy wytworzone przez promieniowanie kosmiczne oraz zanieczyszczenia pochodzące od ludzi i próbki wulkaniczne. Najistotniejszą cechą rdzeni lodowych jest fakt, że zawierają one bąbelki powietrza, możemy więc badać stężenie gazów w atmosferze w przeszłości, w tym gazów cieplarnianych.

obrazek

Badanie lodu, V. Lipenkov

Przyjrzyjmy się temu, czego nauczyliśmy się z materiału z rdzeni lodowych, na temat klimatu na naszej planecie w odniesieniu do ostatnich 500 000 lat.

obrazek

Petit et al., 1999

Czerwony graf na górze pokazuje temperaturę. Żyjemy w ciepłym okresie nazywanym holocenem - obecny okres międzylodowcowy - zaznaczony w punkcie 0 po prawej, 30 tysięcy lat temu mieliśmy do czynienia z poprzedzającym zimnym okresem, w którym temperatura była o ok. 10 st. niższa niż obecnie na Antarktydzie. Poprzedni okres międzylodowcowy przypadał 120 000 lat temu. Obserwujemy cykle, które trwają około 100 000 lat, z krótszymi okresami ciepła i dłuższymi chłodnymi.

Żółty graf na górze pokazuje stężenie pyłu w atmosferze, które w okresach zimnych było 20-30 razy wyższe niż obecnie. Oznacza to, że klimat był ostrzejszy i bardziej suchy niż teraz. Powierzchnia kontynentów była również większa, ponieważ poziom morza był o 120 metrów niższy, co oznacza, że powierzchnia oceanów była w tamtym czasie mniejsza. Działo się tak dlatego, że woda była składowana na powierzchni kontynentów w formie pokryw lodowych.

Wreszcie - zielony graf opisuje stężenie gazów cieplarnianych. Wyżej mamy dwutlenek węgla, niżej metan. Po badaniach rdzeni lodowych, mogliśmy zaobserwować, że temperatura i stężenie CO2 są blisko związane. Wtedy zostało to opisane ze strony teoretycznej, ale dowodów na potwierdzenie tezy było stosunkowo niewiele.

Ale czy to oznacza, że gazy cieplarniane zainicjowały zmiany klimatyczne? Najprawdopodobniej nie. Impulsem było nasłonecznienie (cykle Milankovicia). Ten słaby impuls został uwidoczniony w formie zmian w systemie klimatycznym, oceanach, pokrywach lodowych. Motorem wzrostu temperatury były właśnie gazy cieplarniane. Inną rzeczą, której nauczyły nas rdzenie lodowe było to, że obecne stężenie gazów cieplarnianych jest całkowicie atypowe. Obrazek powyżej pokazuje, że stężenie CO2 przez ostatnie pół miliona lat wahało się na poziomie 180-280 ppm (0,02%). Dziś wynosi ono 410 ppm. Z metanem jest jeszcze gorzej - kiedyś stężenie wahało się na poziomie 400-700 ppb (ang. parts per billion), dziś jest 2-3 razy wyższe.

obrazek

IPCC AR5, 2014

Taka sytuacja nie zdarzyła się wcześniej na przestrzeni wielu milionów lat. Nie wiemy na pewno, jak dawno stężenie gazów było zbliżone do współczesnego, ale może to być 3 lub nawet 15 milionów lat temu.

Obecnie, skoro wiemy, że dzisiejsze stężenie dwutlenku węgla jest nieprawidłowe, powinniśmy przyjrzeć się przyczynom tej sytuacji. Czy jest to zjawisko naturalne czy wywołane przez człowieka? By odpowiedzieć na to pytanie powinniśmy zagłębić się w cyklu węglowym na naszej planecie. Przed rozpoczęciem ludzkiej aktywności, węgla w atmosferze było ok 600 miliardów ton (600 gigaton). Węgiel ten był konsumowany przez rośliny (każdego roku spożywały ok. 120 gigaton). Wszystkie drzewa na Ziemi były więc w stanie skonsumować cały węgiel z atmosfery w ciągu 5-6 lat. Ale nigdy się to nie zdarzyło, ponieważ rośliny także uwalniają węgiel do atmosfery podczas oddychania i gnicia. Co więcej, dwutlenek węgla jest łatwo rozpuszczalny w wodzie - trafia więc do oceanów, gdzie gromadzi się w formie rozpuszczonego organicznego i nieorganicznego węgla. Tu również jest spożywany przez morską mikrobiotę i faunę. Ale ocean również uwalnia węgiel z powrotem do atmosfery, panowała więc w tamtym czasie równowaga. Wiele węgla jest obecne na naszej planecie w formie paliw kopalnych - kilka bilionów ton. Nikt nie wie, ile dokładnie jest tu węgla, ale to ogromna ilość. Ostatecznie - mamy także wulkany, które uwalniają CO2, ale stosunkowo niewiele - 0,1 Gt w ciągu roku.

Następnie pojawili się ludzie - zaczęliśmy wydobywać olej, węgiel i gaz, by używać ich jako źródła energii i ciepła. Każdego roku uwalniamy około 8-9 miliardów ton CO2 do atmosfery. To ilość wręcz niewyobrażalna, prawie 100 razy tyle, ile wszystkie wulkany na całej planecie.

obrazek

IPCC AR5, 2014
To dość stary obrazek, rzeczywista wartość emisji węgla wynosi obecnie 11,8 Gt rocznie, co jest równe 43,1 Gt CO2.

Przez ostatnie 150 lat wykopaliśmy i wypompowaliśmy prawie 100 gigaton węgla i uwolniliśmy go do atmosfery. Ten dodatkowy węgiel zaczął krążyć w naturalnych pętlach - jest konsumowany przez rośliny i rozpuszczany w oceanach. Ale natura nie jest w stanie go strawić, ponieważ produkujemy go obecnie zbyt wiele. Właśnie dlatego część węgla kumuluje się w atmosferze. Nawet ta grafika nie pokazuje skali zjawiska, bo sytuacja zmienia się zbyt szybko. Obecnie około 275 ton węgla skumulowało się w atmosferze w rezultacie ludzkiej aktywności. Istnieje na to wiele dowodów, na przykład: kiedy spalamy paliwo, potrzebujemy do reakcji tlenu, a to oznacza, że dramatycznie zwiększa się ilość dwutlenku węgla, a tlenu jest coraz mniej.

obrazek

Inny dowód pochodzi z badań geochemicznych. Z jakiegoś powodu stężenie ciężkich izotopów węgla w paliwie organicznym jest zredukowane. Pobieramy więc izotopowo lekki węgiel i uwalniamy go do atmosfery, izotopowa zawartość atmosferycznego CO2 musi więc ulec zmianie. I tak właśnie wygląda obecna sytuacja. Nie byłoby tak samo, gdyby ten dwutlenek węgla pochodził z wulkanów.

obrazek

Ludzie wpływają na klimat na wiele sposobów. Efekt cieplarniany jest najbardziej oczywisty, ale istnieje wiele innych czynników, które przyczyniają się do ocieplania bądź ochładzania planety. Różne typy areozoli mogą na przykład powodować efekt cieplarniany lub odbijać światło słoneczne, co obniża temperaturę. Towarzyszą temu chmury, których jest o wiele więcej, ze względu na zwiększone stężenie aerozoli.

Innym czynnikiem przyczyniającym się do ochładzania jest zmienność albedo (stosunku ilości promieniowania odbitego do padającego), który wzrasta. To miara odblaskowości planety - im wyższy wskaźnik albedo, tym więcej energii odbija się od powierzchni. Mamy do czynienia z wieloma procesami, ale wszystkie z nich przyczyniają się w jakimś stopniu do globalnego ocieplenia.

obrazek

IPCC AR5, 2014

Jaka jest relacja między naturalnymi i antropogenicznymi czynnikami wpływającymi obecnie na klimat? Do jej zrozumienia potrzebny będą grafy ilustrujące anomalie temperatury w odniesieniu do różnych procesów wywierających wpływ na temperaturę na Ziemi.

obrazek

IPCC AR5, 2014

Kiedy spojrzymy na aktywność słońca, zauważymy, że na przestrzeni ostatnich kilku dekad, Ziemia odbiera od słońca odrobinę mniej energii niż wcześniej, więc nie wyjaśnimy za pomocą tego zjawiska przyczyn ocieplenia.

obrazek

IPCC AR5, 2014

Teraz spójrzmy na wulkany: grafika pokazuje, że po każdej erupcji do atmosfery dostaje się więcej aerozoli. Zaczynają odbijać światło słoneczne, a Ziemia przez pewien czas się ochładza. W ostatnich dziesięcioleciach aktywność wulkanów odrobinę się zwiększyła, wpływając na delikatne ochłodzenie planety.

obrazek

IPCC AR5, 2014

Są również zmienne, takie jak El Niño, ale one także nie wyjaśniają ocieplenia.

obrazek

IPCC AR5, 2014

Czynnik antropogeniczny jest odpowiedzialny za trend klimatyczny w XX wieku w aż 90%. Pewne jest więc, że to właśnie my odpowiadamy za globalne ocieplenie.

obrazek

IPCC AR5, 2014

Czarna linia na drugim grafie to obserwowana temperatura, a kolorowe linie wyjaśniają wahania temperatury, graf na górze opisuje anomalie wyłącznie za pomocą naturalnych czynników, ale wyraźnie widać, że jest to niemożliwe. Tylko dzięki dodaniu wpływu antropogenicznego jesteśmy w stanie wyjaśnić zjawisko globalnego ocieplenia.

Ludzie często pytają, czy możliwe jest nadejście ochłodzenia i czy ocieplenie za kilka dekad zamieni się właśnie w ochłodzenie. Dla mnie jest to dziwne pytanie, ale odpowiedź jest prosta: absolutnie nie!

Ale żeby odpowiedzieć w pełni, rozważmy kilka scenariuszy. Jeden z nich pojawił się w filmie “The Day After Tomorrow”. Jest w nim oczywiście wiele naukowych bzdur, ale nawet jeśli zwykłym ludziom może wydawać się to szalone, główna idea scenariusza jest dość rozsądna. Według niego Grenlandia zaczęła topić się z powodu ocieplenia, woda spowodowała zatrzymanie Prądu Zatokowego i doprowadziła do ochłodzenia półkuli północnej. Co ciekawe, to już zdarzyło się na naszej planecie, ostatni raz jakieś 8 000 lat temu. Niektórzy wierzą, że zdarzy się to znów, obecnie obserwujemy nawet delikatne ochłodzenie w Ameryce Północnej. Prąd Zatokowy uległ osłabieniu z powodu globalnego ocieplenia, ale zgodnie z modelami i kalkulacjami stworzonymi przez oceanologów, nie wystarczy wody z Grenlandii, by to, co stało się 8 000 lat temu mogło zdarzyć się znów.

Następne pytanie może dotyczyć kolejnej epoki lodowej. Skoro żyjemy obecnie w okresie międzylodowcowym, kiedy nastąpi nowy okres lodowcowy?

obrazek

Lipenkov, 2008

By udzielić odpowiedzi na pytania, musimy użyć danych paleogeograficznych. Holocen, w którym żyjemy przypomina inny ciepły okres sprzed 400 tysięcy lat, który jest nazywany Marine Isotope Stage 11 (MIS-11). Kiedy użyjemy tej analogii zobaczymy, że następna epoka lodowa może nastąpić za 10 tysięcy lat, co czyni ją dla nas nieistotną. Ale musimy także zauważyć, że stężenie CO2 w tamtym okresie wynosiło ok. 260 ppm. Obecnie jego poziom jest znacznie wyższy - ponad 410 ppm, co oznacza, że kolejna epoka lodowa po prostu nie nadejdzie. Dlatego, że efekt cieplarniany będzie silniejszy od naturalnych czynników ochładzających.

Klimatolodzy używają terminu zmiana klimatyczna, dlatego, że na naszej planecie mamy do czynienia ze zmianami o zakresie szerszym niż ocieplenie. I te inne czynniki powinny być także analizowane. Poza samym ociepleniem, zwiększa się prawdopodobieństwo zjawisk ekstremalnych. Częściej będą zdarzać się fale upałów w lecie i silne mrozy w zimie. I nie stoi to w opozycji do ogólnego ocieplenia. Procesem, który pojawia się w wyniku ocieplenia jest topnienie lodowców i lodu morskiego - to już się dzieje. Podobne procesy zachodzą w Arktyce - wieczna zmarzlina się topi. I jest to dość niebezpieczne, bo narusza infrastruktury i emituje dużą ilość metanu, który jest składnikiem marzłoci.

Kolejnym procesem ziemskim są masowe wyginięcia. Nie każde wyginięcie jest rezultatem zmian klimatycznych: to ludzie zabijają lasy i wykorzystują ich teren pod uprawy, a zwierzęta i rośliny umierają również z powodu chorób.

Co więcej, strefy wegetacji przesuwają się w kierunku północnym. Dzieje się tak dlatego, że klimat się ociepla, co oznacza, że rośliny mają warunki do wzrostu tam, gdzie wcześniej było to niemożliwe. W niektórych rejonach Antarktyki, na przykład, tundra została zastąpiona tajgą, co przyczyniło się także do zwiększenia zachorowalności na pewne choroby, w tym malarię czy wąglik.

Oceany rozpuszczają obecnie więcej CO2 niż kiedykolwiek wcześniej i ich zwiększona kwasowość zagraża gatunkom morskim takim, jak koralowce i ryby. Problem hipoksji pojawia się również w wodach oceanicznych, gdzie jest zdecydowanie za mało tlenu.

Co stanie się dalej? Czy ocieplenie będzie postępować? Niestety tak! Nie istnieją dla nas scenariusze obejmujące ochłodzenie, wyjaśnienie jest banalnie proste: CO2 jest gazem stabilnym w atmosferze, zostanie tam na całe dekady, stulecia, co oznacza, że cyklem będzie rządzić bezwład.  Nie zniknie on szybko. Temperatura atmosfery nie jest także równa CO2, więc będzie wciąż wzrastać w rezultacie zetknięcia się z tym związkiem. Nawet jeśli będziemy próbowali, jak teraz, nie zwiększać ilości dwutlenku węgla uwalnianego do atmosfery. Nie istnieje więc fizyczny powód, dla którego ochłodzenie miałoby nadejść w ciągu kolejnych dziesiątek lat, czy nawet na koniec wieku.

Ale rozwój sytuacji będzie zależał od aktywności człowieka. Scenariusze są różne - zostały zaznaczone na niebiesko i czerwono, ale związane jest to wyłącznie z gospodarką.

obrazek

IPCC AR5, 2014

Niebieski scenariusz opisuje przyszły klimat w przypadku redukcji emisji  CO2. Ale jeśli będziemy żyć tak jak do tej pory, sytuacja będzie przebiegała według scenariusza czerwonego. Temperatura wzrośnie o 4 st. C. Główna różnica między tymi scenariuszami nie jest ilościowa, tylko jakościowa. Jeśli zaś przyszłość potoczy się wg niebieskiego scenariusza, Ziemia pozostanie mniej więcej w takim stanie, w jakim jest dziś. Ale jeśli ziści się czerwony scenariusz, będziemy świadkami wielu nieodwracalnych zmian, dlatego, że klimat na naszej planecie nie jest linearny. Możliwe jest podniesienie temperatury małymi krokami, a później zniszczenie całego systemu kolejnym takim krokiem. Najbardziej przejrzystym przykładem jest tutaj poziom morza.

obrazek

De Conto i Pollard, 2016

Jeśli utrzymamy temperaturę na poziomie +1.5-2 st. C w porównaniu do okresu przed uprzemysłowieniem, poziom morza na koniec XXI wieku podniesie się o 40 cm. Ale jeśli wzrost temperatury przekroczy 2 stopnie, spowoduje to degradację i dezintagrację antarktycznej pokrywy lodowej. Pokrywa lodowa Antarktyki jest niestabilna już w tym momencie, ale kiedy temperatura przekroczy pewien próg, lodowce zaczną się rozpadać, poziom morza na przestrzeni 500 lat wzrośnie o 15 metrów i będzie to proces nieodwracalny. Oznacza to, że nawet jeśli wrócimy do temperatury sprzed 150 lat, pokrywa lodowa wciąż będzie się rozpadać.

obrazek

De Conto and Pollard, 2016

To porównanie obecnego stanu Antarktyki i tego, jak może ona wyglądać za 500 lat. Widać wyraźnie, że dalsze ocieplenie będzie dla Ziemi nie do wytrzymania.

obrazek

SPECIAL REPORT: GLOBAL WARMING OF 1.5 ºC by IPCC

Ten groźny próg znajduje się pomiędzy 1.5-2 st. C. Jeśli chcemy kontrolować wzrost temperatury na bezpiecznym poziomie, powinniśmy zareagować szybko: zredukować emisję CO2 o połowę do 2030 r. Około 85% energii do 2050 r. powinno być pozyskiwane ze źródeł innych niż węglowe.

Jak szybko osiągniemy poziom ocieplenia o 1.5 st. C? Odpowiadając na to pytanie podkreślę, że te wartości powinny być porównane do danych z epoki przed uprzemysłowieniem, nie dzisiejszych. W tamtym okresie podnieśliśmy temperaturę już o 1 st. C. Według obecnego tempa jej wzrostu można prognozować, że osiągniemy limit ok. 2030 r., a może nawet w 2040 lub później, ale czas nas goni.

Jak możemy zredukować emisję CO? “My” to w tym przypadku naprawdę MY, zwykli ludzie, nie rządy czy korporacje. Kiedy przyjrzymy się emisjom gazów cieplarnianych przez różne gałęzie gospodarki odpowiedź stanie się jasna.

obrazek

IPCC AR5, 2014

Co możeMY zrobić:

  • częściej używać transportu publicznego;
  • oszczędzać energię;
  • zredukować ilość spożywanego mięsa;
  • utylizować śmieci, kupować rzeczy z drugiej ręki, oszczędzać wodę;
  • edukować i promować dobre postawy.

Oczywiście, znaczna część emisji pochodzi z branży transportowej i budowlanej, ale dużo dwutlenku węgla pochodzi również z rolnictwa.

Co powinniśmy robić?

Częściej wybierać transport publiczny zamiast prywatnych pojazdów.

Oszczędzać prąd w domu na tyle, na ile to tylko możliwe.

Zredukować konsumpcję mięsa i produktów odzwierzęcych, ponieważ CO2 jest uwalniany do atmosfery również przez sektor rolniczy.

Stosować recykling lepiej niż obecnie.

Używać produktów z drugiej ręki, ponieważ im mniej konsumujemy, tym mniej produktów będzie wytwarzanych, a tym samym mniej CO2 dostanie się do atmosfery.

Potrzebujemy także systemu informacji dla ludzi i edukacji w tym obszarze. Wiele osób nie jest wciąż świadome, jaka jest rzeczywista skala problemu.

Inną ważną kwestią jest, że nie wystarczy wyłącznie redukować emisji CO2. Wciąż będziemy musieli ekstrahować dwutlenek węgla z atmosfery, jeżeli będziemy walczyć o spowolnienie tempa ocieplania planety.

Istnieją związki pomiędzy zanieczyszczeniem środowiska i ocieplaniem klimatu, które należy w tym miejscu wymienić. Wiele gazów jest czynnikami zanieczyszczającymi i gazami cieplarnianymi, jak N2O, ozon, freony i inne. Są produkowane przez ludzi, zanieczyszczają naszą atmosferę i jednocześnie przyczyniają się do ocieplenia.

obrazek

IPCC AR5, 2014

Ozon również jest gazem zanieczyszczającym, co najmniej w troposferze. Następne w kolejce są aerozole: pył, którego produkujemy bardzo dużo. Czarny węgiel jest szczególnym aerozolem atmosferycznym, który absorbuje duże ilości energii słonecznej, niszczy lodowce, a przy okazji jest szalenie niebezpieczny dla zdrowia. CO2 sam w sobie jest trujący, a jeśli jego stężenie w twoim domu przekracza 1,000 ppm, może być dla ciebie groźny. Inną kwestią, o której powinienem wspomnieć są wysypiska i składowiska śmieci, które wytwarzają dużą ilość metanu.

Szczególne miejsce w tej dyskusji zajmuje plastik. Zanieczyszcza on naszą planetę, a następnie rozkłada się się także uwalniając dwutlenek węgla. Istnieją również mniej oczywiste związki zanieczyszczenia i zmian klimatycznych, np. ze względu na degradację lodu morskiego, zmieniają się środki transportu i wiele statków może obecnie dostać się w rejony Arktyki. Z jednej strony to dobrze, ponieważ skracają się trasy i zmniejsza się konsumpcja paliwa, ale z drugiej strony Arktyka będzie zanieczyszczana, co w znacznym stopniu wpłynie na klimat w tej części świata.

Wreszcie, jedna rzecz powinna zostać powtórzona: im mniej konsumujemy, tym mniejsza produkcja - i tym lepiej dla środowiska. Zmniejszenie produkcji oznacza redukcję ilości odpadów, CO2, metanu i aerozoli.

Naukowcy zawsze ostrzegają nas przed niebezpiecznymi rzeczami. Ale powinniśmy ich słuchać. Wiele regionów, prędzej czy później, odczuje katastrofalne skutki globalnego ocieplenia. Małe kraje na wyspach Pacyfiku będą musiały przenieść się na inne terytoria całkiem niedługo - około 2050 r. Na północy sytuacja może odrobinę dłużej być mniej dramatyczna, ale wszyscy będziemy w jakimś momencie mierzyć się z katastrofą, która jest niewyobrażalna. Mamy nie więcej niż kilkadziesiąt lat, by zadziałać.

Więcej informacji na temat zmian klimatu można znaleźć w raportach IPCC. Są tworzone przez międzyrządowy panel ds. zmian klimatycznych, konsorcjum naukowców, którzy zbierają się, by analizować dane zbierane przez innych do celów badań i tworzą z nich raporty. Informacje w nich zawarte są przetworzone i podane w przejrzystej i przystępnej formie, tak by decydenci, którzy nie są specjalistami mogli je zrozumieć.

obrazek

Ingram Pinn dla  Financial Times, 27 września 2019