Zmiany klimatyczne - co należy wiedzieć (część 2)

We wcześniej przedstawionej części 1 informacji dotyczących zmian klimatycznych, czyli najważniejszego obecnie zjawiska o zasięgu globalnym, przedstawiłem rolę promieniowania słonecznego w kształtowaniu ziemskiego klimatu oraz sprawę najważniejszą – główną przyczynę obserwowanych

zmian klimatu na Ziemi.

Przyczynę nadrzędną obecnie obserwowanych zaburzeń bilansu energetycznego Ziemi, co przekłada się na zaburzenia pogody, można najkrócej określić w sposób następujący:

nasza planeta otrzymuje więcej energii niż emituje w przestrzeń kosmiczną; czynnikiem ograniczającym emisje tej energii jest obecność w atmosferze gazów cieplarnianych, z rosnącą tendencją ich zawartości w ziemskiej atmosferze.

Naukowcy analizując najdłużej prowadzone bazy danych meteorologicznych wykazali, że ekstremalne zjawiska pogodowe, wcześniej zdarzające się z powtarzalnością raz na około 100 lat, obecnie zaczęły występować w okresach dekad. Warto jeszcze przypomnieć ważną informację o której była mowa w

części 1: o ile mechanizmy tych niekorzystnych zjawisk pogodowych są podobne, to ich częstotliwość, intensywność i szybkość niebezpiecznie narasta – to właśnie jest charakterystyczną cechą obecnych, często bardzo niebezpiecznych, zjawisk pogodowych.

Wzorzec klimatyczny – co go kształtuje?

Klimat Ziemi jest zróżnicowany w zależności od szerokości geograficznej oraz od pór roku. Mówiąc o klimacie określonego obszaru mamy na myśli tzw. wzorzec klimatyczny, którym jest powtarzalny, długoterminowy schemat pogody. Jest on różny dla różnych obszarów, gdyż kształtuje go rezultat wzajemnego oddziaływania pomiędzy atmosferą, oceanami, lądami i lodem. Wynik tych

oddziaływań, a będzie on oczywiście różny w różnych obszarach naszej planety, to właśnie warunki pogodowe. Różne więc są wzorce klimatyczne, czyli długoterminowe warunki atmosferyczne, wpływające na życie na Ziemi.

Dla określenia wzorca klimatycznego danego miejsca wykorzystuje się dane pogodowe z okresu 30 lat. O wzorcach klimatu w poszczególnych obszarach naszej planety decyduje dopływ otrzymywanej energii słonecznej oraz ruch Ziemi wokół Słońca. Wpływ na klimat lokalny, regionalny czy sezonowy ma

zmieniający się w ciągu roku kąt padania promieni słonecznych. Ponieważ istotną rolę w tym dopływie energii odgrywa kąt padania promieni słonecznych, to strefa tropikalna ma w tym uzysku energii największy udział.

Znaczenie ma również, zwłaszcza wysokość nad poziomem morza, czy obecność

zbiorników wodnych. Również roślinność może zmieniać klimat danego miejsca i regionu. W sytuacji, kiedy rosnące stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze ociepla Ziemię, to zakłócane jest też rozmieszczenie wielu gatunków flory i fauny. Trzeba więc pamiętać, że obok globalnych zmian klimatycznych wywołanych obecnością gazów cieplarnianych, zmienia się temperatura powietrza w skali lokalnej, co wywoływać będzie zmiany w mikroklimacie, czyli warunkach charakterystycznych dla małej części środowiska.

Rola lodu w kształtowaniu wzorca klimatycznego

Warto zwrócić uwagę na to, że w zestawie powyżej przywołanych głównych ziemskich komponentów kształtujących warunki pogodowe (czyli atmosfera, oceany, lądy) oddzielnie wymieniony jest lód. Okazuje się, że obserwowane obecnie przyśpieszone topnienie lodu znacząco nasila procesy globalnego ocieplenia. Analizując zamieszczony w części 1 opis dotyczący przedstawionego tam Schematu 1 łatwo zrozumieć, dlaczego powstające ciemniejsze powierzchnie, pojawiające się po ustąpieniu pokrywy lodowej, absorbują więcej ciepła (patrz pojęcie albedo).

Dodatkowo, słodka woda z topiących się lodowców zaburza cyrkulację wód oceanicznych, czyli głównego komponentu w bilansie radiacyjnym Ziemi, który to bilans też już opisałem w części 1.

Proces topnienia lodowych zasobów na lądzie ma jeszcze inny ważny aspekt. Proces ten oznacza wzrost poziomu wód morskich. Istnieją dane wskazujące, że w nadchodzących stuleciach możliwe jest podniesienie się tego poziomu o kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt metrów. Tak więc zmiany zachodzące

w lodowych zasobach naszej planety w znacznym stopniu będą kształtować przyszłość tej planety.

Obszarowe zróżnicowanie ziemskiego klimatu

Co jest powodem zróżnicowania klimatu w skali globalnej? Ponieważ w pobliżu równika rejony te są o wiele silniej nagrzewane niż obszary w wysokich szerokościach geograficznych, to gorące powietrze równikowe unosi się, i jako lżejsze płynie od stref równikowych ku północy oraz w kierunku

południowym. W ten sposób ciepło rozprowadzane jest po całej Ziemi. To wpływa oczywiście na zjawiska opadów. Nagrzane powietrze w trakcie wznoszenia rozpręża się i ochładza, co prowadzi do utraty zdolności do utrzymania wilgoci, wywołując opady w strefie równikowej. Jednocześnie,

przemieszczające się wysoko masy powietrza oddalają się od stref równikowych, w kierunku biegunów.

Gdzieś po drodze, jako powietrze coraz bardziej cięższe, bo schłodzone, opada ku powierzchni i zawracane jest w postaci zimnego wiatru. Niestety, ten dotychczasowy globalny wzorzec globalnego przemieszczania się mas powietrza zaczyna być modyfikowany, zmieniając wcześniejsze wzorce klimatyczne różnych obszarów.

Jedna jest jeszcze ważna sprawa dotycząca globalnego przemieszczania się energii w obrębie naszej planety.

Jak wspomniałem o tym już wcześniej, większym niż atmosfera magazynem energii cieplnej jest woda mórz i oceanów. Wynika to ze znacznie większej pojemności cieplnej wody niż powietrza. Właśnie dlatego prądy oceaniczne, przemieszczające się w skali globalnej, są ważnym czynnikiem stabilizującym

klimat w skali globalnej, a zaburzenie tras ich dotychczasowego przemieszczania się to poważne zaburzenia klimatu, wręcz w skali globalnej.

I tu jeszcze ciekawa informacja obrazująca zdolności kumulowania energii przez oceany: powierzchniowa warstwa oceanów, o miąższości zaledwie 10-15

centymetrów (!) magazynuje w sobie tyle ciepła co cała atmosfera.

Sprzężenia zwrotne

Inną jeszcze cechą zmieniającego się ziemskiego klimatu są dwa zjawiska: samonapędzające się – sprzężenia zwrotne dodatnie, jak również, samowyhamowujące się – sprzężenia zwrotne ujemne.

W procesach mających wpływ na klimat przeważają sprzężenia zwrotne dodatnie, czyli wzmacniające zmiany klimatyczne będące rezultatem kumulacji ciepła w atmosferze.

⸎ Ważnym, wśród sprzężeń dodatnich, jest sprzężenie pary wodnej. Para wodna jest jednym z tych gazów, które mają właściwości absorbowania energii promieniowania słonecznego. Wzrost koncentracji pary wodnej zmniejsza przejrzystość atmosfery dla promieniowania podczerwonego (IR), co wywołuje

dodatni trend procesu ocieplania. Mechanizm sprzężenia jest tu następujący: wyższa temperatura → to większe odparowanie wody → co wywołuje wzrost nasycenia parą wodną → czyli lepsze są warunki kumulacji promieniowania w obrębie atmosfery → a to powoduje wzrost temperatury → wyższa

temperatura → to większe odparowanie ... i tak dalej od początku.

⸎ Innym rodzajem dodatniego sprzężenia zwrotnego jest sprzężenie związane z chmurami.

W skali globalnej na rolę chmur w bilansie energetycznym atmosfery ziemskiej można spojrzeć dwojako:

1. chmury odbijają promieniowanie słoneczne, czyli utrudniają ich penetrację do atmosfery ziemskiej – przeciwdziałają więc procesom kumulacji promieniowania;

2. chmury pochłaniają promieniowanie podczerwone będące ciepłem pochodzącym od nagrzewającej się powierzchni Ziemi – czyli, wzmacniają

efekt cieplarniany.

Który z tych dwu mechanizmów przeważa? Nie ma tutaj wśród badaczy pełnej zgodności poglądów, gdyż różne grupy przypisują różne wagi znaczeniowe do określonych składowych wpływających na analizowane bilanse energii. W ocenie sprzężenia zwrotnego związanego z chmurami przeważa jednak pogląd, że jest ono dodatnie, czyli wzmacniające proces globalnego ocieplenia.

⸎ Z pośród innych jeszcze sprzężeń zwrotnych, czego konsekwencją są zaburzenia klimatyczne, warto jeszcze wspomnieć o sprzężeniu związanym z wpływem pokrycia powierzchni Ziemi, co ma wpływ na wartość albedo naszej planety (patrz pojęcie albedo w cz.1.). Najważniejszymi są tu zmiany związane z

topnieniem lodu i śniegu, czyli procesami wynikającymi ze wzrostu temperatury.

Zwiększanie się ciemniejących powierzchni lądowych i wodnych, absorbujących promieniowanie słoneczne, to mniejsza ilość energii wypromieniowanej w kosmos. Procesy ubytku pokrywy lodowej i śnieżnej oznaczają więc

dodatnie sprzężenie zwrotne.

⸎ Oczywiście są również sprzężenia zwrotne ujemne, niwelujące niekorzystne tendencje zmian klimatycznych. Są one jednak w wyraźnej mniejszości w porównaniu ze sprzężeniami dodatnimi. O jednych z nich już wspomniałem powyżej, przedstawiając sprzężenie związane z chmurami/parą wodną.

Są zwolennicy poglądu którzy wskazują, że wraz ze wzmacnianiem procesów parowania wody przybywać będzie chmur odbijających promieniowanie słoneczne. I to właśnie ujemne sprzężenie zwrotne będzie (?) hamować procesy ocieplenia. Niewątpliwie procesy te będą przebiegać różnie, w

różnych obszarach naszej planety.

Samoneutralizujące się sprzężenia zwrotne

Pewną nowością jest pogląd, że obok samonapędzających i samowyhamowujących sprzężeń zwrotnych mogą być też

⸎ sprzężenia samoneutralizujące się.

Chodzi tu o zjawiska pogodowe, będące rezultatem zmian klimatycznych, które będą same się wzajemnie neutralizować. Chodzi o następujące

sytuacje: analizując w obrębie określonego obszaru, w dłuższym okresie czasu, wielkość opadów, temperaturę i wilgotność powietrza, nie obserwuje się zmian tych parametrów meteorologicznych, a jednocześnie uzasadniony jest pogląd, że zaistniała "nowa jakość”, mająca związek z ogólną tendencją zmian, jakie są charakterystyczne dla zjawisk zmian klimatu.

Sytuację taką opisali naukowcy Instytutu Zmian Środowiskowych Uniwersytetu Oxfordzkiego, badających ryzyko suszy na obszarze okolic Sao Paulo (Brazylia). Badali w tym rejonie czynniki decydujące o zjawisku suszy, zwłaszcza dwa: opad deszczu i procesy parowania.

Uwzględniając historyczne dane meteorologiczne wykazali, że na tym terenie wyraźnie wzrosło ryzyko opadów deszczu wynikające z powodu wzrostu temperatur powietrza. W wyniku pomiarów wykazali jednocześnie, że

wzrosła też intensywność parowania.

Analizując te dane, dla badających nie było wątpliwości, że zmiany

klimatyczne były powodem zmian obu tych parametrów meteorologicznych – wielkości opadów i intensywności parowania. Połączenie obu tych przeciwstawnych tendencji, i co najważniejsze, obu wyraźnie intensywniejszych niż były wcześniej obserwowane, spowodował, że wypadkowy obraz suszy

na tym terenie pozostał bez zmian. W opinii tych naukowców wpływ zmian klimatycznych na wzrost temperatury, ilości opadów i tempa procesów parowania w tym obszarze był niekwestionowany, a jednocześnie ryzyko suszy było identyczne jak w latach wcześniejszych, kiedy nie istniał problem zmian

klimatycznych na tym obszarze. Wystąpił więc przypadek samoneutralizującego się sprzężenia.

Zmiany klimatyczne, zwłaszcza globalne ocieplenie, to stale jeszcze jest, i chyba długo będzie, „temat gorący”, wywołujący dyskusje i spekulacje. W pewnym sensie sytuacja taka jest pozytywna, gdyż może sprzyjać lepszemu poznawaniu zjawiska, mającego przecież znaczenie globalne, dotyczące nas wszystkich. Niech jednak te dyskusje o przyczynach i istocie tych zmian, a zwłaszcza stawiane wnioski, będą kompetentne, oparte na faktach, a nie na myśleniu życzeniowym; co jeszcze ważniejsze, niech będą pozbawione myślenia ukierunkowanego politycznie.

Nie „zagadamy” realnie istniejącego faktu: rośnie emisja gazów cieplarnianych. Niestety każda nowa porcja tych gazów wprowadzona do atmosfery kumuluje się w niej rok po roku, wybijając z równowagi dotychczasowy naturalny rytm przyrody. Wzrost ładunku gazów cieplarnianych to wzrost ilości zatrzymywanej i kumulowanej w atmosferze energii, która wcześniej ulatywała z nagrzanej Ziemi w kosmos. Właśnie ta kumulacja i zwiększająca się nadwyżka energii, to przyczyna globalnych niebezpiecznych zmian, które są faktem, a w które wielu woli nie wierzyć.

Tekst i zdjęcia

Stanisław Hławiczka