Strona głównaPytania → Zmiany klimatu i globalne ocieplenie

Zmiany klimatu i globalne ocieplenie

Pytanie

Pyta Marcin

Zmiany klimatu to rzecz naturalna. Wiadomo, że zmieniał się on wielokrotnie. Bywało znacznie cieplej (np. Jura, Kreda), bywało zimniej (np. Plejstocen), dlaczego więc ostatnie (relatywnie niewielkie w skali geologicznej) ocieplenie ma nie być naturalne, a nawet jak mamy w tym jakiś udział, to czemu tym się przejmować?

Odpowiedź

Odpowiada Prof. Szymon Malinowski

Klimat, a raczej średnia temperatura globu, jest bezpośrednią pochodną bilansu energetycznego naszej planety: tego ile energii słonecznej absorbuje system klimatyczny planety i tego ile energii jest wypromieniowywane w przestrzeń kosmiczną. W momencie gdy bilans jest zrównoważony klimat się nie zmienia, gdy rośnie zawartość energii w systemie klimatycznym to planeta się ociepla, a gdy spada Ziemia się ochładza. I obecne, i przeszłe zmiany klimatu rozumiemy w tym sensie, że rozumiemy przyczyny, które prowadziły do zachwiania równowagi in plus i in minus.  W przypadku np. epok lodowcowych pierwotnym impulsem zmian (i na plus i na minus) były zmiany w dopływie promieniowania słonecznego powodowane zmianami kształtu orbity i nachylenia osi Ziemi. Obecnie te astronomiczne impulsy też działają i — co jest kluczową kwestią — gdyby nie inny, znacznie silniejszy efekt, Ziemia powoli „staczałaby się” w kolejną epokę lodowcową. Ten inny, znacznie silniejszy efekty to wtłaczanie przez nas, ludzkość, do systemu klimatycznego węgla w postaci CO$_2$, co powoduje że atmosfera staje się coraz lepszą izolacją planety i mniej promieniowania długofalowego ucieka w kosmos. Obecna zmiana klimatu, w przeciwieństwie do przeszłych, nie jest więc naturalna, działa też przeciwnie do naturalnych wymuszeń.

Dwutlenek węgla jest silnym gazem cieplarnianym i nie podlega żadnym wydajnym mechanizmom usuwania go z powietrza. Ten dodawany przez nas CO$_2$ był już kiedyś w atmosferze i był przez naturę w ciągu dziesiątków i setek milionów lat mało wydajnymi mechanizmami usuwany z systemu klimatycznego i deponowany w skałach osadowych. Ten spadek koncentracji CO$_2$ w okresie milionów lat kompensował powolny, zauważalny także w skali milionów lat wzrost mocy Słońca, co w sumie dawało dosyć stabilne (choć oczywiście nie stałe) warunki w których rozwijało się życie. Co ciekawe, usuwanie CO$_2$ odbywało się w sposób selektywny: w procesie fotosyntezy preferowany jest izotop węgla $^{12}$C i stąd jego „nadwyżka” w całej materii organicznej, a także w paliwach kopalnych. To jeden z dowodów które pozwalają nam teraz jednoznacznie stwierdzić, że spalanie paliw kopalnych przez naszą cywilizację jest przyczyną wzrostu koncentracji CO$_2$ w atmosferze.

Obecny proces szybkiego dodawania CO$_2$ do systemu klimatycznego prowadzi do szybko narastającej nierównowagi energetycznej: w tej chwili wynosi ona ok. 0.6W/m$^2$ planety i ma silną tendencję wzrostową. Innymi słowy system klimatyczny gromadzi energię w narastającym tempie, co prowadzi do coraz szybszego ocieplania klimatu. I tu dochodzimy do sedna sprawy: tempa zmian. O ile rzeczywiście, jak na razie, aktualna zmiana klimatu jest mała w skali geologicznej (wynosi ok. 1/5 amplitudy zmian między glacjałem i interglacjałem), to jednak, jeśli jej nie powstrzymamy, doprowadzi w bardzo szybkim tempie do osiągnięcia temperatur przekraczających najwyższe wartości z okresu plejstocenu. Aktualne tempo wzrostu temperatury globu nie ma precedensu. Żaden proces naturalny w historii geologicznej nie przygotował przyrody na zmiany których doświadcza i doświadczy.

Znając geologię wiemy, że gdy tempo zmian klimatycznych przekracza tempo możliwości dostosowania się świata przyrody to następuje tzw. wielkie wymieranie, które dramatycznie zmienia obraz planety. Ponieważ, wbrew pozorom, całe nasze życie zależy od tego co daje nam świat przyrody, obawiamy się, że my też możemy stać się obiektem tego wymierania, a przynajmniej że zniszczy ono podstawy działania naszej cywilizacji. Te obawy mają dobre uzasadnienie naukowe. Niemal 56 milionów lat temu wzrost temperatury Ziemi (spowodowany oczywiście innymi czynnikami) doprowadził do gwałtownej emisji gazów cieplarnianych z pokładów klatratów metanu, które gromadziły się wcześniej w długim okresie chłodniejszego klimatu. Z tego powodu temperatura globu gwałtownie wzrosła (ocenia się, że o 6C w ciągu 20 tys. lat, powyżej górnej granicy wcześniejszych fluktuacji klimatu) i wyginęło wiele gatunków. Jeśli wskutek emisji gazów cieplarnianych ze spalania paliw kopalnych podniesiemy podobnie, tylko w szybszym tempie, temperaturę powierzchni globu, możemy sami doprowadzić do wymierania.

Co więcej, Ziemia posiada w tej chwili, podobne jak w okresie PETM (wspomnianego Paleoceńsko-Eoceńskiego Maksimum Termicznego) zasoby klatratów i samego metanu w wiecznej zmarzlinie.  Jest więc możliwe, że w trakcie wzrostu temperatury globu spowodowanej spalaniem paliw, uruchomimy zostanie dodatkowo, podobny do tego w PETM, proces naturalnej emisji gazów cieplarnianych. W tej sytuacji zagrożenie nie tylko naszej cywilizacji, ale w ogóle gatunku będzie bardzo duże. Wydaje nam się, że jest mała szansa na uruchomienie tej naturalnej emisji, jeśli utrzymamy temperatury globu na poziomie nie większym niż maksima w plejstocenie, czyli 2C powyżej temperatury sprzed epoki przemysłowej, tzn. ok. 1.2C powyżej tego co mamy teraz. Ale żeby to zrobić musimy najpierw gwałtownie zmniejszyć, a potem w ogóle zahamować emisje gazów cieplarnianych z paliw kopalnych oraz musimy przestać zasilać system klimatyczny w węgiel.

Więcej na opisane tu tematy można przeczytać w artykułach na stronie naukaoklimacie.pl, polecam przede wszystkim:

http://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/koniec-holocenu-10

http://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/czy-i-dlaczego-klimat-ziemi-sie-zmienia-4

http://naukaoklimacie.pl/fakty-i-mity/mit-klimat-zmienial-sie-juz-wczesniej-dzis-jest-tak-samo-1

http://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/zmiany-klimatu-kiedys-i-dzis-w-80-lat-do-klimatu-z-czasow-dinozaurow-78

http://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/globalne-ocieplenie-wersja-dla-niewtajemniczonych-54