Czy grozi nam ocieplenie czy zlodowacenie?

Łukasz Kacprowicz | Warto wiedzieć więcej
Na klimat panujący na Ziemi wpływa w różnym stopniu wiele czynników. Niewątpliwie najważniejsza jest rola Słońca, bez którego nie było by komu zastanawiać się nad klimatem. Dostosowując się jednak do wniosków wynikających z raportu IPCC zacznę od najważniejszego według nich.

Atmosfera

Kula ziemska jest otoczona atmosferą, w skład której wchodzą azot, tlen, argon, które stanowią 99% oraz para wodna, dwutlenek węgla, podtlenek azotu, metan, śladowe ilości gazów szlachetnych takich jak hel, neon, krypton, ksenon oraz związki chemiczne (np. siarki) i aerozole atmosferyczne. Część z nich to tzw. gazy cieplarniane, których obecność powoduje zatrzymywanie ciepła wypromieniowywanego przez Ziemię. Szacuje się, że dzięki nim temperatura jest wyższa o około 33°C. Do gazów tych należą para wodna, dwutlenek węgla, ozon, metan, podtlenek azotu oraz wytworzone przez człowieka chlorowcopochodne węglowodorów: freony i halony. Różnią się one tym od azotu, tlenu czy argonu, że pochłaniają promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie promieniowania cieplnego Ziemi (maksimum wypada w okolicy 10 mikrometrów) Najważniejsza dla efektu cieplarnianego jest para wodna. Dwutlenek węgla jest na drugim miejscu, a na trzecim miejscu metan, który ma ponad dwudziestokrotnie wyższy od CO2 potencjał cieplarniany. Jeszcze większą zdolność zatrzymywania ciepła ma podtlenek azotu (ok 300 razy większy od CO2), który jest między innymi w naturalny sposób uwalniany przez oceany i lasy tropikalne. Najbardziej niebezpieczne są halony i freony, które mają potencjał cieplarniany nawet dwadzieścia tysięcy razy wyższy i są bardzo trwałe (nawet tysiące lat). W związku z różną zawartością w atmosferze gazów mających wpływ na zatrzymywanie ciepła ich udział w efekcie cieplarnianym jest różny. Szacuje się, że para wodna odpowiada nawet za 95% tego efektu, dwutlenek węgla za 3,62%, podtlenek azotu za 0,95%, metan za 0,36%, a freony, halony i inne za 0,07%. Emisja tych wszystkich gazów przez człowieka jest na poziomie 0,29%, co odpowiada za zmianę temperatury ziemi na poziomie 0,095°C. Wpływ emitowanego przez człowieka CO2 jest na poziomie 0,117%, co odpowiada za zmianę temperatury o,038°C, a w tym ze spalania paliw kopalnych (około 37% po odjęciu emisji z rolnictwa, itd.) otrzymujemy zmianę globalnej temperatury w okolicach 0.014°C. O ile rzeczywiście CO2 ma taki wpływ. Przytoczę tu trzy natychmiast nasuwające się przyczyny wątpliwości: Powiązanie wybuchów największych wulkanów z wykresem temperatury nie daje żadnych podstaw do znalezienia takiej zależności. Przykładowo słynny wybuch Krakatau, który wyemitował jednorazowo więcej CO2 niż sumaryczna emisja cywilizacji przemysłowej na przestrzeni dziejów, nie spowodował „globalnego ocieplenia”. Około 550 milionów lat temu poziom dwutlenku węgla był ponad 20 razy większy, a temperatura była dużo niższa niż obecnie i lądy w znacznej części były pokryte lodowcami. CO2 ma ciężar właściwy 1,98 podczas gdy powietrze 1,29. Jest znacznie cięższy i w związku z tym jego rozkład w atmosferze jest bardzo zmienny w zależności od miejsca i wysokości. Największe stężenie osiąga przy powierzchni ziemi. Dla przykładu jego stężenie na poziomie gleby osiąga w lasach 0,06, podczas gdy w tym samym miejscu na poziomie koron drzew będzie już dwa razy mniejszy. Oczywiście, o ile wiatry nie zakłócą wyników pomiarów. Jaki będzie więc jego rzeczywisty udział w wysoko umiejscowionych gazach szklarniowych zawracających ciepło do ziemi? Dla przypomnienia ciężar właściwy tlenu=1,43, azotu=1,25, metanu=0,72, wodoru=0,09.

Oceany

Oceany są ogromnym zbiornikiem, o olbrzymiej pojemności cieplnej. Objętość wód w nich zgromadzonych to około 515 milionów kilometrów sześciennych. Około 50% z tego to wody głębinowe i okołobiegunowe, o temperaturze poniżej 3°C. Cieplejsze, lżejsze wody powierzchniowe, mające bezpośredni, bieżący wpływ na stabilizację klimatu (temperatura, wilgotność, wiatry i huragany, ilość emitowanych gazów, itd.) od głębokich, ciężkich i zimnych oddziela warstwa tzw. termokliny (woda o temperaturze 8°C do 10°C), która zapobiega mieszaniu. Dzięki temu, że wody te nie mieszają się, oraz dzięki schładzaniu wody w okolicach okołobiegunowych i ich opadaniu jako cięższych, występują prądy morskie, które schładzają okolice równikowe i dogrzewają okolice bliższe biegunom. Przykładem jest ciepły prąd Golfstrom, który umożliwia życie w północnej Europie. Oceany mają stężenie dwutlenku węgla około 50 razy większe niż powietrze. Są ogromnym jego zbiornikiem. CO2 ma wyższą rozpuszczalność w wodzie chłodniejszej, w związku z czym, w czasie zmian klimatycznych, w czasie których wzrasta temperatura na ziemi, uwalnia się jego coraz więcej w miarę powolnego ogrzewania wód oceanicznych. Jest to proces wtórny do podniesienia się średnich temperatur.

Wulkany

Erupcje wulkanów są stałym zjawiskiem w dziejach Ziemi. Największe z nich zmieniały klimat i warunki życia na wiele lat. To co znamy z naszych czasów, to tylko mizerne namiastki supererupcji. Największymi były te, które stworzyły trapy syberyjskie i prawdopodobnie razem z współczesnym im impaktem asteroidy Chicxulub i kilku mniejszych przyczyniły się 500 milionów lat temu do wyginięcia dinozaurów. Szacuje się, że sumaryczne wylewy lawy znacznie wtedy przekroczyły 1,5 miliona km³. Dla porównania największa znana bezpośrednio ludzkości erupcja to 150 do 180 km³ wyrzuconych materiałów przy wybuchu w maju 1815 roku wulkanu Tambora w Indonezji. Wrzut pyłów do atmosfery był tak duży, że na kilka lat od o 2°C do 4°C obniżyła się temperatura w Europie. W następnym roku po erupcji przez całe lato utrzymywały się chłodne opady, przez co został on nazwany rokiem bez lata. A wybuch ten był o cztery rzędy słabszy od wspomnianego wcześniej. Najbardziej znanym dzisiaj superwulkanem jest Yellowstone. Pod jego powierzchnią znajduje się ogromna komora magmowa, o objętości około 2.500 km³, zawierająca roztopioną skałę, nasyconą gazami o ciśnieniu wielu tysięcy atmosfer. Jest zasilana bezpośrednio z jądra ziemi. Ostatnia jego wielka erupcja miała miejsce 640.000 lat temu, w czasie której zostało wyrzucone ponad 1000 km³ materiałów. Porównam to z jednym z największych znanych ludzkości wybuchem wulkanu Krakatau w 1883 roku. Wyrzucił on „tylko” 18 km³ materiału i utworzył chmurę pyłów, które powodowały zaćmienia Słońca na całym świecie jeszcze przez rok. Spowodował falę tsunami o wysokości prawie 40 metrów, która zabiła 36 tysięcy ludzi. Przypomnę również, że tylko ta erupcja wprowadziła więcej CO2 do atmosfery niż cała działalność przemysłowa człowieka i mimo tego nie nastąpiło zabójcze „globalne ocieplenie”, a poziom CO2 szybko wrócił do normy. A superwulkan Yellowstone od 2004 roku wykazuje niebezpieczną aktywność, wypiętrzając centrum kaldery z nienotowaną do tej pory szybkością, przy zapadających się obrzeżach. Nawet znacznie mniejszy jego wybuch niż 2,1 mln, 1,3 mln czy 640 tys. lat temu, spowoduje zniszczenie Stanów Zjednoczonych i wulkaniczną zimę na całym świecie z powodu emisji do atmosfery ogromnych ilości tlenków siarki, tworzących później wokół Ziemi parasol aerozoli odbijających światło słoneczne. O innych bardzo przykrych skutkach nie wspomnę, jako że tematem wiodącym tego tekstu jest „globalne ocieplenie”. Superwulkan Yellowstone jest tylko jednym z wielu mu podobnych, rozrzuconych po całym świecie i wybuchających z właściwą dla nich częstotliwością. Jeden z nich, Toba na Sumatrze, około 75 tysięcy lat temu prawdopodobnie ograniczył ludzką populację do kilku tysięcy. Warto wspomnieć tu o takich superwulkanach jak Taupo Lake na Nowej Zelandii, który wybucha co około 65 tysięcy lat, czy japońskie na Kiusiu. Znacznie słabszy od jakiegokolwiek superwulkanu, zwykły wulkan Thera około 3.500 lat temu przyczynił się do zagłady cywilizacji minojskiej. Czy, kiedy i który z superwulkanów wybuchnie? Z jaką siłą? Nie wiadomo. Ale jeśli się to zdarzy, to ludzkość stanie przed bardzo poważnym problemem. Dodatkowym zagrożeniem są coraz większe naprężenia między niektórymi płytami tektonicznymi, oraz wchodzenie okresowe (cykl 11.000 lat) Ziemi do obszaru o zwiększonej gęstości asteroid, meteoroidów i innych resztek kosmicznych. Każde z takich zdarzeń może przyczynić się do obudzenia któregoś z superwulkanów.

Trzęsienia ziemi

Duże podwodne trzęsienia ziemi, mogą spowodować znaczne ruchy wód głębinowych, tsunami i wypłynięcie zimnych wód na miejsce cieplejszych powierzchniowych. Udowadniają to zjawisko silne deszcze padające po trzęsieniach dna morskiego w rejonie jego wystąpienia, czego przyczyną jest nagłe schłodzenie powietrza od powierzchni oceanu. Przy znacznej skali takiego zjawiska może wystąpić znaczne oziębienie otoczenia. Dodatkowo zmiana temperatury powietrza nad takimi masami wód powoduje zmianę rozkładu ciśnień i zwiększenie napływu polarnego powietrza. Wielkie trzęsienie ziemi na Alasce, w roku 1899 spowodowało ochłodzenie klimatu i wzmożone opady śniegu. Wytłumaczenia tego faktu należy szukać w wymieszaniu cieplejszych powierzchniowych i zimniejszych głębinowych wód przyległego oceanu, co spowodowało czasowe, miejscowe obniżenie temperatur. Można wykazać korelację między wielokrotnymi silnymi wstrząsami podwodnymi w procesie silniejszego kształtowania płyt tektonicznych z okresami zlodowaceń. Grożące od dawna bardzo silne trzęsienia ziemi na styku płyt tektonicznych na zachodzie Stanów Zjednoczonych, mogą w związku z tym w każdej chwili, oprócz kolosalnych lokalnych zniszczeń, zakłócić równowagę termiczną oceanu i doprowadzić do znacznego ochłodzenia klimatu ziemskiego. Warto wiedzieć, że wystarczy aby średnia temperatura spadła tylko o 1°C, abyśmy doświadczyli powrotu lodowców w Europie. Te mało znane zależności bardzo ciekawie i mądrze przedstawił w swojej pracy „Człowiek i klimat” geolog Bogdan Góralski.

Impakty i pyły kosmiczne

Impakt asteroidy Chicxulub pół miliarda lat temu spowodował tak poważne zmiany klimatyczne i środowiskowe, że wyginęła większość organizmów żywych. Na przestrzeni dziejów Ziemia była wiele razy bombardowana różnymi przybyszami z kosmosu. Te największe pozostawiły swoje ślady w postaci kraterów, osadzonych warstw materiału wybitego w czasie uderzenia, gwałtownych zmian klimatycznych, ilości i różnorodności organizmów żywych, które przetrwały zmiany, jak również ślady w postaci składu powietrza uwięzionych w „wiecznym” lodzie w pęcherzyków. Badania tych ostatnich sugerują okresowość „bombardowań” Ziemi i zbliżanie się do kolejnego nasilenia impaktów. Uderzenie w powierzchnię Ziemi nawet niewielkiej asteroidy wyrzuca do atmosfery znaczne ilości materii oraz może naruszyć wątpliwą równowagę, doprowadzając do silnego trzęsienia ziemi czy erupcji superwulkanu, w zależności od siły i miejsca uderzenia. Uderzenie w ocean może dodatkowo zaburzyć warstwę termokliny, powodując wymieszanie ciepłych wód powierzchniowych z zimnymi, głębinowymi. W każdym z tych przypadków następuje większe lub mniejsze ochłodzenie. Nawet przejście w pobliżu Ziemi dużego obiektu może spowodować bardzo poważne szkody i zmiany, w związku z oddziaływaniem grawitacyjnym i elektromagnetycznym. W zależności od odległości i wielkości, może spowodować znaczne pływy oceanu, a nawet poruszenie płyt tektonicznych oraz naruszenie pola magnetycznego Ziemi. Bardzo ciekawie i niestandardowo przedstawił problem impaktów Tomasz Urbaś na swoim blogu. Istnieje również możliwość wejścia układu Słonecznego w chmurę pyłu kosmicznego. Takie chmury, większe i mniejsze, są w wielu miejscach przestrzeni kosmicznej. Ewentualne zaistnienie takiego przypadku spowoduje docieranie do powierzchni Ziemi mniej energii słonecznej, co doprowadzi do ochłodzenia.

Słońce, Księżyc i promieniowanie kosmiczne

Wpływ Słońca na klimat Ziemi jest bezsporny. Ilość energii przez nie dostarczanej ( 5,5·1024 J) jest ponad dziesięć tysięcy razy większa od ilości energii produkowanej przez człowieka. Jest to na szczęście prawie niezmienna ilość, gdyż inaczej życie na Ziemi mogło by szybko przestać istnieć. Jednak były w przeszłości i będą w przyszłości „chwilowe” zakłócenia w jej dostawie. Takie zakłócenia mogą spowodować na przykład wspomniane wcześniej chmury pyłu kosmicznego, będące na drodze układu słonecznego, czy największe erupcje wulkanów, powodujące powstanie długotrwałych chmur pyłów w atmosferze, zmniejszających dopływ energii słonecznej. Promieniowanie kosmiczne docierające do atmosfery ziemskiej, jonizuje atomy powietrza, które stają się wspaniałymi jądrami kondensacji dla skraplania pary wodnej. Im więcej skroplonej pary wodnej w atmosferze, tym więcej chmur zatrzymujących promieniowanie cieplne. Ilość docierającego do ziemi promieniowania kosmicznego zależy od pola magnetycznego Słońca i Ziemi. Im więcej zakłóceń magnetycznych na Słońcu, czyli więcej plam słonecznych, tym więcej promieniowania kosmicznego dociera do Ziemi. Porównanie ilości tych plam ze średnią odnotowywaną temperaturą w czasie nawet ostatniego tysiąclecia wskazuje na silną liniową zależność. Niewątpliwie również Księżyc ma swój wpływ na klimat. Poruszając wraz ze Słońcem, dzięki siłom grawitacyjnym, masy wód oceanicznych, powoduje zjawisko pływów morskich, które przyspieszają mieszanie wód powierzchniowych i wraz z wiatrami powodują upweling.

Dodaj nową odpowiedź

Zawartość pola nie będzie udostępniana publicznie.
  • Image links with 'rel="lightbox"' in the <a> tag will appear in a Lightbox when clicked on.
  • Image links from G2 are formatted for use with Lightbox2
  • Image links with 'rel="lightshow"' in the <a> tag will appear in a Lightbox slideshow when clicked on.
  • Links to HTML content with 'rel="lightframe"' in the <a> tag will appear in a Lightbox when clicked on.
  • Links to video content with 'rel="lightvideo"' in the <a> tag will appear in a Lightbox when clicked on.
  • Links to inline or modal content with 'rel="lightmodal"' in the <a> tag will appear in a Lightbox when clicked on.
  • Use to create page breaks.

Więcej informacji na temat formatowania

CAPTCHA
Przepisz cyfry i litery z obrazka. Stanowi to zabezpieczenie przed spamem. Jeśli znaki są nieczytelne, kliknij ikonę odświeżenia obrazka (dwie strzałki nad ikoną głośnika).