Drukuj
Czerwiec 2005 autor: Katarzyna Kromka

Efekt cieplarniany. Zmiany klimatyczne, cz. III


Zmiany klimatyczne, cz. III ilustr.:spinelli/pinezka.pl

   Występujące w sposób naturalny w atmosferze ziemskiej tzw. "gazy cieplarniane" zatrzymują ciepło, nie pozwalając na jego nadmierne wypromieniowanie, podobnie jak działają szklane tafle w szklarniach. Zjawisko to, zwane efektem cieplarnianym (szklarniowym) jest więc naturalne i dobroczynne dla biosfery, obawy budzi jednak jego nasilenie spowodowane nadmiernym stężeniem gazów cieplarnianych w atmosferze, które może spowodować globalny wzrost temperatury.



   Rozważania o procesach klimatotwórczych zachodzących na powierzchni naszej planety zaprezentowane w poprzednim odcinku cyklu dowodzą, że czynnikiem decydującym o klimacie Ziemi jest energia otrzymywana od Słońca. W naturalny sposób część z tej energii zostaje odbita od powierzchni planety z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Przed nadmierną utratą energii chroni Ziemię warstwa atmosfery – gdyby nie ona, średnia temperatura powierzchni Ziemi wynosiłaby minus 18 stopni Celsjusza (obecnie wynosi plus 15). Występujące w sposób naturalny w atmosferze ziemskiej tzw. "gazy cieplarniane" zatrzymują ciepło, nie pozwalając na jego nadmierne wypromieniowanie, podobnie jak działają szklane tafle w szklarniach. Zjawisko to, zwane efektem cieplarnianym (szklarniowym) jest więc naturalne i dobroczynne dla biosfery, obawy budzi jednak jego nasilenie spowodowane nadmiernym stężeniem gazów cieplarnianych w atmosferze, które może spowodować globalny wzrost temperatury. 

   Największy udział w efekcie szklarniowym, zwłaszcza w warunkach naturalnych, ma para wodna. Pojawia się ona w atmosferze na skutek parowania wód z powierzchni Ziemi. Z punktu widzenia wpływu człowieka na efekt cieplarniany para wodna nie jest jednak tak istotna, jak pozostałe gazy szklarniowe, zwłaszcza dwutlenek węgla. Występuje on naturalnie w atmosferze Ziemi, ale jego zawartość znacząco wzrosła od czasu rewolucji przemysłowej, a więc w okresie nasilenia jego emisji wskutek spalania paliw kopalnych do celów przemysłowych. 
   Inny gaz cieplarniany, metan, pojawia się w powietrzu w efekcie działalności bakterii żyjących na podmokłych terenach bagiennych, wysypiskach śmieci i szczątkach zwierząt.
   Freony, które w naturalnych warunkach w ogóle w atmosferze nie występują, spowija zła sława głównie z powodu ich wpływu na powstawanie dziury ozonowej (Ozon dobry, ozon zły), mają one jednak również udział w efekcie cieplarnianym.
   Ozon także wpływa na nasilenie tego zjawiska, należy jednak wyraźnie podkreślić, że w tym przypadku chodzi o ozon występujący w przyziemnych warstwach atmosfery, a nie o ozon stratosferyczny.
   Do gazów cieplarnianych zaliczyć można również tlenek azotu, na wzrost stężenia którego w atmosferze wpływa energetyka, motoryzacja i nawozy sztuczne. 

 

ilustr:spinelli/pinezka.pl

   Współcześnie naukowcy zaobserwowali szereg zjawisk, świadczących o postępującym procesie globalnego ocieplenia:

1. Na przestrzeni ostatnich 100 lat średnia temperatura na Ziemi wzrosła o 0,6 stopni Celsjusza. Lata 90. XX wieku były najcieplejszą dekadą od 1860 roku, a rok 1998 – rokiem o najwyższych temperaturach. Zaś w ostatnim tysiącleciu to w wieku XX nastąpił prawdopodobnie największy przyrost temperatury na północnej półkuli (o półkuli południowej mamy mniej informacji).
2. Zmalały różnice między temperaturą w dzień i w nocy, zwiększyła się liczba dni upalnych, zmniejszyła się liczba dni z mrozem.
3. Wzrosły stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze:
 – dwutlenku węgla z 280 ppm* w latach 1000-1750 do około 370 ppm obecnie, co stanowi wzrost o około 31%, zaś aktualne stężenie dwutlenku węgla jest najwyższe od co najmniej 420 000 lat, a być może nawet od 20 milionów lat;
– metanu z 0,7 ppm w roku 1750 do 1,7 ppm w 2000 r., czyli o ok. 151%;
– podtlenku azotu z 0,27 ppm w 1750 r. do 0,32 ppm w 2000 r., czyli o około 17%;
– ozonu troposferycznego (czyli ozonu tworzącego się w troposferze, a nie w warstwie ozonowej) o około 35% między rokiem 1750 a 2000.
4.
W XX wieku wzrosła temperatura oceanów, a poziom oceanów podnosił się o 1-2 mm na rok na skutek wzrostu objętości wody wraz ze wzrostem temperatury.
5. Na skutek zwiększonego parowania wzrosła ilość opadów na półkuli północnej średnio o 5-10%, zwiększyła się częstość występowania ekstremalnych opadów atmosferycznych w umiarkowanych i wysokich szerokościach geograficznych, w związku z czym zwiększyła się częstość występowania powodzi.
6. Zmieniła się długość i czas następowania pór roku, okres zlodzenia rzek i jezior w zimie skrócił się średnio o dwa tygodnie.
7. W niektórych rejonach Azji i Afryki wzrosła częstość i intensywność susz w miesiącach letnich.
8. Lodowce górskie zmniejszyły swój zasięg, rośliny górskie rosną w coraz wyższych partiach gór.
9. Odtajały wieczne zmarzliny w niektórych rejonach polarnych i górskich.
10. Światowa Organizacja Zdrowia podaje, że ze względu na zmiany klimatyczne zwiększa się ilość komarów przenoszących malarię, żółtą febrę i inne choroby; zwiększonym ryzykiem zachorowania dotknięte są miliony osób. 

   Wobec tych faktów zdecydowana większość liczących się w świecie klimatologów określiła swoje stanowisko w następujący sposób: prawdopodobnie jesteśmy świadkami zmian klimatycznych związanych z efektem cieplarnianym, a działalność ludzka przyczynia się do podniesienia średniej temperatury Ziemi.
   Przeciwnicy teorii opartej na działaniu efektu cieplarnianego często stosują argument, że jedyną przyczyną globalnego ocieplenia jest wzrost aktywności Słońca, większość naukowców ocenia jednak, że wpływ tego zjawiska na globalne ocieplenie nie sięga 25 proc., zaś dominującą przyczyną są antropogeniczne emisje gazów cieplarnianych. 

   Kiedy Ziemia ociepla się, w atmosferze, oceanach i na lądach następuje szereg zmian. Niektóre z nich mogą z kolei wpływać na temperaturę, skutkiem czego powstaje zjawisko sprzężenia zwrotnego. Para wodna powoduje jedno z najistotniejszych sprzężeń zwrotnych. Nieznaczne nawet ocieplenie Ziemi doprowadza do zwiększenia ilości pary wodnej w atmosferze, co powoduje nasilenie już istniejącego efektu cieplarnianego. Sprzężenia zwrotne z udziałem śniegu i lodu są podobne. W przypadku efektu cieplarnianego zmniejsza się powierzchnia pokryta przez śnieg i lód, co prowadzi do mniejszego odbicia promieni słonecznych i do dalszego ocieplenia. 

   Jedyną możliwością przeciwdziałania powstawaniu efektu cieplarnianego jest ograniczenie ilości gazów cieplarnianych wprowadzanych do atmosfery, a zwłaszcza dwutlenku węgla. Jednym z działań podejmowanych w tym zakresie na skalę międzynarodową jest Protokół z Kioto, wynegocjowany na konferencji w Kioto w grudniu 1997 (wszedł w życie 16 lutego 2005 roku). Protokół ten zobowiązuje kraje, które zdecydowały się na jego ratyfikację, do redukcji do 2012 roku własnych emisji gazów cieplarnianych o 5,2 proc. W przypadku niedoboru bądź nadwyżki emisji tych gazów, sygnatariusze umowy zobowiązali się do zaangażowania się w "wymianę handlową", polegającą na odsprzedaży lub odkupieniu limitów od innych krajów.
   W lutym 2005 r. protokół z Kioto został ratyfikowany przez 141 krajów, wytwarzających w sumie 61 proc. światowej emisji gazów cieplarnianych (aby Protokół wszedł w życie, musiała zostać spełniona zawarta w umowie zasada "2 razy 55" – minimum 55 krajów ratyfikujących Konwencję, wytwarzających minimum 55 proc. światowej emisji dwutlenku węgla). Państwem, którego ratyfikacja przesądziła o pomyślnym wejściu Protokołu w życie, była Rosja.
   Co charakterystyczne, wśród państw ratyfikujących znalazły się kraje Trzeciego Świata, natomiast rzuca się w oczy nieobecność Stanów Zjednoczonych. 

   Na koniec jeszcze kilka słów wyjaśnienia, w jaki sposób naukowcy są w stanie tak dokładnie określić zawartość gazów cieplarnianych i warunki klimatyczne w odległych epokach. Umożliwiają to badania rdzeni lodowych z lądolodu Grenlandii. Te gigantyczne rdzenie, niektóre długości 3 km, zawierają bardzo wyraźny zapis zmian klimatu na przestrzeni ostatnich 110 tys. lat. Badacze potrafią odróżniać roczne warstwy lodowe i datują je na wiele sposobów. Skład tych warstw informuje o warunkach termicznych, w jakich się tworzyły, a pośrednio także o światowym klimacie. Przykładowo, grubość rocznych warstw lodu świadczy o wielkości opadów śniegu, a ze składu pęcherzyków powietrza w rdzeniach można wnioskować o chemicznym składzie atmosfery. Informacje te naukowcy łączą z danymi uzyskanymi z lodowców górskich, grubości słojów drzew, rodzajów pyłków roślinnych i muszli, znajdowanych w osadach na dnie jezior i oceanów. 

   W następnym odcinku cyklu zaprezentowane zostaną prognozy dotyczące wpływu efektu cieplarnianego na klimat, biosferę i życie człowieka.

--------
* ppm. - ang. parts per million, ilość cząstek danej substancji przypadająca na milion cząstek (w tym wypadku ilość cząstek dwutlenku węgla na milion cząstek powietrza).

 

Ilustracja: spinelli/pinezka/pl 


Źródła:
www.atmosphere.mpg.de
Richard B. Alley, Klimat pojutrze? Świat Nauki, grudzień 2004.


Odcinek poprzedni: Czynniki kształtujące klimat Ziemi
Odcinek następny: Skutki globalnego ocieplenia