Czy zmiany klimatu Ziemi są czymś niezwykłym? - Artykuły naukowe

Od kilkunastu lat jednym z czołowych problemów często poruszanych w mediach jest ocieplanie się klimatu ziemskiego i groźne dla ludzkości następstwa tego zjawiska. W rozważaniach na ten temat przyjmuje się niemal za pewnik, że przyczyną tak zwanego „globalnego ocieplenia” jest działalność człowieka, a konkretnie wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze, będący efektem „rewolucji przemysłowej”, która miała miejsce w ostatnich dwu wiekach. Zanim zastanowimy się nad tym zagadnieniem należy ustalić, co to jest klimat, oraz sprawdzić czy zmiany klimatu są czymś niezwykłym, czy regułą i co może powodować takie zmiany?

Co to jest klimat?

Klimat jest to zespół stanów pogody charakterystyczny dla danego rejonu, wyznaczony na podstawie obserwacji z długiego okresu (wielolecia). Charakterystyka klimatu obejmuje uśredniony przebieg roczny stanów pogody, ale także wartości ekstremalne, i jest rezultatem opracowania statystycznego różnych parametrów określających warunki atmosferyczne (promieniowanie słoneczne, temperatura powietrza, opady, wiatry, zachmurzenie, pokrywa śnieżna itp.). Aby zniwelować wpływ krótkotrwałych odchyleń, przyjęto, że wielolecie powinno obejmować przynajmniej trzydzieści lat.

Czy w dziejach geologicznych Ziemi klimat ulegał istotnym zmianom?

Badania geologiczne jednoznacznie świadczą, że klimat Ziemi zmieniał się wielokrotnie. Ponieważ dominującym czynnikiem klimatycznym jest promieniowanie słoneczne, zawsze występowały strefy klimatyczne związane z kulistym kształtem Ziemi i orientacją planety w przestrzeni kosmicznej (nachyleniem osi Ziemi w stosunku do płaszczyzny jej orbity).

W dziejach Ziemi występowały okresy, w których klimat gorący i wilgotny obejmował znacznie większe obszary niż obecnie, a w okolicach podbiegunowych panował wtedy klimat łagodny, nieprzypominający obecnych warunków arktycznych. W innych okresach klimat Ziemi był znacznie chłodniejszy niż obecnie, wówczas lody (głównie lądolody) pokrywały znacznie większe obszary niż współcześnie. Generalnie jednak, w ostatnim miliardzie lat dziejów Ziemi przeważały okresy o klimacie wyraźnie cieplejszym, niż panujący obecnie, natomiast okresy chłodne, charakteryzujące się zlodowaceniami znacznych obszarów to wyraźnie krótsze epizody.

Na przykład cała era mezozoiczna (era wielkich gadów), to okres kiedy klimat był wyraźnie cieplejszy niż obecny. W następnej erze, kenozoicznej, też początkowo panował bardzo ciepły klimat, dopiero w drugiej połowie tej ery nastąpiło stopniowe ochłodzenie, utworzył się lądolód Antarktydy, a kilka milionów lat temu lodem pokryła się Grenlandia. W ciągu ostatniego miliona lat, co w skali geologicznej jest bardzo krótkim okresem, miało miejsce kilka zlodowaceń. Wówczas lądolody pokryły znaczną część Ameryki Północnej, Europy i Azji. W tym czasie tworzyły się one przynajmniej czterokrotnie, dochodząc do szerokości geograficznej 50°N, po czym niemal całkowicie zanikały. Ochłodzenia zachodziły w cyklach rzędu 100 tysięcy lat, przedzielonych interglacjałami (okresami ocieplenia), w czasie których klimat stawał się nawet nieco cieplejszy niż obecnie. Ostatnie zlodowacenie skończyło się około 12 tysięcy lat temu.

Tak więc żyjemy teraz (prawdopodobnie) w interglacjale, wobec czego, jak niektórzy naukowcy przypuszczają, może za ileś (kilka, kilkadziesiąt) tysięcy lat nastąpi kolejne zlodowacenie.

Naukowcy nie stworzyli jeszcze teorii, która by jednoznacznie wyjaśniała tak drastyczne i szybkie (w skali geologicznej) zmiany klimatu. Za najbardziej prawdopodobne uważane są przyczyny astronomiczne wynikające z cyklicznych zmian nachylenia osi obrotu Ziemi do płaszczyzny jej orbity oraz zmian eliptyczności orbity ziemskiej (zmienia się minimalna i maksymalna odległość Słońce–Ziemia). Od razu jednak nasuwa się pytanie, dlaczego tylko w ostatnim milionie lat dziejów Ziemi doszło do takich znacznych i szybkich zmian klimatu? Przecież zmiany parametrów orbity Ziemi i nachylenia osi ziemskiej zachodziły także we wcześniejszych epokach geologicznych.

Najmłodsza epoka geologiczna, która rozpoczęła się około 11 700 lat temu, to holocen, który charakteryzuje się dość stabilnym klimatem, stwierdzono jednak, że i w tym czasie występowały kilkakrotne ocieplenia i ochłodzenia. Najcieplejszy okres wystąpił od około 8900 do 5700 lat temu. Było to tak zwane optimum holoceńskie, kiedy to temperatury były wyższe o 2°C niż obecnie. Potem występowały jeszcze kilkakrotne wahania klimatyczne, które znajdują potwierdzenie w badaniach archeologicznych, a także historycznych (zapisy, kroniki). Tak więc w ostatnich dwu tysiącach lat okresy cieplejsze wystąpiły w IV–V wieku n.e. (tak zwane ocieplenie rzymskie) oraz od X do XIV wieku (tak zwane ocieplenie średniowieczne). Natomiast od około 1400 r. do 1850 r. wystąpiło najwyraźniejsze w holocenie ochłodzenie, tak zwana „mała epoka lodowa”, która zaznaczyła się między innymi rozwojem lodowców alpejskich. Od połowy XIX wieku rozpoczęło się stopniowe ocieplanie klimatu Ziemi.

Współczesne ocieplenie klimatu

Znaczący wzrost średniej temperatury powietrza na Ziemi, który notuje się od około pięćdziesięciu lat, większość naukowców (ale nie wszyscy) wiąże ze wzrostem zawartości dwutlenku węgla w atmosferze, czego przyczyną jest działalność człowieka, a przede wszystkim rozwój gospodarki w ostatnich dwu wiekach. Ogromne ilości paliw kopalnych zużywają przede wszystkim przemysł i transport, emitując do atmosfery CO₂. Należy jednak zdać sobie sprawę, że CO₂ nie jest głównym gazem powodującym efekt cieplarniany. Największy udział w efekcie cieplarnianym zawdzięczamy parze wodnej, która do atmosfery dostaje się dzięki parowaniu ze zbiorników wodnych (oceany, morza, jeziora i rzeki) oraz z gleby. Niewielki udział w efekcie cieplarnianym mają jeszcze inne gazy: metan, tlenek azotu, ozon, niektóre węglowodory, ich znaczenie jest jednak wyraźnie mniejsze.

Bez efektu cieplarnianego nie byłoby życia na Ziemi

Trzeba tu zwrócić uwagę, że efekt cieplarniany jest dla życia ziemskiego błogosławieństwem, gdyż tylko dzięki temu zjawisku życie na Ziemi może istnieć. Średnia temperatura na naszej planecie wynosi +15°C, natomiast bez efektu cieplarnianego temperatura ta wynosiłaby –18°C. Rzecz więc idzie nie o sam efekt cieplarniany, ale o jego nieznaczny wzrost. Co do tego właśnie wzrostu i jego przyczyn, nie ma pełnej zgodności, a są kontrowersje. Klimat Ziemi podlega tak wielu wpływom, tyle różnych czynników na niego oddziałuje, a wiele z nich z pewnym opóźnieniem, że niezwykle trudne jest stworzenie wiarygodnych modeli, które odpowiadałyby rzeczywistym zmianom, i za pomocą których moglibyśmy prognozować zmiany chociażby na najbliższe dziesięciolecia. Dlatego też katastroficzne prognozy na XXI wiek, wieszczące gwałtowne ocieplenie, które spowoduje stopienie lodów morskich, lodowców górskich, znacznych części lądolodów, związane z tym istotne podniesienie się poziomu mórz oraz wzmożenie katastrofalnych zjawisk atmosferycznych w rodzaju: huraganów, tornad, powodzi, nie są tak pewne jak to przedstawia wielu polityków czy przedstawicieli lobby ekologicznego. Współczesne ocieplenie klimatu w świetle badań naukowych jest faktem, a jego przyczyny są najprawdopodobniej związane z działalnością człowieka, zależności w systemie: energia słoneczna, atmosfera, hydrosfera są tak skomplikowane, że do dalekosiężnych prognoz należy podchodzić jednak z dużą ostrożnością.

Tekst: Jerzy Speil

Literatura:

Kundzewicz Z. W. Cieplejszy świat. Rzecz o zmianach klimatu. PWN. Warszawa 2013.

Wikipedia.pl

Naukaoklimacie.pl

http://www.pgi.gov.pl/pl/zmiany-klimatu-lewe-kopalnia.html