W październiku ubiegłego roku opublikowany został Specjalny Raport IPCC, dotyczący globalnego ocieplenia klimatu o 1,5°C. Dokument ten pokazuje, co powinniśmy zrobić, żeby ograniczyć wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi do maksymalnie 1,5-2°C względem epoki przedprzemysłowej, tak, jak to zostało uzgodnione w ramach Porozumienia Paryskiego z 2015 roku: do 2030 roku musimy zredukować emisje CO 2 o połowę, a kilkanaście lat później – do zera. Możliwe jednak, że na zapobieżenie niebezpiecznej zmianie klimatu mamy jeszcze mniej czasu.

Rysunek 1: Huta stali w Ostrawie, zdjęcie: Michael Waloschek, dreamstime.com

W Specjalnym Raporcie IPCC przyjęto, że wzrost temperatury będzie postępował w tempie takim, jak dotychczas, czyli ok. 0,2°C na dekadę. Tymczasem w grudniu w prestiżowym czasopiśmie naukowym Nature ukazał się artykuł o dającym do myślenia tytule: „Globalne ocieplenie będzie postępować szybciej, niż sądzimy” (Xu i in., 2018). Przyczyn, z powodu których autorzy ostrzegają, że temperatura na Ziemi będzie prawdopodobnie rosła jeszcze szybciej jest kilka. Przyjrzyjmy się im.

Emisje gazów cieplarnianych, zamiast maleć, wciąż rosną

Emitujemy coraz więcej dwutlenku węgla. Po krótkim okresie zahamowania (lata 2014-2016) wzrost emisji CO 2 ze spalania paliw kopalnych znów przyśpieszył – w roku 2018 wyniósł ok. 3% (wyemitowaliśmy w sumie 37,1 mld ton CO 2 – patrz Emisje CO 2 dalej rosną – budżet węglowy 2018).

Oznacza to, że globalne emisje CO 2 podążają trajektorią zbliżoną do najgorszego rozpatrywanego przez IPCC scenariusza RCP8.5 (tzw. Biznes-jak-zwykle). W scenariuszu tym stosowane przez IPCC modele klimatu prognozują ocieplenie w tempie 0,25-0,32°C na dekadę, czyli szybsze niż założone w ostatnim Specjalnym Raporcie IPCC 0,2°C na dekadę. Różnicę pokazuje rysunek 1.

Rysunek 2: Wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi względem okresu bazowego 1850-1900. Zestawienie obserwowanych zmian temperatury do 2017 roku, prognozy zakładającej utrzymanie tempa wzrostu temperatury takiego jak w okresie 2001-2015 (0,2°C na dekadę) jak w Specjalnym Raporcie IPCC oraz prognozy scenariusza RCP8.5 wg 37 modeli wykorzystanych w 5 Raporcie IPCC z 2014 r. Źródło (Xu i in., 2018).

Emisje dwutlenku siarki (SO 2 ) spadają szybciej niż zakładano

Spalając paliwa kopalne, emitujemy do atmosfery tlenki siarki i azotu, które w wyniku różnych reakcji chemicznych tworzą aerozole siarczanowe i azotanowe. Ich obecność w atmosferze działa na klimat chłodząco. Po pierwsze, bezpośrednio – zawieszone w powietrzu cząstki odbijają część padającego na Ziemię promieniowania, czyli zwiększają albedo planety (tzw. bezpośredni efekt aerozolowy). Po drugie, pośrednio: im więcej cząstek aerozolu mogących służyć jako niezbędne do powstawania kropelek chmurowych jądra kondensacji, tym zarówno czas życia, jak i albedo chmur są większe, co przekłada się na silniejszy efekt chłodzący (tzw. pośredni efekt aerozolowy). W sumie chłodzący wpływ aerozoli jest szacowany nawet na 0,7°C (z dużym stopniem niepewności w obydwie strony).

Aerozole siarczanowe i azotanowe są istotnym składnikiem smogu. A ponieważ ludzie nie chcą wdychać tzw. pyłów wtórnych czy kropelek kwasu siarkowego, od lat podejmowane są na całym świecie działania mające na celu zmniejszanie emisji tlenków siarki. Sęk w tym, że działania te przebiegają szybciej, niż prognozowało IPCC i większość grup zajmujących się modelowaniem klimatu. Xu ze współpracownikami przywołują tu przykład Chin, które w latach 2014-2016 zredukowały emisje SO 2 z energetyki o 7–14%. Tymczasem modele klimatu w większości przewidywały wzrost emisji tej substancji. Zmniejszenie emisji dwutlenku siarki to niewątpliwie dobra wiadomość z punktu widzenia ochrony zdrowia oraz ochrony ekosystemów i rolnictwa przed negatywnym wpływem kwaśnych deszczy, ale gorsza dla tempa ocieplania się klimatu.

Zmiany prądów oceanicznych i temperatury oceanów

Na temperaturę powietrza przy powierzchni planety wpływa nie tylko nasza działalność, ale także czynniki naturalne, w tym oscylacje oceaniczne, objawiające się m. in. zmianami temperatury powierzchni oceanów. Jak zauważają autorzy, pojawiają się oznaki sugerujące, że nasza planeta może właśnie wchodzić w związaną z tymi oscylacjami ciepłą fazę, która może potrwać parę dekad.

Wydaje się, że wody powierzchniowe Oceanu Spokojnego ulegają ociepleniu, zgodnie z cyklicznym zjawiskiem zwanym Pacyficzną Oscylacją Międzydekadową (nie należy jej mylić z Pacyficzną Oscylacją Dekadową, która obejmuje mniejszy obszar, ani też z oscylacją El Niño-La Niña). Podobne procesy zachodzą także na Atlantyku: dane z pływających w oceanach boi pomiarowych pokazują, że w ciągu ostatnich kilkunastu lat osłabło mieszanie wód powierzchniowych i głębinowych na północnym Atlantyku. Z tego powodu więcej energii cieplnej (wewnętrznej) pozostaje w atmosferze, zamiast – jak to miało miejsce do tej pory – trafiać w głębiny oceaniczne. Jest też możliwe, że osłabienie cyrkulacji termohalinowej na Atlantyku nie jest związane z naturalnymi oscylacjami, lecz z topnieniem lądolodu Grenlandii, będącym następstwem powodowanego przez nas ocieplenia. Tak sugerują badania pokazujące, że cyrkulacja termohalinowa osłabła do poziomu nie mającego precedensu w ostatnim tysiącleciu (patrz Golfsztrom najsłabszy od ponad 1000 lat, Gulf Stream current at its weakest in 1600 years). Tak czy inaczej, jeśli w najbliższych dekadach usuwanie ciepła w głębiny oceaniczne spowolni, wzrost temperatury powierzchni Ziemi przyspieszy.

Rysunek 3: Kraniec lodowca Z. Isstroma na Grenlandii, zdjęcie wykonane z pokładu samolotu podczas kampanii pomiarowej IceBridge, 29.08.2017. Zdjęcie zamieszczamy dzięki uprzejmości NASA/LVIS.





Read more at: Terminus of the Zachariæ Isstrøm glacier in northeast Greenland, as seen from 28,000 feet during an Operation IceBridge flight on Aug. 29, 2017. Credit: NASA/LVIS TeamRead more at: https://phys.org/news/2017-09-nasa-flights-summer-greenland-ice.html#jCp





Read more at: Terminus of the Zachariæ Isstrøm glacier in northeast Greenland, as seen from 28,000 feet during an Operation IceBridge flight on Aug. 29, 2017. Credit: NASA/LVIS TeamRead more at: https://phys.org/news/2017-09-nasa-flights-summer-greenland-ice.html#jCp





Read more at: Terminus of the Zachariæ Isstrøm glacier in northeast Greenland, as seen from 28,000 feet during an Operation IceBridge flight on Aug. 29, 2017. Credit: NASA/LVIS TeamRead more at: https://phys.org/news/2017-09-nasa-flights-summer-greenland-ice.html#jCp

Prawdopodobne szybsze ocieplenie się klimatu niż mówią prognozy IPCC

Na skutek szybszego niż zakładano wzrostu emisji CO 2 i spadku emisji SO 2 , przekroczenie progu ocieplenia o 1,5°C nastąpi najprawdopodobniej już około 2030 roku, a o 2°C ok. 2045 roku. To o wiele wcześniej, niż wynikałoby z prognozy z ostatniego Specjalnego Raportu IPCC, który ocenia prawdopodobieństwo ocieplenia o 1,5 °C do 2030 roku na 17% , zaś do 2052 roku na 83%. Jeśli dodatkowo weźmiemy pod uwagę zmiany prądów oceanicznych i temperatury powierzchni oceanów, to istnieje co najmniej 10-procentowe ryzyko, że próg ocieplenia o 1,5°C przekroczymy już do 2025 roku.

Czasu na skuteczne działania zostało nam więc bardzo niewiele. Tym bardziej, że być może już gdzieś w okolicy ocieplenia o 1,5-2°C znajduje się „punkt bez powrotu” – próg nieodwracalnego przejścia do stanu „Cieplarnianej Ziemi”. Wskazany w Porozumieniu Paryskim graniczny próg 1,5-2°C wzrostu temperatury względem epoki przedprzemysłowej nie wziął się „z sufitu” – to zakres maksymalnych temperatur, jakie występowały na Ziemi w ostatnim milionie lat. Ocieplenie powyżej tego poziomu doprowadzi do „wyrwania się dżina z butelki”. Arktyka zacznie topnieć, a odbijające promieniowanie słoneczne lód i śnieg zostaną zastąpione przez pochłaniające energię, ciemną powierzchnię ziemi i wodę, co nasili ogrzewanie się naszej planety. Wraz ze wzrostem temperatury przyspieszy rozkład materii organicznej w glebach, powodując emisje dwutlenku węgla i metanu. Proces ten dotknie też w szczególności wiecznej (dotychczas) zmarzliny i zamrożonej w niej materii organicznej. Zacznie się też wydzielać metan z oceanicznych pokładów hydratów metanu. Fale upałów i susze, nakładające się na przesuwające się strefy klimatyczne, doprowadzą do pożarów lasów, przez co uwięziony w nich węgiel trafi w postaci CO 2 do atmosfery. Dojdą do tego także inne sprzężenia zwrotne, które po przekroczeniu pewnego progu (2,5°C? 2°C? 1,5°C?) dalej już same z siebie będą napędzać zmianę klimatu (patrz Ziemia „stabilna” czy „cieplarniana”?).

Rekomendacje

To, że autorzy artykułu Xu i in., 2018 są w swoich prognozach bardziej pesymistyczni niż IPCC nie powinno specjalnie dziwić. Nie od dziś wiadomo, że prognozy IPCC są mocno konserwatywne (patrz Mit: Naukowcy z IPCC to alarmiści). Autorzy podkreślają, że musimy więc działać bardzo szybko, a w szczególności:

Po pierwsze, politycy powinni zwrócić się do IPCC po raport dotyczący bliskiej przyszłości, czyli perspektywy czasowej najbliższego ćwierćwiecza. Należy przy tym oszacować tempo, w jakim obecne systemy polityczne mogą odpowiedzieć na stojące przed nami wyzwania, i to biorąc pod uwagę tendencję do obrony status quo przez grupy interesów i biurokratów. Naukowcy powinni do celów raportu przygotować modele klimatyczne tak, aby mogły bardziej szczegółowo opisywać ewolucję klimatu w ciągu najbliższych 25 lat, uwzględniając przy tym najnowsze dane dotyczące atmosfery i oceanu, a także cykle oceaniczne.

Po drugie, należy przemyśleć cele polityczne. Autorzy zauważają, że w miarę jak zbliżamy się do wyznaczonych „limitów ocieplenia” coraz trudniej jest o realistyczne strategie. Świadczy o tym choćby uwzględnienie w planowanych działaniach, mających na celu uniknięcie ocieplenia o 1,5°C technologii takich jak wychwyt CO 2 (ujemne emisje), które w praktyce obecnie jeszcze nie funkcjonują (patrz Ograniczenie ocieplenia do 2C - nierealny optymizm naukowców). Realistyczne cele powinny brać pod uwagę uwarunkowania społeczne i polityczne, a nie jedynie parametry geofizyczne. Powinny też wynikać z analizy koniecznych kompromisów, kosztów, korzyści i wykonalności.

Xu, Ramanathan i Victor zwracają przy tym uwagę, że choć lepsze oszacowanie kosztów podejmowanych kroków może motywować do działania, to może być też politycznie niewygodne. Pokazuje bowiem przepaść między tym, co poszczególne kraje obiecują zrobić w celu redukcji emisji gazów cieplarnianych, a co musi być wspólnie osiągnięte, by realnie zatrzymać ocieplenie przed progiem niebezpiecznej zmiany klimatu. Autorzy proponują więc, żeby wiedza o kosztach, korzyściach i koniecznych kompromisach pochodziła spoza procesu politycznego, od grup i organizacji niezależnych od polityków – na przykład z jednostek i instytucji takich jak narodowe akademie nauk czy też z organizacji pozarządowych. Jak zauważają autorzy, łatwo jest naginać modele na papierze, lecz znacznie trudniej wdrażać realnie funkcjonującą politykę klimatyczną.

Po trzecie, zmiana klimatu zaszła już tak daleko, że konieczne będzie szybkie wdrażanie strategii adaptacyjnych. Należy przy tym skierować więcej uwagi i środków na zdolność radzenia sobie ze skutkami zdarzeń zgodnych z najgorszymi scenariuszami rozwoju wypadków.

Po czwarte, musimy zrozumieć, jakie mamy możliwości szybkiej, doraźnej odpowiedzi na zmianę klimatu i zmniejszenia jej skutków. W tym kontekście autorzy zwracają uwagę, że oprócz redukcji emisji CO 2 bardzo istotne jest również ograniczenie emisji metanu, sadzy oraz fluorowęglowodorów (HFC), a także prekursorów ozonu (patrz Xu i Ramanathan 2017). Pozwoliło by to znacząco zmniejszyć tempo ocieplania się klimatu w ciągu następnego ćwierćwiecza. Trzeba jednak pamiętać, że samo ograniczenie emisji tych krótko żyjących substancji to działanie tyleż konieczne, co niewystarczające (patrz Zmniejszenie emisji metanu i sadzy to za mało). Jest to tylko jeden z trzech niezbędnych elementów stabilizacji klimatu, razem z uzyskaniem neutralności węglowej i wychwytem CO 2 . I z pewnością nie może zastąpić redukcji emisji CO 2 .

Szybsze niż ograniczenie emisji efekty przyniosła by geoinżynieria, polegająca na rozpylaniu aerozolu siarkowego w górnych warstwach atmosfery, jest to jednak rozwiązanie bardzo kontrowersyjne i obarczone wieloma ryzykami (patrz Geoinżynieria, czyli jak naprawić klimat - część pierwsza).

Xu, Ramanathan i Victor tak kończą swój tekst następującymi słowami:

Przez dziesięciolecia naukowcy i politycy wypracowali debatę na temat polityki klimatycznej według następującego schematu: naukowcy analizują cele długoterminowe, a politycy udają, że będą je honorować. Te czasy są już za nami. Poważna polityka klimatyczna musi skupiać się w większym stopniu na celach krótkoterminowych i na analizie ich wykonalności. Musi uwzględniać wszystkie dostępne opcje, nawet jeśli niektóre są [dla nas] mało komfortowe i obarczone ryzykiem.

Jakub Jędrak we współpracy z redakcją portalu Naukaoklimacie.pl, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski