1,5°C… 2°C… 3°C… 4°C - porównanie następstw zmiany klimatu

Średnia temperatura powierzchni Ziemi w wyniku powodowanej przez nas zmiany klimatu wzrosła już o ponad 1°C powyżej wartości z epoki przedprzemysłowej. Jeśli szybko nie zredukujemy emisji gazów cieplarnianych to w latach 2030. wzrost temperatury może sięgnąć 1,5°C, do 2100 roku powyżej 4°C, a później nawet 2-3 razy tyle. Wzrost temperatury nad lądami, ze względu na bezwładność termiczną oceanów, będzie szybszy od wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi. Co przyniosą nam takie zmiany? Czego możemy uniknąć, ograniczając ocieplenie?

Rysunek 1: Susza, zdjęcie: Lianem, Dreamstime.com.

Do 2015 roku w rezultacie szybko rosnących emisji CO2 podążaliśmy scenariuszem najwyższych rozpatrywanych przez IPCC emisji (scenariusz RCP8.5, określany mianem Biznes-jak-zwykle). W ostatnich trzech latach wskutek spowolnienia tempa wzrostu emisji, podążamy ścieżką leżącą pomiędzy scenariuszem RCP8.5, a kolejnym pod względem sumarycznych emisji RCP6.0.

Rysunek 2: Emisje historyczne i scenariusze przyszłych emisji. Aktualnie emisje lokują się między scenariuszami RCP6.0 a RCP8.5. Patrz opis scenariuszy RCP. Źródła Fuss i in., 2014, CDIAC, IIASA AR5 Scenario Database, Global Carbon Budget 2016.

W 2015 roku w Porozumieniu paryskim narody świata uzgodniły cel „ograniczenia wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi na poziomie znacznie poniżej 2 stopni Celsjusza ponad poziom przedindustrialny i kontynuowanie wysiłków na rzecz ograniczenia wzrostu temperatury do 1,5 stopnia.”. Kraje przedstawiły też swoje dobrowolne plany redukcji emisji, określane jako INDC (Intended Nationally Determined Contributions – Planowane Wkłady Zamierzone przez Kraje). Jeśli zostałyby one zrealizowane, bez podejmowania dalszych działań, wzrost temperatury do 2100 roku wyniósłby 2,8-3,5°C (czytaj więcej w Szczyt klimatyczny: nawet jak wszyscy dotrzymają zobowiązań to i tak jesteśmy "usmażeni").

Precyzyjne przewidzenie, jaki będzie wpływ takiego czy innego wzrostu temperatury na ekosystemy, naszą gospodarkę i społeczeństwa jest bardzo trudne. Jednak biorąc pod uwagę, jak szybkie i wielkie będą to zmiany (dla porównania – różnica średniej temperatury powierzchni Ziemi pomiędzy maksimum epoki lodowej 20 000 lat temu, a znanym nam światem to ok. 4°C, a ówczesne ocieplenie trwało 10 000 lat), można być pewnym, że następstwa będą poważne i tym większe, im większy będzie wzrost temperatury. Przyjrzyjmy się im.

Wzrost temperatury o 1,5°C

Przy obecnych trendach średnia temperatura globalna wzrośnie o 1,5°C względem poziomu przedprzemysłowego już w latach 2030. Ograniczenie wzrostu temperatury do 1,5°C do końca stulecia będzie wymagać nadzwyczaj szybkiego ograniczenia emisji gazów cieplarnianych połączonego z równoległym usuwaniem CO2 z atmosfery na wielką skalę (czytaj więcej w IPCC o ograniczeniu wzrostu temperatury do 1,5C). Nawet jednak w takim scenariuszu próg 1,5°C zostanie przekroczony, a dopiero później, dzięki zakładanemu usuwaniu CO2 z atmosfery na skalę przemysłową, temperatura spadnie do poziomu przekraczającego wartość z epoki przedprzemysłowej o 1,5°C. Już dziś możemy więc powiedzieć, że opisane w tej sekcji następstwa zmiany klimatu będą mieć miejsce niezależnie od tego, co zrobimy.

Fale upałów: Świat już doświadczył wzrostu temperatury o 1°C. Przykładowo, fala upałów, która miała miejsce w 2015 w Karaczi, doprowadziła do śmierci 1300 osób. W świecie cieplejszym o 1,5°C taka, wcześniej bezprecedensowa, fala upałów będzie mieć miejsce średnio co 3,6 roku (Matthews i in., 2017). W obecnym klimacie przeciętny region afrykański doświadcza rocznie jednej do trzech fal upałów, podczas których przypadają 2-3 z 5% najgorętszych dni w roku. W świecie cieplejszym o 1,5°C takie zdarzenia będą występować ponad dwukrotnie częściej (Weber i in., 2018).

Niedobory wody we wrażliwych regionach: Prognozuje się, że w wyniku ocieplenia o 1,5°C ilość wody słodkiej dostępnej w rzekach i jeziorach spadnie o 9% w rejonie Morza Śródziemnego, 10% w Australii i 7% w Brazylii (Schleussner i in., 2016). Lodowce w wysokich górach Azji, pełniące ważną rolę w dostawach wody dla co najmniej 800 milionów ludzi mieszkających w dole biegu rzek biorących początek z tych lodowców,  do 2100 roku skurczą się o 1/3 (Cogley, 2017).

Utrata prawie wszystkich raf koralowych: W latach 2014-2017, ponad 70% raf znajdujących się na liście światowego dziedzictwa UNESCO ucierpiało z powodu stresu cieplnego związanego ze wzrostem temperatury oceanów. W scenariuszu ocieplenia o 1,5°C w drugiej połowie stulecia poważną degradacją zagrożonych będzie 90% raf koralowych (Schleussner i in. 2016).

Rysunek 3: Zdjęcie: Zurijeta, Dreamstime.com.

Spadek produkcji żywności: Wzrost temperatury, susze i destabilizacja wzorców pogodowych będą mieć poważne następstwa dla światowej produkcji żywności. Każdy stopień wzrostu temperatury oznacza redukcję globalnych plonów pszenicy o 6%, ryżu i soi o 3%, a kukurydzy o 7% (Zhao i in., 2017). Produkcja rolna w niektórych rejonach może wzrosnąć, jednak rolnictwo w innych zostanie poważnie dotknięte – na przykład w Afryce Zachodniej przy ociepleniu o 1,5°C prognozowany jest spadek plonów pszenicy o 25% (Schleussner i in., 2016). Ucierpi też rybołówstwo – szacuje się, że na każdy stopień ocieplenia połowy ryb – obecnie wynoszące ok. 82 mln ton – spadną o co najmniej 3 mln ton (Cheung i in., 2016), i to bez uwzględnienia załamania ekosystemów raf koralowych, zakwaszania oceanów i przełowienia.

Wzrost światowego poziomu morza: Ocieplanie się klimatu przyczynia się do wzrostu światowego poziomu morza na dwa sposoby: poprzez rozszerzalność termiczną wody oraz przez topnienie lądolodów i lodowców, z których woda spływa do oceanów. W scenariuszu ocieplenia o 1,5°C do 2100 roku permanentnie zalane zostaną tereny zamieszkane obecnie przez 46 mln ludzi (Rasmussen i in., 2017).

Wzrost temperatury o 2°C

Przy obecnych trendach, średnia temperatura globalna wzrośnie o 2°C względem poziomu przedprzemysłowego do ok. 2050 roku. Ograniczenie wzrostu temperatury do 2°C do końca stulecia będzie wymagać szybkiej redukcji emisji gazów cieplarnianych (Raftery i in., 2017). Ponadto prawie wszystkie scenariusze prowadzące do ograniczenia wzrostu temperatury do 2°C wymagają wielkoskalowego usuwania CO2 z atmosfery (Gasser i in., 2015).

Fale upałów – zabójcze dla ludzi i rolnictwa. Fala upałów z lata 2003 roku, która doprowadziła do śmierci 70 000 Europejczyków (Robine i in., 2008), była zdarzeniem, które w stabilnym klimacie pojawiałoby się statystycznie raz na 740 lat (Bank Światowy, 2013). Przy wzroście temperatury o 2°C fale podobne zjawiska będą występować w Europie Zachodniej w co piątym miesiącu letnim, a w krajach tropikalnych w co drugim. Na Bliskim Wschodzie i w Afryce temperatury podczas najcieplejszych dni wzrosną z obecnych 43°C do 46°C, co może uczynić niektóre rejony niezdatnymi do zamieszkania, skutkując masowymi migracjami (Lelieveld i in., 2016).

Zmiany opadów i niedobory wody: W świecie cieplejszym o 2°C w wyniku przesuwania się stref klimatycznych i związanych z tym zmian w opadach, połączonych z szybszym parowaniem w wyższej temperaturze, poważne niedobory wody zagrożą co najmniej 8% ludzkości (Schewe i in., 2014). W rejonie Morza Śródziemnego spadek ilości dostępnej wody sięgnie 17%. W Europie Środkowej, choć suma rocznych opadów nie zmieni się znacząco, to zmianie ulegną opady w porach roku – zimą będzie padać więcej, latem zaś mniej, co w połączeniu z wyższymi temperaturami będzie prowadzić do częstszych susz.

Rafy koralowe: W scenariuszu ocieplenia o 2°C w drugiej połowie stulecia poważną degradacją zagrożonych będzie 98% raf koralowych (Schleussner i in. 2016).

Rysunek 4: Wybielona rafa koralowa w wybrzeża Utili w Hondurasie, styczeń 2018. Zdjęcie: The Ocean Agency zamieszczamy dzięki uprzejmości Coral Reef Image Bank (użytek niekomercyjny).

Topnienie lodu w Arktyce: Temperatura w Arktyce rośnie dwukrotnie szybciej od średniej światowej, zaś powierzchnia lodu morskiego gwałtownie spada. Przy wzroście średniej globalnej temperatury powierzchni o 2°C możemy spodziewać się, że Ocean Arktyczny przez kilka miesięcy w roku będzie wolny od lodu. Stopienie odbijających promieniowanie słoneczne lodu i śniegu zwiększy ilość pochłanianej przez naszą planetę energii i przyspieszy ocieplanie się klimatu (czytaj więcej w tekście Arktyczne wzmocnienie).

Narastające zagrożenia w Azji i Afryce: przy wzroście temperatury o 2°C odsetek ludzi narażonych na nieakceptowalne zagrożenie w co najmniej dwóch z trzech dziedzin – dostępu do wody, energii i żywności, podwaja się względem ocieplenia o 1,5°C, obejmując 29% ludzkości, z czego ponad 90% w Azji i Afryce (Byers i in., 2018).

Postępujące wymieranie gatunków: W miarę postępowania ocieplenia klimatu znikać będą ekosystemy obszarów chronionych. W świecie cieplejszym o 2°C do końca stulecia wymrzeć może 25% z 80 000 monitorowanych gatunków zwierząt i roślin żyjących w najbogatszych w gatunki i najcenniejszych obszarach, takich jak Amazonia lub wyspy Galapagos (Warren i in., 2018).

Ryzyko przekroczenia punktów krytycznych: W systemie klimatycznym wstępuje wiele punktów krytycznych, po przekroczeniu których dochodzi do głębokiej i trwałej zmiany. Na przykład Arktyka może być wolna od lodu pływającego przez cały rok, las deszczowy Amazonii może zostać zastąpiony przez sawannę, może też dojść do zaniku cyrkulacji termohalinowej w oceanach. Przewidzenie, jak duża zmiana klimatu spowoduje przekroczenie określonego punktu krytycznego jest niezmiernie trudne, jednak wraz z przekroczeniem ocieplenia o 2°C prawdopodobieństwo przekroczenia kolejnych punktów krytycznych szybko rośnie, podobnie jak konsekwencje tych zdarzeń.

Rysunek 5: Zmiany średniej temperatury powierzchni Ziemi od ostatniego maksimum epoki lodowcowej przez Holocen (pomiary na podst. proksy – linia niebieska) do czasów obecnych (pomiary instrumentalne HadCRUT – linia czarna) oraz różnymi scenariuszami przyszłej zmiany klimatu. Prostokąty obrazują progi przekraczania punktów krytycznych ziemskiego systemu klimatycznego – kolor żółty oznacza „możliwe”, kolor czerwony „pewne” (Schellnhuber, Rahmstorf i Winkelmann, 2016).

Rysunek 6: Porównanie skutków wzrostu globalnej średniej temperatury powierzchni Ziemi o 1,5°C oraz 2°C na podstawie pracy Schleussner i in., 2016. Grafikę zamieszczamy dzięki uprzejmości Rosamund Pearce z redakcji Carbon Brief.

Wzrost temperatury o 3°C

Przy obecnych trendach, średnia temperatura globalna wzrośnie o 3°C względem poziomu przedprzemysłowego w drugiej połowie stulecia. Jeśli zrealizowane zostaną aktualne zobowiązania krajów w ramach Porozumienia paryskiego (cele INDC), wzrost temperatury o 3°C zostanie opóźniony do około 2100 roku. Działania zadeklarowane w ramach INDC obejmują rozbudowę odnawialnych źródeł energii, wykorzystanie technologii wychwytu i magazynowania emisji CO2 ze spalania paliw kopalnych oraz zalesianie.

Następstwa takiego wzrostu temperatury plasują się między opisanym dla wzrostu temperatury o 2 i 4 stopnie.

Wzrost temperatury o 4°C

Do 2015 roku, ze względu na szybko rosnące emisje CO2 podążaliśmy scenariuszem najwyższych rozpatrywanych przez IPCC emisji (RCP8.5). W wyniku spowolnienia tempa wzrostu emisji w kolejnych latach aktualnie podążamy ścieżką pomiędzy scenariuszem RCP8.5, a drugim najwyższym rozpatrywanym RCP6.0, co doprowadziłoby pod koniec stulecia do wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi o ok. 4°C.

Nieznośne upały: Jeśli nastąpi wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi o 4°C, fale upałów tak dotkliwe, że w historii zdarzały się najwyżej raz na 740 lat, będą występować co roku na 85% terenów lądowych (Bank Światowy, 2013). Trzy czwarte ludzkości będzie doświadczać potencjalnie śmiertelnych temperatur przez 20 lub więcej dni w roku. W świecie cieplejszym o 4°C mieszkańcy Karaczi będą doświadczać upałów takich jak podczas wspomnianej wcześniej fali gorąca z 2015 średnio przez 40 dni w roku (Matthews i in., 2017). Na Bliskim Wschodzie i w Afryce Północnej tereny zamieszkane obecnie przez setki milionów ludzi doświadczą wzrostu letnich temperatur o ponad 5°C, co uczyni je niezdatnymi do zamieszkania i doprowadzi do masowych migracji (Lelieveld i in., 2016).

Niedobory wody i susze: Pod koniec stulecia narażone na nie będzie duża część terenów w średnich szerokościach geograficznych, będących spichlerzem świata. W szczególnie niekorzystnym położeniu będzie rejon Morza Śródziemnego, gdzie wzrostowi temperatur towarzyszyć będzie spadek opadów. W scenariuszu wysokich emisji pod koniec stulecia południowa Europa będzie się znajdować w permanentnym stanie ekstremalnej suszy. Poważne susze będą występować też na Bliskim Wschodzie, najgęściej zamieszkałych rejonach Australii, Afryki i Ameryki Południowej, a także na terenach rolniczych Europy, Stanów Zjednoczonych i Chin (Dai 2012).

Rysunek 7: Mapy przedstawiają potencjalne zagrożenie suszami wyrażone samokalibrującym wskaźnikiem Palmera sc-PDSI w scenariuszu wysokich emisji gazów cieplarnianych. Wartości PDSI poniżej –4 oznaczają zagrożenie skrajną suszą. Górna mapa przedstawia sytuację obecną, dolna mapa sytuację prognozowaną pod koniec stulecia w scenariuszu wysokich emisji, przy ociepleniu o ok. 4°C. Stopień zagrożenia poważną suszą regionów oznaczonych na niebiesko lub zielono jest niewielki. Dai 2012.

Poważne zagrożenie dla produkcji żywności: Wiele regionów świata doświadczy spadku produkcji rolnej, poważnie zagrażającemu bezpieczeństwu żywnościowemu.

Arktyka wolna od lodu: W świecie cieplejszym o 4°C Arktyka będzie wolna od lodu przez większą część roku. Zwiększone pochłanianie energii słonecznej spowoduje dalsze nagrzewanie się planety. Wzrost temperatury na dalekiej północy będzie prowadzić do wyzwalania metanu i dwutlenku węgla z wiecznej zmarzliny, co będzie nasilać zmianę klimatu.

Setki milionów ludzi zagrożonych wzrostem poziomu morza: W świecie cieplejszym o 4°C nastąpi całkowite stopnienie lądolodów Grenlandii i Antarktydy Zachodniej, a także dużej części lądolodu Antarktydy Wschodniej. Spowoduje to podniesienie światowego poziomu morza o kilkadziesiąt metrów, choć nie nastąpi to z dnia na dzień. Aktualne opracowania podają prognozy wzrostu średniego światowego poziomu morza w scenariuszu „Biznes-jak-zwykle” do 2100 roku na 1,5–2 metrów, nie wykluczając też wzrostu o 2,5, a nawet 3 metry (NOAA, 2017). W następnym stuleciu oczekiwane tempo wzrostu poziomu morza, o ile szybko nie ograniczymy emisji gazów cieplarnianych, będzie jeszcze większe. Mediana prognoz wzrostu średniego światowego poziomu morza, uwzględniających niestabilność lądolodów Antarktydy i Grenlandii w scenariuszu RCP8.5 dla 2200 roku wynosi ponad 7 metrów (Kopp i in., 2017).

Rysunek 8: Mediana prognozowanego wzrostu średniego światowego poziomu morza od 2000 roku do 2050, 2100 i 2200 r. przy uwzględnieniu rozpadu lądolodów Antarktydy i Grenlandii w różnych scenariuszach emisji. Kopp i in., 2017.

Doprowadzi to do zatopienia znaczącej części wszystkich miast nadbrzeżnych i zmusi setki milionów ludzi do opuszczenia miejsca zamieszkania.

Zakwaszanie oceanów: Wody mórz i oceanów, pochłaniając z atmosfery emitowany przez nas dwutlenek węgla będą się zakwaszać, do poziomu nie notowanego przez ostatnie 300 mln lat (Caldeira i in.,2003).

Zakwaszenie oceanów ma poważne konsekwencje dla szeregu organizmów budujących zewnętrzne wapienne szkielety i muszle. W normalnych warunkach kalcyt i aragonit (odmiany węglanu wapnia) są stabilne w wodach powierzchniowych, ponieważ jony węglanowe stanowią w wodzie morskiej roztwór przesycony i jest ich więcej, niż może się rozpuścić. Korzystają z tego organizmy morskie, wykorzystując je do budowy swoich pancerzy i skorup. Gdy wskaźnik pH otoczenia spada, obniża się również koncentracja tych jonów. Gdy spada ona poniżej stężenia roztworu nasyconego (Ω<1), struktury zbudowane z węglanu wapnia zamiast wzrastać, stają się podatne na rozpuszczenie w wodzie.

Rysunek 9: Nasycenie wód powierzchniowych aragonitem w różnych rejonach świata w 2100 roku w scenariuszu RCP8.5. Poziom poniżej 1 oznacza roztwór nienasycony, w którym dochodzi do spontanicznego rozpuszczania się aragonitu. Będzie to dopiero półmetek procesu zakwaszania. 5. Raport IPCC, 2013

Spadek możliwości budowania muszli i szkielecików dotknie wiele organizmów stanowiących podstawę ekosystemu raf koralowych i łańcucha pokarmowego w oceanach, w tym m.in. koralowców, skorupiaków, małży, kokolitoforów, otwornic i szkarłupni.

Połowa gatunków zagrożona wymarciem: W świecie cieplejszym o 4°C do końca stulecia wymrzeć może połowa z 80 000 monitorowanych gatunków zwierząt i roślin żyjących w najbogatszych w gatunki i najcenniejszych obszarach, takich jak Amazonia lub wyspy Galapagos (Warren i in., 2018). Zniknięcie tych gatunków wywoła kaskadowe zmiany w zachowaniu owadów i innych zwierząt, wpływając na całość ekosystemów. Ocieplanie się powierzchniowych warstw oceanów będzie prowadzić do spadku ich natlenienia i osłabienia mieszania się ich z bogatymi w składniki odżywcze chłodnymi wodami głębinowymi, powodowanego nasiloną stratyfikacją wód, co doprowadzi do masowego wymierania w oceanach.

Adaptacja do świata cieplejszego o 4°C może okazać się niemożliwa: 4 stopnie to różnica temperatury dzieląca znany nam świat od tego z maksimum epoki lodowej, tylko tym razem w drugą stronę, w 100-krotnie krótszej skali czasowej i w rzeczywistości, w której jesteśmy uzależnieni od trudnej do przenoszenia infrastruktury a świat podzielony jest granicami państwowymi. Zmiana klimatu w takiej skali i szybkości doprowadzi do poważnych napięć gospodarczych, społecznych i geopolitycznych, głęboko zmieniających nasz świat i praktycznie uniemożliwiających przewidzenie tego, co się wydarzy. Można spodziewać się, że niedobory wody, fale upałów i kryzysy żywnościowe będą nakładać się na siebie i przeplatać z innymi napięciami. W swoim raporcie z 2013 roku Bank Światowy konkluduje (Bank Światowy, 2013):

Nie ma pewności, że adaptacja do świata cieplejszego o 4°C jest możliwa… do takiego ocieplenia po prostu nie możemy dopuścić.

Ocieplenie przekraczające 4°C

Większość analiz dotyczących zmiany klimatu ogranicza się do perspektywy 2100 roku. W rzeczywistości zmiana klimatu będzie postępować też w kolejnych stuleciach, prowadząc do jeszcze większego ocieplenia, nawet rzędu 10 lub więcej stopni. To scenariusz, w którym destabilizujemy klimat naszej planety w skali i tempie bez precedensu w znanej nam geologicznej historii Ziemi, odtwarzając przy tym jakościowo zdarzenia wiązane z epizodami wielkich wymierań. Czytaj więcej w Mit: Globalne ocieplenie, nawet jeśli będzie, wcale nie będzie takie złe, Zmiany klimatu kiedyś i dziś - w 80 lat do klimatu z czasów dinozaurów?, Masowe wymieranie w oceanach - to już niedługo.

O skutkach ocieplenia o 1,5 lub więcej stopni opowiada nowy Raport Specjalny IPCC (czytaj więcej).

Marcin Popkiewicz, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon Malinowski

Opublikowano: 2018-10-05 10:01
Tagi

skutki zmiany klimatu

Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.