Spadek poziomu oceanów, czyli „gdzie podziała się ta woda”?

Poziom wody w oceanach czasem podnosi się szybciej, czasem wolniej – zdarzają się nawet okresy, w których poziom wody w oceanach opada. W takich momentach podnoszą się głosy sceptyków klimatycznych, stwierdzających, że wzrost oceanów się zatrzymał. Stawiają też tezę, że brak wzrostu poziomu oceanów świadczy o braku ocieplania się planety.

Zdjęcie przedstawia załamujące się fale oceanu pokryte pianą.

Fale oceanu, zdjęcie dzięki uprzejmości NOAA.

W 2008 roku sceptyk klimatyczny głos na ten temat zabrał m.in. Björn Lomborg, mówiąc: „W ostatnich dwóch latach, poziom oceanów wcale się nie podniósł – a właściwie nawet trochę się obniżył. Czy więc nie powinniśmy usłyszeć, że jest znacznie lepiej, niż prognozowano?”.

Wzrost poziomu oceanów

Rysunek 1: „W ostatnich dwóch latach, poziom oceanów wcale się nie podniósł – a właściwie nawet trochę się obniżył. Czy więc nie powinniśmy usłyszeć, że jest znacznie lepiej, niż prognozowano?” Cytat: Björn Lomborg: „Niech dane mówią za siebie”.

Potem o „stagnacji” z okresu 2006-2007 sceptycy przestali mówić, bo w okresie 2008-2009 poziom wody w oceanach z nawiązką „odrobił zaległości”). Ale w 2011 roku ponownie usłyszeliśmy , że poziom wody w oceanach opada.

Wzrost poziomu oceanów

Rysunek 2: Wzrost poziomu wody w oceanach na podstawie pomiarów satelitarnych od 1992 do 2011 roku. Zaznaczona jest linia trendu (3,2 mm/rok). Aviso.

Średnio rzecz biorąc poziom wody w oceanach wzrasta obecnie o ponad 3 mm rocznie, jednak są lata, gdy potrafi się on obniżyć. Jak to możliwe, kiedy to się zdarza i co wtedy dzieje się z „brakującą” wodą z oceanu?

Poziom wody w oceanach mierzymy metodami satelitarnymi od 1992 roku przy pomocy kolejnych satelitów o nazwach TOPEX/Poseidon, Jason-1 i Jason-2. Służą do tego radary umieszczone na sztucznych satelitach (metoda ta to tzw. altimetria). W tym czasie obserwujemy konsekwentny wzrost poziomu morza, obecnie o ok. 3,2 mm na rok (Rysunek 3).

Jest to więcej, niż wynikało z historycznych pomiarów dokonywanych na brzegach mórz, najczęściej w portach (nasze Świnoujście ma jedną z najdłuższych serii czasowych takich pomiarów). Wywoływało to początkowo niepokój o jakość danych satelitarnych, jednak analiza danych wykazała, że to pomiary „klasyczne”, skoncentrowane głównie w morzach przybrzeżnych półkuli północnej, są mało reprezentatywne dla całego oceanu i gdy to uwzględnić, wyniki pomiarów obiema metodami zgadzają się bardzo dobrze.

Wzrost poziomu wód

Rysunek 3: Wzrost poziomu wody w oceanach na podstawie pomiarów satelitarnych od 1992 do 2013 roku. Zaznaczona jest linia trendu (3,2 mm/rok). Aviso.

Ten trend rosnący przypisuje się wpływowi globalnego ocieplenia. Trudno zresztą, żeby było inaczej, gdyż ocieplenie planety podnosi poziom wody na dwa sposoby: poprzez topienie lądolodów i lodowców górskich oraz przez ogrzewanie wody morskiej (która w trakcie ogrzewania zwiększa swoją objętość). Oba te zjawiska dają obecnie podobny przyczynek do wzrostu poziomu oceanów.

Oba elementy bilansu (ubytek lodu i wzrost temperatury oceanu) są niezależnie mierzone. Pierwszy przy pomocy satelitarnej misji grawimetrycznej GRACE, mierzącej masę lodu i wody w różnych rejonach Ziemi metodą pomiaru pola grawitacyjnego (mniejsza masa słabiej przyciąga), a drugi przy pomocy ponad 3000 dryfujących sond automatycznych ARGO mierzących temperaturę oceanu do głębokości 2000 metrów.

Rysunek 4 pokazuje rezultat dodania zestawienia wzrostu poziomu oceanów wynikającego z pomiarów topnienia lodowców i ogrzewania się oceanów (czerwona linia) z mierzonym satelitarnie (altimetrycznie) poziomem morza (linia czarna).

Korelacja zmian temperatury oceanu i jego poziomu

Rysunek 4. Porównanie łącznego efektu zmian masy i temperatury oceanu (linia czerwona) oraz jego poziomu zmierzonych trzema niezależnymi metodami (Boening i inni 2012).

Jest tu jednak pewien szczegół, który należy podkreślić. Pomiary zmian masy oceanu to nie wyliczone z pomiarów grawimetrycznych zmiany masy lodu z ujemnym znakiem (z tego misja GRACE jest najbardziej znana). Nie, to bezpośrednie pomiary masy oceanów. Jak zobaczymy za chwilę, ma to kluczowe znaczenie.

Najpierw jednak zastanówmy się, skąd się wziął widoczny na Rysunku 4 spadek poziomu morza o 7 milimetrów w 2011 roku. Te 7 mm to więcej niż „normalny” dwuletni przyrost spowodowany globalnym ociepleniem. Czyżby rok 2011 był taki zimny? Nie. Owszem, był zimniejszy niż poprzedni – najcieplejszy w historii rok 2010 – ale nie na tyle, aby uzasadnić taki spadek poziomu morza. Szczególnie, że jeden rok nie wystarczy, aby ogrzać czy ochłodzić ocean na dużej głębokości, a lodowce (pomimo temperatur trochę niższych od rekordowych), wciąż roztapiają się, a ich wody spływają do oceanu. W grę musi wchodzić inny mechanizm.

Zwróćmy uwagę na dłuższą serie czasową z Rysunku 3. Widać, że podobne spadki zdarzały się już wcześniej. Zdarzały się też lokalne maksima poziomu morza, na przykład w 1998 i 2010 roku. Ale zaraz zaraz, czy te lata nie są znane badaczowi klimatu? Są znane doskonale. Lata 1998 i 2010 to dwa ostatnie zjawiska El Niño (1998 najsilniejsze w zeszłym stuleciu). Natomiast w 2011 roku na Pacyfiku dominowało zjawisko La Niña.

Przypomnę, że oba te zjawiska, charakteryzujące się odpowiednio ciepłą (El Niño) i zimną (La Niña) anomalią temperatur tropikalnego Pacyfiku są bardzo znane, bo wpływają na klimat dużej części planety, zmieniając nawet zauważalnie średnią temperaturę powierzchni Ziemi. Są one częścią cyklu o nieregularnym okresie 2 do 7 lat, zwanego ENSO, obejmującego cyrkulację oceaniczną i atmosferyczną w rejonie Pacyfiku. Temperatura powierzchni Pacyfiku zmienia się w tym cyklu przez obecność lub brak wybijania (upwellingu) zimnych głębinowych wód na Wschodnim Pacyfiku, czyli przy brzegach Ameryki. Jednak na temperaturę całych tropików, a przez to i Ziemi, ENSO wpływa poprzez zmiany zachmurzenia ponad tropikalnymi oceanami. Ale to już inna historia.

Rysunek 4 pochodzi z artykułu Boening i inni 2012 roku o ujmującym tytule „La Niña z 2011 roku: tak silna, że opadły oceany”. Wiadomo już, skąd wzięła się pierwsza część tytułu tego wpisu – a jaki był mechanizm tego zjawiska?

Autorzy artykułu, dodając wpływy zmian masy i temperatury na poziom morza, nie mogli nie zaważyć, że za spadek odpowiedzialne jest to pierwsze zjawisko. Z oceanu ubyło wody. Prosty rachunek pokazuje, że ubyła astronomiczna ilość 2.500.000.000.000 ton wody (trzeba znać promień Ziemi, wzór na powierzchnie kuli i uwzględnić, że ocean to 70% powierzchni Ziemi – możesz sprawdzić, licząc samemu). Mówiąc bardziej naukowo jest to 2,5•1015 kg wody. Jednak w każdej postaci matematycznej jest to masa trudna do wyobrażenia.

Czy te zmiany masy oceanu oznaczają, że w 2011 roku lodowce narastały? Wcale nie. Zatem w jaki inny sposób może się zmienić masa oceanu? Jest tylko jedna możliwość: zmiany w parowaniu i opadach, powodujące, że woda z oceanów, zamiast w nich, znalazła się gdzie indziej. Okazuje, że woda ta znalazła się na lądach.

Boening i inni porównali zmiany masy oceanu zmierzone grawimetrycznie ze zmianami masy kontynentów. I tu też uzyskali zgodność, a jedynym sposobem zmiany masy kontynentów w tak krótkim czasie jest zmiana ilości wody na nich. A skąd ta woda się weźmie? Oczywiście z opadów.

To, że tropikalne i subtropikalne kontynenty są bardziej suche podczas ciepłego El Niño i mokre podczas chłodnej la Niña, to dobrze znany fakt. Wpływa to nawet na cykl węglowy, co zauważalnie zmienia ilość CO2 w atmosferze. Zresztą rok 2011 nie jest tu wyjątkiem. Rysunek 3 to wyrysowana na jednym wykresie temperatura środkowego tropikalnego Pacyfiku (indeks NNO 3.4) i poziom morza (pozbawiony trendu i podzielony przez 10, czyli wyrażony w centymetrach):

Zmiana powierzchniowa temperatury Pacyfiku

Rysunek 5. Zmiany powierzchniowej temperatury środkowego tropikalnego Pacyfiku (czerwone i niebieskie) oraz poziomu morza (czarne) – oba po usunięciu trendu.

Widać, że zmiany temperatury centralnego Pacyfiku wyprzedzają o kilka miesięcy zmiany poziomu morza (czyli masy wody na kontynentach z przeciwnym znakiem). Jest to logiczne, bo przenoszenie takich ilości wody z oceanu na ląd musi trwać. Podobnie późniejszy powrót wody do morza za pośrednictwem spływu rzekami i zwiększonego parowania nietypowo wilgotnej gleby.

Pozostaje jeszcze pytanie, jakie dokładnie kontynenty zostały wzbogacone wodą w 2011 roku. Na szczęście metody grawimetryczne pozwalają policzyć to dla każdego kontynentu z osobna.

Zmiana masy wód morskich

Rysunek 6. Zmiana masy wody od początku 2010 roku (średnia z okresu styczeń-marzec) do wiosny 2011 roku (średnia z okresu marzec-maj). Kolorem niebieskim wyróżnione są obszary, na których ilość wody wzrosła. (Boening i inni 2012).

Szczegółowa analiza zmian rozkładu masy wody na kontynentach została opublikowana przez tych samych autorów w artykule „Wyjątkowy wpływ Australii na światowy poziom wody w oceanach w latach 2010-2011” (Fasullo i inni 2013).

Zmiana masy kontynentówRysunek 7. Zmiany masy kontynentów: wszystkich, Australii, Południowej Ameryki i Północnej Ameryki w funkcji czasu (Fasullo i inni 2013).

Na wykresie widać, jak podczas El Niño w 2010 roku maleje masa kontynentów, a podczas La Niña 2011 rośnie, by później wrócić do „normy”.

Gdzie zmiany są największe? Otóż dużą część zmian globalnego poziomu morza wzięła w omawianych latach na siebie… Australia, najmniejszy kontynent naszej planety. I to dość suchy. Jednak ten właśnie fakt i ukształtowanie powierzchni Australii (depresje w centrum kontynentu) powodują, że woda z anomalnie dużych opadów nie jest w stanie szybko wrócić do oceanu.

Jednak czy rzeczywiście w 2011 roku były w Australii anormalnie duże opady? Ba, to mało powiedziane. Była to jedna z największych powodzi w historii tego kraju. Największe opady były w stanie Queensland na wschodzie. Jeśli kto ciekaw szczegółów oto opis wg anglojęzycznej Wikipedii. Zginęło 38 ludzi, a straty wynosiły ponad 2 mld dolarów australijskich. Oto, pierwszy zresztą z brzegu, obrazek z tej powodzi:

Powódź w Qeensland

Sceptycy mówili, że spadek poziomu oceanów w 2011 roku wróży spowolnienie lub nawet zatrzymanie jego wzrostu. Niestety, nie dość, że poziom morza nie tylko wrócił do swego poprzedniego tempa wzrostu, ale nawet je ostatnio przewyższył (patrz Rysunek 3), mimo że nie ma teraz El Niño. Po prostu, woda z powodzi australijskich (i innych) wróciła do oceanu, a lodowce topią się coraz szybciej, a ocean coraz szybciej się nagrzewa ocean.

Kluczowym wnioskiem z analiz Boeinga i Fasullo jest pokazanie, że zmiany tempa wzrostu poziomu wody w oceanach w różnych latach nie są powodowane zmianami tempa nagrzewania się wody czy topnienia lodowców (warunkowanych tempem ogrzewania się planety). Tezy sceptyków, przypisujących obniżenie się poziomu wody w oceanach w 2011 roku ochładzaniu się planety, są zupełnie nieuzasadnione.

Autor: Arctic Haze, wersja oryginalna.

Konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

Opublikowano: 2013-09-11 20:14
Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.