Ziemia na obu półkulach ma dwie osobne atmosfery. Serio..?

Wraz z końcem roku konkurencja do nagrody „Klimatyczna Bzdura Roku 2015” staje się coraz mocniejsza. Tym razem w szranki staje Wiktor Kobyliński – redaktor czasopisma „Najwyższy Czas!”, w jego najnowszym numerze publikując artykuł „Globalna ściema”, którego reklama zdobi też główną stronę periodyku.

Okładka "Najwyższego czasu" przedstawiająca rozpaloną kulę

W artykule czytamy m.in.:

15 lutego 2013 roku świat obiegła wieść o szkodach poczynionych przez wybuch znacznej wielkości meteorytu nad rosyjskim Czelabińskiem. Po kilku miesiącach obserwacji okazało się, że pył powstały z tego zdarzenia rozprzestrzenił się równomiernie – ale tylko na półkuli północnej! (…)

Jak wykazują pomiary – zmiany temperatury powierzchni Ziemi są globalne. Wzrost stężenia CO2 na obu półkulach jest identyczny, to znaczy również jest globalny. Jednak ilość dwutlenku węgla emitowanego przez spalanie węgla kopalnego na półkuli północnej jest około 16-krotnie wyższa od jego emisji na półkuli południowej, a – co jest kluczowe w tym zagadnieniu – naturalny transport składników atmosfery pomiędzy półkulami jest fizycznie niemożliwy. Jest to wynikiem prawa fizycznego zwanego prawem Coriolisa. (…)

Założona przez IPCC teza (...), iż przyczyną zmian stężenia CO2 w atmosferze i przyczyną globalnego ocieplenia/ochłodzenia jest antropogeniczna emisja CO2 przy spalaniu węgla kopalnego – jest nieprawdopodobna. (...)

Jako dowód na istnienie nieprzekraczalnej bariery na równiku pokazuje trajektorie cyklonów tropikalnych oraz obserwacje i modelowanie dyspersji pyłu meteoru czelabińskiego.

Ilustracja 2. Trajektorie cyklonów tropikalnych w ciągu 150 lat. Źródło.

Ilustracja 3. Animacja dyspersji pyłu z meteorytu czelabińskiego. NASA.

Streszczając, według redaktora Wiktora Kobylińskiego Ziemia ma dwie nie mieszające się atmosfery – jedną na półkuli północnej, a drugą na południowej. A skoro między obiema półkulami nie ma mieszania, więc antropogeniczne emisje CO2, mające miejsce głównie na półkuli północnej, musiałyby na niej pozostać, nie mogłyby więc powodować wzrostu stężenia tego gazu na półkuli południowej. Skoro jednak stężenie CO2 rośnie równomiernie na obu półkulach, przyczyną nie mogą być nasze emisje, lecz jakiś inny, naturalny czynnik.

Stanowiące redakcję naszego portalu grono fizyków było pod dużym wrażeniem koncepcji p. Wiktora. W finalnym zdaniu swojego artykułu prosi on, żeby

wskazać i udowodnić, w jaki sposób antropogenicznie wyemitowane kilkanaście gigaton CO2 rocznie ze spalania węgla kopalnego przez ludzi na półkuli północnej miałoby być na bieżąco przenoszone na półkulę południową, skoro naturalny transport składników atmosfery poprzez równik nie jest możliwy.

Najkrótszą odpowiedzą jest: panie Wiktorze – transport składników atmosfery przez równik nie tylko jest możliwy, ale zachodzi, a mamy na to rozliczne dowody. Na równiku nie ma szklanej szyby oddzielającej atmosfery półkuli północnej i południowej

A jednak się miesza

Transport CO2 wyemitowanego na półkuli północnej na półkulę południową zachodzi, bo pomiędzy półkulami występuje wymiana powietrza. Główne odpowiedzialne za to mechanizmy powiązane są z cyrkulacją w komórkach Hadleya i tropikalną strefą zbieżności (obszarem, gdzie ciepłe powietrze przywiewane w stronę równika przez wiatry pasatowe intensywnie się unosi), która w górnej troposferze zmienia się w strefę rozbieżności, gdy uniesione powietrze rozchodzi się na północ i południe. Dodatkowo, położenie tropikalnej strefy zbieżności też ulega sezonowym zmianom – przesuwa się ona w kierunku „cieplejszej” półkuli – latem na północ a zimą na południe – co również sprzyja mieszaniu powietrza.

Da się to wymodelować, wyliczyć, i porównać z obserwacjami.

Zdjęcie przedstawia satelitarny obraz Atlantyku. W okolicach równika widoczny jest biały pas gęstych chmur

Ilustracja 4. Zdjęcie satelitarne Oceanu Atlantyckiego wykonane przez satelitę MSG-2, 6 grudnia 2015. Uwagę zwraca ułożony równoleżnikowo jasnoniebieski (to specyfika tej wizualizacji danych) pas gęstych chmur ułożonych równolegle do równika. To międzyzwrotnikowa strefa zbieżności. Copyright EUMETSAT 2015.

Skąd wiemy, że ta wymiana powietrza następuje?

Jak się okazuje, możemy to zaobserwować bezpośrednio, przy pomocy „znaczników”, czyli związków chemicznych których dyspersję w atmosferze można w jakiś sposób śledzić (tak jak zresztą CO2).

Kiedyś takimi znacznikami były izotopy radioaktywne: testy jądrowe przeprowadzano w jednym miejscu, a kilka-kilkanaście tygodni później, tysiące kilometrów dalej, padał lekko radioaktywny deszcz. Przykładowo, seria francuskich testów przeprowadzanych pod koniec lat sześćdziesiątych w Polinezji stworzyła rzadką okazję do obserwacji transportu atmosferycznego z półkuli południowej na północną (dotychczasowe testy były przeprowadzane przez USA i ZSRR na półkuli północnej). Poświęcono temu kilka artykułów w Nature i Science. Zakaz przeprowadzania naziemnych testów jądrowych sprawił, że nie jest to już tak atrakcyjne narzędzie badawcze jak niegdyś... przynajmniej w naukach atmosferycznych, bo oceanografowie wciąż mogą mierzyć wzbogacenie wody głębinowej w tryt i w ten sposób określić kiedy miała ona ostatni kontakt z powierzchnią.

W przypadku freonów, czy szerzej substancji pochodzenia niemal wyłącznie antropogenicznego, źródła ich emisji były i są głównie na półkuli północnej. Nie oznacza to, że związki te nie występują na półkuli południowej, lecz że docierają tam z opóźnieniem, co widać choćby po tym, że wzrost ich koncentracji był opóźniony o około 2 lata w stosunku do półkuli północnej.

Ilustracja 5. Zmiany stężenia freonów (CFC-12) na półkuli północnej (linia niebieska) i południowej (linia czerwona) oraz średnia światowa (linia czarna). Widać opóźnienie we wzroście stężenia na półkuli południowej względem półkuli północnej. Źródło NOAA.

Mówiąc obrazowo – emitowane na półkuli północnej freony dotarły nad Antarktydę i rozkładając znajdujący się nad nią ozon powodują powstawanie tam dziury ozonowej.

Ilustracja 6. Grubość warstwy ozonowej nad biegunem południowym 16 września 2013 (dzień, w którym dziura ozonowa osiągnęła roczne maksimum powierzchni). Dziura ozonowa to obszar, w którym grubość warstwy ozonowej spada poniżej 220 Dobsonów. Rysunek dzięki uprzejmości NASA GSFC.

Analogiczne zjawisko widać w przypadku dwutlenku węgla: choć Wiktor Kobyliński twierdzi, że jego zawartość jest wszędzie „identyczna”, to w rzeczywistości (po uwzględnieniu wahań sezonowych związanych z wegetacją) na półkuli północnej jest nieco wyższa, niż na południowej, o czym zresztą wiemy z badań Charlesa Keelinga, na którego powołuje się Kobyliński.

To, że stężenie CO2 rośnie szybciej na półkuli północnej, a dopiero potem na południowej można zobaczyć na filmie pokazującym zmiany stężenia CO2 na Mauna Loa i biegunie południowym (odpowiednio linie czerwona i niebieska po prawej stronie ekranu).

W chwili obecnej stężenie CO2 mierzone na Mauna Loa (19°N) jest około 4 ppm wyższe niż na biegunie południowym.

Ilustracja 7. Różnica stężeń CO2 pomiędzy obserwatorium na MaunaLoa a biegunem południowym. Źródło Scripps Institution of Oceanography.

Możemy teraz wrócić do dowodów prezentowanych przez Kobylińskiego. Z meteorem czelabińskim sprawa jest o tyle prosta, że był on zwyczajnie zbyt mały, by dało się zaobserwować rozprzestrzenianie się wygenerowanych przy jego spaleniu popiołów po całej atmosferze – po 3 miesiącach był on już nieodróżnialny od tła.

Cyklony i siła Coriolisa

Ciekawiej wygląda natomiast kwestia cyklonów tropikalnych: jest faktem, że w ich przypadku przekroczenie równika jest bardzo mało prawdopodobne, bo cyklogeneza (powstanie cyklonu) wymaga obecności poziomej składowej siły Coriolisa, co oznacza, że nie mogą one powstawać zbyt blisko równika. Dalej, po uformowaniu się cyklonu, efekt Coriolisa „odciąga” go w prawo na półkuli północnej i w lewo na południowej. Bardzo mało prawdopodobne nie znaczy jednak niemożliwe. Znany jest przypadek cyklonu tropikalnego który uformował się tam gdzie teoretycznie nie powinien, znane są też przypadki mniejszych burz tropikalnych, które jak najbardziej przekraczały równik. Warto zwrócić uwagę, w którą stronę obraca się niż pokazany poniżej:

Ilustracja 8. Animacja z kanału widzialnego GOES-12 z 26-27 czerwca 2008. Źródło.

Pomimo tego, że p. Kobyliński twierdzi, że „naturalny transport składników atmosfery pomiędzy półkulami jest fizycznie niemożliwy” na animacji wyraźnie widać masy powietrza przekraczającego równik.

To zaś, jak przebiega transport CO2 w atmosferze i mieszanie tego gazu możemy obejrzeć na filmie NASA:

Zjawisko wymiany powietrza pomiędzy półkulami jest znane i badane od stuleci, a wyniki tych badań nie powinny budzić kontrowersji.

Widać je świetnie nie tylko w wynikach pomiarów, modelowania, ale i na obrazach satelitarnych, np. na filmie zrobionym dla ilustracji ostatnich pożarów z Indonezji,

na którym uważny obserwator zauważy transport i z półkuli północnej na południową i w kierunku odwrotnym zachodzący jednocześnie na różnych poziomach w atmosferze.

Od omówienia siły Coriolisa zaczyna się każdy wykład z meteorologii dynamicznej czy geofizycznej dynamiki płynów. Ta ostatnia dziedzina to „dynamika cienkiej warstwy płynu na obracającej się kuli”, siła Coriolisa w takim układzie odgrywa krytycznie ważną rolę, a analiza skali pozwala wykazać, że wbrew powszechnemu przekonaniu nie determinuje ona kierunku wiru w wannie, ale determinuje podstawowe własności cyrkulacji naszej atmosfery, innych atmosfer planetarnych czy atmosfery Słońca. Przyczyn ignorancji Wiktora Kobylińskiego w tym temacie nie będziemy dociekać. Trudno jest jednak za nią akurat winić specjalistów pracujących na rzecz Międzyrządowego Panelu d/s Zmiany Klimatu.

Doskonale Szare, Marcin Popkiewicz, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski.

Opublikowano: 2015-12-11 18:50
Tagi

medialny temat pomiary i obserwacje

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