Mit: Klimat zmieniał się już wcześniej - dziś jest tak samo

"Klimat na Ziemi wielokrotnie zmieniał się w sposób radykalny, kiedy człowieka nie było jeszcze na tym świecie. Licząca sobie 4 mld lat historia naszej planety potwierdza to również na terenie naszego kraju. Karbońskie węgle kamienne powstawały w gorącym i tropikalnym klimacie, który 360 mln lat temu panował na Górnym Śląsku. Potem, około 300 mln lat temu, w permie nastał suchy, półpustynny klimat w którym powstały złoża rud miedzi na Monoklinie Przedsudeckiej. Jeszcze nie tak dawno temu, bo około 23 mln lat temu, klimat w trzeciorzędzie znów powrócił na nasze ziemie i spowodował powstanie licznych złóż węgla brunatnego. Ogromne, kilkunastometrowej wysokości drzewiaste paprocie, które wtedy rosły osiągały swoje rozmiary dzięki dużo większej ilości dwutlenku węgla w atmosferze aniżeli obecnie. Milion lat temu przyszły zlodowacenia. Pierwsze z nich dotarło aż po Sudety i Karpaty. Potem, kilkakrotnie jeszcze co 20 tys. lat po ociepleniu powracało kolejne zlodowacenie." (NETTG.PL)

Przeszłe zmiany klimatu pokazują, jak bardzo klimat jest czuły na wahania ilości dwutlenku węgla w atmosferze. Tak naprawdę dowodzą, że człowiek może znacząco wpływać na klimat przez emisje naszej cywilizacji.

Rysunek przedstawia kulę Ziemską w widoczną dużą czapą lodową na północy.

Ziemia w czasie epoki lodowcowej. Autor: Ittiz, źródło Wikipedia.

Wzrost ilości gazów cieplarnianych w atmosferze powoduje, że Ziemia wypromieniowuje w kosmos mniej energii, niż otrzymuje od Słońca. Powoduje to powstanie nierównowagi bilansu energetycznego Ziemi, którą mierzymy za pomocą tzw. wymuszania radiacyjnego, wyrażanego w W/m2.

O ile stopni zmieni się temperatura przy określonej zmianie wymuszenia radiacyjnego? To zależy od czułości klimatu planety, definiowanej jako docelowa zmiana temperatury w odpowiedzi na podwojenie stężenia CO2 w atmosferze po tym, jak bilans radiacyjny planety powróci do stanu równowagi, co może trwać wiele stuleci. Prowadzone różnorodnymi metodami badania klimatu sugerują, że wynosi ona 2-4,5°C, z najbardziej prawdopodobną wartością około 3°C.

Jak na ironię, kiedy sceptycy mówią o przeszłych zmianach klimatu, to w zasadzie dostarczają w ten sposób dowodów dużej czułości klimatu i dodatniego sprzężenia zwrotnego. Wysoka czułość klimatu oznacza znaczny wpływ rosnącej koncentracji dwutlenku węgla na ocieplanie się klimatu. A dziś to my zwiększamy stężenie CO2 w atmosferze.

Marcin Popkiewicz na podstawie Skeptical Science, opieka merytoryczna: prof. Szymon Malinowski

Skrót na podstawie wersji pełnej: Marta Śmigrowska

Chcesz dowiedzieć się więcej? Zobacz wyjaśnienie pełne.

Naturalne zmiany klimatu w przeszłości ilustrują jego czułość na zaburzenia równowagi energetycznej. Jeśli planeta akumuluje ciepło, średnia globalna temperatura wzrasta. Obecnie szybki wzrost koncentracji dwutlenku węgla powoduje akumulację energii poprzez zwiększony efekt cieplarniany. Przeszłe zmiany klimatu dostarczają tak naprawdę dowodów na to, jak bardzo nasz klimat jest czuły na zmiany ilości dwutlenku węgla w atmosferze.

Rysunek przedstawia kulę Ziemską w widoczną dużą czapą lodową na północy.

Ziemia w czasie epoki lodowcowej. Autor: Ittiz, źródło Wikipedia.

Jeśli jest jedna rzecz, co do której wszystkie strony obecnej debaty o globalnym ociepleniu się zgadzają, to fakt, że klimat zmieniał się w przeszłości w wyniku naturalnych procesów. Na długo przed rewolucją przemysłową nasza planeta doświadczyła wielu okresów ociepleń i ochłodzeń. Niektórzy wyciągnęli z tego wniosek, że jeśli globalne temperatury zmieniały się w przeszłości - na długo przed pojawieniem się samochodów i telewizorów plazmowych - to przyczyną obecnego globalnego ocieplenia również musi być natura. Jednak wniosek ten jest sprzeczny z wynikami badań naukowych.

Nasz klimat zmienia się według prostej reguły: kiedy ilość energii w układzie klimatycznym wzrasta, to temperatury rosną. I na odwrót, kiedy ilość energii w układzie spada, temperatury spadają. Zatem, jeśli do Ziemi dopływa więcej energii od Słońca, niż nasza planeta wypromieniowuje w przestrzeń kosmiczną, to możemy powiedzieć, że system klimatyczny Ziemi ma dodatni bilans energii. Ta nierównowaga w przepływie energii jest nazywana „wymuszaniem radiacyjnym”. Kiedy wymuszanie radiacyjne jest dodatnie, układ klimatyczny gromadzi ciepło i średnia globalna temperatura rośnie (oczywiście niejednostajnie i niejednorodnie, bo oprócz wymuszania radiacyjnego na temperaturę powietrza wpływają też liczne procesy wewnątrz układu). Takie dodatnie wymuszanie może być skutkiem albo wzrostu dopływu energii od Słońca, albo spadku ilości wypromieniowywanej energii. Podobnie ujemne wymuszanie radiacyjne, które skutkować będzie spadkiem zawartości energii w układzie klimatycznym i spadkiem temperatury powietrza, może być spowodowane spadkiem dopływu energii lub wzrostem jej odpływu.

O ile stopni zmieni się temperatura przy określonym wymuszeniu radiacyjnym? To zależy od czułości klimatu planety. Im jest ona wyższa, tym większe są zmiany temperatury. Do opisu czułości klimatu Ziemi najczęściej wykorzystuje się wskaźnik zmiany średniej globalnej temperatury powodowanej podwojeniem ilości CO2 w atmosferze. Co to znaczy? Ilość energii absorbowanej przez CO2 może być obliczona z wykorzystaniem symulatorów przepływu promieniowania. Wyniki tych symulacji zostały potwierdzone eksperymentalnie przez pomiary satelitarne i powierzchniowe. Obliczone wymuszanie radiacyjne, związane z podwojeniem koncentracji atmosferycznej CO2 i powodujące spadek odpływu energii w kosmos, jest równe 3,7 W/m2 (IPCC AR4 Rozdz. 2.3.1).

Zatem, mówiąc o czułości klimatu na podwojenie ilości CO2, mamy tak naprawdę na myśli zmiany średniej globalnej temperatury powierzchni spowodowane wymuszaniem radiacyjnym wielkości 3,7 W/m2. Gdyby nasz klimat był zależny jedynie od poziomu dwutlenku węgla w atmosferze i kształtował się bez związku z innymi czynnikami (tzw. sprzężeniami zwrotnymi), podwojenie ilości CO2 oznaczałoby wzrost średniej globalnej temperatury o 1,2 °C (Lorius 1990). Jednak nasz klimat podlega szeregowi sprzężeń dodatnich i ujemnych. Najwyraźniejszym przykładem tego typu zjawisk jest wpływ pary wodnej na klimat. Z jednej strony, wraz ze wzrostem temperatury rośnie ilość pary wodnej w atmosferze, co powoduje dodatkowe ocieplenie (i dalszy wzrost ilości pary wodnej). Z drugiej, więcej pary wodnej prowadzi do wzrostu zachmurzenia, mogącego powodować efekt chłodzący (poprzez odbijanie promieniowania słonecznego, które inaczej dotarłoby do powierzchni Ziemi) lub ocieplający (poprzez blokowanie promieniowania opuszczającego powierzchnię Ziemi), w zależności od rodzaju chmur.

Jaka jest zatem czułość naszego klimatu, będąca sumą wielu dodatnich i ujemnych sprzężeń występujących w systemie klimatycznym? Na to pytanie możemy odpowiedzieć nie tylko za pomocą modeli, ale też na podstawie obserwacji i wiedzy o przeszłości zmian klimatu. Aby to zrobić, trzeba znaleźć okres czasu, dla którego mamy dane dotyczące temperatury powietrza i dane o wymuszeniach. Rysunek 1 pokazuje podsumowanie recenzowanych prac naukowych które określiły czułość klimatu na podstawie historycznych klimatu (Knutti & Hegerl 2008).

Czułość klimatu

Rysunek 1: Rozkład i przedziały prawdopodobieństwa czułości klimatu na podstawie różnych badań. Kółko oznacza najbardziej prawdopodobną wartość. Najgrubsza kolorowa linia oznacza prawdopodobną wartość (ponad 66% prawdopodobieństwa). Średniej grubości linie oznaczają prawdopodobieństwo powyżej 90%. Linie kreskowane oznaczają, że nie istnieje znaczące ograniczenie od góry. Prawdopodobny przedział według IPCC (2 do 4,5°C) i najbardziej prawdopodobna liczba (3°C) są oznaczone szarym kolorem i czarną linią.

Wykonano wiele oszacowań czułości klimatu opartych na bezpośrednich pomiarach (z ostatnich 150 lat). W obliczeniach stosowano różne metody: proste albo średnio skomplikowane modele, modele statystyczne albo szacunki bilansu energii. Niektóre badania wykorzystywały dane dotyczące obserwowanego ocieplenia powierzchni Ziemi i oceanu w XX wieku zestawione z oszacowanym wymuszeniem radiacyjnym. Inne opierały się na analizach satelitarnych pomiarów bilansu promieniowania docierającego do Ziemi i opuszczającego ją lub na precyzyjnych pomiarach wymuszania i reakcji na wielkie wybuchy wulkanów w XX wieku. Kilka badań analizowało rekonstrukcję paleoklimatu z ostatniego tysiąclecia albo z okresu około 12 tysięcy lat temu, kiedy planeta wychodziła z epoki lodowcowej (Ostatnie Maksimum Lodowcowe).

Jakie płyną z nich wnioski? Mamy wiele niezależnych badań obejmujących różne epoki, analizujących różne aspekty klimatu i wykorzystujących różne metody analizy. Wszystkie dają spójny przedział czułości klimatu, z najbardziej prawdopodobną wartością 3 °C przy podwojeniu ilości CO2.

Połączone dane z tych analiz wskazują, że sprzężenie netto na wymuszenie radiacyjne jest wyraźnie dodatnie. Nie ma wiarygodnych dowodów, które pokazywałyby bardzo małą (albo bardzo dużą) czułość klimatu jako najbardziej prawdopodobną.

Wymuszanie radiacyjne wywołane przez CO2 jest bardzo dobrze rozumiane i potwierdzone przez obserwacje doświadczalne. Wielkość reakcji klimatu na tę akumulację ciepła zależy od jego czułości.

Jak na ironię, kiedy sceptycy mówią o przeszłych zmianach klimatu, to w zasadzie dostarczają w ten sposób dowodów dużej czułości klimatu i dodatniego sprzężenia zwrotnego. Wyższa czułość klimatu oznacza większy wpływ rosnącej koncentracji dwutlenku węgla na ocieplanie się klimatu. Przeszłe zmiany klimatu dowodzą tak naprawdę, że ludzie mogą mieć znaczący wpływ na klimat.

Marcin Popkiewicz na podstawie Skeptical Science, opieka merytoryczna: prof. Szymon Malinowski

Opublikowano: 2013-06-10 11:08
Tagi

efekt cieplarniany mit o klimacie paleoklimatologia czułość klimatu

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