Mit: Wolna od lodu Arktyka to same korzyści

„Naukowcy nie mają żadnych wątpliwości co do tego, że globalne ocieplenie, roztapiając lód na arktycznych wodach, otwiera nowe drogi wodne i powoduje, że szlaki położone niedaleko brzegu są ‘przejezdne’ przez więcej miesięcy w roku. Wielkie firmy w Rosji i innych krajach położonych wokół Morza Arktycznego już wykorzystują efekty globalnego ocieplenia do poszukiwania dla siebie nowych możliwości handlowych. Największymi beneficjentami tego, że topniejący lód zwiększa powierzchnię morza, z której teraz można korzystać, są przedsiębiorstwa naftowe. (…) Nowe możliwości otwierają się także przed rybołówstwem, transportem i górnictwem.” (Nowy Dziennik)

Korzyści będą liczone w dziesiątkach miliardów dolarów. Straty – w dziesiątkach tysięcy miliardów. A to tylko rachunek wstępny.

Wolna od lodu Arktyka

Krajobraz dalekiej północy. Zdjęcie: Achimhb, Dreamstime.com

Załóżmy, że globalnie ociepli się o 4°C w stosunku do okresu sprzed epoki przemysłowej (co dziś uważa się za realne). Ponieważ zmiany klimatu znacznie gwałtowniej przejawiają się w obszarach polarnych, dla Arktyki oznacza to wzrost temperatury o kilkanaście stopni.

Co wtedy? Ocean Arktyczny będzie praktycznie wolny od lodu. Wieczna zmarzlina Syberii, Alaski i północnej Kanady przestanie być „wieczna” i zacznie emitować metan – gaz cieplarniany 25-razy silniejszy, niż CO2 (Vaks 2013). Zdestabilizują się zasoby podmorskich hydratów metanu (już teraz w Oceanie Arktycznym pojawiają się kilometrowe kolumny pęcherzyków metanu). Szacuje się, że w dnie Oceanu Arktycznego zalega ponad 1000 GtC metanu – to odpowiednik 3 tysięcy lat (!) obecnych antropogeniczych emisji tego. Niekontrolowane uwalnianie tak potężnych zasobów dramatycznie nakręci spiralę zmian klimatu. Drastycznie przesuną się strefy klimatyczne, całkowicie zniknie lód (nawet z Antarktydy), a poziom oceanów wzrośnie o 70 metrów.

Już uwolnienie 5% hydratów metanu z dna Oceanu Arktycznego (czyli 50 GtC) w latach 2015-2025 może przełożyć się na straty rzędu 10 000-200 000 miliardów dolarów, z najbardziej prawdopodobną wartością 60 000 mld dolarów (Whiteman 2013). Ta ostatnia kwota jest porównywalna z rocznym PKB wszystkich krajów świata, wynoszącym 70 000 mld dolarów. A to tylko przygrywka to tego, co przyniesie dalsza intensywna, masowa destabilizacja podmorskich złóż hydratów.

W takim świetle szacowane na dziesiątki miliardów dolarów korzyści, związane ze stopnieniem lodów Arktyki, wyglądają dość blado.

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

Skrót na podstawie wersji pełnej: Marta Śmigowska

Chcesz dowiedzieć się więcej? Zobacz wyjaśnienie pełne.

Korzyści będą liczone w dziesiątkach miliardów dolarów. Straty – w dziesiątkach tysięcy miliardów. A to tylko rachunek wstępny.

Arktyka daje nam ostatnio szczególne powody do niepokoju. To, co się dzieje w tym odległym i rzadko zamieszkanym regionie świata, nie rzuca się na co dzień w oczy. Jednak dynamika mających tam miejsce wydarzeń i ich skala mogą zmienić oblicze świata, w którym żyjemy.

Wolna od lodu Arktyka

Krajobraz dalekiej północy. Zdjęcie: Achimhb, Dreamstime.com

Podsumujmy kilka faktów:

Koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze osiągnęła już 400 ppm (cząsteczek na milion cząsteczek powietrza). Wyniki badań pokazują, że tak dużej ilości dwutlenku węgla jak obecnie nie było w atmosferze od kilku a może nawet kilkunastu milionów lat, a stężenie CO2 rośnie w bezprecedensowym tempie już ponad 2 ppm rocznie.

Już obecna zawartość dwutlenku węgla w atmosferze w niezbyt długiej perspektywie przyczyni się do wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi w przedziale od 2,4°C do ponad 4°C (jeśli uwzględnić działające w wolnym tempie sprzężenia zwrotne). Obserwowane ocieplenie nie przekroczyło jeszcze 1°C tylko dzięki chłodzącemu wpływowi aerozoli siarkowych i dzięki temu, że wody oceanów, pokrywające niemal ¾ powierzchni globu, nagrzewają się znacznie wolniej, niż powierzchnia lądów. Wiele wskazuje na to, że powstrzymanie wzrostu temperatury, tak by ocieplenie nie sięgnęło progu 2°C, będzie bardzo trudne. Trwająca już od pokoleń emisja dwutlenku węgla ze spalania paliw kopalnych rośnie wykładniczo (czyli o stały procent rocznie). Każdy doradca finansowy, oferujący polisę inwestycyjną, wytłumaczy, że oznacza to coraz szybszy wzrost koncentracji tego gazu! Na rysunku 1 na historyczne emisje CO2 nałożono funkcję wykładniczą rosnącą o 2,8% rocznie.

Zmiany emisji dwutlenku węgla ze spalania paliw kopalnych

Rysunek 1. Zmiany emisji dwutlenku węgla ze spalania paliw kopalnych w okresie 1751-2012 (czarna linia), źródło: CDIAC. Niebieska linia przedstawia funkcję wykładniczą, rosnącą w tempie 2,8% rocznie (czyli podwajającą się w ciągu 25 lat).

Taki wzrost oznacza podwojenie emisji po 25 latach. Po 50 latach emisje są czterokrotnie większe niż na początku, po 75 latach 8-krotnie większe, a po 100 latach 16-krotnie większe. W ciągu ostatniego ćwierćwiecza wyemitowaliśmy tyle dwutlenku węgla, co od początku Rewolucji Przemysłowej do lat 80. A ściślej, w ciągu 27 lat od 1986 do 2012 roku wyemitowaliśmy więcej CO2, niż od 1751 do 1985 roku (CDIAC). Kontynuacja tego scenariusza oznaczałaby, że od roku 2010 do 2050 emisje wzrosną trzykrotnie, do poziomu 100 mld ton CO2 rocznie. Jednak wiele wskazuje, że do tego nie dojdzie. Nie ze względu na dalekowzroczne działania odpowiedzialnych polityków, biznesu i społeczeństwa. Z bardziej prozaicznych powodów: nie da się w nieskończoność wykładniczo zwiększać wydobycia paliw kopalnych.

Przyjrzyjmy się skrajnym scenariuszom emisji, rozważanym przez IPCC w Piątym raporcie (AR5) z 2013 roku. Załóżmy, że spalimy wszystko, co się da, na przykład realizując scenariusz emisji RCP8.5 (zwiększamy emisję CO2 z obecnych ponad 30 mld ton rocznie do 100 mld; utrzymujemy ten poziom emisji tak długo, aż wydobędziemy i spalimy wszystkie paliwa kopalne). Co się wtedy stanie?

Emisje CO2 w dwóch scenariuszach

Rysunek 2. Emisje CO2 w dwóch scenariuszach - spalenia wszystkich paliw kopalnych (RCP 8.5) oraz ograniczenia wzrostu temperatury do 2°C (RSP3-PD). W skrajnie optymistycznym scenariuszu RCP3-PD emisje gwałtownie spadną już w najbliższych latach, a w II połowie XXI wieku będą ujemne (czyli pochłanianie przewyższy emisje), co oznacza olbrzymi wysiłek i wydatki społeczeństwa (za życia naszych dzieci) na rzecz wychwytu wprowadzonego przez nas do atmosfery dwutlenku węgla i usuwania go z cyklu węglowego. Źródło.

Gdyby urzeczywistnił się scenariusz RCP8.5, do cyklu węglowego trafiłaby ilość węgla wystarczająca do podniesienia średniej temperatury powierzchni Ziemi o ponad 4°C od dnia dzisiejszego do końca obecnego wieku... i o 7-8°C do końca kolejnego stulecia. Jeśli poważnie myślimy o ograniczeniu wzrostu temperatury poniżej 2°C, powinniśmy zrealizować skrajnie optymistyczny scenariusz RCP3-PD, w którym emisje w II połowie XXI wieku spadają poniżej zera (to znaczy że będziemy aktywnie i na wielką skalę prowadzić działania służące usuwaniu CO2 z atmosfery). Oznacza to olbrzymi wysiłek i wydatki społeczeństwa (za życia naszych dzieci) na rzecz wychwytu wprowadzonego przez nas do atmosfery dwutlenku węgla i usuwania go z cyklu węglowego.

Wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi w dwóch scenariuszach

Rysunek 3. Wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi w dwóch scenariuszach - spalenia wszystkich paliw kopalnych (RCP 8.5) oraz ograniczenia wzrostu temperatury do 2°C (RSP3-PD). Warto zwrócić uwagę na bezwładność klimatu i powolne reakcje na zmianę poziomu emisji. Wprawdzie rezultat końcowy w obu scenariuszach jest dramatycznie różny, jednak wpływ (bardzo szybkiej i głębokiej) redukcji emisji na temperaturę zaczyna być (w granicach błędu) odróżnialny dopiero od początku drugiej połowy XXI wieku. Meinshausen 2011.

Wzrost temperatury jest szybszy nad lądami, a nad oceanami wolniejszy. Wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi o 4°C oznacza wzrost temperatury nad lądami o 6°C, a w Arktyce o kilkanaście stopni.

Trzeba uwzględnić, że w 2100 roku temperatury nie przestaną rosnąć, a średni wzrost temperatury powierzchni Ziemi względem dotychczasowej średniej sięgnie 8°C. Wywołany przez nas wzrost temperatury trwać będzie dziesiątki tysięcy lat.

Jeśli politycy uznają, że realizacja scenariusza szybkiej redukcji emisji i ograniczenia wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi poniżej 2°C jest zbyt trudna i niewygodne politycznie, powinniśmy przygotować się na powrót klimatu sprzed kilku milionów lat. Owszem, życie wtedy kwitło. Problemem nie są jednak konkretne warunki (taki czy inny układ stref klimatycznych i linii brzegowej), ale ZMIANA tych warunków, szczególnie w tak krótkim czasie jak obecnie. Przyjrzyjmy się Arktyce.

Wzrost temperatury w Arktyce będzie znacznie wyższy od średniej. Trzy miliony lat temu, gdy średnia temperatura powierzchni Ziemi była wyższa o 2°C, temperatura w Arktyce była wyższa o 15-20°C niż dzisiaj (Ballantyne 2010, Csank 2011). Wiązało się to z brakiem lodu w Arktyce.

Już taka ilość gazów cieplarnianych, jaką obecnie mamy w atmosferze, jest wystarczająca, by Ocean Arktyczny był wolny od lodu przynajmniej przez kilka miesięcy w roku. Obserwowane tempo ocieplania i zaniku lodu w Arktyce są bezprecedensowe nie tylko w historii pomiarów satelitarnych, ale, jak pokazują inne dane, na przestrzeni ostatnich tysięcy lat. Lód znika w tempie, którego kilkanaście lat temu nie przewidział żaden z modelujących klimat zespołów. Gdy porównamy wyniki symulacji podsumowane w IV Raporcie IPCC z 2007 roku z wynikami aktualnych obserwacji, widzimy, ze stan obecny odpowiada prognozowanemu na koniec XXI wieku. Jeśli obecne trendy się utrzymają, to już w przeciągu kilku/kilkunastu lat powierzchnia lodu pływającego latem w Arktyce może spaść poniżej 1 mln km2. Oznacza to, że Ocean Arktyczny będzie w zasadzie wolny od lodu. Znany nam Ocean Arktyczny, na którym przez cały rok unosi się lód, jest jak drink z kostkami lodu: zanurzony w wodzie termometr pokaże temperaturę bliską 0°C. Jeśli postawimy drink w ciepłym pokoju, dostarczana energia będzie zużywana na topienie lodu. Dopiero później, gdy lód całkiem się rozpuści, temperatura naszego drinka zacznie rosnąć. Dokładnie to samo, w miarę ocieplania się klimatu Ziemi, będzie zachodzić w Oceanie Arktycznym. Na razie woda, na powierzchni której unosi się lód, nie może się nagrzać, a nadwyżka energii zostaje zużyta na topnienie lodu. Kiedy jednak lód stopnieje, dalsze pochłanianie energii będzie prowadzić do wzrostu temperatury wody.

Stopniowo okres, w którym Ocean Arktyczny będzie wolny od lodu, będzie się wydłużać, co w ciągu dekad zmieni klimat regionu na podobny do tego sprzed milionów lat. Konsekwencje wzrostu temperatury o kilkanaście stopni będą dramatyczne. W miarę ocieplania się wód oceanu temperatura powierzchni Syberii, Alaski i północnej Kanady również zacznie rosnąć, a leżący tam śnieg zacznie znikać. Jest to już obserwowane. W miejsce lodu i śniegu (odbijających energię słoneczną) będziemy mieć ląd i ocean (ciemne, pochłaniające promienie słoneczne).

Szybko zostanie przekroczony próg wzrostu temperatury, za którym nastąpi rozpad wiecznej zmarzliny (Vaks 2013). Przestanie ona być „wieczna” i zacznie emitować coraz większe ilości metanu. Uwolni się też metan z dna Oceanu Arktycznego - najpierw ocieplą się wody powierzchniowe oceanu, potem jego głębiny, następnie osady oceaniczne i, wreszcie, znajdujące się w dnie pokłady hydratów metanu – lodu metanowego, który jest stabilny pod wysokim ciśnieniem i w niskich temperaturach. Wzrost temperatury zdestabilizuje pokłady hydratów, a zawarty w nich metan zacznie trafiać do atmosfery. Już teraz gdzieniegdzie obserwujemy unoszące się z dna Oceanu Arktycznego kolumny pęcherzyków metanu, stukrotnie większej średnicy, niż podobne kolumny obserwowane kiedykolwiek wcześniej.

Jeśli (a właściwie – o ile szybko nie zredukujemy emisji dwutlenku węgla – gdy) dojdzie do niekontrolowanego, intensywnego wyzwalania do atmosfery metanu z wiecznej zmarzliny i hydratów metanu, wywoływany przezeń efekt cieplarniany nałoży się na działanie emitowanych przez nas gazów cieplarnianych i przyspieszy ocieplanie się klimatu. Kiedy do tego dojdzie, to nawet szybka redukcja emisji antropogenicznych przestanie mieć znaczenie i klimat Ziemi sam już będzie dążył do zupełnie innego stanu: bez lodu (nawet na Antarktydzie), z drastycznie przesuniętymi strefami klimatycznymi, z poziomem oceanów wyższym o 70 metrów i zupełnie innymi wzorcami pogodowymi. Co gorsza, proces ten będzie zachodził w świecie zamieszkałym przez 10 miliardów ludzi, z systemem żywnościowym napiętym do granic możliwości.

Jeden z prawdopodobnych wzorców zmian jest taki: ogrzewający się Ocean Arktyczny przyspieszy topnienie i tak coraz szybciej tracącego masę lądolodu Grenlandii. Gdy wody powierzchniowe Oceanu Arktycznego staną się wyraźnie cieplejsze od wód w oceanicznej głębi, przestaną opadać na dno, co zatrzyma Prąd Zatokowy. Według większości symulacji modeli klimatu nie nastąpi to jeszcze w tym stuleciu, ale tak samo miało być z zanikiem pokrywy lodowej Arktyki. Jeśli Prąd Zatokowy osłabnie, transportowane przez niego ciepło nie dotrze do Arktyki, przez co być może na pewien czas powróci tam lód. Jednak energia nie ginie. Ciepło, które teraz trafia do Arktyki, pozostanie na półkuli południowej, ogrzewając Ocean Południowy i za jego pośrednictwem lądolód Antarktydy Zachodniej, w dużym stopniu opierający się na dnie oceanicznym. Wszystko to razem przyspieszy podnoszenie się poziomu wody w oceanach.

Patrząc na pnące się w górę wykresy temperatury można doświadczyć dwojakich uczuć. Przeraża skala przeprowadzanego przez ludzkość eksperymentu na klimacie planety. Uspokaja pozornie łagodna linia wzrostu temperatury (1 stopień wzrostu to zgodnie z naszym doświadczeniem niewiele, skoro codziennie doświadczamy zmian temperatur rzędu kilkunastu stopni). To jednak niebezpieczne złudzenie – łagodny wzrost średniej temperatury globu przekłada się na nasilające się lokalne zdarzenia ekstremalne (fale upałów, powodzie, susze, wtargnięcia morza do miast nadbrzeżnych, klęski nieurodzaju, etc.) i przekraczanie punktów krytycznych, poza którymi całe obszary naszej planety będą przechodzić do innych „stanów równowagi”, prowadzących do stepowienia Amazonii, rozpadu ‘wiecznej’ zmarzliny, zmian prądów oceanicznych, etc.

Jednym z punktów krytycznych jest wspomniana wyżej destabilizacja pokładów hydratów metanu w Arktyce. Ilość zgromadzonego w dnie Oceanu Arktycznego metanu jest szacowana na ponad 1000 GtC (Shakhova 2010), z czego 50 GtC „może w każdej chwili gwałtownie wyzwolić się do atmosfery. Taka emisja spowodowałaby 12-krotny wzrost zawartości metanu w atmosferze” (Shakhova 2008). Dla porównania emisje antropogeniczne tego gazu w 2010 roku wyniosły 0,275 GtC. Biorąc pod uwagę, że każda tona metanu wprowadzona do atmosfery w horyzoncie 100 lat działa 25-krotnie silniej niż tona dwutlenku węgla, 50 GtC metanu byłoby odpowiednikiem 40 lat naszych emisji CO2. Jakie byłyby konsekwencje wyzwolenia metanu z kilku procent hydratów metanu leżących pod dnem Oceanu Arktycznego w krótkim okresie czasowym – powiedzmy dekady?

Odpowiedzi na to pytanie udziela opublikowane w Nature badanie (Whiteman 2013). Koszt następstw destabilizacji podmorskich złóż i emisji do atmosfery 50 GtC metanu w latach 2015-2025 mieściłby się w granicach 10 000-200 000 miliardów dolarów (z najbardziej prawdopodobną wartością 60 000 mld dolarów). Główny element niepewności dotyczy scenariusza emisji antropogenicznych. Kwota, o której mowa, jest porównywalna z rocznym PKB wszystkich krajów świata (70 000 mld dolarów). W takim świetle szacowane na dziesiątki miliardów dolarów korzyści związane ze stopnieniem lodów Arktyki wyglądają dość blado.

To oczywiście scenariusz bardzo radykalny, większość zajmujących się hydratami metanu i Arktyką naukowców uznaje tak wczesne wyzwolenie tak wielkiej ilości metanu za bardzo mało prawdopodobne. Jednak 10 lat temu to samo twierdzili specjaliści od modelowania klimatu o rozpadzie czapy lodowej Arktyki, która jednak rozpada się znacznie szybciej, niż to prognozowano. Nie chodzi tu zresztą o dokładną datę destabilizacji hydratów, ale o niemożliwość uniknięcia tego procesu przy obecnych trendach emisji. Autorzy pracy stwierdzają: „będzie bardzo trudne – być może niemożliwe – uniknięcie wielkich wyzwoleń metanu z Morza Wschodniosyberyjskiego bez poważnych redukcji emisji CO2.”

Być może nie nastąpi to przy umiarkowanym ociepleniu – nie wiemy do końca, przy jak dużych emisjach i kiedy może do tego dojść. Jednak w scenariuszach dalszej kontynuacji spalania paliw kopalnych możemy być pewni, że do tego dojdzie – szacuje się, że długotrwały wzrost temperatury Ziemi o 3°C doprowadzi do wyzwolenia 85% metanu z hydratów (Buffett 2004). Wyzwolenie 50 GtC byłoby dopiero przygrywką dla stopniowej, masowej destabilizacji podmorskich złóż metanu, ze znacznie poważniejszymi konsekwencjami. Oględnie rzecz ujmując, przeprowadzamy bardzo ryzykowny eksperyment (Knoll 2007, Saunders 2009).

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

Więcej:

Opublikowano: 2013-11-28 23:55
Tagi

Arktyka metan ocean poziom morza lód morski skutki zmiany klimatu

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