Piotr Florek, Met Office: Tempo zmiany klimatu niespotykane od dziesiątek milionów lat

– Znamy historyczne precedensy, gdy przestawiano przysłowiowe wajchy w fabrykach i zamiast traktorów robiono czołgi. Transformacja w kierunku neutralności klimatycznej wymagałaby jednak poważnego podejścia do problemu, a zmiana klimatu wciąż jest lekceważona, uważana za coś abstrakcyjnego, odległego w przestrzeni i czasie, czy też problem przyszłych pokoleń albo mieszkańców innych krajów. Dopóki człowiek nie zderzy się ze skutkami globalnego ocieplenia osobiście, trudno to sobie wyobrazić i połączyć kropki – mówi Piotr Florek z brytyjskiego Met Office Hadley Centre, którego specjalnością jest modelowanie klimatu.

Szymon Bujalski: Pracujesz w Met Office, gdzie zajmujesz się modelami klimatu. Jaki wyłania się z nich obraz przyszłości?

Piotr Florek, Met Office Hadley Centre: Modelowanie klimatu oraz wiedza na temat reakcji systemu klimatycznego na zmianę składu atmosfery to jedna kwestia, ale równie istotne są wybory, których dokonujemy jako ludzkość: zbiorowo i indywidualnie. To te wybory są największą niewiadomą i największym źródłem niepewności. Nawet dzisiaj nie wiemy, jak ludzkość zareaguje na doniesienia nauki, wyrażane chociażby w raportach IPCC, jakie decyzje będziemy podejmować, jakie polityki klimatyczne będą lub nie będą wdrażane. Dlatego w symulowanych przez modele klimatu wersjach przyszłości widać dość dużą rozbieżność (w mniejszym stopniu wpływa na nią także niepewność strukturalna związana z tym, że nasza wiedza na temat funkcjonowania klimatu jest niepełna). W symulacjach Met Office i innych instytucji mamy scenariusze pesymistyczne, które zakładają, że ludzkość kompletnie zignoruje ostrzeżenia naukowców, i optymistyczne, które zakładają, że ludzkość wdroży redukcje emisji gazów cieplarnianych w tempie bezprecedensowym. Scenariusze te w kolejnych dekadach rozjeżdżają się dramatycznie.

Te najbardziej optymistyczne zakładają niemal zawsze wdrożenie na dużą skalę tzw. technologii emisji ujemnych, czyli pochłaniania dwutlenku węgla z atmosfery i składowania go pod ziemią albo w głębinach oceanicznych. Są to technologie w dużej mierze hipotetyczne, które jeszcze nigdzie nie działają, od początku do końca, na skalę przemysłową. Jeśli nie chcemy polegać na czymś tak niepewnym, musimy redukować emisje w naprawdę szybkim tempie. Potrzebujemy błyskawicznej i ogromnej transformacji nie tylko energetyki, ale i wielu innych sektorów gospodarki. A to jest bardzo trudne.

W najbardziej pesymistycznych scenariuszach kończymy w świecie, w którym na dużych obszarach tropików zdarzają się śmiertelne w skutkach fale upałów, w trakcie których bez klimatyzacji nie da się przeżyć dłużej niż kilka godzin. Następuje rozpad lądolodu Antarktydy Zachodniej, topnieje Grenlandia, dochodzi do dalszego zakwaszania oceanów i tzw. morskich fali upałów (wzrost temperatury przy przypowierzchniowej warstwie oceanów), które powodują wymieranie wielu gatunków w całym łańcuchu troficznym od jednokomórkowców, przez rafę koralową, po złożone organizmy wielokomórkowe.

O jakiej perspektywie czasowej mówimy?

Druga połowa XXI w. i kolejne stulecia. Ze względu na bezwładność systemu klimatycznego, jeśli dopuścimy do takiego stanu rzeczy, w perspektywie czasowej naszej cywilizacji będzie on już nieodwracalny. Potrwa to stulecia, a nawet tysiąclecia. Ratunkiem mogłoby być wdrożenie na masową skalę wspomnianych technologii ujemnych emisji dwutlenku węgla, których jak dotąd nie wdrożono w całości (od pobierania CO₂ z atmosfery, po składowanie go w bezpiecznym geologicznie rezerwuarze) na skalę nawet jednej instalacji przemysłowej. A żeby rozwiązanie to faktycznie pomogło zniwelować zmianę klimatu, trzeba by stworzyć całą infrastrukturę, porównywalną z tą, którą posiadamy do ekstrakcji paliw kopalnych. Ujmując rzecz obrazowo, oznaczałoby to zbudowanie odpowiednika tych wszystkich kosztownych kopalni, gazociągów, szybów wiertniczych, tyle że od nowa, w drugą stronę. Trudno mi uwierzyć, że tak się stanie. Z drugiej strony, dwie dekady temu odnawialne źródła energii były bardzo drogie, ale dzięki wydaniu masy pieniędzy na subsydia, produkcję i wdrażanie kolejnych generacji, OZE staniało, a efektywność fotowoltaiki czy baterii mocno się zwiększyła.

Czyli da się, czy nie?

Gdy chodzi o zmianę klimatu, trzeba doprecyzować co rozumiemy przez „da się”. Jest „da się” fizyczne, „da się” techniczne, oraz „da się” ekonomiczno-społeczno-polityczne, oddzielające to, co możemy zrobić od tego, co chcemy zrobić i tego, co w końcu naprawdę robimy (czasami, bo tego chcemy, a czasami, bo nie mamy wyboru). Wydaje mi się jednak, że możemy być zdziwieni, jak wiele rzeczy da się zrobić. Rok temu świat stanął na moment z powodu pandemii, a część z nas była w stanie dokonać znaczących zmian w tym, jak żyje, pracuje, przemieszcza się. Można sobie wyobrazić, że gdybyśmy naprawdę chcieli, bylibyśmy w stanie dokonać podobnych zmian, tak by mogli z nich korzystać nie tylko mieszkańcy miast krajów zamożnej Północy, i utrzymać je przez kolejne lata.

Znamy historyczne precedensy, takie jak transformacja gospodarek państw uczestniczących w wojnach światowych, gdy przestawiano przysłowiowe wajchy w fabrykach i zamiast traktorów robiono czołgi. Taka transformacja wymagałaby jednak poważnego podejścia do problemu, a zmiana klimatu wciąż jest lekceważona, uważana za coś abstrakcyjnego, odległego w przestrzeni i czasie, problem przyszłych pokoleń albo mieszkańców innych krajów. Dopóki człowiek nie zderzy się ze skutkami globalnego ocieplenia osobiście, ciężko to sobie wyobrazić i połączyć kropki. Zresztą nawet wtedy jest to trudne, bo jesteśmy świetni w unikaniu odpowiedzialności, pokazywaniu palcem na innych czy racjonalizowaniu sobie, że tak widocznie miało być, że nie da się tego uniknąć.

Jaka jest historia modeli klimatu?

Pierwsze modele klimatu, wtedy nazywane modelami ogólnej cyrkulacji atmosfery, opracowano jeszcze przed powszechną akceptacją przez świat naukowy, że emisje CO₂ mogą być problemem. Modele te służyły badaniu cech cyrkulacji atmosfery i pochodzenia takich wielkoskalowych struktur jak tropikalne komórki Hadleya, monsuny albo prądy strumieniowe. Prawdziwe, trójwymiarowe modele klimatu we współczesnym rozumieniu zaczęły być stosowane w latach 70. W porównaniu z obecnymi były bardzo prymitywne, o niedużej rozdzielczości i pomijały wiele procesów istotnych dla działania klimatu. Tym niemniej nawet przy użyciu tak niedoskonałych narzędzi naukowcy doszli wtedy do wniosku, że konsekwencje emisji dwutlenku węgla będą mierzalne i niepokojące, a wywołane nią zmiany będą porównywalne albo nawet większe niż to, czego ludzkość doświadczyła w ciągu ostatnich tysięcy lat.

Wówczas, w latach 70., perspektywa klimatycznych konsekwencji emisji w roku 2030 czy 2070 była jednak wciąż bardzo odległa. Czytając ówczesne opracowania popularnonaukowe widzimy turystyczne loty na Księżyc i bazy na Marsie, powszechność energii jądrowej albo nawet termojądrowej, roboty i sztuczne inteligencje. Zakładano więc, że nawet jeśli zmiana klimatu okaże się problemem, to sobie z nią poradzimy, bo postęp technologiczny, który nastąpi w ciągu półwiecza, pozwoli na dekarbonizację energetyki. Tymczasem mamy 2021 rok, a większość naszej infrastruktury energetycznej i transportu wciąż jest oparta o paliwa kopalne, jak w latach 70.

Wracając do modeli klimatu, to te, których używamy dzisiaj, różnią się bardzo od swych prymitywnych przodków z lat 70. i uwzględniają miriady procesów fizycznych i wiele innych elementów: deszcz, śnieg, grad, chmury, różne biomy, jak lasy borealne, lasy tropikalne, stepy, krążenie i właściwości termodynamiczne wody w oceanach, zachowanie lodowców i lądolodów czy też wpływ oceanicznego planktonu, który uczestniczy m.in. w obiegu węgla.

Na ile można wierzyć modelom? Nie skończy się tak, że nagle rzeczywistość rozjedzie się z nimi o 30%, bo zawierały istotne błędy?

To pytanie bardziej o wiarygodność wiedzy naukowej i tego, jak jej używamy do różnych celów. Albo ogólniej – o przydatność jakiejkolwiek wiedzy. Ostatecznie podejmując decyzje w jakiejś kwestii, opieramy się o naszą najlepszą, na dany moment, wiedzę. I tak jest ze wszystkim, także z modelami klimatu. Myślę więc, że gdzieś z tyłu głowy powinniśmy pamiętać, że perfekcyjne poznanie rzeczywistości jest niemożliwe, a wiarygodność jest rzeczą względną.

Czyli modele sprawdzają się, czy nie?

Przez ostatnie dekady modele cały czas są udoskonalane. Obecnie mają znacznie większą rozdzielczość, uwzględniają wiele procesów fizycznych, chemicznych czy biologicznych, które wczesne modele w ogóle pomijały. Tym niemniej to, co z nich wynika, jest zbieżne z tym, co mówiły wcześniejsze wersje, oparte o fundamentalne prawa fizyki. A fizyka mówi nam, że jeśli zwiększysz zawartość dwutlenku węgla w atmosferze, to wzmocnisz efekt cieplarniany.

Jeśli ktoś chce jednak odrzucić wiedzę płynącą z modelowania, to warto zastanowić się, jaka jest alternatywa. Jeśli w odpowiedzi nie masz niczego lepszego, a wiedzę chcesz zastąpić ignorancją, to nie wydaje mi się, żeby była to racjonalna strategia poznawcza.

Kiedy ktoś chce skoczyć z 10. piętra, to nie opiszemy ze 100-procentową dokładnością tego, jak po zderzeniu z nawierzchnią zachowa się każda molekuła jego ciała. Mimo to wiemy w ogólnych zarysach, jakie będą konsekwencje tej decyzji. Podobnie jest z modelami klimatu, które nie są i nie mogą być perfekcyjnym odwzorowaniem rzeczywistości. To nieuniknione: potrzebowalibyśmy superkomputera wielkości Ziemi, żeby móc zasymulować planetę do poziomu pojedynczych cząsteczek powietrza czy nawet jeszcze niżej, do poziomu kwantowego. Używamy modeli prostszych niż rzeczywistość, żeby uzyskać odpowiedzi na interesujące nas pytania, wykorzystując do tego skończone zasoby czasowe, energetyczne i ludzkie.

Do tego możemy weryfikować modele, porównywać prognozy z obserwacjami, dzięki czemu wiemy, co działa, a co warto poprawić. A robimy to na wielu etapach, zaczynając od ich konstrukcji i od pojedynczych komponentów, z których każdy odwzorowuje mały wycinek rzeczywistości. Jak na przykład to, czy lasy różnych typów mają liście czy igły, przez co inaczej wyglądają z kosmosu i odbijają różną ilość promieniowania słonecznego, co można zmierzyć z satelity i porównać z wynikami generowanymi przez model. W Met Office weryfikacja działania fizyki modelu ma miejsce codziennie, dosłownie co kilka godzin, bo używamy tego samego numerycznego modelu do prognoz pogody i badań klimatu.

W jednym artykule czytam, że tempo ogrzewania planety jest najszybsze od przynajmniej kilku tysięcy lat (tak też podano w raporcie IPCC), w innym, że przynajmniej od kilkuset tysięcy, a w kolejnym – że przynajmniej od kilku milionów. Skąd takie rozbieżności? I która wersja jest w takim razie prawdziwa?

W naukach przyrodniczych nie dysponujemy wyrocznią, która decyduje, jakie zdania są prawdziwe, a jakie które nie. Zamiast tego lepiej przyjrzeć się jakości dowodów przemawiających za tą czy inną tezą, bo różnych ludzi mogą przekonywać różne rzeczy i różne mogą być standardy akceptacji dowodów naukowych. Mogę opowiedzieć, jaką ja mam opinię na ten temat, w oparciu o jakie dowody je sformułowałem, i pozostawić ocenie Twojej i czytelników, czy te dowody są również i dla was przekonujące. Zatem, osobiście jestem zdania, że tempo obecnego ocieplenia jest bezprecedensowym zjawiskiem w skali co najmniej kilkudziesięciu milionów lat.

Dlaczego tak uważasz?

Zawsze ktoś może spytać: „A skąd wiesz, jaka temperatura była 14 195 932 lata temu? Może było cieplej niż teraz i cieplej o 1,5°C niż 10 lat wcześniej?” I zapewne nigdy nie będziemy w stanie odpowiedzieć na to pytanie z taką dokładnością, bo nie możemy cofnąć się w czasie i rozstawić stacji meteorologicznych w odległej geologicznie przeszłości Ziemi. Musimy zatem opierać się o dane pośrednie, tzw. proxy, na przykład zapisane w osadach oceanicznych zmiany zawartości różnych izotopów tlenu, z których następnie można wyciągnąć wnioski o temperaturze. Metody pośrednie są jednak niedokładne i dlatego klimatu sprzed milionów lat nigdy nie poznamy tak dokładnie, jak klimatu obecnego.

Wracając do pytania o tempo zmiany klimatu, można sobie wyobrazić, że faktycznie 10 czy 20 milionów lat temu mogło dojść do globalnego ocieplenia, które było szybsze niż obecne. Ale chyba większość z nas uzna za racjonalne założenie, że prawa fizyki kiedyś były takie same, jak są dzisiaj. I nawet jeśli nie mamy dokładnego zapisu z roczną rozdzielczością zmian temperatury globalnej od dzisiaj do 100 milionów lat wstecz oraz dysponujemy tylko strzępkami informacji o klimacie z tak odleglej przeszłości, akceptujemy jako fakt, że fizyka była i jest taka sama.

Zmiany klimatu w przeszłości były zwykle wywoływane przez czynniki, które działają w długich skalach czasowych, jak tektonika płyt i powolny dryf kontynentów. Znanymi wyjątkami od tej reguły były zdarzenia nagłe, takie jak uderzenie w Ziemię odpowiednio dużej asteroidy (co miało miejsce właśnie kilkadziesiąt milionów lat temu) albo błyskawiczny transfer dwutlenku węgla ze skorupy ziemskiej do atmosfery. Tymczasem nie było w mniej i bardziej odległej historii sytuacji, gdy dochodziło do tego transferu w takim tempie, w jakim ma to miejsce dzisiaj. Wiemy o tym, bo paleoklimatologia, klimatologia i geologia nie znają mechanizmów, które spowodowałyby tak szybką zmianę klimatu i jednocześnie nie zostawiłyby jakichś długotrwałych śladów w zapisie geologicznym. Takich śladów po procesach prowadzących do bardzo szybkiej zmiany klimatu w ciągu ostatnich milionów lat nie ma. Dlatego też mogę wywnioskować, że obecna zmiana klimatu zachodzi w tempie niespotykanym od kilkudziesięciu milionów lat.

Warto pamiętać, że jako czynnik modyfikujący geologię planety ludzie są „lepsi” o co najmniej jeden rząd wielkości niż wszystkie czynniki naturalne. Te wszystkie nasze kopalnie odkrywkowe, gazociągi, produkcja cementu, wykopywanie zasobów naturalnych – to wszystko procesy, które zmieniają powierzchnię Ziemi szybciej niż naturalne procesy górskie, erozja, wulkanizm czy tektonika płyt. Jak się nad tym zastanowić, jest to wręcz zaskakujące, że tak łatwo udało nam się dobrać do zasobu paliw kopalnych i podpiąć ten rezerwuar węgla pierwiastkowego do atmosfery, wypuszczając go w ogromnych ilościach w bardzo krótkim, w skali geologicznej, czasie.

Wszystkie modele uwzględniają punkty krytyczne, jak stepowienie Amazonii, topnienie wiecznej zmarzliny czy Antarktydy?

Niektóre tak, niektóre nie.

Jest ryzyko, że gdy planeta ogrzeje się o 1,7°C, to uruchomią się naturalne procesy, które sprawią, że dobijemy szybko do 2,5 czy 3°C, a to, co zrobimy wtedy z energetyką czy gospodarką, niewiele już zmieni?

Odpowiadając krótko: nie, jest to bardzo mało prawdopodobne. Nie powinniśmy się zbytnio obawiać, że gdzieś w zasięgu 1,5–2°C kryją się punkty krytyczne, których przekroczenie popchnie nas na trajektorię, gdzie Ziemia zamienia się w eoceńską cieplarnię. Według naszej obecnej wiedzy naukowej punkty krytyczne związane z silnymi dodatnimi sprzężeniami zwrotnymi mogą pojawić się dopiero przy większym ociepleniu. I dlatego właśnie chcemy się trzymać od nich z daleka i zatrzymać na tych relatywnie bezpiecznie progach temperaturowych. Jak wspomniałem na początku rozmowy, to jest ten optymistyczny wniosek płynący z raportu IPCC: globalne ocieplenie zachodzi mniej więcej proporcjonalnie wobec emisji dwutlenku węgla i jeśli przestaniemy dwutlenek węgla emitować, globalne ocieplenie się zatrzyma.

Cele 1,5 czy 2°C, które są podstawą Porozumienia Paryskiego, nie zostały wyciągnięte z kapelusza. Dużo czasu, wysiłku i pieniędzy włożono w to, żeby się upewnić, że osiągnięcie ocieplenia na takim poziomie nie jest tym, co skaże ludzkość na nędzną egzystencję w postapokaliptycznej przyszłości.

Ale żeby nie było tak zupełnie różowo, nie jest na 100% pewne, że niektóre nieodwracalne z naszej perspektywy procesy się nie uruchomią. Nie wykluczam, że pod koniec XXI w. ktoś spisując historię ludzkości uzna, że zaakceptowanie w naszych czasach 2°C jako „w miarę” bezpiecznego poziomu było błędne. Bo na przykład rozpad lądolodu zachodniej Antarktydy zostanie zainicjowany i będzie postępował szybciej, niż obecnie zakładamy. Przy czym znowu podkreślę, że nawet jeśli tak się stanie, oczywiście wpłynie to na funkcjonowanie naszej cywilizacji, na los społeczności mieszkających na obszarach narażonych na zalanie, ale nie jest to coś, co popchnie system klimatyczny w znacznie cieplejszą przyszłość.

Czy może zdarzyć się tak, że pominiemy w modelach ważny punkt, który zmieni mocno przyszłość? Czy to w jedną, czy w drugą stronę?

Wiadomo, że prognozy oparte na modelowaniu obciążone są niepewnością, bo modele nie są doskonałe. Ale z drugiej strony na każdym kroku następuje ich weryfikacja, porównywanie z obserwacjami i kalibracja. Jak wspomniałem, choć pierwsze modele były relatywnie prymitywne, to prognozy całkiem skutecznie przewidziały ogólne zachowanie systemu klimatycznego w poprzednich kilku dekadach. Hipotetycznie można przyjąć, że przegapiliśmy jakiś ważny czynnik, który diametralnie zmieni zachowanie systemu klimatycznego w przyszłości, ale jeśli jest on na tyle silny, to powinien być zauważalny, mierzalny. A mamy przecież całkiem niezły system obserwacyjny – satelity, samoloty, radary, boje, pływaki, dryftery w oceanach… Nasze pojęcie o wszystkich procesach zachodzących w atmosferze jest więc całkiem dobre. Dlatego jest niewielka szansa, że przegapiliśmy coś tak istotnego. Mam też złą wiadomość: nie pojawi się raczej żaden czynnik, który zrobi to, czego my nie chcemy zrobić, i zredukuje za nas emisję gazów cieplarnianych.

Jak to się stało, że znalazłeś pracę w Met Office Hadley Centre?

Nie jest to zbyt pasjonująca historia. Ujmując to trochę górnolotnie: chciałem robić coś ciekawego i pożytecznego dla ludzkości, a Hadley Centre dało mi szansę uczestniczenia w pracy przy jednym z najlepszych projektów związanych z modelowaniem klimatu. Praca w tym zawodzie daje mi dużą satysfakcję i liczę, że to, co robimy jako Hadley Centre, pomoże społeczeństwu przestawić się na bardziej przyjazną dla klimatu i nas wszystkich ścieżkę.

Wierzysz, że może to się udać?

Na to pytanie będzie mi łatwiej odpowiedzieć. Przemiany społeczne, które obserwujemy w ostatnich latach, zaangażowanie się młodzieży w ruchy klimatyczne, coraz częstsze deklaracje zaangażowania w rozwiązanie problemu ze strony polityków od prawej do lewej strony – to wszystko pokazuje, że jakiś postęp nastąpił. Jest też więcej wsparcia dla działań lokalnych w różnych krajach – Polsce, Wielkiej Brytanii i wielu innych. Już nie słyszy się tak często, że „co my możemy, bo Chiny czy USA i tak będą robić, co chcą”. Oczywiście zmiany nie wszędzie zachodzą w tym samym tempie, ale zachodzą.

Zmieniły się też postawy naukowców zajmujących się klimatem. Coraz więcej jest osób angażujących się w aktywizm klimatyczny, popularyzację nauki i lokalne inicjatywy. Do lamusa odchodzi powszechne niegdyś przekonanie, że rolą naukowców jest tylko przedstawianie suchych faktów, a społeczeństwo niech robi z nimi, co chce. Jesteśmy przecież częścią tego społeczeństwa i mamy też odpowiedzialności na innych obszarach niż samo pogłębianie wiedzy ludzkości na temat tego jak działa klimat.

Rozmawiał Szymon Bujalski