Średnia temperatura powierzchni Ziemi w wyniku powodowanej przez nas zmiany klimatu wzrosła już o ponad 1°C powyżej wartości z epoki przedprzemysłowej. Jeśli szybko nie zredukujemy emisji gazów cieplarnianych to w latach 2030. wzrost temperatury może sięgnąć 1,5°C, do 2100 roku powyżej 4°C, a później nawet 2-3 razy tyle. Wzrost temperatury nad lądami, ze względu na bezwładność termiczną oceanów, będzie szybszy od wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi. Jakie będą skutki ocieplenia klimatu?

Rysunek 1: Susza, zdjęcie: Lianem, Dreamstime.com.

Do 2015 roku w rezultacie szybko rosnących emisji CO2 podążaliśmy scenariuszem najwyższych rozpatrywanych przez IPCC emisji (scenariusz RCP8.5, określany mianem Biznes-jak-zwykle). W ostatnich trzech latach wskutek spowolnienia tempa wzrostu emisji, podążamy ścieżką leżącą pomiędzy scenariuszem RCP8.5, a kolejnym pod względem sumarycznych emisji RCP6.0.

Rysunek 2: Emisje historyczne i scenariusze przyszłych emisji. Aktualnie emisje lokują się między scenariuszami RCP6.0 a RCP8.5. Patrz opis scenariuszy RCP. Źródła Fuss i in., 2014, CDIAC, IIASA AR5 Scenario Database, Global Carbon Budget 2016.

W 2015 roku w Porozumieniu paryskim narody świata uzgodniły cel „ograniczenia wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi na poziomie znacznie poniżej 2 stopni Celsjusza ponad poziom przedindustrialny i kontynuowanie wysiłków na rzecz ograniczenia wzrostu temperatury do 1,5 stopnia.”. Kraje przedstawiły też swoje dobrowolne plany redukcji emisji, określane jako INDC (Intended Nationally Determined Contributions – Planowane Wkłady Zamierzone przez Kraje). Jeśli zostałyby one zrealizowane, bez podejmowania dalszych działań, wzrost temperatury do 2100 roku wyniósłby 2,8-3,5°C (czytaj więcej w Szczyt klimatyczny: nawet jak wszyscy dotrzymają zobowiązań to i tak jesteśmy „usmażeni”).

Precyzyjne przewidzenie, jaki będzie wpływ takiego czy innego wzrostu temperatury na ekosystemy, naszą gospodarkę i społeczeństwa jest bardzo trudne. Jednak biorąc pod uwagę, jak szybkie i wielkie będą to zmiany (dla porównania – różnica średniej temperatury powierzchni Ziemi pomiędzy maksimum epoki lodowej 20 000 lat temu, a znanym nam światem to ok. 4°C, a ówczesne ocieplenie trwało 10 000 lat), można być pewnym, że następstwa będą poważne i tym większe, im większy będzie wzrost temperatury. Przyjrzyjmy się im.

Wzrost temperatury o 1,5°C

Przy obecnych trendach średnia temperatura globalna wzrośnie o 1,5°C względem poziomu przedprzemysłowego już w latach 2030. Ograniczenie wzrostu temperatury do 1,5°C do końca stulecia będzie wymagać nadzwyczaj szybkiego ograniczenia emisji gazów cieplarnianych połączonego z równoległym usuwaniem CO2 z atmosfery na wielką skalę (czytaj więcej w IPCC o ograniczeniu wzrostu temperatury do 1,5C). Nawet jednak w takim scenariuszu próg 1,5°C zostanie przekroczony, a dopiero później, dzięki zakładanemu usuwaniu CO2 z atmosfery na skalę przemysłową, temperatura spadnie do poziomu przekraczającego wartość z epoki przedprzemysłowej o 1,5°C. Już dziś możemy więc powiedzieć, że opisane w tej sekcji następstwa zmiany klimatu będą mieć miejsce niezależnie od tego, co zrobimy.

Fale upałów: Świat już doświadczył wzrostu temperatury o 1°C. Przykładowo, fala upałów, która miała miejsce w 2015 w Karaczi, doprowadziła do śmierci 1300 osób. W świecie cieplejszym o 1,5°C taka, wcześniej bezprecedensowa, fala upałów będzie mieć miejsce średnio co 3,6 roku (Matthews i in., 2017). W obecnym klimacie przeciętny region afrykański doświadcza rocznie jednej do trzech fal upałów, podczas których przypadają 2-3 z 5% najgorętszych dni w roku. W świecie cieplejszym o 1,5°C takie zdarzenia będą występować ponad dwukrotnie częściej (Weber i in., 2018).

Niedobory wody we wrażliwych regionach: Prognozuje się, że w wyniku ocieplenia o 1,5°C ilość wody słodkiej dostępnej w rzekach i jeziorach spadnie o 9% w rejonie Morza Śródziemnego, 10% w Australii i 7% w Brazylii (Schleussner i in., 2016). Lodowce w wysokich górach Azji, pełniące ważną rolę w dostawach wody dla co najmniej 800 milionów ludzi mieszkających w dole biegu rzek biorących początek z tych lodowców,  do 2100 roku skurczą się o 1/3 (Cogley, 2017).

Utrata prawie wszystkich raf koralowych: W latach 2014-2017, ponad 70% raf znajdujących się na liście światowego dziedzictwa UNESCO ucierpiało z powodu stresu cieplnego związanego ze wzrostem temperatury oceanów. W scenariuszu ocieplenia o 1,5°C w drugiej połowie stulecia poważną degradacją zagrożonych będzie 90% raf koralowych (Schleussner i in. 2016).

Rysunek 3: Zdjęcie: Zurijeta, Dreamstime.com.

Spadek produkcji żywności: Wzrost temperatury, susze i destabilizacja wzorców pogodowych będą mieć poważne następstwa dla światowej produkcji żywności. Każdy stopień wzrostu temperatury oznacza redukcję globalnych plonów pszenicy o 6%, ryżu i soi o 3%, a kukurydzy o 7% (Zhao i in., 2017). Produkcja rolna w niektórych rejonach może wzrosnąć, jednak rolnictwo w innych zostanie poważnie dotknięte – na przykład w Afryce Zachodniej przy ociepleniu o 1,5°C prognozowany jest spadek plonów pszenicy o 25% (Schleussner i in., 2016). Ucierpi też rybołówstwo – szacuje się, że na każdy stopień ocieplenia połowy ryb – obecnie wynoszące ok. 82 mln ton – spadną o co najmniej 3 mln ton (Cheung i in., 2016), i to bez uwzględnienia załamania ekosystemów raf koralowych, zakwaszania oceanów i przełowienia.

Wzrost światowego poziomu morza: Ocieplanie się klimatu przyczynia się do wzrostu światowego poziomu morza na dwa sposoby: poprzez rozszerzalność termiczną wody oraz przez topnienie lądolodów i lodowców, z których woda spływa do oceanów. W scenariuszu ocieplenia o 1,5°C do 2100 roku permanentnie zalane zostaną tereny zamieszkane obecnie przez 46 mln ludzi (Rasmussen i in., 2017).

Wzrost temperatury o 2°C

Przy obecnych trendach, średnia temperatura globalna wzrośnie o 2°C względem poziomu przedprzemysłowego do ok. 2050 roku. Ograniczenie wzrostu temperatury do 2°C do końca stulecia będzie wymagać szybkiej redukcji emisji gazów cieplarnianych (Raftery i in., 2017). Ponadto prawie wszystkie scenariusze prowadzące do ograniczenia wzrostu temperatury do 2°C wymagają wielkoskalowego usuwania CO2 z atmosfery (Gasser i in., 2015).

Fale upałów – zabójcze dla ludzi i rolnictwa. Fala upałów z lata 2003 roku, która doprowadziła do śmierci 70 000 Europejczyków (Robine i in., 2008), była zdarzeniem, które w stabilnym klimacie pojawiałoby się statystycznie raz na 740 lat (Bank Światowy, 2013). Przy wzroście temperatury o 2°C fale podobne zjawiska będą występować w Europie Zachodniej w co piątym miesiącu letnim, a w krajach tropikalnych w co drugim. Na Bliskim Wschodzie i w Afryce temperatury podczas najcieplejszych dni wzrosną z obecnych 43°C do 46°C, co może uczynić niektóre rejony niezdatnymi do zamieszkania, skutkując masowymi migracjami (Lelieveld i in., 2016).

Zmiany opadów i niedobory wody: W świecie cieplejszym o 2°C w wyniku przesuwania się stref klimatycznych i związanych z tym zmian w opadach, połączonych z szybszym parowaniem w wyższej temperaturze, poważne niedobory wody zagrożą co najmniej 8% ludzkości (Schewe i in., 2014). W rejonie Morza Śródziemnego spadek ilości dostępnej wody sięgnie 17%. W Europie Środkowej, choć suma rocznych opadów nie zmieni się znacząco, to zmianie ulegną opady w porach roku – zimą będzie padać więcej, latem zaś mniej, co w połączeniu z wyższymi temperaturami będzie prowadzić do częstszych susz.

Rafy koralowe: W scenariuszu ocieplenia o 2°C w drugiej połowie stulecia poważną degradacją zagrożonych będzie 98% raf koralowych (Schleussner i in. 2016).

Rysunek 4: Wybielona rafa koralowa w wybrzeża Utili w Hondurasie, styczeń 2018. Zdjęcie: The Ocean Agency zamieszczamy dzięki uprzejmości Coral Reef Image Bank (użytek niekomercyjny).

Topnienie lodu w Arktyce: Temperatura w Arktyce rośnie dwukrotnie szybciej od średniej światowej, zaś powierzchnia lodu morskiego gwałtownie spada. Przy wzroście średniej globalnej temperatury powierzchni o 2°C możemy spodziewać się, że Ocean Arktyczny przez kilka miesięcy w roku będzie wolny od lodu. Stopienie odbijających promieniowanie słoneczne lodu i śniegu zwiększy ilość pochłanianej przez naszą planetę energii i przyspieszy ocieplanie się klimatu (czytaj więcej w tekście Arktyczne wzmocnienie).

Narastające zagrożenia w Azji i Afryce: przy wzroście temperatury o 2°C odsetek ludzi narażonych na nieakceptowalne zagrożenie w co najmniej dwóch z trzech dziedzin – dostępu do wody, energii i żywności, podwaja się względem ocieplenia o 1,5°C, obejmując 29% ludzkości, z czego ponad 90% w Azji i Afryce (Byers i in., 2018).

Postępujące wymieranie gatunków: W miarę postępowania ocieplenia klimatu znikać będą ekosystemy obszarów chronionych. W świecie cieplejszym o 2°C do końca stulecia wymrzeć może 25% z 80 000 monitorowanych gatunków zwierząt i roślin żyjących w najbogatszych w gatunki i najcenniejszych obszarach, takich jak Amazonia lub wyspy Galapagos (Warren i in., 2018).

Ryzyko przekroczenia punktów krytycznych: W systemie klimatycznym wstępuje wiele punktów krytycznych, po przekroczeniu których dochodzi do głębokiej i trwałej zmiany. Na przykład Arktyka może być wolna od lodu pływającego przez cały rok, las deszczowy Amazonii może zostać zastąpiony przez sawannę, może też dojść do zaniku cyrkulacji termohalinowej w oceanach. Przewidzenie, jak duża zmiana klimatu spowoduje przekroczenie określonego punktu krytycznego jest niezmiernie trudne, jednak wraz z przekroczeniem ocieplenia o 2°C prawdopodobieństwo przekroczenia kolejnych punktów krytycznych szybko rośnie, podobnie jak konsekwencje tych zdarzeń.

Rysunek 5: Zmiany średniej temperatury powierzchni Ziemi od ostatniego maksimum epoki lodowcowej przez Holocen (pomiary na podst. proksy – linia niebieska) do czasów obecnych (pomiary instrumentalne HadCRUT – linia czarna) oraz różnymi scenariuszami przyszłej zmiany klimatu. Prostokąty obrazują progi przekraczania punktów krytycznych ziemskiego systemu klimatycznego – kolor żółty oznacza „możliwe”, kolor czerwony „pewne” (Schellnhuber, Rahmstorf i Winkelmann, 2016).

Rysunek 6: Porównanie skutków wzrostu globalnej średniej temperatury powierzchni Ziemi o 1,5°C oraz 2°C na podstawie pracy Schleussner i in., 2016. Grafikę zamieszczamy dzięki uprzejmości Rosamund Pearce z redakcji Carbon Brief.

Wzrost temperatury o 3°C

Przy obecnych trendach, średnia temperatura globalna wzrośnie o 3°C względem poziomu przedprzemysłowego w drugiej połowie stulecia. Jeśli zrealizowane zostaną aktualne zobowiązania krajów w ramach Porozumienia paryskiego (cele INDC), wzrost temperatury o 3°C zostanie opóźniony do około 2100 roku. Działania zadeklarowane w ramach INDC obejmują rozbudowę odnawialnych źródeł energii, wykorzystanie technologii wychwytu i magazynowania emisji CO2 ze spalania paliw kopalnych oraz zalesianie.

Następstwa takiego wzrostu temperatury plasują się między opisanym dla wzrostu temperatury o 2 i 4 stopnie.

Wzrost temperatury o 4°C

Do 2015 roku, ze względu na szybko rosnące emisje CO2 podążaliśmy scenariuszem najwyższych rozpatrywanych przez IPCC emisji (RCP8.5). W wyniku spowolnienia tempa wzrostu emisji w kolejnych latach aktualnie podążamy ścieżką pomiędzy scenariuszem RCP8.5, a drugim najwyższym rozpatrywanym RCP6.0, co doprowadziłoby pod koniec stulecia do wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi o ok. 4°C.

Nieznośne upały: Jeśli nastąpi wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi o 4°C, fale upałów tak dotkliwe, że w historii zdarzały się najwyżej raz na 740 lat, będą występować co roku na 85% terenów lądowych (Bank Światowy, 2013). Trzy czwarte ludzkości będzie doświadczać potencjalnie śmiertelnych temperatur przez 20 lub więcej dni w roku. W świecie cieplejszym o 4°C mieszkańcy Karaczi będą doświadczać upałów takich jak podczas wspomnianej wcześniej fali gorąca z 2015 średnio przez 40 dni w roku (Matthews i in., 2017). Na Bliskim Wschodzie i w Afryce Północnej tereny zamieszkane obecnie przez setki milionów ludzi doświadczą wzrostu letnich temperatur o ponad 5°C, co uczyni je niezdatnymi do zamieszkania i doprowadzi do masowych migracji (Lelieveld i in., 2016).

Niedobory wody i susze: Pod koniec stulecia narażone na nie będzie duża część terenów w średnich szerokościach geograficznych, będących spichlerzem świata. W szczególnie niekorzystnym położeniu będzie rejon Morza Śródziemnego, gdzie wzrostowi temperatur towarzyszyć będzie spadek opadów. W scenariuszu wysokich emisji pod koniec stulecia południowa Europa będzie się znajdować w permanentnym stanie ekstremalnej suszy. Poważne susze będą występować też na Bliskim Wschodzie, najgęściej zamieszkałych rejonach Australii, Afryki i Ameryki Południowej, a także na terenach rolniczych Europy, Stanów Zjednoczonych i Chin (Dai 2012).

Rysunek 7: Mapy przedstawiają potencjalne zagrożenie suszami wyrażone samokalibrującym wskaźnikiem Palmera sc-PDSI w scenariuszu wysokich emisji gazów cieplarnianych. Wartości PDSI poniżej –4 oznaczają zagrożenie skrajną suszą. Górna mapa przedstawia sytuację obecną, dolna mapa sytuację prognozowaną pod koniec stulecia w scenariuszu wysokich emisji, przy ociepleniu o ok. 4°C. Stopień zagrożenia poważną suszą regionów oznaczonych na niebiesko lub zielono jest niewielki. Dai 2012.

Poważne zagrożenie dla produkcji żywności: Wiele regionów świata doświadczy spadku produkcji rolnej, poważnie zagrażającemu bezpieczeństwu żywnościowemu.

Arktyka wolna od lodu: W świecie cieplejszym o 4°C Arktyka będzie wolna od lodu przez większą część roku. Zwiększone pochłanianie energii słonecznej spowoduje dalsze nagrzewanie się planety. Wzrost temperatury na dalekiej północy będzie prowadzić do wyzwalania metanu i dwutlenku węgla z wiecznej zmarzliny, co będzie nasilać zmianę klimatu.

Setki milionów ludzi zagrożonych wzrostem poziomu morza: W świecie cieplejszym o 4°C nastąpi całkowite stopnienie lądolodów Grenlandii i Antarktydy Zachodniej, a także dużej części lądolodu Antarktydy Wschodniej. Spowoduje to podniesienie światowego poziomu morza o kilkadziesiąt metrów, choć nie nastąpi to z dnia na dzień. Aktualne opracowania podają prognozy wzrostu średniego światowego poziomu morza w scenariuszu „Biznes-jak-zwykle” do 2100 roku na 1,5–2 metrów, nie wykluczając też wzrostu o 2,5, a nawet 3 metry (NOAA, 2017). W następnym stuleciu oczekiwane tempo wzrostu poziomu morza, o ile szybko nie ograniczymy emisji gazów cieplarnianych, będzie jeszcze większe. Mediana prognoz wzrostu średniego światowego poziomu morza, uwzględniających niestabilność lądolodów Antarktydy i Grenlandii w scenariuszu RCP8.5 dla 2200 roku wynosi ponad 7 metrów (Kopp i in., 2017).

Rysunek 8: Mediana prognozowanego wzrostu średniego światowego poziomu morza od 2000 roku do 2050, 2100 i 2200 r. przy uwzględnieniu rozpadu lądolodów Antarktydy i Grenlandii w różnych scenariuszach emisji. Kopp i in., 2017.

Doprowadzi to do zatopienia znaczącej części wszystkich miast nadbrzeżnych i zmusi setki milionów ludzi do opuszczenia miejsca zamieszkania.

Zakwaszanie oceanów: Wody mórz i oceanów, pochłaniając z atmosfery emitowany przez nas dwutlenek węgla będą się zakwaszać, do poziomu nie notowanego przez ostatnie 300 mln lat (Caldeira i in.,2003).

Zakwaszenie oceanów ma poważne konsekwencje dla szeregu organizmów budujących zewnętrzne wapienne szkielety i muszle. W normalnych warunkach kalcyt i aragonit (odmiany węglanu wapnia) są stabilne w wodach powierzchniowych, ponieważ jony węglanowe stanowią w wodzie morskiej roztwór przesycony i jest ich więcej, niż może się rozpuścić. Korzystają z tego organizmy morskie, wykorzystując je do budowy swoich pancerzy i skorup. Gdy wskaźnik pH otoczenia spada, obniża się również koncentracja tych jonów. Gdy spada ona poniżej stężenia roztworu nasyconego (Ω<1), struktury zbudowane z węglanu wapnia zamiast wzrastać, stają się podatne na rozpuszczenie w wodzie.

Rysunek 9: Nasycenie wód powierzchniowych aragonitem w różnych rejonach świata w 2100 roku w scenariuszu RCP8.5. Poziom poniżej 1 oznacza roztwór nienasycony, w którym dochodzi do spontanicznego rozpuszczania się aragonitu. Będzie to dopiero półmetek procesu zakwaszania. 5. Raport IPCC, 2013

Spadek możliwości budowania muszli i szkielecików dotknie wiele organizmów stanowiących podstawę ekosystemu raf koralowych i łańcucha pokarmowego w oceanach, w tym m.in. koralowców, skorupiaków, małży, kokolitoforów, otwornic i szkarłupni.

Połowa gatunków zagrożona wymarciem: W świecie cieplejszym o 4°C do końca stulecia wymrzeć może połowa z 80 000 monitorowanych gatunków zwierząt i roślin żyjących w najbogatszych w gatunki i najcenniejszych obszarach, takich jak Amazonia lub wyspy Galapagos (Warren i in., 2018). Zniknięcie tych gatunków wywoła kaskadowe zmiany w zachowaniu owadów i innych zwierząt, wpływając na całość ekosystemów. Ocieplanie się powierzchniowych warstw oceanów będzie prowadzić do spadku ich natlenienia i osłabienia mieszania się ich z bogatymi w składniki odżywcze chłodnymi wodami głębinowymi, powodowanego nasiloną stratyfikacją wód, co doprowadzi do masowego wymierania w oceanach.

Adaptacja do świata cieplejszego o 4°C może okazać się niemożliwa: 4 stopnie to różnica temperatury dzieląca znany nam świat od tego z maksimum epoki lodowej, tylko tym razem w drugą stronę, w 100-krotnie krótszej skali czasowej i w rzeczywistości, w której jesteśmy uzależnieni od trudnej do przenoszenia infrastruktury a świat podzielony jest granicami państwowymi. Zmiana klimatu w takiej skali i szybkości doprowadzi do poważnych napięć gospodarczych, społecznych i geopolitycznych, głęboko zmieniających nasz świat i praktycznie uniemożliwiających przewidzenie tego, co się wydarzy. Można spodziewać się, że niedobory wody, fale upałów i kryzysy żywnościowe będą nakładać się na siebie i przeplatać z innymi napięciami. W swoim raporcie z 2013 roku Bank Światowy konkluduje (Bank Światowy, 2013):

Nie ma pewności, że adaptacja do świata cieplejszego o 4°C jest możliwa… do takiego ocieplenia po prostu nie możemy dopuścić.

Ocieplenie przekraczające 4°C


Większość analiz dotyczących zmiany klimatu ogranicza się do perspektywy 2100 roku. W rzeczywistości zmiana klimatu będzie postępować też w kolejnych stuleciach, prowadząc do jeszcze większego ocieplenia, nawet rzędu 10 lub więcej stopni. To scenariusz, w którym destabilizujemy klimat naszej planety w skali i tempie bez precedensu w znanej nam geologicznej historii Ziemi, odtwarzając przy tym jakościowo zdarzenia wiązane z epizodami wielkich wymierań. Czytaj więcej w Mit: Globalne ocieplenie, nawet jeśli będzie, wcale nie będzie takie złe, Zmiany klimatu kiedyś i dziś – w 80 lat do klimatu z czasów dinozaurów?, Masowe wymieranie w oceanach – to już niedługo.

O skutkach ocieplenia o 1,5 lub więcej stopni opowiada nowy Raport Specjalny IPCC (czytaj więcej).

Marcin Popkiewicz, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon Malinowski

Fajnie, że tu jesteś. Mamy nadzieję, że nasz artykuł pomógł Ci poszerzyć lub ugruntować wiedzę.

Nie wiem, czy wiesz, ale naukaoklimacie.pl to projekt non-profit. Tworzymy go my, czyli ludzie, którzy chcą dzielić się wiedzą i pomagać w zrozumieniu zmian klimatu. Taki projekt to dla nas duża radość i satysfakcja. Ale też regularne koszty. Jeśli chcesz pomóc w utrzymaniu i rozwoju strony, przekaż nam darowiznę w dowolnej wysokości