Wszystkie rośliny używane w przemysłowej produkcji biopaliw wymagają odpowiedniej uprawy pozwalającej uzyskać wysokie plony. Uprawa wiąże się w większości przypadków z zabiegami naruszającymi wierzchnią warstwę gleby. Sprzyja to rozkładowi zawartej w niej materii organicznej, czemu towarzyszą emisje CO₂. Im gleba bardziej bogata w materię organiczną, tym te emisje są większe. Na końcu skali znajdują się gleby organiczne np. torfowe. Ich osuszanie na cele rolnicze oraz uprawa, skutkująca dalszą degradacją, wiążą się z bardzo dużymi emisjami CO₂. Na tyle dużymi, że mogą one wielokrotnie przewyższyć ilość CO₂ pobraną z atmosfery przez uprawiane rośliny.

Na ten problem wskazuje m.in. opublikowany w tym roku w Nature Climate Change artykuł pod kierownictwem prof. Chrisa Evansa, specjalisty biogeochemii torfowisk z Brytyjskiego Centrum Ekologii i Hydrologii. Naukowcy przyjrzeli się w nim uprawom kukurydzy na surowiec do produkcji biometanu prowadzonym na osuszonych torfowiskach w Wielkiej Brytanii. Okazało się, że w tym przypadku same emisje z gleby, wliczane do całościowego śladu węglowego biometanu z kukurydzy, mogą przekraczać nawet trzykrotnie ilość CO₂ emitowanego ze spalania równoważnej ilości gazu ziemnego (Evans i in., 2024).

Biodiesel niekoniecznie lepszy od ropy

Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku np. biodiesla uzyskiwanego z owoców palm olejowych uprawianych na osuszonych torfowiskach tropikalnych. Emisje ze spalania takiego biodiesla, gdy uwzględni się emisje z gleby, mogą być od 3 do nawet 40 razy wyższe w porównaniu do diesla „kopalnianego”. Niszczenie głębokich torfowisk, które tworzyły się dziesiątki tysięcy lat, uwalnia „starożytny” węgiel organiczny, co powoduje, że emitowany na skutek tych działań CO₂ jest bardziej podobny pod względem wpływu na klimat do CO₂ z paliw kopalnych niż do tego pochodzącego ze spalania materii organicznej uczestniczącej w bieżącym cyklu węglowym (np. drewna) (Evans i in., 2024) (zobacz też: Torfowiska – kolejne dodatnie sprzężenie zwrotne zmiany klimatu) 

Nie tylko emisje z gleby

Dodatkowymi źródłami emisji gazów cieplarnianych w przypadku wytwarzania biopaliw z roślin są  też np. stosowanie nawozów (emisje N₂O) czy rowy odwadniające (CH₄ z rozkładu materii organicznej zanurzonej w stojącej wodzie). W przypadku produkcji biogazu z kukurydzy uprawianej na glebach organicznych okazuje się, że emisje związane z użyciem nawozów, transportem itp. sumarycznie są i tak niższe od tych z gleby. To pokazuje jak ważne jest uwzględnienie tych ostatnich przy określaniu emisji z całego cyklu produkcyjnego (LCA) biopaliwa. Bez tego jego ślad węglowy może zostać znacznie zaniżony. Podobnie może się stać, gdy potraktuje się wszystkie gleby organiczne jednakowo, bez rozróżniania ich według procentowej zawartości materii organicznej (emisje z tych „bogatszych” mogą być wielokrotnie wyższe od tych z „uboższych”), a także gdy nie wlicza się metanu z rowów odwadniających pola uprawne (Evans i in., 2024, Liang i in, 2024) (zobacz też: Z pól do morza – nawozy a środowisko i klimat).

Biometan nie zawsze może być dobrym rozwiązaniem

Precyzyjne określenie śladu węglowego biopaliw jest konieczne, gdyż często są one uznawane za jedno z ważnych rozwiązań mitygacyjnych. Od 2000 r. produkcja samego biometanu zwiększyła się na świecie czterokrotnie, a szacunki IEA dotyczące dalszego wzrostu są równie optymistyczne. Problem w tym, że jeśli nie będziemy w  stanie wyeliminować biopaliw bardziej emisyjnych niż paliwa kopalne, może się okazać, że trudno jest dzięki nim zbliżać się do celów dekarbonizacyjnych w transporcie czy ogrzewaniu. Szczególnie, że pod uprawy energetyczne potrzebne są tereny, które mogłyby zostać wykorzystane na inne cele: uprawy roślin jadalnych czy zalesianie, a w przypadku gleb organicznych – zostać wycofane z produkcji rolnej i poddane renaturyzacji. Te ostatnie działania mogłyby mieć w wielu miejscach większy wpływ na lokalne ograniczanie emisji gazów cieplarnianych niż wykorzystanie biopaliw (IPCC, 2023, Evans i in., 2024).

Biopaliwa – tak, ale z rozsądkiem

Tymczasem gdyby produkcja biometanu w procesach beztlenowych (fermentacji) miała zaspokoić 6-9% światowego zapotrzebowania na energię pierwotną, czyli ilość możliwą do osiągnięcia według szacunków producentów biopaliw, wymagałoby to znacznego zwiększenia obszaru upraw energetycznych np. kukurydzy, tak aby zajmowały one ok. 7% światowej ziemi rolnej. Biorąc pod uwagę, że ekspansja rolnictwa na tereny naturalne jest jedną z głównych przyczyn wylesiania i związanych z tym emisji CO₂, a także zmniejszania bioróżnorodności, można się zastanawiać czy jest to warte swojej ceny – szczególnie gdy dokładnie policzymy „klimatyczny” bilans produkcji biopaliw z roślinnej biomasy (Ritchie, 2021, Evans i in., 2024). 

The post Klimatyczny koszt biopaliw bywa wyższy niż paliw kopalnych appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Magazyny węgla w głębinach

Aby je oszacować, trzeba uwzględnić wiele czynników, często słabo zbadanych. Wiadomo, że osady morskie są ważnym magazynem materii organicznej w skalach geologicznych i ważną częścią globalnego cyklu węglowego i tlenowego. W wierzchniej, 1-metrowej warstwie osadów zawarte jest ok. 2300 miliardów ton organicznego węgla (GtC) – niemal 2 razy tyle ile w podobnej warstwie w glebach na lądach. 80% tego morskiego magazynu położone jest w głębinach. Zgromadzony tam węgiel może pozostawać odcięty od szybkiego cyklu węglowego przez setki, tysiące a nawet miliony lat – pod warunkiem, że osady pozostają nienaruszone (Atwood i in., 2020, Hilmi i in., 2021).

Gdy zostaną wzburzone część materii organicznej w nich zawartej trafia z powrotem do wody, gdzie może ulec mineralizacji, czyli rozkładowi substancji organicznych do prostych związków nieorganicznych. Jednym ze związków nieorganicznych jest CO₂. Dalszy los tego CO₂ zależy od tego, na jakiej głębokości następuje wzburzenie osadów. Gdy dzieje się to na głębokościach poniżej 1000 m, to nie ma to większego wpływu na obecne stężenie CO₂ w atmosferze. Wody głębinowe (czyli znajdujące się poniżej termokliny, średnio poniżej 1000 m) są bowiem wynoszone bliżej powierzchni, gdzie mogą uwolnić CO₂ do atmosfery, w cyklach trwających setki czy tysiące setek lat. Inaczej wygląda sytuacja, gdy mącenie osadów następuje na mniejszych głębokościach jak np. przy połowach ryb włókami dennymi (trałowanie) – CO₂ uwolniony z płycej położonych osadów może szybko trafić do atmosfery. Przyczynia się to do zwiększenia zawartości CO₂ w atmosferze – roczne emisje z trałowania są mniej więcej równe emisjom z lotnictwa. Można się spodziewać, że podobnie będzie przy eksploatacji złóż położonych na szelfach kontynentalnych, których dno znajduje się średnio 100-200 m od powierzchni wody (zobacz też: Niebieski węgiel („blue carbon”), czyli pochłanianie CO₂ przez przybrzeżne ekosystemy) (Atwood i in., 2020, Orcutt i in., 2020).

Jakie złoża kryją morskie głębiny?

1) Na szelfach kontynentalnych znajdują się m.in. złoża diamentów i fosforanów. Blisko wybrzeży można też pozyskiwać piasek i eksploatować m.in. złoża soli, węgla czy uranu.

2) W czynnych i wygasłych kominach hydrotermalnych można znaleźć siarczki zawierające srebro, złoto, miedź, mangan czy cynk.

3) Wiele podmorskich gór jest pokrytych bogatymi w kobalt skorupami żelazowo-manganowymi.

4) Pod ubogimi w składniki pokarmowe wodami tworzą się pola konkrecji polimetalicznych (są to mineralne bryły powstałe wskutek stopniowego narastania minerałów wokół jakiegoś obiektu) zawierające m.in. metale ziem rzadkich oraz kobalt, nikiel czy miedź. 

5) Blisko wybrzeży wydobywa się też piasek, szacunkowo jest to ok. 4-8 miliardy ton rocznie.

Według obecnych szacunków na dnie znajduje się ok. 38 mln km² z konkrecjami, 3,2 mln km² z siarczkami (w aktywnych i nieaktywnych kominach) i ok. 1,7 mln km² skorup żelazowo-manganowych na podmorskich górach. Część tych złóż znajduje się na obszarach wyłącznych stref ekonomicznych państw, ale większość na wodach międzynarodowych*. Kopalnie są planowane głównie w pobliżu kominów hydrotermalnych i na terenach złóż konkrecji polimetalicznych na głębokościach od 1400 do 3700 metrów pod powierzchnią (Orcutt i in., 2020, IUCN Marine News nr 17, 2022).

Ryzyka dla unikalnych ekosystemów

Górnictwo będzie jednak niszczyć dno morskie w dużo większym stopniu niż trałowanie. W wielu przypadkach usuwane będą całe warstwy podłoża czy skał. Oznacza to nie tylko mącenie osadów, ale także znaczne zmiany w morskich ekosystemach, w tym takie, które wpłyną na sekwestrowanie w nich organicznego węgla (Orcutt i in., 2020).

Przykładowo osady na polach konkrecji polimetalicznych zawierają bardzo mało materii organicznej (<0,5%) i jest ona mocno przetworzona, więc średnio dostępna do mineralizacji przez mikroorganizmy. Mącenie ich nie będzie miało więc obecnie większych bezpośrednich skutków klimatycznych. Ekosystemy z polami konkrecji – ekosystemy osadów głębin (ang. deep-ocean sediment (DOS) ecosystems) – są jednak jednymi z najsłabiej poznanych, choć pokrywają ponad połowę obszaru Ziemi. Wiadomo, że są bardzo zróżnicowane gatunkowo, a organizmy w nich żyjące – z których wiele jeszcze nie zostało odkrytych – odgrywają ważną rolę w obiegu składników odżywczych (np.. azotu) i sekwestracji węgla (Orcutt i in., 2020, Paulikas i in., 2020, Jones i in., 2021, Amon i in., 2022, Hanz i in., 2022).

Eksploatacja tych miejsc będzie oznaczała zagładę związanych z nimi zwierząt czy bakterii, w tym wiążących rozpuszczony w wodzie CO₂. Ekosystemy DOS nie mają właściwie szansy się odtworzyć, gdyż same konkrecje tworzą się przez tysiące a nawet miliony lat.

W przypadku innych złóż można spodziewać się podobnego negatywnego oddziaływania górnictwa. Przykładowo w aktywnych kominach hydrotermalnych żyją mikroorganizmy, które rozkładają metan do CO₂. Zniszczenie tych siedlisk może spowodować większe emisje metanu do wód morskich, czego konsekwencje są bardzo słabo zbadane. Zmniejszy się także przetwarzanie innych gazów np. bardzo szkodliwego dla zwierząt siarkowodoru (H₂S), co będzie wpływać na żywe organizmy powodując różne zaburzenia w środowisku głębin morskich, w tym w obiegu organicznego węgla (Orcutt i in., 2020, Amon i in., 2022).

Chmury

osadów

Maszyny wydobywcze jeżdżące po dnie morskim będą zabijać żyjące tam organizmy, a chmury wzbijanych osadów będą utrudniać wielu zwierzętom odżywianie czy komunikację. Problemem jest także hałas i zanieczyszczenia. Negatywne oddziaływanie będzie obejmować obszar nawet 3 razy większy od bezpośrednio eksploatowanego oraz wiele dziesiątek czy setek metrów kolumny wody powyżej. Wielu naukowców uważa, że wrażliwe habitaty głębin zostaną w ten sposób bezpowrotnie zniszczone. Badania na małą skalę dotyczące zbierania konkrecji pokazały, że funkcje ekologiczne objętych tym fragmentów dna były nadal zaburzone po 2-4 dekadach od ustania działań wydobywczych. Przykładowo na jednym z obszarów w strefie Clariona-Clippertona ślady po maszynach były widocznie po 26 lat od eksperymentalnego wydobycia, a różnorodność i masa nicieni wciąż była mniejsza niż w okolicy (Miller i in., 2018, Amon i in., 2022, IUCN Marine News nr 17, 2022).

Podobne duże zniszczenia dna mają miejsce w przypadku intensywnego trałowania i badania pokazują, że w takich miejscach następuje duży i długotrwały spadek bioróżnorodności – zarówno liczby gatunków jak i wielkości populacji. Niektóre gatunki mogą nie mieć praktycznie w ogóle szansy powrócić w dane miejsce np. przytwierdzone do podmorskich gór koralowce rosną bardzo wolno (kilka mikrometrów do ok. 1 mm rocznie), a duże osobniki mogą mieć nawet tysiące lat. Ich zniszczenie będzie więc w dużej mierze bezpowrotne.

Podmorskie góry są też często ważnym miejscem rozrodu ryb czy bezkręgowców, więc wydobywanie skorup może wpłynąć pośrednio na wiele gatunków zwierząt żyjących przy dnie. Przykładowo analizy przeprowadzone w rok po testowym pozyskiwaniu przez Japonię bogatych w kobalt skorup na podmorskiej górze Takuyo-Daigo pokazały, że ilość krewetek i ryb na jednostkę powierzchni zmniejszyła się w tym regionie ok. 40-50% w stosunku do czasu przed eksploatacją (zobacz też: Rafy koralowe – czy któreś przetrwają globalne ocieplenie?) (Miller i in., 2018, Orcutt i in., 2020, Amon i in., 2022, Washburn i in., 2023).

Zanieczyszczona woda

Obecna technologia wydobycia zakłada przemieszczanie materiału z dna na statki. Materia organiczna z osadów wynoszona w ten sposób na powierzchnię może się utlenić, co też będzie niewielkim źródłem emisji CO₂ (przykładowo w badaniu zespołu Dainy Paulikas oszacowano to na ok. 27 g CO₂ na tonę wilgotnych konkrecji). Pobrana z urobkiem woda, w której po przetworzeniu materiału znajdują się drobne fragmenty skał, chemikalia czy cząsteczki różnych substancji zawartych w skałach, jest zrzucana z powrotem do oceanu. Formuje to zawiesinę negatywnie wpływającą na morskie zwierzęta – podobnie jak wzbijane z dna chmury osadów. W regionach wydobycia minerałów mogą więc spaść połowy ważnych gospodarczo gatunków takich jak tuńczyki. Ryby są też elementem krążenia węgla w oceanach, więc zmiany wielkości ich populacji czy zachowania będą miały określone konsekwencje (więcej o rybach w kontekście krążenia węgla możesz przeczytać tutaj: 5 przykładów tego, jak wymieranie zwierząt dokłada się do ocieplania Ziemi) (Paulikas i in., 2020 , Amon i in., 2022, Amon i in., 2023, Bisson i in., 2023).

Emisje z mazutu

Największe emisje gazów cieplarnianych w przypadku górnictwa podmorskiego wiążą się z wykorzystaniem maszyn i transportem (paliwo). W przypadku wydobycia konkrecji w strefie Clariona-Clippertona, przy rocznej produkcji 3 mln ton suchej masy, wynosiłyby one szacunkowo ok. 82 600 – 482 000 t CO_2e (czyli maksymalnie nieco więcej niż 1/9 emisji Polski). Statki operujące na otwartym morzu najczęściej jako paliwa używają mazutu. Jego spalaniu towarzyszą nie tylko emisje CO₂ ale także CH₄, N₂O i zanieczyszczeń typu tlenki azotu, tlenki siarki, tlenek węgla, lotne związki organiczne i pyły zawieszone, które przyczyniają się do ocieplenia klimatu, zakwaszenia i tworzenia ozonu przygruntowego. Aerozole ze spalin statków wpływają również na formowanie niskich chmur, co może mieć niewielki (chłodzący) wpływ na klimat (Heinrich i in., 2020, Righi i in., 2023).

Wydobywać czy chronić?

Obecnie około 1,5 miliona km² (rozmiar Mongolii) obszaru międzynarodowego dna morskiego* zostało przeznaczone do eksploracji. Większość z tego w bogatej w złoża strefie Clariona-Clippertona na Pacyfiku. Międzynarodowa Organizacja Dna Morskiego (ISA) wydała już ponad 30 koncesji poszukiwawczych. W jednym z konsorcjów ma udział także Polska. Jednocześnie ISA pracuje nad regulacjami dotyczącymi górnictwa głębinowego, które umożliwią eksploatację tych złóż (mają powstać do 2025 r.). Istnieje jednak wiele obaw, że zbyt duża presja wywierana przez firmy na ISA może spowodować pominięcie w tym procesie ważnych kwestii środowiskowych.

Naukowcy, a także organizacje takie jak Międzynarodowa Unia Ochrony Przyrody uważają, że do czasu zbadania wszelkich ryzyk związanych z górnictwem powinno obowiązywać moratorium na prace na dnie oceanów. Brak wiedzy na temat ekosystemów w głębinach utrudnia bowiem chociażby ustanowienie skutecznych środków ich ochrony czy przewidywanie i łagodzenie długoterminowych skutków wydobycia. Przykładowo wszystkie 11 znanych, aktywnych kominów hydrotermalnych w północnej części Grzbietu Środkowo-Atlantyckiego zostało przeznaczone do eksploracji, chociaż spełniają one wiele kryteriów do objęcia ochroną takich jak unikalność, rzadkość, ważne siedlisko zagrożonych gatunków itd. (Amon i in., 2022, IUCN Marine News nr 17, 2022).

Pierwsze kopalnie

ISA reguluje tylko kwestie związane z wydobyciem na obszarach wód międzynarodowych. Oznacza to, że poszczególne państwa mogą działać na terenie swoich wyłącznych stref ekonomicznych bez zezwoleń ISA. Kilka państw prowadziło już testowe działania (np. Japonia, Papua-Nowa Gwinea), a część szykuje się do tego. Przykładowo Norwegia wyznaczyła na ten cel ok. 280 tys km² (mniej więcej wielkość terytorium Włoch). Zajęcie się tematem górnictwa podmorskiego staje się więc coraz pilniejsze. Naukowcy zwracają uwagę, że jeśli eksploatacja na większą skalę rozpocznie się, trudno będzie ją zatrzymać, gdyż zainwestowane zostaną ogromne środki, które będą „musiały się zwrócić” (Amon i in., 2022).

Dotychczasowe wydobycie na małą skalę nie daje pełnej odpowiedzi co do wpływu na środowiskowo przy dużej skali. Poważnym problemem dotyczącym górnictwa podmorskiego jest również odpowiedzialność za szkody środowiskowe powstające w głębinach mórz, począwszy od tego na przykład kto i jak miałby je monitorować. Nie wiadomo też jak skutecznie odtwarzać ekosystemy głębin, tym bardziej, że wiele z nich powstawało tysiące czy miliony lat (Miller i in., 2018, Orcutt i in., 2020).

Część badań pokazuje, że emisje związane z wydobywaniem i przetwarzaniem metali ze złóż podmorskich mogą być w niektórych sytuacjach mniejsze od emisji z kopalni na lądach, inne – że jest odwrotnie. Problemy związane z ograniczaniem szkód na dnie morskim, odtwarzaniem ekosystemów itp. są jednak nieporównywalne do sytuacji z obecnie istniejącymi konwencjonalnymi kopalniami. Do tego ciągle istnieje zbyt mało danych aby oszacować całkowity „klimatyczny” wpływ górnictwa głębinowego. Z tych wszystkich powodów naukowcy podpisani pod stanowiskiem Rady Naukowej Akademii Europejskich uważają, że przedstawianie górnictwa podmorskiego jako mniej emisyjnego czy mniej szkodliwego od lądowego jest wprowadzaniem ludzi w błąd (Fritz i in., 2023, stanowisko EASAC, 2023).

W dobie kryzysu klimatycznego i zaniku bioróżnorodności zasadne więc wydaje się pytanie stawiane przez część naukowców czy warto eksploatować dno morskie, zamiast szukać alternatywnych materiałów do budowy technologii odnawialnych źródeł energii, usprawniać procesy recyklingu czy inwestować w innowacje. Może się bowiem okazać, że próbując rozwiązać jeden problem, tworzymy kolejny, nie wiedząc nawet do końca jak może być poważny. Wartość nienaruszonych głębin oceanicznych może bowiem zdecydowanie przekraczać krótkoterminowe zyski z górnictwa podmorskiego, tym bardziej, że szkody przez nie spowodowane będą zapewne nieodwracalne w skali ludzkiego życia. (IUCN Marine News nr 17, 2022, Fritz i in., 2023, stanowisko EASAC, 2023).

Anna Sierpińska, konsultacja merytoryczna: dr Tomasz Kijewski

The post Górnictwo podmorskie a zmiana klimatu appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Morskie magazyny węgla

Terminem „niebieski węgiel” (ang. blue carbon) najczęściej określa się organiczny węgiel magazynowany przez zbiorowiska roślinne znajdujące się na wybrzeżach mórz, w tym namorzyny, łąki morskich traw i słone bagna. W biomasie i glebie/osadach tych ekosystemów może znajdować się nawet kilka razy więcej węgla na jednostkę powierzchni niż w lasach porastających lądy. Według szacunków EPA (Environmental Protection Agency, Agencja Ochrony Środowiska w USA), w 1 ha amerykańskiego lasu namorzynowego zawarte jest tyle tego pierwiastka, co w ponad milionie litrów benzyny. Z tego względu ekosystemy „niebieskiego węgla” są wskazywane jako ważny element mitygacji zmiany klimatu (Macias i in., 2017, Fenessy i in., 2021, Hilmi i in., 2021, Quevedo i in., 2023).

Morskie ekosystemy jak torfowiska

Znajdują się one na wszystkich kontynentach poza Antarktydą i zajmują według raportu IPCC z 2022 r. ok. 35 milionów hektarów. W sumie gromadzą ok. 9-30 Gt węgla organicznego. Rozbieżności w szacunkach wynikają m.in. z tego, że tempo kumulacji węgla może być bardzo różne w zależności od danej lokalizacji, co ma wpływ na zakres niepewności przy obliczaniu wielkości magazynów (Ouyang i Lee, 2020, Fenessy i in., 2021, Macreadie  i in., 2021, Williamson i Gattuso, 2021, Cooley i in., 2022).

Duża zdolność do magazynowania węgla wynika głównie z beztlenowych warunków panujących w osadach porastanych przez te ekosystemy. Brak tlenu spowalnia rozkład i – podobnie jak dzieje się w torfowiskach na lądzie – zgromadzone szczątki mogą zostać wycofane z bieżącego cyklu węglowego nawet na tysiące lat w sprzyjających warunkach. Te szczątki to zarówno korzenie czy części roślin jak i cząstki nanoszone rzekami czy prądami morskimi (Ouyang i Lee, 2020, Fenessy i in., 2021) (zobacz też: Torfowiska: ważny gracz światowego cyklu węglowego).

W przypadku namorzynów i słonych bagien warunki beztlenowe sprzyjają też (niestety) emisjom N₂O i CH_4.  Wpływają one na bilans przepływów węgla, jednak zasadniczo ekosystemy te są „pochłaniaczami” netto.

Bardziej skomplikowana sytuacja ma miejsce w przypadku podmorskich łąk traw. Ważną rolę odgrywają tu procesy związane z tworzeniem i rozpuszczaniem węglanów. Związki te znajdują się w organizmach tworzących łąki (np. glonach wapiennych) a także w osadach. Gdy tempo kalcyfikacji (tworzenia struktur wapiennych) przewyższa w tych ekosystemach tempo fotosyntezy, mogą być one źródłem emisji CO₂. Choć zagadnienie to jest badane dopiero od kilku lat, to naukowcy skłaniają się do tego, że kalcyfikacja jest równoważona przez rozpuszczanie węglanów w podłożu, co powoduje, że łąki są jednak „pochłaniaczami” netto. Do tego efektywnie gromadzą materię organiczną w osadach, co dodatkowo niweluje straty z kalcyfikacji. Procesy związane z rozpuszczeniem węglanów z osadów zachodzą także w namorzynach i naukowcy szacują, że pełnią istotną rolę w pochłanianiu węgla przez te ekosystemy. Wraz ze zmieniającymi się warunkami w oceanach sytuacja może jednak wyglądać w przyszłości inaczej (Saderne i in., 2020, Van Dam i in., 2021, Williamson i Gattuso, 2021, Howard i in., 2023).

Znikające namorzyny

Jeśli ekosystemy na wybrzeżach są nienaruszone, mogą służyć jako magazyny organicznego węgla przez setki czy tysiące lat. Niestety w stosunku do czasów przedprzemysłowych utraciliśmy już według różnych szacunków od 25 do 50% z nich łącznie. Powoduje to, że zarówno zmniejsza się ich potencjał do pochłaniania CO₂ jak i rośnie ryzyko uwolnienia węgla zgromadzonego w osadach. Podobnie jak w przypadku torfowisk, jest to często „starożytny węgiel”, wycofany „z obiegu” dawno temu (Lovelock i Reef, 2020, Fenessy i in., 2021) (zobacz też: Torfowiska – kolejne dodatnie sprzężenie zwrotne zmiany klimatu). Szacuje się, że na skutek niszczenia ekosystemów „błękitnego węgla” co roku dostaje się do atmosfery średnio 0,5 Gt CO₂. Połowa z tego to skutek wycinania namorzynów np. pod akwakultury krewetek. Ta ilość równa jest mniej więcej rocznym emisjom CO₂ Wielkiej Brytanii. Doliczenie tego do globalnych emisji z wylesiania podnosi je nawet o 10%, a wielkość strat ekonomicznych wynikających z tego szacowana jest nawet na 40 miliardów dolarów rocznie (Fenessy i in., 2021, Hilmi i in., 2021).

Za gorąco by magazynować węgiel

Oprócz bezpośredniego niszczenia ekosystemom „błękitnego węgla” zagrażają min. zanieczyszczenie wody, wzrost poziomu morza a także podnosząca się temperatura oceanów, w tym występowanie morskich fal gorąca. Wpływ tego ostatniego problemu jest widoczny np.: w przypadku lasów brunatnic. Glony te zaczynają zamierać na krańcach swojego zasięgu, szczególnie gdy dodatkowo występują inne niekorzystne czynniki powodowane działalnością ludzi. Stres cieplny powoduje też, że funkcjonują gorzej jako „pochłaniacze” CO₂. Przykładowo lasy wodorostów w cieplejszej części północno-wschodniego Atlantyku gromadzą około 70% mniej węgla niż te znajdujące się w chłodniejszych regionach. Podobna sytuacja może mieć miejsce w przypadku podmorskich łąk traw. Zmiana klimatu nasila także ryzyko susz i podnosi energię fal, co szkodzi słonym bagnom i namorzynom (Lovelock i Reef, 2020, Fenessy i in., 2021, Hilmi i in., 2021, Cooley i in., 2022, Plaisted i in., 2022) (zobacz też: Skwar w oceanie, część 1: coraz dłuższe morskie fale gorąca).

Mimo tych zagrożeń lasy namorzynowe, podmorskie łąki i słone bagna są traktowane jako ważne elementy strategii mitygacyjnych opartych na ekosystemach. Już teraz wiele państw uwzględnia ekosystemy „błękitnego węgla” w swoich politykach klimatycznych np.: wliczając ich udział do Deklarowanych Celów Krajowych (ang. NDC=nationally determined contributions) czy włączając do programów typu REDD. Często podkreśla się przy tym dodatkowe korzyści, które oferują, ułatwiając adaptację do zmiany klimatu czy wypełnienie Celów Zrównoważonego Rozwoju. Chronią przed powodziami i erozją wybrzeża: działają podobnie do naturalnych falochronów, łagodząc siłę fal i zapobiegając niszczeniu brzegów. Są naturalnymi „filtrami” wody, a także miejscami o dużej bioróżnorodności. Zapewniają pożywienie i schronienie dla wielu gatunków zwierząt, w tym ryb, będących ważnym źródłem wyżywienia i zarobku w wielu nadmorskich społecznościach. Usługi dostarczane przez te ekosystemy mają często wartość wielu setek milionów dolarów. Przykładowo odtworzenie mokradeł Everglades (Floryda, USA) przyniosłoby sumaryczną korzyść ekonomiczną w wysokości 1,8 mld dolarów (Richardson i in., 2014, Fenessy i in., 2021, Wedding i in., 2021, Quevedo i in., 2023). 

Mały, ale ważny sojusznik

Raport specjalny IPCC dotyczący oceanów i kriosfery (SROCC) szacował, że odtwarzanie tych ekosystemów najprawdopodobniej nie jest w stanie zmniejszyć obecnych emisji o więcej niż 2%. Uwzględniał jednak tylko ekosystemy z roślinami okrytonasiennymi (czyli bez np. glonów) i nie szacował ich udziału w tworzeniu osadów w głębinach morskich (np.: poprzez wynoszenie materiału organicznego z prądami z dala od lądów). Nowsze szacunki mówią o 3% do 2030 r., z czego ochrona ma potencjał ograniczać emisje o ok. 0,3 Gt CO_2e rocznie, a odtwarzanie o 0,8. Co więcej osady np. namorzynów mogą gromadzi węgiel przez kolejne tysiąclecia. Jest to związane z warunkami beztlenowymi spowalniającymi rozkład, przez co węgiel wolniej wraca do obiegu. Dodatkowo warstwa wody ogranicza wymianę węgla pomiędzy osadami a atmosferą, a roślinność spowalniając przepływ wody chroni osady przed wymywaniem. Wszystko to powoduje, że ekosystemy “błękitnego węgla” są bardziej  trwałym magazynem węgla niż gleby na lądach, które dość szybko mogą ulec wysyceniu (czyli zgromadzić pewną “maksymalną” ilość węgla organicznego), a uwolnienie z nich węgla następuje stosunkowo łatwo np.: w przypadku pożarów czy niewłaściwej gospodarki rolnej czy leśnej. Aby ekosystemy “błękitnego węgla” mogły jednak być naszym sojusznikiem w walce o zahamowanie wzrostu globalnej temperatury muszą być chronione, a zmiana klimatu nie może postępować w tempie, które przekroczy ich zdolności adaptacyjne (Ouyang i Lee, 2020, Hilmi i in., 2021, Macreadie  i in., 2021) (zobacz też: Glebowe magazyny węgla – jak je chronić przed erozją?).

Niestety dalsze ocieplenie może spowodować degradację ekosystemów „niebieskiego węgla”. W przypadku łąk morskich już przekroczenie 2,3°C w stosunku do czasów przedprzemysłowych wywrze na nie silny negatywny wpływ, łącznie z ryzykiem utraty zgromadzonego przez nie węgla. W przypadku słonych bagien ten próg wynosi 3,1°C, a dla namorzynów 3,7°C. Pogarszanie zdrowotności tych zbiorowisk będzie jednak następowało dużo wcześniej przed tymi „krytycznymi” wartościami – wiele wskazuje, że już ma to miejsce. Pokazuje to, że żadne naturalne rozwiązania nie mają szansy pomóc w ograniczeniu tempa ocieplania, jeśli nadal będziemy spalać paliwa kopalne (Williamson i Gattuso, 2021, Cooley i in., 2022).

Anna Sierpińska, konsultacja merytoryczna: dr Natalia Szymańska

The post Niebieski węgiel („blue carbon”), czyli pochłanianie CO2 przez przybrzeżne ekosystemy appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Podczas wychodzenia Ziemi z ostatniej epoki lodowej wzrost temperatury na półkuli północnej został nagle przerwany. Nastąpiło szybkie ochłodzenie, zwane młodszym dryasem, które trwało ok. tysiąca lat. Jego przyczyną było ustanie Atlantyckiej Cyrkulacji Termohalinowej (AMOC) w wyniku wlania się do Oceanu Arktycznego dużej ilości słodkiej wody z topniejących lodowców. Biorąc pod uwagę obecne tempo topnienia lodowców, można się zastanawiać czy coś podobnego nie wydarzy się również w najbliższej przyszłości  (Velay-Vitow i in., 2024). 

Mroźne zimy w Europie…

W okresie 1992-2020 Grenlandia traciła średnio ok. 170 Gt lodu rocznie (ta ilość zmieściłaby się w sześcianie o boku ok. 12,5 km!) i w najbliższym czasie możemy się spodziewać zwiększania tej ilości. Oznacza to ciągły dopływ słodkiej wody do Oceanu Arktycznego, co najprawdopodobniej przyczynia się do obserwowanego od lat 90. XX w. spowalniania ciepłego Prądu Zatokowego (Golfsztromu, część AMOC). Opływa on wybrzeża Europy, powodując, że zimy na naszym kontynencie są łagodniejsze niż na tych samych szerokościach geograficznych w Ameryce Północnej. 

Według analizy opublikowanej w tym roku przez zespół René van Westena, możliwe jest, że AMOC znajduje się tuż przed punktem krytycznym, za którym może zupełnie ustać. Według Petera i Susanne Ditlevsenów, przy obecnym tempie emisji gazów cieplarnianych mogłoby to nastąpić nawet już w okolicy 2050 r. Skutkiem byłoby szybkie ochłodzenie na półkuli północnej i pożegnanie z łagodnymi zimami. W niektórych miastach np. w Irlandii, Skandynawii średnie temperatury spadłyby w stosunku do teraźniejszych o 5-15 stopni Celsjusza. W dużej mierze wynikałoby to ze sprzężeń zwrotnych powodowanych wzrostem albedo na skutek powiększania pokrywy lodowej na północy (o tym mechanizmie przeczytasz w tekście Arktyczne wzmocnienie). Tego typu ogromna zmiana byłaby poważnym wyzwaniem dla Europejczyków (Ditlevsen i Ditlevsen, 2023, Otosaka i in., 2023, van Westen i in., 2024). 

W tym wszystkim jest jednak jedno, ważne „ale”. Naukowcy z zespołu René van Westena dokonali symulacji dla warunków przedindustrialnych, to znaczy, że nie uwzględnili przyszłego ocieplenia ani dalszego wzrostu zawartości CO₂ w atmosferze. 

…czy nowe, nieznane klimaty? 

René van Westen podkreśla, że nie można w żaden sposób porównywać tego, co dzieje się teraz z AMOC z warunkami młodszego dryasu, chociażby ze względu na inną średnią temperaturę Ziemi i inne stężenie gazów cieplarnianych. Jego zespół zamierza przygotować kolejną analizę dotyczącą cyrkulacji termohalinowej, ale tym razem uwzględniającą różne scenariusze przyszłego ocieplenia. Może się okazać, że w takich warunkach zachowanie AMOC będzie inne, podobnie jak zmiany temperatur na półkuli północnej. Przyszłe warunki klimatyczne w Europie mogą więc tak naprawdę sporo się różnić od tego, co wynikałoby z prostego ekstrapolowania przeszłych zdarzeń. Przykładowo wyniki modelowania zespołu Katinki Bellomo, pokazują, że przy czterokrotnym wzroście koncentracji CO₂ względem czasów przedprzemysłowych średnie temperatury będą wyższe niż w XIX wieku również na półkuli północnej, mimo znacznie osłabionej AMOC.

Dzięki tego typu pracom możemy rozpatrywać rozmaite scenariusze przyszłości. Biorąc jednak pod uwagę złożoność systemu klimatycznego Ziemi, ostateczny wynik naszego globalnego eksperymentu, polegającego na emitowaniu ogromnych ilości gazów cieplarnianych, jest trudny do przewidzenia. Być może zaczniemy wkraczać na całkowicie nieznane „klimatyczne” terytorium (zobacz też: Nowe klimaty Ziemi – o nich nie było na geografii) (Bellomo i in., 2021, komunikacja osobista z dr van Westenem, 2024). 

W swoim tekście dla Gazety Wyborczej, prof. Jacek Piskozub (fizyk morza z Instytutu Oceanologii PAN) tak komentuje pracę  van Westen i in., 2024:

To, że topnienie lądolodu Grenlandii spowoduje zahamowanie cyrkulacji Atlantyku – a być może nawet jej zatrzymanie – jest ryzykiem, które od dawna dobrze rozumiemy. Natomiast autorzy publikacji nawet nie próbują podać daty, kiedy miałoby to nastąpić.

oraz

Jest to pierwsza praca pokazująca za pomocą modelu cyrkulacji możliwość takiego zdarzenia. Powinno to być ostrzeżeniem, szczególnie biorąc pod uwagę słabą reakcję współczesnych modeli na tego typu wymuszenie. Jednak wagę tego ostrzeżenia osłabia to, w jaki sposób ustawiono modelowanie w tej pracy. (…) Nie jest pewne, czy i jak wyniki modelowania uzyskane przez autorów publikacji przekładają się na przyszłość rzeczywistej Ziemi.

The post Załamanie cyrkulacji atlantyckiej – wciąż nie wiemy, kiedy nastąpi appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Ciągły wzrost stężenia gazów szklarniowych w atmosferze jest głównym powodem globalnego ocieplenia, a obecne oszacowania wskazują, iż aby ograniczyć ocieplenie Ziemi do maksymalnie 2^oC powyżej wartości temperatury z okresu przedprzemysłowego (z prawdopodobieństwem >67%) możemy wyemitować w sumie jeszcze nie więcej niż ok. 288-298 GtC (gigaton węgla organicznego, stan na koniec roku 2023) (Noon i in., 2021, Friedlingstein, 2023). Dla porównania, obecne podniesienie temperatury powierzchni Ziemi o ok. 1,1°C to efekt wprowadzenia przez człowieka do atmosfery 651 GtC w wyniku spalania paliw kopalnych i zmian pokrycia terenu, przy czym ponad połowa tego została pochłonięta przez ekosystemy lądowe i oceany. Ponieważ obecne działania mitygacyjne są jedynie symboliczne, budżet węglowy dla celu 2^oC będzie się dalej kurczył – dzieje się to teraz w tempie ok. 10 GtC rocznie. Jeśli te emisje nie zostaną ograniczone, w ciągu ok. 30 lat zostanie w ten sposób całkowicie wyczerpany. (Noon i in., 2021). 

Nasz budżet węglowy a pochłanianie CO₂ przez rośliny

To mogą być jednak optymistyczne szacunki. Część naukowców wskazuje bowiem, że modele projektu CMIP6, na których bazują raporty IPCC, mogą zawyżać możliwość pochłaniania CO₂ z atmosfery przez ekosystemy lądowe, a tempo niszczenia lasów, torfowisk itp. jest zbyt duże, by te magazyny węgla organicznego mogły nimi dalej pozostać. Należy tu dodać, iż degradacja tych ekosystemów powoduje dodatkowe emisje CO_2.,  część uwolnionego w ten sposób węgla, np. z gleb organicznych, nie ma szansy być ponownie zasekwestrowana przez te ekosystemy (zakładając, że nadal będą istnieć) szybciej niż za setki lub tysiące lat. Jeśli te ekosystemy staną się źródłami a nie  pochłaniaczami netto CO₂, to budżet węglowy wyczerpie się dużo szybciej niż za 3 dekady (Noon i in., 2021, Friedlingstein i in., 2022, raport IPCC AR6, 2022)

Obecnie ekosystemy lądowe pochłaniają ok. 3 GtC netto rocznie, co wraz z absorbcją CO₂ przez oceany, spowalnia tempo wzrostu stężenia tego gazu w atmosferze. Ludzie mają bezpośredni wpływ na to pochłanianie, bo takie sektory gospodarki, jak rolnictwo, leśnictwo, czy górnictwo odkrywkowe zmieniają szatę roślinną poszczególnych obszarów, a tym samym ich zdolność do akumulacji węgla. Emisje CO₂ związane ze zmianami użytkowania terenu (głównie wylesianiem) wynoszą ok. 1 GtC rocznie, co zmniejsza faktyczną ilość węgla sekwestrowanego przez te ekosystemy. 

Jeśli chcemy zatrzymać ocieplenie klimatu na poziomie 2^oC względem epoki przedprzemysłowej, emisje tego typu muszą zostać „wyzerowane”, tak samo, jak te związane ze spalaniem paliw kopalnych. IPCC wskazuje, że musi to nastąpić najpóźniej do ok. 2033 r. Można to osiągnąć poprzez ochronę naturalnych terenów, zalesianie czy zwiększanie zawartości materii organicznej w glebach uprawnych. Działania te, wdrożone na dużą skalę, mogą nie tylko „wyzerować” emisje z sektora AFOLU (rolnictwo, leśnictwo i inne użytkowanie terenu), ale zapewnić według IPCC nawet 20-30% globalnego ograniczenia emisji, potrzebnego do zatrzymania wzrostu średniej temperatury Ziemi poniżej 2^oC. 

Spośród wymienionych, największy potencjał w ograniczaniu antropogenicznych emisji mają takie działania, jak: ochrona i lepsze zarządzanie naturalnymi ekosystemami (ok. 1,5-2 GtC rocznie) a także odtwarzanie lasów i innych ekosystemów (ok. 1-1,5 GtC rocznie) (raport IPCC AR6, 2022) (zobacz też: Rolnictwo wpływa na klimat, klimat wpływa na rolnictwo).

Problemy z szacowaniem pochłaniania CO2 przez ekosystemy

Problem w tym, że szacunki, w myśl których ekosystemy naturalne i antropogeniczne (np. rolnicze) miałyby pochłaniać coraz więcej CO₂, są oparte na kilku założeniach nie oddających w pełni rzeczywistości. Po pierwsze, aby uzyskać wartości z górnych granic przedziałów wyliczanego potencjału trzeba byłoby  natychmiast zaprzestać niszczenia naturalnych ekosystemów. 

Po drugie większość modeli wykorzystanych do obliczeń cytowanych przez IPCC nie uwzględnia m.in. pełnej odpowiedzi roślin na zmiany w środowisku i nie różnicuje tempa odtwarzania różnych ekosystemów. 

Ponadto istnieją duże (ok. 1,5 GtC) rozbieżności w wyliczeniach rocznych emisji antropogenicznych z AFOLU wynikające z różnic w metodologiach używanych w krajowych inwentaryzacjach gazów cieplarnianych i modelach globalnych. Jeśli weźmiemy pod uwagę krajowe ewidencje, odkryjemy, że pozostały budżet węglowy wspomniany na początku artykułu może być przez IPCC zawyżony. Dobrym przykładem opisu niepewności w szacowaniu emisji z odwodnionych torfowisk jest praca Kotowskiego (2021).

Określenie, w jakim stopniu naturalne ekosystemy mogą nam pomóc w ograniczaniu tempa zmiany klimatu nie jest więc takie proste! (raport IPCC AR6, 2022). W dalszej części tekstu przedstawimy powody, dla których możliwości magazynowania węgla w przyszłości w ekosystemach mogą być przeszacowane.

„Nawożenie” CO₂  nie zawiezie nas daleko

Według raportów takich jak IPCC AR5 (2015), specjalny raport „Zmiana klimatu i lądy” (2018) i AR6 (2022), obserwowany w ostatnich dekadach wzrost pochłaniania CO₂ przez ekosystemy to przede wszystkim efekt „nawożenia CO₂”. Oznacza on wzrost efektywności fotosyntezy w odpowiedzi na większą zawartość tego gazu w atmosferze. Dzięki temu przyrasta biomasa roślin, a tym samym ilość węgla organicznego gromadzonego w ich tkankach. 

Nawet za połowę tego wzrostu okresie 1995-2014 mogły odpowiadać tropiki. AR6 prognozuje, że w XXI w. ten region Ziemi nadal będzie „pochłaniaczem” węgla. Jednak wiele badań pokazuje, że efekt „nawożenia CO₂” z czasem słabnie – efektywność fotosyntezy nie może rosnąć w nieskończoność a i rośliny mają ograniczoną możliwość wykorzystania produkowanych w niej związków (utrudniają to coraz wyższe temperatury, częstsze susze, i ograniczona dostępność składników odżywczych np.: azotu). (Wieder i in., 2015, Fernández-Martínez i in., 2019, Zang i in., 2019, IPCC AR6, 2022)

Zespół Songhana Wanga na podstawie danych naziemnych i satelitarnych określił, że na większości obszarów lądowych efekt nawożenia już de facto osłabł w ostatnich 3-4 dekadach, co dobrze koreluje ze zmianami dostępności składników odżywczych i wody w glebie (Wang i in., 2020). 

Do tego obserwowana w ostatnich dekadach zwiększona produkcja pierwotna netto („zazielenianie”) w dużej mierze dotyczy terenów nie będących lasami – głównie pól uprawnych. Nie są one jednak w stanie pełnić tak ważnej roli w mitygacji zmiany klimatu jak obszary naturalne, chociażby ze względu na to, że właściwie nie gromadzą węgla w biomasie nadziemnej (plony są co roku zbierane i procesie trawienia z powrotem zamieniane na takie gazy, jak CO₂ i CH₄) (Zang i in., 2019) (zobacz także: Ziemia się zieleni – ale gdzie i dlaczego?).

Zbyt mało fosforu i azotu

Większość modeli systemu ziemskiego (ESM) wykorzystywanych w obliczeniach odzwierciedla głównie wpływ zmian użytkowania terenu, zmiany klimatu i stężenia CO₂ na produkcję pierwotną netto i oddychanie organizmów cudzożywnych (tj. zwierząt, większości bakterii itd.) bez uwzględniania różnych niuansów. Ilość węgla zgromadzonego na lądzie jest wyliczana po prostu na podstawie różnicy między całkowitą produkcją (pochłanianie netto CO₂ przez rośliny) a oddychaniem heterotroficznym w ekosystemie (rozkład martwej biomasy).  

Choć w projekcjach dla XXI w. ocieplenie powoduje nasilenie oddychania, to obliczenia pokazują, że jednocześnie nawożenie CO₂ będzie na tyle stymulować wzrost produkcji pierwotnej netto, że węgiel nadal będzie odkładał się w ekosystemach. AR6 przewiduje, że emiterem netto CO₂ staną się one raczej po 2100 r. (IPCC AR6, 2022)

Sytuacja wygląda jednak inaczej, gdy w modelach uwzględni się np. dostępność dwóch kluczowych dla roślin składników odżywczych – azotu i fosforu. Dostępność azotu biorą pod uwagę tylko 2 z wielu modeli fazy 5 programu Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5), używanych do prognoz w raporcie AR5 oraz ponad połowa fazy 6 CMIP (raport AR6). 

Fosfor uwzględnia natomiast tylko 1 model CMIP6. Jego niedobory są  jednak dość powszechne na lądach i w przyszłości jego dostępność dla roślin może spadać. Będzie to ograniczać produkcję pierwotną, szczególnie w tropikach. Uwzględnienie ograniczeń związanych azotem i fosforem obniża prognozowane na koniec XXI w. szacunki produkcji pierwotnej netto o ok. 25% w stosunku do modeli CMIP5. W wyniku tego powierzchnia lądów staje się emiterem netto CO₂ jeszcze przed 2100 r. (Wieder i in., 2015, Kawamiya i in., 2020)

Wylesianie – to się wciąż dzieje

W większość modeli systemu ziemskiego używanych do obliczania redukcji emisji antropogenicznych  koniecznych do wypełnienia założeń Porozumienia Paryskiego, przyjęto, że obecne, ogromne naturalne magazyny węgla np. lasy pozostaną raczej nienaruszone i że obszary te nadal  będą sekwestrować węgiel (ewentualnie – z coraz mniejszą efektywnością, w miarę starzenia się drzewostanów). 

W rzeczywistości jednak wiele naturalnych magazynów jest niszczonych. W latach 2000-2015 globalny obszar lasów kurczył się średnio o 12 mln ha co 5 lat, a w niektórych regionach na północy globu, szczególnie w Ameryce Północnej, średni obszar płonących rocznie torfowisk więcej niż podwoił się w ostatnich dekadach. Ocieplenie zwiększyło także częstotliwość pojawiania się susz, pożarów i dużej ilości owadów żerujących na drzewach w takim stopniu, że zachodnia Kanada i Syberia mogły już stać się źródłami emisji netto CO₂ (Yang i in., 2015, Goldstein i in., 2020, Tagesson i in., 2020).

Zakłócenia, takie jak wycinki, uszkodzenia przez roślinożerców czy pożary wpływają także na sposób odtwarzania się lasów. Oznacza to, że zniszczony las może odrastać w wolniejszym tempie, mieć inny skład gatunkowy, a nawet przekształcić się w inny ekosystem. Będzie to miało oczywiście znaczenie dla sekwestracji węgla na określonym obszarze (Brienen i in., 2020). 

Co więcej, przy większym stężeniu CO₂ w atmosferze rośliny wprawdzie szybciej rosną, ale niektóre też (np. drzewa) szybciej się starzeją, co w konsekwencji skraca ich życie. Efekt ten prawdopodobnie jest już obserwowany w tropikach i na wysokich szerokościach geograficznych i może częściowo tłumaczyć wzrost śmiertelności drzew w tych miejscach. Oznacza to oczywiście skrócenie czasu magazynowania węgla w ekosystemie. Jeśli efekt ten będzie się utrzymywał czy wręcz nasilał, to z czasem lasy będą pochłaniać coraz mniej dwutlenku węgla netto, a mogą wręcz zacząć go emitować. (Zang i in., 2019, Brienen i in., 2020, raport IPCC AR6, 2022) (zobacz też: Tajga płonie. Coraz częściej., Bagna a klimat. Wysuszone torfowiska na świecie emitują 2 mld ton CO2 rocznie).

Dalsze efekty zmian w krajobrazie

Oprócz uwzględnianych w modelach bezpośrednich emisji CO_2, zmiana pokrycia terenu powoduje także inne efekty wpływające na cykl węglowy. Na przykład wylesianie tropików modyfikuje obieg wody i bilans energetyczny przy powierzchni ziemi, co ma znaczenie dla krążenia węgla w ekosystemie np. poprzez wpływ na tempo rozkładu oraz akumulacji materii organicznej. Z tego powodu badacze wskazują, że np. prognozowany wzrost potencjału magazynowania węgla w ekosystemach należałoby zmniejszyć o ok. 25% (Quesada i in., 2018, Noon i in., 2021). 

Według części badań już obecnie pochłanianie węgla przez nienaruszone lasy tropikalne jest niemal neutralizowane (wyzerowane) przez emisje związane z wylesianiem. Do tego niektóre bazy danych służące do określania pochłaniania i emisji ekosystemów lądowych np. ESA-CCI, za las uznają zarówno pierwotny las tropikalny, jak i plantację palm oleistych. W ten sposób z bilansów „umykają” zmiany zawartości węgla w danym miejscu po jego przekształceniu: pierwotny las jest bowiem zupełnie innym magazynem i pochłaniaczem węgla niż plantacja. Przykładowo, zróżnicowany gatunkowo i wiekowo las naturalny lepiej radzi sobie w niekorzystnych warunkach, dzięki czemu pochłanianie CO₂ jest w nim bardziej stabilne (Fernández-Martínez i in., 2019, Osuri i in., 2020, Tagesson i in., 2020).

„Błękitny węgiel”

Ważnym pochłaniaczem i magazynem węgla są także ekosystemy morskie i przybrzeżne. Są one w mniejszym stopniu narażone na część zakłóceń (np. pożary) od lądowych, a słone, beztlenowe warunki ograniczają rozkład materii organicznej, co pozwala na efektywne gromadzenie węgla nawet tysiącleciami. 

Ekosystemy gromadzące „błękitny węgiel”, takie jak namorzyny, słone bagna czy łąki morskich traw, zawierają ok. 30 GtC (zobacz też ilustracja 6). W osadach na dnie morskim, w warstwie 1 m,  znajduje się natomiast ok. 2300 GtC (prawie 2 razy więcej niż w glebach na lądach), z czego 80% w głębinach. Magazyn ten, jeśli nie jest niszczony, może przetrwać tysiące a nawet miliony lat. Z tego względu morskie ekosystemy i osady mogą pełnić ważną rolę w mitygacji zmiany klimatu (Atwood i in., 2020, Macreadie  i in., 2021). 

Obecnie tylko ok. 1,5% powierzchni ekosystemów „błękitnego węgla” znajduje się w granicach morskich obszarów chronionych.  Do tego powierzchnia tych ekosystemów zmniejszyła się już o ok. połowę od czasów przedprzemysłowych. Na przykład w latach 1990-2020 z powodu rolnictwa i akwakultury zniszczono ok. 1 mln ha namorzynów. Osady denne są natomiast naruszane przez trałowanie czy wydobywanie ropy i gazu z dna morskiego (Ouyang i Lee, 2020). 

Ochrona ekosystemów błękitnego węgla oraz odtworzenie ich na ok. 40 mln ha mogłoby potencjalnie ograniczyć roczne emisje antropogeniczne o ok. 3%. Dodatkowymi korzyściami byłaby ochrona bioróżnorodności, wybrzeży i zwiększone połowy ryb. (Ouyang i Lee, 2020, Macreadie  i in., 2021, raport IPCC AR6, 2022).

Niszczenie ekosystemów likwiduje magazyny węgla na dekady, a w niektórych przypadkach nawet tysiąclecia. Odliczenie tego od budżetu węglowego dla celu ograniczenia ocieplenia poniżej 2 °C zmniejsza go. Wprawdzie szybko regenerujące się ekosystemy, np. trawiaste, mogą częściowo wyrównać tą lukę, to nadal jakaś pozostanie, gdyż np. zniszczone torfowiska potrzebują setek czy tysięcy lat na odtworzenie.

 Biorąc pod uwagę, że emisje netto zero powinniśmy osiągnąć w 2050 r., niszczenie długo regenerujących się ekosystemów będzie zmniejszać ilość CO₂, który możemy wyemitować w ramach działalności gospodarczej dla danego budżetu węglowego. 

Zespół Moniki Noon wskazał w niedawnej pracy ekosystemy magazynujące węgiel, których po zniszczeniu nie byłoby szansy odbudować w ciągu kolejnych 3 dekad. To właśnie one przechowują ok. 20% węgla zasekwestrowanego w ekosystemach lądowych i wybrzeżach bez wliczania wieloletniej zmarzliny. Około 140 GtC z tego znajduje się w „magazynach”,których utratę można stosunkowo  łatwo zahamować, rezygnując z przekształcania terenów lub podejmując działania adaptacyjne (np. ponowne nawadniając (odtwarzając) tereny podmokłe). (Noon i in., 2021). 

Zidentyfikowanie obszarów, w których znajdują się największe nieodtwarzalne magazyny węgla pozwoliłoby skoncentrować wysiłki na ochronie miejsc mających największy wpływ na ziemskie bezpieczeństwo klimatyczne. Zespół Noon wymienia tu tropikalne lasy i torfowiska Amazonii (31,5 GtC), dolinę Kongo (8,2GtC), wyspiarską część południowo-wschodniej Azji (13,1GtC), umiarkowane lasy północno-zachodniej Ameryki Północnej (5GtC), lasy i torfowiska wschodniej Kanady i zachodniej Syberii (12,4GtC) oraz namorzyny i zalewowe tereny podmokle wybrzeży na całym świecie (4,8GtC). Ochrona tych miejsc jest kluczowa, dla realizacji celów Porozumienia Paryskiego. 

Obecnie jednak z nieodtwarzalnych magazynów ubywa co roku około 0,4 GtC (co odpowiada ok. 3,5% wielkości emisji CO₂ ze spalania paliw kopalnych i wylesiania). To efekt przede wszystkim pozyskiwania drewna, ekspansji rolnictwa i pożarów. Im bardziej wzrosną temperatury, tym te straty będą wyższe (m.in. w wyniku zamierania drzew, zapalania lub rozkładu pokładów torfu, wzrostu poziomu morza, cyklonów niszczących lub zalewających ekosystemy na wybrzeżach, czy przekraczania punktów krytycznych ekosystemów, za którymi będą stawały się źródłem CO₂ a nie „pochłaniaczem”). (Noon i in., 2021). 

Niszczenie torfowisk prawie jak spalanie ropy naftowej

Badania takie, jak zespołu Moniki Noon pokazują, że część emisji będących wynikiem przekształcania ekosystemów naturalnych powinna być de facto traktowana jak emisje z paliw kopalnych – np. w przypadku torfowisk. Inaczej wyliczenia wpływu np. zalesiania na równoważenie emisji z lądów mogą być zawyżone. To pokazuje, że mitygacja oparta na obszarach naturalnych może być de facto mniej efektywna, niż pokazują podsumowania wyników badań przedstawione w dotychczasowych raportach IPCC. 

Biorąc pod uwagę, jak wiele ważnych czynników bywa pomijane w obliczeniach, nie dziwią duże rozbieżności co do prognoz pochłaniania węgla przez lądy w XXI w. Na przykład zespół Vanessy Haverd oszacował, że przy scenariuszach niskich emisji, w XXI w. ekosystemy właściwie utrzymają obecne tempo sekwestracji (ok. 1,8 GtC rocznie). Według IPCC pod koniec XXI w. pochłanianie będzie w tym przypadku wynosić 0,4 GtC rocznie (scenariusz SSP1-2.6), a w przypadku wysokich emisji (scenariusz SSP5-8.5) sięgać ok. 5,6 GtC (Haverd i in., 2020, IPCC AR6, 2022). 

Część naukowców uważa jednak, że wzrost pochłaniania węgla przez ekosystemy, w scenariuszach wysokich emisji IPCC (zobacz ilustracja 9), załamie się tak naprawdę już w połowie wieku, co może skutkować dodatkowym przyrostem ilości CO₂ w atmosferze. Tym bardziej, że w przyszłości, szczególnie w przypadku scenariuszy wysokich emisji (RCP 8.5), należy spodziewać się zdecydowanego zwiększania częstości klimatycznych ekstremów niszczących naturalne ekosystemy. Choć modele fazy 5 CMIP wskazywały, że tropiki i północne szerokości pozostają  głównymi pochłaniaczami CO₂ do 2100, to obserwacje wskazują, że być może już teraz mamy w  ich przypadku raczej do czynienia z emisjami niż pochłanianiem (Yang i in., 2015, Green i in., 2019, Friedlingstein i in., 2022, IPCC AR6, 2022). 

Lasy nas nie uratują

Wszystko to oznacza, że poleganie na ekosystemach jako sposobie na mitygację zmiany klimatu nie jest najlepszym pomysłem, mimo ich dużego potencjału technicznego*. Niestety wiele projektowanych obecnie działań skupia się raczej na wykorzystaniu naturalnych „pochłaniaczy” CO₂ zamiast na obcinaniu emisji ze spalania paliw kopalnych. Wśród nich są m.in. „rolnictwo węglowe” w EU, rynek kredytów węglowych dla lasów, wzmocnienie programów typu REDD+ czy biokredyty. Wielu naukowców wskazuje jednak, że te pomysły mają de facto niewiele wspólnego ze skuteczną ochroną klimatu, mogą za to przynieść w niektórych przypadkach negatywne skutki np. dla realizacji Celów Zrównoważonego Rozwoju. 

Ponieważ modele systemów ziemskich są ciągle ulepszane, możliwe jest też, że kolejny raport IPCC pokaże mniej optymistyczne szacunki dotyczące pochłaniania węgla przez lądy. Do tego dalsze doprecyzowanie poziomu historycznego ocieplenia i  zakresu niepewności związanych z odpowiedziami klimatu na inne, niż CO₂, emisje (CH₄, N₂O i aerozole), może zmienić (zwiększyć lub zmniejszyć (!)) budżety węglowe o 150 GtC i 60 GtC odpowiednio. Spowoduje to konieczność dalszego zwiększania wysiłków potrzebnych do osiągnięcia celów klimatycznych w dużo krótszym czasie niż mamy obecnie. Tym bardziej, że tempo niszczenia ekosystemów raczej nie spada, a tym samym magazyny węgla organicznego kurczą się, wśród nich są te uznawane za nieodnawialne. 

Budżet węglowy dla celu 2^oC jest więc mocno zagrożony wyczerpaniem się szybciej niż za 30 lat. Ochrona ekosystemów może być kluczowym elementem dającym nam więcej czasu, jednak nie ma szansy zastąpić zdecydowanych działań w ograniczaniu emisji gazów cieplarnianych ze spalania paliw kopalnych (IPCC AR6, 2022) (zobacz też: „Na skróty przez las”? Nie tędy droga.).

Anna Sierpińska, konsultacja merytoryczna: dr hab. Bogdan Chojnicki

The post Magazyny węgla, których nie możemy stracić appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Średnia temperatura jesieni (miesiące wrzesień-listopad) wzrosła w ostatnich dekadach o 0,3°C w stosunku do okresu 1961-1990. Na części stacji meteorologicznych odnotowano nawet lekki spadek średniej temperatury we wrześniu i listopadzie, co może być związane ze zmianą występowania w tym okresie pewnych typów cyrkulacji atmosferycznej (kierunków napływu mas powietrza). Minimalne i maksymalne temperatury jesieni także nie wzrosły wyraźnie, aczkolwiek pierwsze mrozy pojawiają się nieco później niż w połowie XX w. (Kundzewicz i in., 2017, Falarz i in., 2021).

Mniej jesiennych przymrozków

Wpływa to, wraz ze wzrostem temperatur zimą, na spadek liczby dni z mrozem i przymrozkami w Polsce. Dzięki temu zmniejsza się zapotrzebowanie na ogrzewanie i maleje liczba dni, gdy warunki termiczne są niekorzystne dla ludzi. Ten trend będzie kontynuowany w przyszłości. Pod koniec wieku w scenariuszu RCP8.5 (wysokich emisji gazów cieplarnianych) liczba dni z temperaturami poniżej 0°C w zachodniej części kraju zmniejszy się o 50-60 rocznie, na Mazurach o 60-70, a w regionach górskich o 80-90. Największe zmiany będą miały miejsce w południowo-wschodniej części Polski (Falarz i in., 2021).

Cieplejsza jesień (nawet niewiele) wraz z wcześniejszym początkiem termicznej wiosny oznacza również wydłużanie sezonu wegetacyjnego w Polsce. Obecnie średnia dla Polski (liczona na podstawie ostatnich ok. 5 dekad) to ok. 230 dni. Pod koniec XXI w., dla scenariusza RCP 8.5., okres ten może się wydłużyć w części regionów nawet o 2 miesiące (Kundzewicz i in., 2017, Tomczyk i Szyga-Pluta, 2019, Falarz i in., 2021, Szyga-Pluta i in., 2023).

Dłuższa aktywność owadów

Choć coraz dłużej w roku panują warunki sprzyjające wzrostowi roślin, nie oznacza to samych korzyści z punktu widzenia rolnictwa. Wyższe temperatury jesienią wpływają m.in. na zachowanie owadów. Mogą być one dłużej aktywne, mieć więcej pokoleń w ciągu roku, z opóźnieniem wchodzić w sen zimowy, co u części gatunków zmniejsza możliwość przetrwania chłodów itd. Ten ostatni problem dotyczy np. dzikich zapylaczy takich jak pszczoły murarki. Im mniej pszczół przeżyje zimę, tym mniej będzie ich wiosną, co wpływa negatywnie na efektywność zapylania roślin, także gatunków uprawnych (np. drzewek owocowych) (Sgolastra i in., 2011, Skendžić i in., 2021). 

Wiele owadów powodujących szkody w uprawach jest za to coraz dłużej aktywnych jesienią. Dotyczy to np. różnych gatunków mszyc, z których większość przenosi roślinne wirusy. W Polsce ważna z  gospodarczego punktu widzenia jest m.in. mszyca czeremchowo-zbożowa. Żeruje ona na wysiewanych jesienią zbożach ozimych i przenosi groźne choroby wirusowe roślin min. żółtej karłowatości jęczmienia. Choroba ta prowadzi do spadku plonów jęczmienia i pszenicy. Dodatkowo mszyce wydzielają spadź, której obecność sprzyja rozwojowi chorób grzybowych. Owady te przestają się rozprzestrzeniać dopiero, gdy temperatury spadną poniżej 8°C, ciepła jesień powoduje więc, że okres, kiedy żerują na oziminach jest coraz dłuższy (Bosch i Kemp, 2004, Sgolastra i in., 2011, Kundzewicz i in., 2017, Skendžić i in., 2021)

Skuteczniejsze rozprzestrzenianie chorób

Wydłużanie czasu aktywności dotyczy również owadów przenoszących choroby zwierząt np. kuczmanów, które są wektorem m.in. choroby niebieskiego języka. Oznacza to, że do zakażeń zwierząt hodowlanych może dochodzić nawet późną jesienią czy zimą, co jeszcze kilkadziesiąt lat  temu byłoby niemożliwe ze względu na niskie temperatury tych pór roku. 

Ciepłe warunki generalnie sprzyjają namnażaniu bakterii, wirusów i grzybów, co powoduje wzrost strat w rolnictwie na skutek chorób. Wysokie temperatury jesienią mogą powodować np. rozleglejsze epidemie groźnej choroby grzybowej rzepaku (sucha zgnilizna kapustnych), niszczącej uprawy ozime.  (Łabędzki 2009, Kaczmarek i in., 2016, komunikacja osobista z dr M. Larską, 2022).

Wyższe temperatury jesienią sprzyjają również kleszczom, szczególnie gdy wilgotność nie jest zbyt niska. Zwiększają np. szansę na przetrwanie i rozwój form młodocianych, które są szczególnie wrażliwe na niesprzyjające warunki atmosferyczne. Dłużej aktywne są również zwierzęta, na których żerują kleszcze, mają więc one dostęp do pożywienia. Więcej larw ma w ten sposób szansę przeobrazić się przed zimą w formę dorosłą, która  jest bardziej odporna na chłód.. U niektórych gatunków np. kleszcza łąkowego (Dermacentor reticulatus) jesień, obok wiosny, staje się w ten sposób okresem, gdy są one najbardziej aktywne. Będzie to sprzyjać chociażby zwiększaniu liczby zachorowań u ludzi i zwierząt gospodarskich oraz dzikich na groźne choroby np. babeszjozę i gorączkę Q, których ten gatunek jest wektorem (zobacz też: Kleszcze, patogeny i klimat ) (Zając i in., 2021). 

Mniej jabłek i gruszek

Ciepła jesień wpływa również na zimowanie roślin. Odpowiednio długi okres niskich temperatur oraz skracająca się długość dnia są dla nich sygnałem do wejścia w spoczynek zimowy. W tej fazie znacznie maleje zapotrzebowanie na wodę i składniki odżywcze, co pozwala roślinom przetrwać w dobrym stanie niekorzystne warunki. Dla części drzewek owocowych np. gruszy czy jabłoni kluczowym sygnałem są temperatury nocą późną jesienią. Jeśli są zbyt wysokie, drzewka mogą nie wejść w spoczynek w odpowiednim czasie, co zwiększa ryzyko uszkodzeń mrozowych, a tym samym pogarsza owocowanie wiosną (Campoy i in., 2011, Salama i in., 2021).

Opóźnienie w zrzucaniu liściu, ze względu na późniejsze wejście w “sen zimowy” może  mieć pewien pozytywny wpływ na pochłanianie CO₂ przez ekosystemy. W jednym z badań obliczono, że opóźnienie zrzucania liści o 3 dni rocznie podniosło produktywność lasu liściastego o 5 g C/m² rocznie. Jednocześnie jednak w takich sytuacjach rośnie ryzyko, że jesienny mroź zabije liście, zanim drzewo zdoła odzyskać z nich składniki odżywcze (np. azot). To znaczy, że będzie miało mniejsze „zapasy” do wykorzystania wiosną, gdy rozwój roślin jest najbardziej intensywny (Estiarte i Peñuelas, 2014).

Koniec ze „złotą jesienią”?

Liście mogą utrzymywać się dłużej na drzewach tylko w sytuacji, gdy ma ono odpowiednią ilość wody do dyspozycji. Gdy koniec lata i początek jesieni są suche, liście mogą więdnąć lub być przedwcześnie zrzucane. To także negatywnie wpływa na odzyskiwanie z nich składników odżywczych. 

Ogólny efekt zmian zachodzących jesienią będzie więc w przypadku drzew zapewne różny w zależności od warunków klimatycznych konkretnego regionu. Może się zdarzyć tak, że liście będą długo zielone, dopóki np. nie zabije ich pierwszy przymrozek lub odwrotnie, suche gorące lato i początek jesieni doprowadzą do tego, że drzewa jesienią będą szybko pozbawione liści. Można się zastanawiać czy w związku z tym nadal w przyszłości będziemy mieć do czynienia ze „złotymi polskimi jesieniami” (Estiarte i Peñuelas, 2014).

Jesienne wędrówki jeży i żurawi

Cieplejsza jesień zaburza również wchodzenie w sen zimowy u zwierząt. Zaobserwowano, że wyższe temperatury powodują dłuższą aktywność np. niedźwiedzi i jeży. W przypadku jeży, szczególnie młodych, może być to korzystne, gdy dostępny jest pokarm – mają one wtedy większą szansę „nabrać tłuszczu” przed udaniem się na spoczynek. Te korzyści mogą jednak zostać zniwelowane, jeśli podczas ciepłej zimy (temperatury >= 10°C) jeże będą się wybudzać z hibernacji (Evans i in., 2016, Rasmussen i in., 2019, Lukešová i in., 2021, Wells i in., 2022).

Ale sen to nie wszystko! Zmiany temperatur jesienią wpływają także na termin odlotów ptaków migrujących. Badania pokazują jednak, że to oddziaływanie jest zróżnicowane, nie koniecznie jedynie „opóźniające” (jak to dzieje się np. u żurawi w Polsce). Często inne czynniki, a nie sama temperatura, mają znaczenie dla podjęcia podróży przez ptaki , owady czy nietoperze. Wszelkie wariacje dotyczące migracji (jak i długości hibernacji) będą wpływać na funkcjonowanie ekosystemów chociażby ze względu na rozsynchronizowanie znikania/pojawiania się różnych organizmów będących elementami różnorakich łańcuchów pokarmowych (zobacz też: Wiosna się wysusza) (Martin i in., 2016, Volkov i in., 2016, Haest i in., 2019, Skendžić i in., 2021).

Rtęć w fitoplanktonie

A co cieplejsze warunki jesienią oznaczają dla ekosystemów wodnych? Zbiorniki wodne, nagrzane podczas upalnego lata wolno się wychładzają. Wraz ze spadkiem liczby dni z mrozem oznacza to mniejszą szansę na pojawianie się lodu na jeziorach czy morzu. Skutkiem może być większe parowanie z ich powierzchni, przez co w jeziorach może spadać poziom wody. Brak lodu i cieplejsza woda to także większa szansa na jesienne czy nawet zimowe zakwity glonów i sinic (fitoplanktonu) w miejscach, gdzie dostępne są składniki odżywcze np. w Zatoce Puckiej. 

Ponieważ fitoplankton jest podstawą łańcuchów pokarmowych, jego zwiększone występowanie w nietypowych dotąd porach roku (jesienią i zimą) wpływa na cały ekosystem. A wpływ ten obejmuje na przykład… zwiększeniem ilość rtęci w morskich organizmach. Rtęć pochodzi ze spalania paliw kopalnych i zasadniczo zawierające ją cząsteczki, nanoszone głównie zimą nad Bałtyk z indywidualnych systemów ogrzewania, kończą w osadach na dnie. Jednak podczas ciepłych jesieni i zim mogą zostać zaabsorbowane przez glony czy sinice. Gdy jest ciepło, potrzeby grzewcze są mniejsze (a tym samym spalane jest mniej paliw kopalnych), ale mimo to średnia roczna zawartość rtęci w fitoplanktonie rośnie nawet 3-krotnie w stosunku do okresów, gdy lód na morzu jest obecny (a tym samym nie ma warunków do rozwoju fitoplanktonu). Z fitoplanktonu rtęć przenosi się do organizmów zwierząt, które się nim żywią i tak dalej, między innymi do konsumowanych przez ludzi ryb (zobacz też: Lato, za którym nie będziemy tęsknić) (Bełdowska i Kobos, 2016).

Coraz gorsze sztormy

W przypadku Bałtyku lód pełni także ważną rolę w ochronie plaż przed „zabraniem” przez sztormy. Sztormy są częstsze w chłodnej połowie roku, a przybory sztormowe – największe jesienią. W ciągu ostatnich 60 lat czas trwania tzw. wysokich stanów morza na Bałtyku zwiększył się o 1/3, a liczba przyborów sztormowych – od ok. 3 do 5,5 rocznie. Wzrosła również wysokość tych przyborów (trend ok. 0,3 cm rocznie). Za te zmiany odpowiada zarówno wzrost poziomu morza w związku z rosnącą temperaturą Ziemi, jak i intensyfikacja na przełomie XX i XXI w. zachodniej cyrkulacji atmosferycznej (zobacz też: Polska zima topnieje w oczach) (Filipiak i Malinowska, 2016 , Wolski i Wiśniewski, 2021 Meier i in., 2022, Wolski i Wiśniewski, 2023, Blackport i Fyfe, 2022 ). 

Dalszy wzrost poziomu morza, zmiany dotyczące tras przemieszczania się niżów oraz siły i kierunków wiatrów będą w przyszłości wpływać na stopień niszczenia wybrzeży w czasie sztormów. Na koniec wieku częstotliwość silnych, zachodnich wiatrów jesienią i zimą może wzrosnąć nawet o 50%.  Duży wpływ na intensywność sztormów będą miały również naturalne oscylacje klimatyczne – możliwe że okresami także „łagodzący”. Mimo to można się spodziewać w przyszłości, że morze coraz częściej będzie się przelewać nad zabezpieczeniami wybrzeży. Nasili się także ich erozja. Epizody poważnego wdarcia się morza w głąb lądu miały miejsce w przeszłości np. w 1558 r. w Darłowie (3 km od brzegu morza), zdarzały się także sytuacje zabrania wielu setek metrów lądu np. w okolicy jeziora Kopań w latach 80. Przy wyższym poziomie morza można się spodziewać, że takie ekstremalne zdarzenia będą miały jeszcze poważniejsze skutki (Filipiak i Malinowska, 2016, Wolski i Wiśniewski, 2021, Łabuz, 2022, Różyński i Cerkowniak, 2022).

Znikające plaże

W Polsce najbardziej narażone na niszczenie klifów i plaż są wybrzeża Zatoki Pomorskiej. Przykładowo w pobliżu Świny najwyższe przybory w ostatnich ok. 20 latach przekraczały 1,4 m powyżej średniego poziomu morza. Prognozy sprzed 10 lat wskazywały, że tak wysokich przyborów można się będzie spodziewać w przyszłości co 6-10 lat. Jednak analizy przeprowadzone dla okresu 2000-2021 pokazały, że takie sytuacje już teraz zdarzają się niemal co roku (Łabuz, 2022).

Wysokość przyborów oraz czas ich trwania wpływa oczywiście na stopień niszczenia wybrzeży. Obecnie średnie tempo cofania się polskiego wybrzeża wynosi 0,5-1,5 m rocznie. Znikanie plaż zabieranych przez sztormy będzie się negatywnie odbijać na turystyce w niektórych regionach, co zmniejszy korzyści z ciepłego lata dla tej gałęzi gospodarki. Erozja wybrzeży stanowi również zagrożenie dla infrastruktury, także tej znajdującej się w pewnej odległości od morza (zobacz też: Lato, za którym nie będziemy tęsknić) (Dziula i Kołowrocki, 2016, Leszczyńska i in., 2022 preprint). 

Grzybowa pogoda

Wzrostowi temperatur jesienią towarzyszy lekki wzrost ilości i częstotliwości opadów na większości stacji pomiarowych. Dotyczy to szczególnie września oraz południowo-wschodniej Polski. Co ciekawe ten region jest jednocześnie najbardziej w całej Polsce zagrożony występowaniem jesiennych susz. Jesienne susze powodują m.in. gorszy wzrost ozimych zbóż, mogą także zwiększać deficyty wody w środowisku, przez co susze w następnym roku mogą być silniejsze, szczególnie gdy zima jest bezśnieżna. 

W przeszłości bardziej suche jesienie przeplatały się z bardziej mokrymi i taka sytuacja będzie miała najprawdopodobniej miejsce także w przyszłości, choć sumy opadów dla całego kraju mogą dalej wzrastać w tej porze roku. Spodziewany jest także niewielki wzrost zjawisk konwekcyjnych takich jak burze czy tornada. Wyższe opady wraz z wyższymi temperaturami mogą w bliższej przyszłości sprzyjać wydłużaniu sezonu zbierania grzybów (Staniak i Kocoń, 2015, Kundzewicz i in., 2017, Spinoni i in., 2017, Doroszewski i in., 2018, Falarz i in., 2021, Procházka i in., 2023).

W dalszej przyszłości zmiany dotyczące jesieni będą jednak większe od obecnych i będzie to niewątpliwie powodować poważniejsze zaburzenia w ekosystemach. Prognozy pokazują, że dla scenariusza wysokich emisji (RCP8.5), średnia temperatura jesieni może wzrosnąć nawet o ok. 3°C do końca 2100 r., a suma średnich opadów o 13%. Czy nadal będzie to sprzyjać jadalnym grzybom, które będą musiały przetrwać suche i gorące lata? Z jakimi wyzwaniami będzie musiało się wtedy zmagać rolnictwo? Co stanie się z gatunkami zapadającymi w sen zimowy? Wiele pytań dotyczących jesieni czeka jeszcze na odpowiedzi, gdyż ta pora roku jest najsłabiej zbadaną w kontekście zmiany klimatu (Kundzewicz i in., 2017). 

Anna Sierpińska, konsultacja merytoryczna prof. Jacek Piskozub, dr Aleksandra Kardaś

The post Polska zielona jesień appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

W przypadku zarządzania ryzykiem – które powinno być częścią polityki każdej organizacji, w tym państwa – sprawdzenie najgorszych możliwych scenariuszy wydaje się rozsądną strategią. Nawet jeśli coś jest mało prawdopodobne, może mieć na tyle katastrofalne skutki, że bez ich zrozumienia trudno podejmować dobre decyzje. Takie podejście nie jest jednak powszechne w przypadku zmiany klimatu. Niewiele jest nawet naukowych analiz funkcjonowania planety i społeczeństwa dla scenariuszy zakładających najwyższe potencjalne poziomy ocieplenia. Z tego względu naukowcy opracowujący raport IPCC z 2014 r. mieli do dyspozycji jedynie kilka prac na temat zagrożeń wynikających ze wzrostu globalnej temperatury o 3°C i więcej.

Tymczasem ocieplenie o 2 stopnie być może już mamy zagwarantowane

Kolejne raporty (np. Specjalny raport o ociepleniu o 1,5°C) również skupiały się głównie na scenariuszach ocieplenia poniżej 2°C. W świetle światowych wysiłków mitygacyjnych (a raczej ich braku) wydają się one jednak optymistyczne. Część badaczy uważa, że wzrost średniej temperatury Ziemi w XXI w. o co najmniej 2°C mamy już zagwarantowany, a przekroczenie tego progu może nastąpić nawet za ok. 30 lat. Do tego prawdopodobieństwo takiego ocieplenia wzrasta z każdym rokiem, gdyż ciągle nie widać spadku emisji gazów cieplarnianych (patrz Emisje CO2 w 2022: zamiast maleć, znów rosną.)

W raporcie IPCC z 2014 r. wskazano, że szanse na utrzymanie ocieplenia poniżej 2°C są wyższe niż 66% jedynie przy koncentracji 480–530 ppm CO_2eq (stężenie wszystkich gazów cieplarnianych w atmosferze, nie tylko samego CO₂). Obecnie ta koncentracja wynosi 523 i nic nie wskazuje na to, żeby miała przestać rosnąć. 

Brak dogłębnych analiz skutków ocieplenia powyżej 2°C do 2100 r.  utrudnia rzetelną ocenę ryzyka klimatycznego w najbliższych kilku dekadach. Ciężko jest też w tej sytuacji wskazać punkt, za którym faktycznie możemy już mówić o katastrofie, bo aby to zrobić musimy mieć solidne informacje o tym, co nią może być (zobacz też: Dlaczego akurat 2 stopnie? Korzenie klimatycznego „progu bezpieczeństwa”) (Ekardt i in., 2022, Jehn i in., 2022, Sherwood i in., 2022, Zeppetello i in., 2022, Diffenbaugh i Barnes, 2023). 

Katastrofa klimatyczna czyli “nasza katastrofa”?

Katastrofę klimatyczną można zdefiniować jako pojawienie się zagrożeń dla warunków do życia i przetrwania ludzi w długim terminie (tzw. zagrożeń egzystencjalnych)*. Brak konkretów (np. wyliczeń co, w jakich sytuacjach, powoduje określone, trwałe skutki) powoduje jednak, że taką definicję można różnie interpretować.

Przykładowo najnowszy raport IPCC z 2022 r. opisuje skutki zmiany klimatu w kontekście zagrożeń egzystencjalnych w 3 aspektach: 

• wzrostu poziomu morza, który zagrozi istnieniu np.: Małych Państw Wyspiarskich, 
• strat ponoszonych przez państwa Globalnego Południa (temat loss&damage) 
• oraz przesiedleń.  

Wymienia także zdarzenia, które mogą bezpośrednio zagrażać życiu ludzi – np. do końca wieku 50-70% światowej populacji będzie narażone przez jakąś część roku na ekstremalne warunki pod względem wysokości temperatury i wilgotności powietrza. Brakuje jednak informacji, jakie będą tego konkretne skutki dla ludzi, bo np. mało badań zajmuje się prognozowaniem liczby zgonów w wyniku takich upałów. Te które to robią, najczęściej podają zbyt niskie liczby w stosunku do obserwacji, co pokazuje że modele nie uwzględniają dobrze części czynników (Kemp i in., 2022). 

W raporcie IPCC z 2022 r. nie ma głębszych analiz najgorszych możliwych scenariuszy przyszłości, choć część informacji w nim zawarta może prowokować do stawiania różnych pytań. Skoro ocieplenie ma potencjał nawet wymazać pewne obszary z mapy (np. wyspy pacyficzne, które zostaną zalane przez ocean), to jakich rzeczy można spodziewać się na skalę całego świata? Jak prawdopodobny (i w jakiej sytuacji) jest np. globalny upadek społeczeństw albo nawet wymarcie ludzi? (zobacz też: Zmiana Klimatu 2022, Zagrożenia, adaptacja, i wrażliwość, raport  IPCC, 2022) (Huggle i in., 2022).

Próg katastrofy

Nieliczne badania, które przyglądają się skrajnym scenariuszom np. tzw. “rozbuchanego ocieplenia” (runaway global warming) gdzie temperatura na skutek sprzężeń zwrotnych może wzrosnąć do końca wieku nawet o 8°C i więcej, wyliczają że liczba ludzkich ofiar w wyniku samego załamania się systemu żywnościowego może sumarycznie sięgnąć nawet 5 miliardów do 2100 r. 

8°C może się więc wydawać oczywistym kandydatem na “próg katastrofy”. Jednak w  literaturze naukowej już ocieplenie powyżej 5°C bywa nazywane „więcej niż katastrofalnym” a powyżej 6 – „bezsporną globalną katastrofą”. Biorąc pod uwagę, że skutki zmiany klimatu mogą być dla ludzi tragiczne nawet przy mniejszym wzroście temperatury, „próg katastrofy” może być de facto dużo niższy i mieścić się w zakresie niepewności projekcji klimatu, który – między innymi ze względu na wspomniane sprzężenia zwrotne – jest dosyć szeroki (zobacz też: Nowe klimaty Ziemi – o nich nie było na geografii) (Ekardt i in., 2022, Richards i in., 2023, Magnan i in., 2023). 

Część tych sprzężeń (np. emisje metanu z wieloletniej zmarzliny, utrata lodu morskiego czy lasów Amazonii) analizuje się pisząc o możliwych efektach kaskady (uruchomienie jednego z nich powoduje, na zasadzie padających kostek domina, uruchomienie kolejnych) w takich pracach jak Steffen i inni, 2018, czy McKay i inni, 2022). O innych, odkrytych niedawno, słabiej udokumentowanych, ale potencjalnie równie niebezpiecznych (takich jak potencjalnie gwałtowna utrata morskich chmur stratocumulus, Schneider i inni 2019) nawet się nie wspomina. Takie zachowawcze podejście może skutkować w przyszłości bardzo poważnymi konsekwencjami związanymi ze wspomnianym wcześniej niedocenianiem ryzyka.  

Nawet 1,5°C to już dużo

Mimo tych niedostatków najnowszy raport IPCC pokazuje, że w przypadku części Obszarów Zagrożeń (reasons for concern, RFC) np. dotyczących unikalnych i zagrożonych ekosystemów (RFC1, zobacz ilustracja 4) czy ekstremalnych zjawisk pogodowych (RFC2)  ryzyko poważnych konsekwencji jest bardzo wysokie już przy ociepleniu o 2°C. Do tego nawet duże obniżenie emisji w bliskiej przyszłości nie gwarantuje, że ryzyko przekraczania punktów krytycznych (tipping points) systemu klimatycznego spadnie do 0. 

W niektórych regionach Ziemi (np. Arktyka), w których zachodzą zjawiska mające punkty krytyczne, ocieplenie postępuje bowiem dużo szybciej od reszty globu (patrz Punkty krytyczne – Ziemia stabilna czy cieplarniana?). Do tego nie ma pewności, jaki dokładnie wzrost temperatury Ziemi spowoduje ich przekraczanie. Jest to, jak wspomnieliśmy, bardzo niepokojące z powodu możliwego uruchomienia efektu kaskady, co wywoła znaczne zmiany nie tylko w klimacie, ale i w biosferze Ziemi. Z tego powodu naukowcy tacy jak współautor raportu IPCC z 2022 r. Wolfgang Cramer z Śródziemnomorskiego Instytutu Bioróżnorodności Morskiej i Lądowej oraz Ekologii ostrzegają, że „1,5°C to zawsze lepiej niż 1,6, które jest lepsze od 1,7. Każda dziesiąta część stopnia ma znaczenie”.

Efekt domina

Każdy wzrost temperatury Ziemi niesie także ryzyko szybkiej eskalacji problemów społeczno-gospodarczych, gdyż kluczowe obszary ludzkiego życia, na które wpływa zmiana klimatu, takie jak zdrowie, infrastruktura czy produkcja żywności, są ze sobą powiązane. Negatywne skutki ocieplenia dotykające poszczególnych obszarów mogą się więc wzajemnie wzmacniać. Wpływa to na siłę i czas trwania kryzysów oraz wielkość rejonu nimi objętego. W efekcie zaczynają się one „rozlewać” (na zasadzie przewracających się kostek domina) na kolejne tereny czy sektory gospodarki (przykładem może być “kryzys lekowy” w USA, zobacz ramkę). W ekstremalnych przypadkach skutkiem tego mogą być nagłe zapaści systemowe, w tym wynikające z konfliktów, zmian politycznych czy kryzysów ekonomicznych. 

Zespół Kempa wskazuje, że mimo poważnych konsekwencji takich zdarzeń, wpływ zmiany klimatu na ryzyko pojawiania się zapaści czy światowych kryzysów jest praktycznie niezbadany. Nie ma też prognoz dotyczących tego, jakie ścieżki emisji będą prowadzić do masowych zachorowań i zgonów. Do tego większość modeli i badań skupia się na obecnym wieku, natomiast temperatura Ziemi będzie dalej rosnąć po 2100 r., nawet w przypadku szybkiego obcięcia emisji gazów cieplarnianych. Oznacza to, że w XXII stuleciu ryzyko pojawienia się poważnych zagrożeń dla przetrwania ludzkości może się znacząco się zwiększyć.

Próg katastrofy klimatycznej według Kempa i kolegów

Zdaniem naukowców zajęcie się tymi tematami pozwoliłoby uzyskać bardziej realistyczne przewidywania odnośnie przyszłości i oszacować liczbę zgonów na skutek globalnego ocieplenia. Ta liczba mogłaby służyć jako moralny, nieekonomiczny miernik ryzyka klimatycznego. 

Pozwoliłoby to również określić humanitarny wymiar poszczególnych progów temperaturowych. Uznanie któregoś z nich za “bezpieczny” byłoby wtedy bardzo trudne. “Katastrofalnym” byłby natomiast taki, którego przekroczenie spowodowałoby znaczny wzrost ryzyka dla przetrwania ludzi w dłuższym okresie. 

Biorąc pod uwagę, że ocieplenie w wysokości 3°C lub więcej do 2100 r.:

• zdecydowanie przekracza cele ustalone w porozumieniach międzynarodowych (które społeczność międzynarodowa uznała za “progi bezpieczeństwa”, czyli 2°C),
• oznacza poważne lub bardzo poważne ryzyko we wszystkich Obszarach Zagrożeń wskazanych przez IPCC (zobacz tu, str. 14 i 17),
• powoduje znaczny wzrost ryzyka uruchomienia sprzężeń, które uniemożliwią zahamowanie ocieplenia na tym poziomie,
• związany jest z dużo większym stopniem niepewności jeśli chodzi o skutki,

zespół Kempa uznał właśnie tą wartość za poziom ekstremalnej zmiany klimatu. Jest to więc  dużo mniej niż progi określane do tej pory w literaturze jako “katastrofalne”.

 „4 jeźdźcami” apokalipsy klimatycznej będą według naukowców natomiast: 

• głód i niedożywienie, 
• ekstremalne zdarzenia pogodowe, 
• konflikty 
• i choroby przenoszone przez wektory.

(zobacz też: Zmiana Klimatu 2022, Zagrożenia, adaptacja, i wrażliwość, raport  IPCC, 2022).  

Czy w najbliższych latach przeczytamy więcej na temat klimatycznej katastrofy? 

Choć trudno jest przedstawić liczbowo katastrofalne ryzyka klimatyczne, to próby zrobienia tego (np. poprzez obliczanie liczby zgonów na skutek pewnych zdarzeń) otwierają przynajmniej pole do dyskusji. Żaden z 14 opublikowanych do tej pory raportów IPCC nie zajął się głębiej tematem ekstremalnej zmiany klimatu. W następnym cyklu prac IPCC zaproponowano jednak stworzenie specjalnego raportu o punktach krytycznych. 

To zdaniem zespołu Kempa mogłoby być okazją do zbadania zagadnienia katastrofy klimatycznej np. sprawdzenia, które scenariusze emisji mogą spowodować przekształcenie Ziemi w „ziemię cieplarnianą” i czy są jakieś sprzężenia zwrotne, które mogłyby temu zapobiec lub to ograniczyć. Taki raport mógłby też zwrócić uwagę na to, jak wiele jako ludzie mamy do stracenia w przypadku najgorszych scenariuszy (zobacz też: Ziemia „stabilna” czy „cieplarniana”?).

Małe ryzyko – bardzo poważne skutki

Nawet jeśli bardzo duży wzrost średniej temperatury Ziemi jest mało prawdopodobny, to jego skutki mogą być bowiem tragiczne. Dowodów na to dostarcza historia geologiczna Ziemi. Regionalne czy globalne zmiany klimatu przyczyniły się do upadku czy przekształceń wielu ludzkich społeczności, miały też udział we wszystkich 5 poprzednich masowych wymieraniach. Obecne tempo pompowania węgla organicznego do atmosfery może już pod koniec tego wieku doprowadzić do przekroczenia progów wartości (stężenia CO₂), które doprowadziły do tych wymierań (zobacz też: Co załatwiło dinozaury? Zagadka kryminalna i Masowe wymieranie w oceanach – to już niedługo).

Zmiana klimatu może też uniemożliwić ludziom podniesienie się po innym kataklizmie np. wojnie nuklearnej czy stratach wywołanych dużym rozbłyskiem słonecznym. Zagrożenia, które są możliwe do okiełznania w normalnych warunkach, mogą takie nie być w warunkach katastrofy klimatycznej. Czy w związku z tym będziemy w przyszłości świadkami „wojen cieplnych”? Zespół Kempa uważa, że rozważanie nawet tego typu scenariuszy pozwala budować pełniejszy obraz niebezpieczeństw związanych ze zmianą klimatu.

Katastrofiści? Raczej optymiści

Rozważanie takich aspektów wymaga również innego podejścia do badań naukowych. Klimatolodzy mogą bać się bycia nazywanymi katastrofistami, do czego przyczyniły się w pewnej mierze nagonki prowadzone przez think-tanki związane z przemysłem wydobywczym (np. zastraszanie naukowców opisane jest w książce Naomi Oreskes i Erika Conwaya. Merchants of  Doubt), przez co ich prace mogą być zachowawcze (kłaść zbyt mały nacisk na skrajne scenariusze). Jednak unikanie analiz najgorszych możliwych wersji zdarzeń nie jest według zespołu Kempa dobrym pomysłem, gdyż stawka jest zbyt wysoka (zobacz też: Exxon i fabrykowanie wątpliwości, czyli jak za miliony dolarów zwalczać naukę). 

Straszyć czy nie straszyć?

Mówienie o katastrofalnych skutkach może ożywić niepokój w społeczeństwie. Choć wielu badaczy obawia się, że straszenie może wywołać raczej apatię czy wyparcie, to są precedensy historyczne, które pokazują, że wynikiem mogą być też konkretne działania. Miało to miejsce chociażby w przypadku wizji „zimy nuklearnej”, która pojawiła się w 1983 r. w ramach dyskusji nad skutkami wojny atomowej. Katastrofalne scenariusze były paliwem dla ruchów społecznych i wspomogły wysiłki na rzecz rozbrojenia nuklearnego. 

Co ciekawe, już w 1988 r. deklaracja stworzona na konferencji „Zmieniająca się atmosfera: konsekwencje dla światowego bezpieczeństwa” w Toronto wskazywała, że konsekwencje zmiany klimatu mogą być potencjalnie „słabsze jedynie od globalnej wojny nuklearnej”. Czy faktycznie jednak zwiększenie świadomości na temat tragicznych konsekwencji zmiany klimatu może szybko zmienić światową politykę? Patrząc chociażby na tegoroczne fale ogromnych upałów na całym świecie jest szansa, że przekonamy się o tym już niedługo. 

Anna Sierpińska na podstawie Kemp i in. (2022). Konsultacja merytoryczna: prof. Marcin Kawiński i prof. Szymon Malinowski.

* Warto tu zauważyć, że katastrofa klimatyczna dotknie także miliardów zwierząt żyjących na świecie (hodowlanych i dzikich), a tym samym zagrozi również ich przetrwaniu. Wróć do artykułu.  

The post Jaki jest próg klimatycznej katastrofy? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Artykuł jest dość długi, więc dla Twojej wygody zrobiliśmy listę głównych, poruszanych w nim tematów – możesz od razu przeskoczyć do tego, co Cię najbardziej interesuje:

Piekielne upały i ich śmiertelne żniwo
Za gorąco na pracę
Za sucho dla pszenicy: dylematy rolników
Złe wieści dla wędkarzy i amatorów kąpieli
Drogi prąd, o ile w ogóle będzie
Zalane miasta, zniszczone drogi
Jak będzie wyglądać polskie lato w przyszłości?

Prawie jak Włochy

Według Grzegorza Walijewskiego z IMGW, klimat Polski przypomina obecnie klimat północnych Włoch 70 lat temu – w dużej mierze z powodu coraz cieplejszej wiosny i gorącego lata. O ile jednak takie warunki były typowe dla Włoch przez tysiące lat, to u nas są czymś nowym. Gatunki roślin i zwierząt żyjące we Włoszech są przystosowane do ciepłego klimatu. Również budownictwo, rolnictwo i infrastruktura były do niego dostosowywane – w przeciwieństwie do polskiej przyrody i gospodarki. Wysokie temperatury latem są więc u nas szokiem dla wielu żywych organizmów i mogą stanowić wyzwanie dla sprawnego zarządzania państwem. Tym bardziej że różnica między polskim latem 70 lat temu a obecnym jest naprawdę duża.

Od początku lat 50. XX w. średnia temperatura okresu czerwiec-sierpień podniosła się w Polsce o ok. 2,2°C, a przeciętne temperatury maksymalne niewiele mniej. Tempo ich wzrostu przyspiesza od ok. 3 dekad, a ostatnie 10 lat było szczególnie ciepłe. Najbardziej ociepliły się w regiony środkowo-zachodnie, południowo-zachodnie oraz Małopolska.

Jeszcze bardziej spektakularna zmiana dotyczy liczby dni upalnych (czyli takich, podczas których temperatura maksymalna wynosi >30°C). W latach 50., 60. XX w. tych pierwszych było najwyżej kilka w roku. Od lat 90. coraz częściej notuje się ich ponad 20: w 1992, 1994, 2015, 2018, 2019 i 2022 r. Szczególnie szybko przybywa ich na Dolnym Śląsku i w Małopolsce (Ruiz-Villanueva i in., 2016, Falarz i in., 2021, Miszuk i in., 2022, dane IMGW-PIB).

Ciepło, które nie jest komfortowe

Te statystyki oznaczają, że coraz częściej mamy do czynienia z falami upałów (co najmniej 3 upalne dni następujące po sobie), szczególnie w środkowej i południowej Polsce. Pojawiają się one w wyniku dłuższego utrzymywania się w jednym miejscu systemów wysokieg

o ciśnienia oraz coraz częstszych napływów gorących mas powietrza z południa kontynentu. Takie sytuacje sprzyjają również nasilaniu susz (zobacz też: Fale na froncie i Drzewka pomarańczowe? Raczej susze i grad) (Tomczyk i in., 2019, Falarz i in., 2021).

W latach 1961-1990 fale upałów w Polsce trwały po kilka dni, na przełomie XX i XXI w. w niektórych miejscach sięgały już kilkunastu. Dzięki łagodzącemu oddziaływaniu morza, najmniej takich okresów pojawia się na wybrzeżu. Najwięcej – na południu, gdzie najłatwiej jest dotrzeć masom powietrza znad Morza Śródziemnego (Kundzewicz i in., 2017, Tomczyk i in., 2019). 

Gorącym dniom coraz częściej towarzyszą tzw. tropikalne noce (podczas których temperatura nie spada poniżej 20 °C). O ile w XX w. pojawiały się one sporadycznie (raz na kilka-kilkanaście lat) to obecnie nie są to już wyjątkowe zdarzenia, a w przyszłości będą jeszcze częstsze szczególnie w centrum i na południu. Choć zdarzają się głównie w dużych aglomeracjach, to w ostatnich latach odnotowano je także w mniejszych ośrodkach, również w górach (np. w Zakopanem). W związku z tymi zmianami w całej Polsce rośnie liczba dni, podczas których ciepła pogoda zaczyna być groźna dla naszego zdrowia. (zobacz też: Prof. Krzysztof Fortuniak: Miejska wyspa ciepła to problem głównie w nocy) (Jędruszkiewicz i Wibig, 2019, Falarz i in., 2021).

Śmiertelne upały

Wszystkie żywe istoty mają określony zakres temperatur, w których czują się dobrze. Jego przekroczenie jest czynnikiem stresowym dla organizmu. Im wyższa wilgotność powietrza tym niżej sięga górna granica tego zakresu. W przypadku ludzi temperatura powyżej 32°C w warunkach wysokiej wilgotności i 45°C przy niskiej, stanowi na tyle duże wyzwanie dla systemu termoregulacji, że dłuższe przebywanie w takich warunkach może prowadzić do zgonu. Jednak nawet w temperaturach niższych od tych ekstremów, szczególnie jeśli upalnym dniom towarzyszą tropikalne noce, wiele osób czuje się źle (zobacz też: Kiedy ciepła pogoda staje się problemem?).

Dotyczy to szczególnie niemowląt, małych dzieci, osób z chorobami przewlekłymi i osób starszych. Wysokie temperatury zwiększają ryzyko śmierci nawet u osób po 50 r. ż., jednak najbardziej zagrożeni są seniorzy po 75 r. ż. W dużych polskich miastach w ostatnich dekadach już widać wzrost liczby „dodatkowych” zgonów, gdy temperatury powietrza przekraczają 26–28°C. Podczas dłuższych fal upałów ich liczba potrafi być nawet 3 razy wyższa niż podczas krótszych. Od 2001 r. na skutek takich ekstremalnych warunków ok. 1600 osób w Polsce straciło przedwcześnie życie. Prognozy wskazują, że pod koniec wieku może być to nawet 180 na 10 mln mieszkańców rocznie – w latach 1981-2010 było to średnio 5 Ponieważ nasze społeczeństwo starzeje się, coraz większy procent populacji będzie narażony na utratę zdrowia czy nawet życia na skutek upałów (Forzieri i in., 2017, Kundzewicz i in., 2017, Graczyk i in., 2022, Siwiec i in., 2022).

Praca podczas upałów

Upały powodują, że wykonywanie pracy na zewnątrz bywa niebezpieczne dla zdrowia. Dotyczy to szczególnie tych osób, które ze względu na specyfikę pracy muszą nosić ubrania ochronne (np. strażacy), pracują blisko łatwo nagrzewających się powierzchni (np. na budowie) czy źródeł ciepła. Ponieważ wysokość maksymalnych temperatur latem rośnie w Polsce dość szybko, w przyszłości można spodziewać się narastania tego problemu.

Został on już zresztą zauważony i dlatego Ogólnopolskie Porozumienie Związków Zawodowych zaproponowało w 2023 r. zmianę przepisów Kodeksu Pracy. Chodzi m.in. o określenie maksymalnej temperatury dopuszczalnej w trakcie pracy. Po jej przekroczeniu pracownik mógłby w ściśle określonych okolicznościach zrezygnować z wykonywania obowiązków bez obaw o swoje zatrudnienie. Działający od kilku lat w Europie program HEAT-SHIELD został stworzony właśnie po to, by prognozować pojawianie się takich niekorzystnych warunków. Dzięki temu możliwe jest takie planowanie pracy by nie narażać pracowników na długotrwały stres cieplny. 

W przyszłości, w scenariuszu wysokich emisji, spadek produktywności siły roboczej na skutek upałów może w południowych regionach Polski sięgnąć kilku procent. Mogłoby to zostać teoretycznie zrekompensowane dzięki wyższym temperaturom zimą, jednak nie wszystkie prace da się wtedy wykonywać (np. w rolnictwie) (Morabito i in., 2019, Casanueva i in., 2020).

Trudniej też zwierzętom

Problemy dotykają także zwierząt dzikich i udomowionych. Wśród zwierząt hodowlanych szczególnie źle upały znoszą m.in. krowy. Wysokie temperatury powodują, że mają problemy z zajściem w ciążę, cielęta rodzą się mniejsze i słabsze, spada także ilość i jakość mleka. Ponieważ Polska jest jednym z największych europejskich producentów mleka i jego wytwarzanie odpowiada za 15-20% wartości produkcji rolniczej w naszym kraju, to wszelkie zmiany dotyczące krów będą miały skutki dla całości gospodarki. 

Problemy związane z upałami dotkną także gospodarstw hodujących drób i świnie, gdyż zwierzęta te mają mało efektywne sposoby chłodzenia ciała. W przypadku zamkniętych budynków klimatyzacja/skuteczna wentylacja będzie konieczna, co podniesie zużycie energii. Wzrośnie także zużycie wody czy np.: koszt opieki weterynaryjnej co również odbije się na zyskach gospodarstw (Kundzewicz i in., 2017, Hristov i in., 2018, Lacetera 2018, Dayou i in., 2019, Jędruszkiewicz i Wibig, 2019, Zieliński i Sobierajewska, 2019, Asseng i in., 2021).

Pożegnanie z żubrami?

Upały mogą zmniejszać sukces reprodukcyjny również zwierząt dzikich. Osłabione zwierzęta łatwiej chorują, a podczas susz gromadzą się przy mniej licznych wodopojach, co sprzyja przenoszeniu się chorób. Dodatkowo, ze względu na zmianę zasięgu i czasu aktywności owadów, kleszczy itp., w naszym kraju pojawiają się również nowe choroby zwierząt. Charakterystyczne dla Polski gatunki, w tym chronione, mogą być przez to narażone na wyginięcie. Na przykład badania żubrów w Białowieży wykazały, że za część ich zgonów były odpowiedzialne zakażenia  bakteriami z rodzaju Pasteurella, które normalnie nie wywołują poważnych chorób. Żubry są jednak nieprzystosowane do wysokich temperatur, ich organizmy są podczas upałów osłabione przez co zwierzęta są bardziej podatne na zachorowania. Podobne  przypadki mogą być w więc częstsze w przyszłości (Brivio  i in., 2019, Stillman, 2019, komunikacja osobista z dr. M. Larską, PIW, 2022). 

Suche powietrze, sucha gleba

Wyższe temperatury to silniejsze parowanie. Ponieważ suma opadów latem (oraz roczna suma opadów) nie rośnie, oznacza to, że coraz częściej występują dziś deficyty wody. Od lat 90. wyraźne przybywa w Polsce dni suchych (z opadami poniżej 1mm) – w tempie ok. 2 na dekadę – i  wydłużają  się suche okresy (kilka dni suchych następujących po sobie). 

Obszarami szczególnie narażonymi na wysychanie są Nizina Wielkopolska i Kujawy, gdzie temperatury rosną szczególnie szybko i gdzie mamy najmniej opadów w ciągu roku – w najsuchszych latach średnia może spaść poniżej 300 mm. Jeśli emisje gazów cieplarnianych nie zaczną spadać w bliskiej przyszłości, to pod koniec wieku część tego regionu może zyskać cechy charakterystyczne dla klimatu półpustynnego, stepowego  (zobacz też: Wiosna się wysusza i Prof. Anna Januchta-Szostak: Adaptacja miast do zmiany klimatu? Pomogą rozwiązania bliskie naturze) (Jylhä i in., 2010, Ruiz-Villanueva i in., 2016, Kundzewicz i in., 2017, Pińskwar i in., 2019, Falarz i in., 2021).

Te niekorzystne trendy mogą być dodatkowo wzmacniane przez zmiany użytkowania terenów. Tereny otwarte (np. pola uprawne) i zurbanizowane szybciej tracą wilgoć, czemu towarzyszy lokalny wzrost temperatury, dalej nasilający utratę wody. Zmieniając sposób użytkowania terenu wpływamy więc przy okazji na krążenie wody i lokalne czy nawet regionalne warunki termiczne. Wylesianie i powiększanie obszarów nieprzepuszczalnych, w połączeniu z wadliwą gospodarką wodną, zwiększa w ostatnich dekadach „ucieczkę” wody z obszaru Polski, powodując większą intensywność skutków suszy  (zobacz też: Nowe klimaty Ziemi – o nich nie było na geografii) (Falarz i in., 2021).

Spragnione rośliny

Choć wydłużanie sezonu wegetacyjnego, w tym wyższe temperatury wiosny, wpłynęły w pewnym stopniu pozytywnie na uprawy ozimego rzepaku, jarego jęczmienia, buraków cukrowych czy kukurydzy w Polsce, to pojawiają się problemy, które mogą łatwo zniweczyć te zyski. Czerwiec, podczas którego wiele roślin kwitnie, staje się w Polsce coraz suchszy. Niedobory wody w kluczowych momentach rozwoju roślin mogą powodować m.in. słabsze formowanie nasion i pogarszanie ich jakości. Podobne skutki ma zbyt szybki wzrost na wiosnę oraz zbyt wysokie temperatury (Kundzewicz i in., 2017, Lippmann i in., 2019).

Osłabione suszą rośliny stają się bardziej podatne na patogeny i choroby. Maleje także transpiracja (oddawanie wody przez rośliny do powietrza). W przypadku zbóż powoduje to wzrost temperatura wewnątrz łanu, co jest dla roślin niekorzystne. Coraz mniejsza zmienność pogody w Polsce powoduje, że trudne warunki (np. upały) utrzymują się całymi tygodniami, przez co wiele roślin uprawnych nie przynosi zakładanych plonów. Sytuację pogarszają coraz częstsze gwałtowne ulewy, które w przypadku zbóż mogą niszczyć całe pola. Wszystko to będzie powodować obniżanie zysków gospodarstw rolnych nastawionych na produkcję roślinną.

Wydawałoby się, że korzystając z ciepłych wiosen można by wysiewać rośliny w Polsce wcześniej, co mogłoby  ograniczyć ryzyka związane z letnimi upałami), Ta strategia adaptacyjna może mieć jednak ograniczone zastosowanie. Powodem są przymrozki, które nawet w dalszej przyszłości będą nadal się pojawiać w kwietniu czy maju. Z tego względu również uprawa roślin ciepłolubnych (np. sorgo) może nie być w Polsce opłacalna (zobacz też: Wiosna się wysusza) (Jędruszkiewicz i Wibig, 2019, Juroszek  i in., 2019, Iwańska i in., 2020, Asseng i in., 2021, Falarz i in., 2021, Gullino i in., 2022, IPCC, 2022).

Wino zamiast chleba

Deficyty wody są w Polsce najczęstszą przyczyną strat plonów. Ponad 60% gospodarstw rolnych jest nastawionych na produkcję roślinną, susze stanowią więc poważne wyzwanie dla naszej gospodarki. Prognozy wskazują, że w cieplejszym klimacie opłacalna w Polsce może być jedynie uprawa winorośli. W ostatnich latach już widać spowolnienie trendu wzrostu wielkości plonów np. pszenicy czy kukurydzy, który miał miejsce od lat 60. Coraz silniejszy, negatywny wpływ czynników klimatycznych niweluje korzyści z rozwoju naukowego i technicznego, coraz lepszych odmian itp. 

Areały upraw pszenicy, żyta czy ziemniaków będą więc prawdopodobnie spadać. Pszenica zajmuje obecnie ponad 1/5 obszaru ziem rolnych, zmiany wielkości jej plonów mają więc spory wpływ na wartość produkcji rolnej. Letnie susze znacznie zmniejszają jej plony nawet na najlepszych glebach, a takich mamy w Polsce stosunkowo niedużo. Prawie 90% gleb w Polsce to gleby z małą zawartością materii organicznej, w większości lekkie, szybko ulegające przesuszeniu (Kuś, 2015, Kundzewicz i in., 2017, Jędruszkiewicz i Wibig, 2019, Zieliński i Sobierajewska, 2019, Iwańska i in., 2020). 

Jakość gleb będzie do tego pogarszać się w przyszłości. Można się więc spodziewać, że zbiory – nie tylko pszenicy – będą jeszcze słabsze. Wysokie temperatury sprzyjają bowiem szybszemu rozkładowi materii organicznej w glebie, co obniża jej zdolność do magazynowania wody (zwiększenie intensywności suszy) i dostarczania składników odżywczych roślinom. Degradacja gleb i zmiana warunków klimatycznych ma również wpływ na organizmy glebowe, z których wiele jest kluczowych dla zdrowia roślin. 

Nasilać będzie się również erozja gleb w trakcie susz, powodując dalsze ich ubożenie. W przypadku Polski najbardziej będzie to widoczne w województwach wielkopolskim i kujawsko-pomorskim gdzie duża część gleb ma już obecnie małą zawartość materii organicznej. Skutkiem tych wszystkich problemów będzie większa zmienność plonowania różnych roślin, co stanowi duże wyzwanie na różnych poziomach: od zarządzania pojedynczym gospodarstwem do kwestii stabilności rynków rolnych. Dodatkowo sama zmiana organizacji pracy czy konieczność nawadniania i używania większej ilości środków ochrony roślin będzie mieć wpływ na zyski gospodarstw (zobacz też: Wiosna się wysusza) (Balser i in., 2010, Zieliński i Sobierajewska, 2019, IPCC, 2022).

Skażona żywność

Poważnym problemem jest również pogarszanie jakości wytwarzanej żywności na skutek skażenia mykotoksynami (toksynami wytwarzanymi przez grzyby). Choć teoretycznie wysokie temperatury nie sprzyjają grzybom, to niektóre gatunki są w stanie skutecznie kolonizować rośliny np. kukurydzę, nawet w trakcie suszy. Zmiana warunków klimatycznych może nasilić ten problem. Fuzarioza kolb kukurydzy jest jedną z głównych chorób tej rośliny w Polsce, zagrożeniem są także np. grzyby z rodzaju Alternaria, które infekują pomidory, ziemniaki czy paprykę. 

Spożycie produktów, w których znajdują się  mykotoksyny jest szczególnie groźne dla niemowląt i małych dzieci – może prowadzić np. do zahamowania wzrostu. Również część chorób zwierząt jest skutkiem spożycia skażonych pasz (Medina i in., 2017, Lacetera 2018, Jędruszkiewicz i Wibig, 2019, McGorum i in., 2021, Navale i in., 2021). 

Lasy zjedzone przez korniki

Przedłużające się susze i upały osłabiają również drzewa, czyniąc je bardziej podatnymi na żerowanie owadów czy choroby. Ciepłe i suche lata są np. jednym z czynników, odpowiadającym za rozprzestrzenianie się w polskich lasach jemioły. Zmiana warunków klimatycznych może też powodować, że organizmy dotąd uważane za nieszkodliwe zaczną powodować duże straty w lasach gospodarczych. 

Przykładem są opieńki. W czasie suszy w 2016 r. opieńki wraz z kornikiem przyczyniły się do zwiększonego obumierania świerków na Dolnym Śląsku. Świerk pospolity, obok sosny pospolitej i modrzewia europejskiego, jest wśród gatunków występujących w Polsce najbardziej wrażliwy na wysokie temperatury. Można się więc spodziewać dalszego jego znikania z lasów, tak jak to już się dzieje np. w Tatrach. 

Drzewa liściaste też mogą niestety ucierpieć, szczególnie największe i najstarsze osobniki. Istotna jest dla nich m.in. wielkość opadów w czerwcu, który staje się w Polsce coraz bardziej suchy. Przykładem  są chociażby uszkodzenia karpackich buków, na skutek susz w 2018 i 2019 r. Stan lasów będzie się więc pogarszał, zmniejszać się będzie bioróżnorodność i możliwość pozyskania drewna, co spowoduje spadek dochodów w leśnictwie. Same straty w wyniku pożarów mogą w przyszłości, w zależności od  scenariusza emisji, sięgać w plantacjach leśnych 1000-5000 euro/ha, a w skrajnych przypadkach nawet 25 000 (zobacz też: Polskie lasy wymierają. Ekspert: „Ich obraz zachowany głęboko w naszych sercach i umysłach, odejdzie w niepamięć” i Lasy na świecie płoną coraz częściej. A jak wygląda sytuacja w Polsce?) (Alberton i in., 2017, Harvey i in., 2019, Lech i in., 2020, Bokwa i in., 2021, Grodzki i Łakomy, 2021, IPCC, 2022).

Złe wiadomości dla wędkarzy

Negatywne zjawiska dotkną także ekosystemów wodnych. Rośnie m.in. temperatura wody w jeziorach. W przypadku jeziora Śniardwy zwiększyła się o ok. 1,5°C między latami 70.-80. XX w. a ostatnim 20-leciem – więcej niż wzrosła średnia temperatura powietrza w jego okolicy. Przyczynił się do tego w dużej mierze zanik lodu zimą, przez co odsłonięta powierzchnia jeziora może dłużej się nagrzewać w ciągu roku. Rośnie w ten sposób także parowanie z jego powierzchni (największy procentowy wzrost parowania wody notowany jest w miesiącach chłodnego półrocza). Wraz z np. słabszymi dopływami wody z rzek będzie to prowadzić do spadku poziomu wody w wielu jeziorach, co zmniejszy regionalne „zapasy” wody (Szwed 2017, Ptak i in., 2020).

Cieplejsza woda w jeziorze zwiększa również m.in. ryzyko zakwitu sinic, zaburzania rozwoju gatunków o złożonym cyklu życiowym czy wymierania gatunków preferujących chłodniejszą wodę. W przypadku scenariusza wysokich emisji woda w mazurskich jeziorach może ogrzać się nawet o 4°C do końca wieku. Skutki tego odczuje turystyka (zamykanie kąpielisk ze względu na złą jakość wody) czy rybołówstwo. 

Organizmy zmiennocieplne (do których należą ryby) są szczególnie wrażliwe na wahania temperatur otoczenia. Na przykład badania na jesiotrach wykazały większą śmiertelność narybku od ryb wystawionych na stres cieplny. Ten mechanizm może doprowadzić np. do spadku opłacalności prowadzenia gospodarstw rybnych w Polsce, gdzie dla naszych rodzimych gatunków ryb szczupakowatych i karpiowatych górna granica optimum termicznego wody to 30°C, a dla pstrągów to 20°C.

Im cieplejsza jest woda tym większe jest też tempo metabolizmu ryb, a tym samym zapotrzebowanie na tlen i pokarm. Tymczasem  zawartość tlenu w wodzie maleje wraz ze wzrostem jej temperatury. Dodatkowo, zamieranie glonów po ich masowych zakwitach może powodować tworzenie się stref beztlenowych, które są śmiertelną pułapką dla wodnych zwierząt. Podobnie może się zdarzyć gdy np. ulewne deszcze naniosą do jeziora bardzo dużo materii organicznej, która szybko się rozkłada w wysokiej temperaturze. W skrajnych przypadkach, w trakcie upałów, może to dochodzić do masowych zgonów ryb w jeziorach jak miało to miejsce np. w 2018 r. w jeziorze Fil w Danii (zobacz też Urlop z sinicami) (Myers i in., 2017, Burraco i in., 2020, Ptak i in., 2020, Piccolroaz i in., 2021, Sø i in., 2022).

Kąpiel na własne ryzyko

Zamykanie kąpielisk latem będzie także dotyczyć Morza Bałtyckiego. W związku ze wzrostem temperatury jego wody i mniejszym zasoleniem obserwuje się m.in. coraz częstsze pojawianie się u naszych wybrzeży większej liczby szkodliwych dla ludzkiego zdrowia bakterii z rodzaju Vibrio. Im jest cieplej, tym więcej osób korzysta z kąpieli, co wraz z większą liczbą tych mikroorganizmów, łatwo namnażających się w ciepłej wodzie, prowadzi do większej liczby przypadków zachorowań. Bakterie te mogą wywoływać nieżyty żołądka i jelit, a w skrajnym przypadku sepsę. Pierwsze przypadki sepsy wywołanej Vibrio vulnificus zostały już odnotowane w Polsce (zobacz też: Zmiana klimatu a zdrowie Polaków – raport Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego i Zmiana klimatu niepokoi lekarzy) (Cavicchioli i in., 2019, Aksak-Wąs i in., 2021, Mora i in., 2022, Rupasinghe i in., 2022). 

Ciepłe wiosny i gorące lato bez opadów prowadzą także do przesuwania się okresów występowania niskich stanów wody w rzekach – z wczesnej jesieni na przełom lipca i sierpnia. Płytsze rzeki dużo łatwiej się nagrzewają. Skutkiem może być zwiększona eutrofizacja czy zakwit toksycznych glonów powodujące duże szkody w ekosystemach rzecznych (np. śnięcie ryb). W przypadku małych rzek może dochodzić nawet do całkowitego ich wysychania. Odbija się to negatywnie na  rybach, szczególnie gatunkach wędrownych takich jak np.: pstrąg potokowy czy węgorz europejski. Susze hydrologiczne są zresztą coraz częstsze i bardziej dotkliwe w całej centralnej Europie. Przekształcanie rzek (zabudowa dolin, prostowanie koryt itp.) dodatkowo nasila negatywne konsekwencje jakie niesie dla nich zmiana klimatu (Alberton i in., 2017, Kundzewicz i in., 2017, Piniewski i in., 2018, Venegas-Cordero i in., 2022).

Elektrownie węglowe nie dadzą rady

Zmiana czasu występowania tzw. niżówek i wzrost temperatury wody w rzekach to także duży problem dla polskiej energetyki. Opiera się ona głównie na elektrowniach węglowych (ok. 70% produkcji energii w Polsce), z których część nadal korzysta z systemów chłodzenia wodą w obiegu otwartym. Jeśli woda pobierana w systemach obiegu otwartego jest zbyt ciepła, efektywność chłodzenia jest mniejsza. Zrzut podgrzanej wody, szczególnie do płytkiej rzeki, oznacza natomiast zanieczyszczenie termiczne. Może ono powodować niekorzystne zmiany w rzekach, w tym zmniejszanie bioróżnorodności czy lepszy rozwój gatunków obcych i inwazyjnych. 

Sektor energetyczny jest najbardziej wodochłonnym sektorem w Polsce (ok. 60% całkowitej konsumpcji), a do chłodzenia bloków wszystkich elektrowni używane jest ok. 7  km³ wody rocznie (co odpowiada ok.14 zbiornikom Solina). Częstsze występowanie niskich stanów wody, szczególnie w okresie zwiększonego zapotrzebowania na energię, jest więc doskonałym przepisem na katastrofę. Przykład mieliśmy w sierpniu 2015 r., gdy po raz pierwszy od 1989 r. wprowadzono tzw. 20 stopień zasilania. Przyczyną było rekordowe zapotrzebowanie na energię (22 GW), fala upałów, niski poziom wody w rzekach i wysokie jej temperatury, remonty bloków w elektrowniach oraz awaria elektrowni w Bełchatowie. Straty w przemyśle, szczególnie duże w przemyśle ciężkim, wyniosły w sumie 1,5-2 mld zł (Burraco i in., 2020, Walczykiewicz i Żelazny, 2022).

Mniej ogrzewania, ale zdecydowanie więcej chłodzenia

Mogłoby się wydawać, że Polska skorzysta na podnoszeniu średnich temperatur powietrza ze względu na ograniczenie potrzeb grzewczych. Okazuje się jednak, że upalne lata mogą w dużym stopniu zniweczyć ten „zysk”, ponieważ przynoszą wzrost zapotrzebowania na chłodzenie (nie tylko pomieszczeń mieszkalnych czy biurowych, ale też tych przeznaczonych dla zwierząt, do przechowywania żywności, systemów przemysłowych czy telekomunikacyjnych). Największe zapotrzebowanie na chłodzenie występuje w środkowej Polsce, okolicach dolnej Odry i Sandomierza. W okresie 1971-2000 liczba dni w roku, gdy było ono potrzebne wynosiła tu ok. 30-40. Do końca wieku, przy scenariuszu wysokich emisji, może być ich nawet 2 razy więcej (co może oznaczać nawet prawie 3 miesiące intensywnego używania klimatyzacji). 

W związku z tym zmianami pod koniec wieku całkowite zużycie energii może w Polsce nawet wzrosnąć (zakładając brak większych zmian systemu energetycznego). Już zresztą na początku XX w. dystrybutor elektryczności PSE S.A. odnotował 20% wzrost zapotrzebowania na energię latem i jednocześnie po 2011 r. spadek zapotrzebowania na ciepło zimą. Przełożyło się to w PSE na sumaryczny wzrost zapotrzebowania na energię od 1992 r. (Jędruszkiewicz i Wibig, 2019, Walczykiewicz i Żelazny, 2022, dane EuroStat).

Drogi prąd – jeśli w ogóle będzie

O ile do ogrzewania można wykorzystywać różne źródła energii (np. olej opałowy, gaz) to do chłodzenia zasadniczo jedynie prąd. Większe zapotrzebowanie na energię latem będzie więc prowadzić do większego obciążania systemu energetycznego w okresie, gdy efektywne chłodzenie bloków bywa utrudnione. Może to łatwo przeciążyć systemy produkcji i przesyłu, tym bardziej, że na koniec wieku wzrost zapotrzebowania na energię w niektórych regionach Polski może przekroczyć 75% obecnych rekordowych wartości. Braki prądu latem mogą mieć katastrofalne skutki np. dla farm zwierząt (brak możliwości chłodzenia budynków) czy przemysłu spożywczego (niedziałające chłodziarki). Pewnym zabezpieczeniem są agregaty prądotwórcze, jednak jest to rozwiązanie kosztowne. Do tego zmiana zapotrzebowania na chłodzenie/grzanie, duże różnice między szczytami a małym zapotrzebowaniem na prąd wpłyną mocno na równowagę rynków a tym samym ceny energii (Wieczorek-Kosmala, 2020, Falarz i in., 2021).

Zalane miasta

Nie tylko upały będą generować w Polsce wiele problemów. Wzrośnie także ryzyko powodzi opadowych i podtopień. Gwałtowne ulewy, coraz częściej występujące jedna po drugiej, przyczyniły się do tego, że od 2010 r. notuje się u nas wzrost liczby okresów wilgotnych, choć wcześniej, przez 6 dekad, trend był spadkowy. W XX w. docierało jednak do nas mniej niżów znad Morza śródziemnego. Obecnie napływy powietrza z południa są częstsze, co ma znaczenie dla wielkości opadów szczególnie na południu Polski. Obserwuje się w tym regionie, podobnie jak w centrum kraju, m.in. najszybszy wzrost liczby dni z opadem ≥ 50 mm (Pińskwar i in., 2019).

Choć wydaje się, że ulewy mogłyby łagodzić skutki susz, to niestety rzadko tak się dzieje. Owszem, gleba, która nie jest nasycona wodą może „przyjąć” więcej deszczu. Ten mechanizm może być częściowo odpowiedzialny za to, że modele nie wskazują w przyszłości znacznego wzrostu powodzi rzecznych w Polsce (choć ogólnie w tym przypadku prognozowanie jest trudne np. ze względu na wpływ wylesiania czy naturalną zmienność klimatu). To dotyczy jednak tylko terenów niezabudowanych, gdzie woda  ma szansę zostać wchłonięta przez glebę zamiast spłynąć po nieprzepuszczalnej powierzchni podnosząc poziom strumieni i rzek.

W miastach ulewy będą jednak coraz częściej powodować tzw. powodzie błyskawiczne. Wynika to zarówno z intensywności deszczów (maksymalne sumy opadów wzrosły na terenie całego kraju w stosunku do 2 połowy XX w.), jak i tego, że infrastruktura (np. kanalizacja deszczowa) była budowana z uwzględnieniem norm, które nie przystają do obecnych warunków. Tutaj trend wzrostowy jest wyraźny. Powodzie błyskawiczne możemy obserwować w Polsce właściwie już każdego roku w różnych miastach. Są to jedne z najbardziej kosztownych katastrof – na terenach zurbanizowanych straty w wyniku pojedynczego zdarzenia mogą sięgać nawet 130 mln zł (zobacz też: 2022 – rok wielkich powodzi) (Ruiz-Villanueva i in., 2016, Kundzewicz i in., 2017, Kundzewicz i Pińskwar, 2022 , Miszuk i in., 2022).

Prawdziwe oberwanie chmury

Intensywne deszcze, szczególnie padające wiele dni mogą w końcu prowadzić także do powodzi rzecznych. Taka pogoda powoduje, że gleby nasycają się wodą i przestają przyjmować dodatkowe jej porcje, co w szybkim czasie może doprowadzić do poważnych wezbrań. Taki mechanizm odpowiada m.in. za  katastrofalną powódź na przełomie maja i czerwca w 2010 r. Sytuację może pogorszać dodatkowo betonowanie i prostowanie strumieni i rzek, a także zabudowywanie ich dolin, przez co fale powodziowe mogą być w wielu miejscach wyższe (także na terenach miast czy wsi) niż gdyby doliny rzeczne miały bardziej naturalny charakter. 

Na obszarach górskich na skutek ulew może  również dochodzić do osuwisk – tak stało się np. w 2010 roku w miejscowości Kłodne (opad dobowy na najbliższej stacji wyniósł wtedy prawie 60 mm). Intensywne, kilkudniowe opady w górach to najczęściej skutek docierania nad te regiony niżów znad Morza Śródziemnego. Pokazuje to, że warunki panujące nawet w odległych regionach Europy (np. wilgotność atmosfery i wielkość ewapotranspiracji na południu kontynentu) mogą mieć duży wpływ na sytuację w Polsce (zobacz też: PAN o klimacie, suszy, powodziach i gospodarce wodnej) (Ruiz-Villanueva i in., 2016 , Kundzewicz i in., 2017, Kubiak-Wójcicka, 2020, Venegas-Cordero i in., 2022).

Wichury niszczące budynki

Warunki w Polsce stają się też bardziej sprzyjające dla silniejszych zjawisk konwekcyjnych. Może to prowadzić do bardziej gwałtownych burz i częstszych trąb powietrznych (obecnie warunki dla pojawiania się trąb panują średnio kilka godzin rocznie). W ostatnich latach praktycznie każdego roku mamy co najmniej jedno tego typu zdarzenie przynoszące ogromne szkody.  

Przykładowo w sierpniu 2017 podczas bardzo gwałtownej burzy zniszczeniu uległo ponad 3600 budynków i ok 45 tys. ha lasów. W przypadku lasów tak ogromne zniszczenia były bezprecedensowe co najmniej w ostatnich 200-300 latach. Straty związane ze zniszczonymi sieciami energetycznymi oszacowano na 150-200 mln zł, natomiast wypłaty z ubezpieczeń majątkowych wyniosły ok. 400 mln zł. W czerwcu 2021 r. tornado, burze i powodzie błyskawiczne na południu Polski spowodowały szkody w wysokości minimum kilkudziesięciu mln złotych. 

Według prognoz same tylko straty na skutek wichur mogą do końca wieku wzrosnąć w Polsce o ok. 30% i będą dotyczyć głównie linii energetycznych, szczególnie na wybrzeżu i północnym zachodzie. Będzie to kolejnym czynnikiem podnoszącym ryzyko przerw w dostawach prądu latem. Ponieważ latem mamy do czynienia z różnymi ekstremalnymi zjawiskami (burze, wichury, grad, susze, pożary, ulewy, trąby powietrzne), to straty w tej porze roku mogą być naprawdę znaczne chociażby ze względu na możliwość nakładania się skutków kilku zdarzeń. Będzie to dużym obciążeniem dla gospodarstw domowych i przemysłu, wpłynie też najprawdopodobniej na wysokość składek ubezpieczeń (zobacz też: 2022 – rok wielkich powodzi) (Forzieri, 2018, raport PIU, 2019, Falarz i in., 2021, Gaska, 2021).

Nadciąga piekielny gorąc

Z powodu zjawisk ekstremalnych Polska traci rocznie średnio 6 mld zł w wyniku strat bezpośrednich. Gdy jednak wliczy się koszty pośrednie, np. przerwania ciągłości działania przedsiębiorstw może być to nawet 9 mld zł. O ile przed 2010 r. największe koszty wiązały się uszkodzeniami infrastruktury w wyniku powodzi, to obecnie największe straty ponosi rolnictwo. Stanowią one ponad połowę wszystkich strat w gospodarce w ostatnich 20 latach. Można się spodziewać, że w przyszłości będą one dalej rosły. Szacuje się, że zwiększanie siły i częstotliwości zjawisk ekstremalnych (w tym konsekwencji wzrostu poziomu morza) spowoduje, że w 2 połowie XXI w. PKB Polski spadnie w przypadku scenariusza wysokich emisji o ok. 3% (Gąska, 2020 Falarz i in., 2021, Miszuk i in., 2022).

Brak zdecydowanych działań w celu ograniczania emisji gazów cieplarnianych spowoduje bowiem, że średnie temperatury lata podniosą się w Polsce do końca wieku nawet o 3-4°C. Temperatury maksymalne podczas upałów będą więc jeszcze wyższe niż teraz (na wybrzeżu nawet o 7°), a same fale dłuższe i częstsze. Jeszcze do niedawna mieliśmy w Polsce 1-2 fale upałów trwające 4-10 dni (w zależności od regionu). Pod koniec XXI wieku, przy obecnym tempie emisji, ich liczba podwoi się na dużej części terytorium Polski, na południu nawet potroi, a czas trwania w środkowej i południowej części kraju może przekroczyć nawet 3 tygodnie. Wydłużą się także okresy bezopadowe co spowoduje dalsze nasilanie susz (Jędruszkiewicz i Wibig, 2019, Siwiec i in., 2022).

Rolnictwo będzie działem gospodarki, który najmocniej to odczuje. Jednak poważne wyzwania czekają także system opieki zdrowotnej. Wśród nich będą m.in. przeciążanie SORów i przychodni w trakcie upałów, nowe „egzotyczne” choroby (np. wibriozy) i wzrost liczby zatruć. Pogarszać się będzie także kondycja psychiczna społeczeństwa (np. na skutek większej liczby kataklizmów więcej osób może zostać dotkniętych zespołem stresu pourazowego). Konieczne będzie dostosowanie infrastruktury i systemu opieki społecznej tak aby lepiej zadbać o bezpieczeństwo i zdrowie seniorów (Gawrych, 2022,  Mora i in., 2022). 

Anna Sierpińska konsultacja merytoryczna: prof. Zbigniew Karaczun, dr Sebastian Szklarek, dr Aleksandra Kardaś

The post Lato, za którym nie będziemy tęsknić appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Ekspresowe ocieplanie wiosny

Temperatury notowane w Polsce rok po roku potrafią bardzo się od siebie różnić – są na przemian wyższe i niższe (patrz wykres poniżej). Ostatnio (w latach 2020-2022) mieliśmy do czynienia z kilkoma chłodniejszymi wiosnami. Nie zmienia to jednak faktu, że od połowy XX w. temperatury w sezonach wiosennych (marzec – maj) w Polsce wyraźnie rosną (Falarz i in., 2021, IMGW 2022 [1, 2, 3]). W ostatnim trzydziestoleciu (1993-2022) wiosenna średnia była o 1℃ wyższa niż w okresie 1961-1990. Zmiany są szczególnie dobrze widoczne na początku sezonu (marzec – kwiecień). 

Cieplejsze zimy i wiosny oznaczają, że ostatni dzień z mrozem jest odnotowywany coraz wcześniej w roku. Od lat 60. przesuwa się o 1,5-3,5 dnia na dekadę w zależności od regionu Polski. Śnieg – o ile jakiś jest – zalega więc krócej. 

Topniejąca powoli pokrywa śnieżna może stopniowo dostarczać wodę do strumieni i wód gruntowych. Jeśli zamiast śniegu zimą i wczesną wiosną pada deszcz, woda szybko spływa po powierzchni do zagłębień terenowych, strumieni i rzek, co powoduje silne ale krótkotrwałe wzrosty poziomu wody w korytach (zobacz też: Polska zima topnieje w oczach i Boimy się upałów, ale dramatyczne zmiany zachodzą także zimą – mówi ekohydrolog). Na skutek takiej zmiany w rodzaju opadów, strumienie i rzeki na nizinach coraz częściej osiągają najwyższe stany wody zimą, a nie wiosną, jak to miało miejsce w pierwszej połowie XX w. Ryzyko powodziowe przesuwa się więc z wiosny na zimę, a liczba powodzi roztopowych spada od lat 80. (m.in. na Wiśle, Odrze, Warcie i Bugu).

W części regionów np. na północnym-wschodzie, maleje też liczba dni z wysokim stanem wody. W przypadku Lebiedzianki, jednego z dopływów Biebrzy, było ich średnio 36 rocznie w okresie 1970–1979 i jedynie 3 w 2010–2019. Powodzie, szczególnie na północy Polski, są często mniej rozległe niż w pierwszej połowie XX w. (Kundzewicz i in., 2018, Pniewski i in., 2018, Boczoń i in., 2020, Kubiak-Wójcicka, 2020, Falarz i in., 2021, Kundzewicz i Pińskwar, 2022, Venegas-Cordero i in., 2022).

Problemy dla bagien

Pozytywnym aspektem takiej sytuacji może być ograniczenie strat w mieniu. W zamian może jednak ucierpieć wiele ekosystemów. Przykładem są tereny podmokłe doliny Biebrzy. To jedna z największych ostoi dzikiej przyrody w Europie, obserwuje się tu m.in. ponad 270 gatunków ptaków. Wiosenne powodzie są jednym z głównych czynników kształtujących ten obszar. Od lat 60. występują one jednak coraz wcześniej i są mniej rozległe. Choć prognozy wskazują, że zmiana klimatu nie powinna doprowadzić do całkowitego zaniku tych bagien w XXI w., to narastać będą różne zagrożenia wynikające z mniej śnieżnych zim oraz większego parowania i zmiany charakteru opadów wiosną (Mirosław-Świątek i in., 2020, Walesiak i in., 2022). 

Robi się coraz bardziej sucho

Wyższe temperatury oznaczają, że woda intensywniej paruje – zarówno ze zbiorników jak z powierzchni gleby. Prowadzi to do wysychania gruntu, szczególnie gdy nie ma opadów. Obserwacje potwierdzają, że wilgotność gleby na wszystkich głębokościach (do 200 cm) spada w Polsce od około 20 lat. W rezultacie na najsłabszych glebach wiosenna susza rolnicza występuje już praktycznie co roku. 

Wyższe parowanie nie oznacza jednak automatycznie, że rośnie średnia wilgotność względna powietrza. Od połowy XX w. notuje się wręcz jej spadek w okresie marzec-maj – średnio o ok. 1% na dekadę, szczególnie na obszarze środkowej Polski. Nie tylko gleby stają się więc wiosną suchsze, ale także powietrze (w wyższych temperaturach potrzeba bowiem więcej pary wodnej do jego nasycenia) (Falarz i in., 2021, Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Deficytowe opady i susze rolnicze

Polska jest jednym z państw europejskich najmocniej dotkniętych wiosennymi deficytami opadów. Od ok. 70 lat coraz więcej wiosen jest bardzo ciepłych, słonecznych, z długimi okresami bez deszczu. To skutek m.in. coraz częstszego pojawiania się nad Polską, szczególnie w ostatnich dwóch dekadach, „blokad atmosferycznych”. Oznaczają one, że masy powietrza o określonych właściwościach (np. suche i ciepłe) przez dłuższy czas pozostają w tym samym miejscu, zamiast przemieszczać się nad kolejne regiony. Wynika to ze zmian w prądzie strumieniowym spowodowanych wzrostem globalnej temperatury Ziemi (więcej na temat prądu strumieniowego i jego związku z pogodą w Polsce przeczytasz w artykule Fale na froncie) (Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Deszcze, gdy już się pojawiają, coraz częściej są ulewne. Widać to np. w marcu, szczególnie na północy Polski. Sumy opadów w tym miesiącu wzrosły w stosunku do średniej z 1961-1990, nie da się tego natomiast powiedzieć o liczbie dni z opadem. To oznacza, że w ciągu deszczowych dni spada teraz na ziemię więcej wody. 

Choć kilkudniowe, intensywne deszcze mogą przełożyć się na wysoką sumę opadów w danym miesiącu, to większość wody szybko „ucieka” z terenu, spływając po powierzchni gruntu do strumieni, rzek i dalej – do morza. Poprawa wilgotności gleby jest więc tylko krótkotrwała. Woda nie zdąża przesiąkać głębiej i nie odbudowuje zasobów wilgoci w głębszych warstwach. To oznacza, że nawet jeśli dane meteorologiczne wskazują, że miesiąc był „wilgotny”, i tak możemy mieć do czynienia z suszą rolniczą. Jednocześnie ulewy stosunkowo łatwo wymywają glebę nie przykrytą roślinami, co jest niekorzystne z punktu widzenia rolnictwa. W miastach większa intensywność opadów oznacza większe ryzyko wezbrań i podtopień (Kundzewicz i in., 2017, Sassi i in., 2019, Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Nowość: burze pyłowe

Kwiecień to miesiąc, w którym sumy opadów na przestrzeni lat maleją (szczególnie na zachodzie kraju) a temperatury szybko rosną. Niedobory wody mogą się więc w tym miesiącu szczególnie nasilać. Mało wilgoci w glebie w okresie, gdy rozwijające się rośliny mają duże zapotrzebowanie na wodę, powoduje różne problemy, np. z wysianiem zbóż. Przesuszona gleba jest bardziej zagrożona erozją wietrzną, czyli wywiewaniem i unoszeniem ziaren gleby przez wiatr. W Polsce dotyczy to ok. 30% użytków rolnych, głównie gruntów ornych. Jeśli zjawisko będzie się dalej nasilać, gleby będą ubożeć. 

W skrajnych przypadkach, przy silnych wiatrach, mogą pojawiać się burze pyłowe – zjawisko jeszcze kilka dekad temu praktycznie nienotowane w Polsce. Są one w stanie niszczyć całe plantacje – tak stało się np.: na wiosnę 2019 roku w Wielkopolsce, gdzie rolnicy uprawiający buraki cukrowe musieli ponownie wysiać rośliny (Józefaciuk i in, 2014, Kundzewicz i in., 2017,  Falarz i in., 2021). 

Pożary lasów i bagien

Szybki wzrost temperatur wiosny, mało opadów i malejąca wilgotność względna powietrza powodują, że już na początku roku może pojawiać się zagrożenie pożarowe w lasach. Takie warunki sprzyjają bowiem wysychaniu ściółki. Dodatkowo, większość polskich lasów rośnie na ubogich, piaszczystych glebach, które stosunkowo łatwo ulegają przesuszeniu. Mała wilgotność gleby prowadzi do osłabiania roślin. Na dnie lasu gromadzą się wtedy gałązki, liście i wyschnięta trawa, które powiększają ilość “paliwa” które może zająć się płomieniami (zobacz też: ABC pożarów w Australii) (Szczygieł i in., 2009, Szczygieł, 2012, Wiler i Wcisło, 2013). 

W 2019 i 2020 najwięcej pożarów lasów (ponad 3500 i 3400) wybuchło w kwietniu, który w obu przypadkach był suchy.

W 2020 r. w Biebrzańskim Parku Narodowym rozwinął się największy w Polsce pożar otwartych terenów naturalnych od czasów II wojny światowej. Poziom wody w Biebrzy był wtedy najniższy od 20 lat. Suche warunki spowodowały, że ogień szybko rozprzestrzenił się na tych bagiennych terenach, zajmując ok. 5500 ha i niszcząc 10% obszaru Parku. W 2018 i 2021 r. pożary kwietniowe również były liczne (prawie 1600 i ponad 450) choć było ich mniej niż w maju i czerwcu. 

W ostatniej dekadzie średnia roczna liczba pożarów wprawdzie spadła, ale wynikało to głównie ze zmian systemowych i sprzętowych, wprowadzonych po analizie wcześniejszych katastrofalnych pożarów. Gdy sezon „pogody pożarowej” będzie się jednak wydłużał, środki te mogą okazać się niewystarczające, by utrzymać ten trend w przyszłości (Szczygieł, 2012, Walesiak i in., 2022, dane GUS). 

Pożary mogą prowadzić do dużych zmian w ekosystemach, utraty cennych terenów a także strat finansowych. W przypadku pożarów plantacji leśnych mogą być to dziesiątki mln złotych np. w 2022 r. (do września) było to ponad 43 mln zł. 

Pożary a choroby drzew

Dodatkowo pożary mogą sprzyjać pojawianiu się i rozprzestrzenianiu chorób drzew, które dziś są mało rozpowszechnione. Będzie to negatywnie wpływać na stan, a tym samym wartość ekonomiczną drewna. Za przykład może posłużyć przyczepka falista (Rhizina undulata), grzyb powodujący zgniliznę korzeni  i zamieranie drzew iglastych. Pojawia się tam, gdzie temperatura gleby z jakiegoś powodu czasowo przekroczyła 35°C. Takie zdarzenie pobudza jej zarodniki do kiełkowania. Częstsze susze i pożary lasów będą sprzyjać uaktywnianiu przyczepki, co będzie utrudniać odnowienia lasów iglastych. W ostatnich latach obserwowano pojawianie się grzyba nawet przy braku pożarów – okazuje się, że uaktywnić zarodniki i doprowadzić do infekcji drzew może także silne nasłonecznienie, skutkujące nagrzaniem gleby (Grodzki i Łakomy, 2021).

Przedwczesna pobudka roślin i zagrożenie przymrozkami

Te niekorzystne dla nas efekty mogłyby zostać w pewnym stopniu zrekompensowane przez wydłużenie okresu wegetacyjnego, czyli wcześniejszy rozwój roślin na wiosnę. Faktycznie obserwuje się, że symboliczny koniec ich „snu zimowego” (5 kolejnych dni z temperaturami powyżej 5°C) następuje coraz wcześniej. Od połowy XX w. jest to ok. 2,5 dnia na dekadę na nizinnym obszarze Polski. Generuje to jednak również pewne problemy, więc bilans niekoniecznie musi okazać się pozytywny (Karamuz i Romanowicz, 2021). 

Przymrozki: koszmar sadownika

Dużym problemem, szczególnie dla roślin uprawnych, są wiosenne przymrozki. Ocieplenie klimatu nie zmniejsza ryzyka strat, które powodują w ogrodnictwie i sadownictwie. Rodzaj uszkodzeń mrozowych zależy bowiem od tego, w jakiej fazie rozwoju znajdują się rośliny.  Najbardziej krytyczne momenty to początek kwitnienia i formowanie liści. Ostatnie mrozy pojawiają się coraz wcześniej w roku, ale to samo dotyczy pąków: początek sezonu wegetacyjnego przesuwa się mniej więcej w tym samym tempie co data wystąpienia ostatniego dnia z mrozem. W związku z tym długość okresu „przymrozkowego” zasadniczo się nie zmienia, a na niektórych obszarach (tych, które ocieplają się najszybciej), może wręcz się zwiększać (Szyga-Pluta i Tomczyk, 2019, Graczyk i Szwed, 2020, Tomczyk i in., 2020, Falarz i in., 2021).

Takie przesunięcie oznacza jednak, że uszkodzenia przymrozkowe mogą zdarzać się wcześniej w roku niż jeszcze kilka dekad temu. Ten problem już zauważają polscy sadownicy. W Polsce ubezpieczenie strat związanych z przymrozkami obejmuje okres 15 kwietnia-30 czerwca. Jeśli rośliny ulegną uszkodzeniu na skutek mrozów wcześniej, np. pod koniec marca, to odszkodowania mogą nie zostać wypłacone. W związku z tym Związek Sadowników RP zwrócił się do Ministerstwa Rolnictwa w 2021 r. aby zmienić ten przepis, wskazując, że zdezaktualizował się on w związku z postępującym ociepleniem klimatu (zobacz też: Polska zima topnieje w oczach). (Kundzewicz i in., 2017, Graczyk i Szwed, 2020, Tomczyk i in., 2020, Koźmiński i in., 2021). 

Mogłoby się wydawać, że dalsze ocieplenie klimatu powinno z czasem zlikwidować problem przymrozków. Jednak ich występowanie u nas zależy w dużej mierze od cyrkulacji atmosferycznej. Osłabienie prądu strumieniowego na skutek globalnego ocieplenia powoduje, że zimne masy powietrza znad Arktyki mogą łatwiej napływać nad Europę (patrz Fale na froncie). Ryzyko występowania silnych przymrozków nie musi więc w przyszłości spaść. Do tego im cieplejsze będą wiosny, tym napływ zimnych mas powietrza może spowodować większe szkody (duża różnica temperatur, bardziej rozwinięte rośliny). 

Zagrożenie dla czereśni

W ostatnich latach przymrozki odpowiadają jedynie za ok. 15% strat w rolnictwie wynikających ze zjawisk ekstremalnych. Szkody nie rozkładają się jednak równomiernie pomiędzy różnymi typami upraw. W przeliczeniu na hektar największe straty występują w sadownictwie – średnio ok. 9 tys. zł/ha. Zniszczenie pączków kwiatowych może bowiem znacząco obniżyć produkcję owoców. Przykładowo w przypadku czereśni do uszkodzenia słupka (część kwiatu), a w konsekwencji do braku zapłodnienia wystarczy już mróz na poziomie –1°C (gdy wystąpi podczas kwitnienia, spadek produkcji owoców może sięgnąć nawet 90%).

W 2017 r.  z powodu przymrozków na przełomie kwietnia i maja zbiory jabłek i gruszek były o 1/3 mniejsze niż w 2016, a czereśni nawet o 60%. Wstępne szacunki strat w rolnictwie wynikających z przymrozków w 2017 r.  wynosiły ponad 200 mln zł. 

Przymrozki mogą szkodzić też drzewom w lasach. W okresie 1954-2015 były, obok silnych wiatrów, największym zagrożeniem dla jodły pospolitej i buka zwyczajnego. Osłabienie roślin przez przymrozki może też zwiększać ich podatność na choroby (Tomczyk i in., 2020, Jarzyna, 2021, Falarz i in., 2021, Siwiec i in., 2022). 

Ciepła wiosna a owady

Cieplejsze wiosny oznaczają, że momenty kwitnienia roślin mogą zacząć rozmijać się z okresami aktywności owadów zapylających. Owady w regionach klimatów umiarkowanych szybko reagują na wzrost temperatur po zimie (np. wychodzą z hibernacji, wcześniej zaczynają się rozmnażać), podczas gdy rośliny potrzebują dłuższych okresów o konkretnych warunkach (obejmujących m.in. długość dnia). 

Wzrost temperatur wiosną powoduje, że owady coraz wcześniej stają się aktywne i szybciej przechodzą stadia rozwojowe. Temperatury wpływają także na ich metabolizm, a tym samym na zapotrzebowanie na pokarm. Jeśli zapylacze stają się bardziej aktywne, gdy rośliny dopiero się rozwijają, mogą mieć za mało pożywienia, by być w dobrej kondycji. 

Kłopotliwe dla owadów bywają także ulewy, które mogą ograniczać im możliwość lotu, niszczyć ich gniazda i sprzyjać rozprzestrzenianiu się chorób grzybowych. Dotyczy to np. trzmieli, które są ważnymi zapylaczami m.in. poziomki, truskawki, jagody, drzew owocowych (Hamann i in., 2020, Pawlikowski i in., 2020).

Mało nektaru i pyłku

Wysokie temperatury podczas wzrostu roślin mogą zmniejszać liczbę i rozmiar rozwijających się kwiatów a ulewy mogą je dodatkowo niszczyć. U części gatunków cieplejsze warunki pogarszają też jakość i ilość pyłku oraz nektaru (np. u ogórecznika lekarskiego rosnącego w temperaturze 26°C ilość nektaru w kwiatach była o połowę niższa niż u tego utrzymywanego w temperaturze 21°C). Takie kwiaty są mniej atrakcyjne dla owadów, więc mogą nie zostać zapylone. Zapylacze rzadziej odwiedzają też rośliny, które cierpią z powodu niedoborów wody. 

Takie zmiany mają wpływ zarówno na owady (m.in. na ich stan zdrowotny i liczebność) jak i na rośliny. Słabsze zapylanie oznacza mniej nasion, a tym samym mniejszą szansę na rozprzestrzenianie czy zachowanie gatunku. W przypadku upraw obniżą się zyski, bo np. będzie mniej owoców (Descamps i in., 2021). 

Mniejsze zyski przez owady

Przyspieszenie rozwoju (przechodzenia ze stadium do stadium, np. od larw do osobników dorosłych) dotyczy oczywiście także owadów uznawanych przez ludzi za niepożądane. Cieplejsza wiosna oznacza m.in. wcześniejsze pojawianie się komarów. Wydłużanie okresu, w którym żerują, podnosi ryzyko zachorowania na przenoszone przez nie choroby. 

Gatunkom, które w ciągu roku miały tylko jedno pokolenie, ocieplenie pozwala mieć teraz dwa. W Polsce stało się tak np. w przypadku omacnicy prosowianki, żerującej na kukurydzy. Gąsienice wyrządzające szkody w uprawach pojawiają się obecnie dwa razy w roku co oczywiście zwiększa straty finansowe. 

Nie należy zapominać, że cieplejsze są nie tylko wiosny, ale też zimy (patrz: Polska zima topnieje w oczach). Nie są one korzystne dla owadów, które wymagają okresu „przechłodzenia”, ale w przypadku wielu gatunków roślinożernych (żerujących na tkankach lub sokach roślin) oznaczają, że sezon zimowy przeżywa więcej osobników. W związku z tym zwiększa się prawdopodobieństwo ich masowego pojawiania się na polach czy w lasach. Więcej owadów roślinożernych plus dłuższy czas na żerowanie oznaczają większe szkody w uprawach (Kozyra, 2012, Hamann i in., 2020, Mora i in., 2022).

Obgryzione pola

Rośliny uprawne ucierpią tu dużo bardziej niż gatunki dzikie. W dużej mierze wynika to z uprawy w monokulturach (tzn. zajmowaniu dużych obszarów pod uprawę tej samej odmiany roślin). W warunkach naturalnych, gdy owady mają zwiększone zapotrzebowanie na pokarm, często zmieniają gatunek, na którym żerują, by zachować bilans składników odżywczych (proporcje białek, cukrów i tłuszczy) czy też na przykład witamin. Na polach nie mają jednak właściwie żadnego wyboru. Często muszą więc jeść więcej, by zaspokoić swoje potrzeby. 

Choć rośliny posiadają mechanizmy zapobiegające nadmiernemu zjadaniu przez roślinożerców, w tym owady, to ocieplenie klimatu może to rozregulować. Owady mają szybkie tempo rozmnażania i są mobilne, lepiej więc od roślin dostosowują się do zmiany warunków. Jeśli zmienią swoje zachowanie, zasięgi czy wielkość populacji, roślinom może być trudno sobie z tym poradzić,  szczególnie w warunkach przedłużających się susz, które osłabiają roślinne mechanizmy obronne czy w przypadku pojawianiu się nowych gatunków owadów. W wyniku ocieplenia pojawił się u nas np. skośnik buraczak, niszczący buraki cukrowe. Co gorsza część owadów żerujących na roślinach przenosi choroby. Ich rozprzestrzenianie sprzyja więc roznoszeniu na nowe tereny np. chorób wirusowych (Kozyra, 2012, Hamann i in., 2020, Gullino i in., 2022).   

Ciepło ale niekoniecznie zdrowo

Alergicy mają przekichane

Opisane wyżej zmiany związane z roślinami mają znaczenie dla rolnictwa i ekosystemów, ale również m.in. dla zdrowia ludzi i zwierząt. Przykładowo brzozy rosnące w wyższych temperaturach produkują „bardziej uczulający” pyłek (zawierający wyższe stężenie pewnych białek). Wiele roślin zaczyna też pylić wcześniej – oprócz brzóz, także trawy, dęby czy bylice. 

Na przebieg chorób alergicznych i astmy wpływają również zmiany w opadach, wilgotności i pojawianiu się burz. Gdy zmienia się wilgotność i ciśnienie powietrza, pyłki roślin i zarodniki pleśni ulegają rozrywaniu i nawodnieniu, przez co tworzą się aktywne biologicznie, uczulające aerozole. W związku z tym podczas burz może nasilać się astma u ludzi uczulonych na te alergeny. 
W Polsce coraz częściej mamy do czynienia z warunkami sprzyjającymi pojawianiu się zjawisk konwekcyjnych (burze, tornada). Od lat 70. burze pojawiają się coraz wcześniej, a wiosny coraz częściej są porami roku o największej liczbie dni burzowych. Także pożary czy burze pyłowe zaostrzają problemy z płucami. Wiosną, szczególnie w przypadku obszarów o większym zanieczyszczeniu powietrza, można więc spodziewać się nasilania objawów u osób cierpiących na choroby układu oddechowego (Mora i in., 2018 , Pałczyński i in., 2018, Falarz i in., 2021).

Gorączki krwotoczne

Szybszy wzrost roślin na wiosnę może również w mniej oczywisty sposób wpływać na zdrowie ludzi. Choć gorączki krwotoczne raczej nie kojarzą się z naszymi szerokościami geograficznymi, to w Europie obserwuje się obecnie wzrost częstotliwość i siły epidemii tych chorób. Do zakażenia dochodzi poprzez ugryzienie lub wdychanie powietrza zanieczyszczonego odchodami gryzoni.  

Liczba gryzoni zwiększa się, gdy jest dużo pokarmu (np. nasion buka), wiosna jest ciepła i rośliny szybko się rozwijają oraz gdy jest mniej drapieżników. Gorsze warunki środowiskowe (np. susze) powodują za to, że w poszukiwaniu pokarmu gryzonie mogą częściej myszkować w pobliżu domów. Obie te sytuacje zwiększają u ludzi liczbę zachorowań na choroby powodowane przez hantawirusy (w Europie – gorączkę krwotoczną z zespołem nerkowym). 

Hantawirusy mogą być też przenoszone na większe odległości wraz z cząsteczkami gleb, więc susze, a tym bardziej burze pyłowe, sprzyjają ich rozprzestrzenianiu. Dzieje się tak również w przypadku innych chorobotwórczych mikroorganizmów (zobacz też: Wirusy, bakterie i spółka – choroby w cieplejszym świecie)(Guterres i Sampaio de Lemos, 2018, Khalil i in., 2019, Mora i in., 2022, Rupasinghe i in., 2022). 

Sóweczki pakują walizki

Warunki środowiska wpływają oczywiście także na drapieżniki żywiące się gryzoniami np. sowy. Rodzina płomykówek może zjeść rocznie nawet 3 tys. gryzoni. Ocieplenie zmienia jednak całe ekosystemy, w tym te, które są ważne dla sów. Gdy drzewa (szczególnie starsze, dziuplaste) będą zamierać z powodu chorób czy suszy, wiele obszarów przestanie nadawać się do zamieszkania przez sowy. Wymieranie świerków w Polsce będzie np. zmniejszać liczebność włochatki zwyczajnej i sóweczek, które związane są z dojrzałymi lasami iglastymi (Guterres i Sampaio de Lemos, 2018, Ševčík i in., 2021).

Cieplejsza wiosna uruchamia więc de facto całą kaskadę efektów wpływających na środowisko naturalne i systemy stworzone przez ludzi. Wiele z tych zmian jest trudnych do przewidzenia, tym bardziej, że globalna temperatura nadal rośnie. W zależności od tego, ile dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych ostatecznie wprowadzimy do atmosfery, wiosenne temperatury mogą do końca stulecia wzrosnąć o dalsze 1-3℃ (Kundzewicz i in., 2017, Klimada2.0) 

Przyszłość pod znakiem ulew i susz

W przyszłości mogą zwiększyć się różnice pomiędzy regionami Polski. O ile wiosna na północy będzie prawdopodobnie bardziej mokra, to w centrum i na południowym zachodzie – nieco suchsza. Pod koniec XXI w. dla scenariusza „biznes-jak-zwykle” (RCP 8.5) roczne sumy opadów miałyby w Polsce wzrosnąć, za co przede wszystkim odpowiadałyby wyższe opady wiosną. Niekoniecznie jednak przełoży się to np. na poprawę wilgotności gleby. Jednocześnie bowiem nasili się parowanie i wzrośnie liczba ulew. Liczba okresów z intensywnymi opadami będzie rosnąć, szczególnie na wschodzie. Do połowy XXI w. maksymalny dzienny opad będzie wyższy o 20-40 mm niż obecnie, a pod koniec XXI w. nawet o 60-80 mm. Zwiększy to zdecydowanie ryzyko powodzi błyskawicznych. Mniej dni z ulewami (nawet o 10 dni) będzie za to na zachodzie (Kundzewicz i in., 2017, Falarz i in., 2021).

W części regionów będą do tego wydłużać się okresy suche –  nawet o 5 dni – np.: w centralnej części Polski i na Polesiu. Będzie to jeden z czynników przykładających się do wzrostu zagrożenia pożarowego wiosną w regionach środkowych i zachodnich. Coraz częściej mogą więc pojawiać się zakazy wstępu do lasów, a domy w ich pobliżu będą bardziej narażone na strawienie przez ogień.  

Suche kwietnie będą także zwiększać ryzyko pojawiania się silnych susz latem, a burze pyłowe mogą stać się bardziej powszechne (Camia i in., 2017, Karamuz i Romanowicz, 2021).

Co ze „snem zimowym” roślin?

Okres wegetacyjny będzie dalej się wydłużał. Pod koniec wieku, dla scenariusza „biznes-jak-zwykle” średnio o 40-50 dni, a na zachodzie i północy nawet o 2 miesiące w stosunku do średniej  z lat 1971–2000. W dużej mierze będzie to wynikać z przesuwania się początku termicznej wiosny (okresu o średnich temperaturach dobowych między 5 i 15°C). Pod koniec wieku dla scenariusza „biznes-jak-zwykle” będzie się ona zaczynać 5-6 tygodni wcześniej w stosunku do średniej z lat 1971-2000, a we wschodniej części wybrzeża nawet ponad 12 tygodni. Będzie temu towarzyszyć wydłużanie okresu bez mrozów – o co najmniej 40 dni (Falarz i in., 2021)

Zagrożenie wiosennymi przymrozkami jednak nie minie. Cieplejsza zima i wiosna zwiększają za to ryzyko problemów z jarowizacją (przechłodzeniem) niezbędnym do zakwitnięcia wielu gatunków uprawnych roślin. Część owoców i warzyw może więc stawać się coraz droższa. Presja ze strony owadów, w przypadku rolnictwa konwencjonalnego (gdzie stosuje się tak zwaną chemię rolną, czyli syntetyczne nawozy i pestycydy) i przemysłowego (opartego o wielkoobszarowe monokultury i fermy wielkotowarowe) będzie zwiększać koszty produkcji rolniczej chociażby ze względu na konieczność częstszego stosowania oprysków. Będzie to dodatkowo wpływać niekorzystnie na pożyteczne owady np. pszczoły a także na zdrowie zwierząt. Pojawić mogą się także nowe gatunki zagrażające roślinom czy nowe choroby wirusowe, bakteryjne czy grzybowe (Kijowska-Oberc i in., 2020). 

Zmieniać będzie się środowisko życia wielu zwierząt, co doprowadzi do nowych interakcji między nimi. Ucierpią ekosystemy zależne od wiosennych powodzi, a przesuszona gleba będzie łatwiej niszczona. Wszelkie możliwe problemy, których początkiem są zmiany warunków w marcu czy kwietniu, trudno jednak sobie wyobrazić. Póki co bilans zysków i strat przemawia jednak raczej na niekorzyść ciepłych, słonecznych wiosen.

The post Wiosna się wysusza appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Zimowe temperatury w Polsce – jak się zmieniły?

W Polsce, co najmniej od połowy XX w., najszybciej rosną przeciętne temperatury latem i zimą. Według danych IMGW-PIB, w przypadku zimy ocieplenie między okresem 1961-1990 a 1994-2023 wyniosło  1,3°C – nieco więcej niż w przypadku średnich rocznych (1,1°C). Nie był to jednak wzrost jednorodny: między poszczególnymi regionami kraju wystąpiły spore różnice. Najsłabiej (o niej niż 0,7°C) ociepliło się na Podkarpaciu i w Kotlinie Kłodzkiej. Im bliżej wybrzeża, tym ocieplenie było wyraźniejsze: w północno-wschodniej części kraju (na tzw. “polskim biegunie zimna”) osiągnęło ponad 1,7°C. 

W ostatnich 20-30 latach wzrost średnich temperatur wszystkich pór roku był szczególnie szybki. Mimo to, od początku XXI w. co najmniej trzy zimy (2010, 2011 i 2013) można uznać za bardzo zimne w porównaniu do średniej z drugiej połowy XX w. Nie jest to zaskakujące, bo duże wahania warunków pogodowych (w tym z roku na rok) są typowe dla naszego regionu (Kundzewicz i in., 2017, Falarz i in., 2021, Kejna i Rudzki, 2021, Tomczyk i in., 2021).

Mrozy całkiem nie znikną

Duże różnice w temperaturach czy śnieżności poszczególnych zim wynikają w dużej mierze z naturalnej zmienności klimatu: przepływów wód oceanicznych i mas powietrza, oraz wymiany energii między nimi. Globalne ocieplenie wpływa na obie te rzeczy, a procesy, które mają znaczenie dla klimatu i pogody w Polsce, zachodzą często tysiące kilometrów od naszych granic np. na Oceanie Atlantyckim. 

Zmianom ulega m.in. „indeks Oscylacji Północnoatlantyckiej (NAO)”. Opisuje on różnicę ciśnień między wyżem azorskim a niżem islandzkim – jeśli jest mała, wskaźnik przyjmuje wartość ujemną. Wzrasta wtedy prawdopodobieństwo, że zima w Polsce będzie mroźna i śnieżna. Obserwacje z ostatnich dekad pokazują jednak, że indeks coraz częściej jest dodatni, co wiązane jest z łagodniejszą zimą w naszych szerokościach. Z drugiej strony mały zasięg lodu morskiego w Arktyce sprzyja napływowi zimnych mas powietrza z północy nad Europę –  podobnie dzieje się po epizodach tzw. nagłego ocieplenia stratosferycznego (SSW) nad biegunem. Prognozy pokazują, że tworzące się w ten sposób „strefy zimna” będą w przyszłości rozciągać się bardziej na południe, a same SSW być może nawet staną się częstsze w cieplejszym klimacie. Mroźne zimy, a tym bardziej mroźne dni czy tygodnie, będą więc nadal pojawiać się w Polsce (Cattiaux i in., 2010, Baldwin i in., 2020, Domeisen i in., 2020, Falarz i in., 2021, Tomczyk i in., 2021, Blackport i Fyfe, 2022, Liang i in., 2022) (zobacz też: Drzewka pomarańczowe? Raczej susza i grad, „Ostatni obszar lodu” i Anomalie pogodowe, Arktyka i prąd strumieniowy).

Na częstotliwość odwilży będą natomiast wpływać zmiany w przemieszczaniu się  i właściwościach cieplejszych mas powietrza polarno-morskiego docierającego do nas znad Atlantyku. Coraz częściej zatrzymują się one w swojej naturalnej wędrówce na wschód i powodują nasilone topnienie śniegu w regionach, nad którymi przebywają dłużej.

Obserwacje pokazują, że liczba dni z mrozem (<0 °C) w Polsce znacząco się zmniejszyła w ostatnich 2-3 dekadach. W niektórych latach było ich mniej niż 90, podczas gdy jeszcze w połowie XX w. bywało ich ok. 120. Najszybciej dni z mrozem ubywa na północnym zachodzie Polski – ok. 5 na dekadę. W dużej mierze wynika to z bliskości morza, które stanowi duży zbiornik ciepła i w którego sąsiedztwie rzadziej niż w głębi lądu występują zarówno bardzo wysokie jak bardzo niskie temperatury. Najwolniej zachodzą zmiany na południu, szczególnie w Karpatach (około 3-4 dni na dekadę) (Kejna i in., 2009, Falarz i in., 2021).

Mizerna warstwa śniegu

Zarówno liczba dni z pokrywą śnieżną jak i jej grubość podlegają w Polsce dużym wahaniom wynikającym z naturalnej zmienności naszego klimatu. Utrudnia to wychwycenie długoterminowych trendów, jednak na przestrzeni ostatnich 100 lat zanotowano niewielki spadek obu wskaźników. Wyższe temperatury zimą oznaczają nie tylko, że śnieg szybciej topnieje, ale że opady zimowe to raczej deszcz niż śnieg – co obniża szanse na zbudowanie grubej pokrywy śnieżnej.

Od lat osiemdziesiątych trend spadkowy liczby dni z pokrywą śnieżną stał się wyraźniejszy. Największe zmiany dotyczyły, zachodniej części Polski, gdzie średnie temperatury roczne rosną najszybciej. Między okresem 1961-1990 a 1993-2022 liczba dni z pokrywą śnieżną zmniejszyła się tu o ponad 25%, najwięcej w okolicy Poznania. Tutaj też występowały największe różnice między zimami. Wynika to m.in. z większego niż na wschodzie kraju, wpływu naturalnej zmienności, w tym zjawisk zachodzących nad Oceanem Atlantyckim. Najmniejsze wahania oraz najmniejszy spadek dotyczył wysokich gór, gdzie w utrzymaniu pokrywy śnieżnej pomaga większa wysokość nad poziomem morza a co za tym idzie – temperatury niższe niż na nizinach (Szwed i in., 2017, Falarz i Bednorz, 2021, Tomczyk i in., 2021). 

Brak śniegu powoduje, że zmniejsza się albedo danego terenu (więcej promieniowania słonecznego jest pochłaniane przez grunt). Skutkiem jest wzrost lokalnej temperatury, który napędza dalsze tajanie śniegu. Takie sprzężenie zwrotne jest odpowiedzialne w dużym stopniu za rosnące temperatury zim oraz spadek liczby dni chłodnych we wschodniej części Europy (Falarz i in., 2021). 

Słabe uzupełnienie magazynów wody

Gdy zimą zamiast śniegu pada deszcz, magazynowanie wody w krajobrazie jest trudniejsze. Woda spadająca z deszczem w dużej części spływa po powierzchni gruntu do strumieni i rzek, a dalej do morza. Jeśli ziemia nie jest zamarznięta, część opadu wsiąka w glebę. Jednak rośliny znajdujące się w stanie „snu zimowego” nie pobierają jej. To oznacza, że nie działa jeden z kluczowych mechanizmów, który w ciepłych porach roku pozwala zatrzymać wodę na terenie objętym opadem. Wiosną i latem rośliny rozwijają się i pobierają wodę z gleby. Gromadzą ją w swoich tkankach a potem poprzez transpirację dużą jej część oddają do atmosfery. Może ona później wrócić na ten sam obszar w postaci opadów czy mgły (zobacz też: Podniebne rzeki: jak wylesianie wpływa na globalny cykl hydrologiczny). Zimą ten efekt po prostu nie działa. 

Część wody deszczowej przesiąkającej w głąb gleby, może zasilać wody gruntowe, jednak jest jej znacznie mniej niż w przypadku wiosennego topnienia zalegającego śniegu. Dodatkowo, jest ona później trudno dostępna dla roślin z krótkimi systemami korzeniowymi (nie sięgającymi do wód gruntowych). 

Pokrywa śnieżna pozwala dużo lepiej niż opady deszczu uzupełniać zasoby wody w krajobrazie. Śnieg gromadzi się, gdy rośliny są w “uśpieniu” i powoli uwalnia wodę do gleby na wiosnę, gdy wzrost roślin, ich zapotrzebowanie na wodę i wrażliwość na jej niedobory są największe. Jeśli nie ma pokrywy śnieżnej lub stopnieje ona jeszcze przed okresem wegetacyjnym, wzrost i rozwój roślin może być zaburzony. Dodatkowo, brak pokrywy śnieżnej i dodatnie temperatury zimą nasilają parowanie z powierzchni gruntu, co również pozbawia glebę wody. Szczególnie problematyczny może być brak śniegu w lutym, który często bywa miesiącem z najniższymi przeciętnymi opadami.

Coraz częstsze susze 

Na przełomie XX i XXI w. termin roztopów przesunął się o kilka dni w stosunku do drugiej połowy XX w. Ta sytuacja, wraz ze:

• zmniejszającą się grubością pokrywy śnieżnej,
• większym wysuszaniem odkrytej gleby w wietrzne, zimowe dni,
• wyższymi temperaturami, które zarówno zimą jak i wiosną zwiększają parowanie (tym samym grunt szybciej wysycha),
• oraz rosnącą przewagą deszczu nad śniegiem zimą

spowodowała, że coraz częściej mamy do czynienia z wiosennymi suszami. Od 1951 r. intensyfikują się susze atmosferyczne (czyli niedobory opadów), szczególnie w południowo-zachodniej części kraju, a co najmniej od lat 80. notuje się widoczny spadek wilgoci gleby wiosną (mogący prowadzić do suszy rolniczej).  Powtarzające się bezśnieżne zimy oraz suche wiosny i lata mogą powodować, że susze w niektórych miejscach stają się właściwie wieloletnie (Kozyra, Wawer, 2017, Kundzewicz i in., 2017, Karamuz i Romanowicz, 2021, Kalbarczyk i Kalbarczyk, 2022, Somorowska 2022). 

Przykładem jest susza z 2020 r., która nastąpiła po 2 suchych latach (2018 i 2019), ciepłej zimie 2019/20 i bardzo suchej wiośnie. Według Copernicus Climate Change Service/ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts), zima 2019/20 była najcieplejsza w historii obserwacji w Europie. Choć opady jesienią 2019 i zimą były niemal zbliżone do normy wieloletniej dla okresu 1981–2010, nie wystarczyło to, żeby poprawić kiepską sytuację hydrologiczną po lecie. Tym bardziej, że w lutym 2020 parowanie z powierzchni gruntu było ekstremalnie wysokie, a opady miały przede wszystkim postać ulewnych deszczów, przez co większość wody spływała szybko do rzek, zamiast nawilżać glebę. W efekcie wiosna 2020 r. była  bardzo sucha, a największe problemy z wodą wystąpiły w centralnej części Polski. W takich warunkach dodatkowo nasila się erozja wietrzna, czyli porywanie ziaren gleby przez wiatr. W wielu miejscach  doprowadziło to do burz pyłowych. (Józefaciuk i in, 2014, Pińskwar  i in., 2020) (zobacz też: Coraz częstsze susze w Polsce – konsekwencja zmiany klimatu i działań anty-adaptacyjnych). 

Od erozji gleb do zakwitów sinic

Ponieważ zimą gleba jest słabiej chroniona przez roślinność, opady deszczu w tej porze roku skutkują nasiloną erozją wodną gleb. Woda wymywa cząsteczki gleby, spłukuje do rzek składniki odżywcze, w tym azot i fosfor oraz wiele zanieczyszczeń. Przewiduje się, że na niektórych obszarach Polski największe straty azotu będą miały miejsce właśnie zimą, a nie „tradycyjnie” wiosną. Mogą być one dodatkowo większe niż wiosenne, gdyż poza okresem wegetacyjnym azot (podobnie jak woda) nie jest przyswajany przez rośliny, jego zasoby w glebie są więc większe. Wpłynie to na pogorszenie jakości gleb i wody w rzekach (Kundzewicz i in., 2017). (Zobacz też: Z pól do morza – nawozy a środowisko i klimat). 

Zanieczyszczenie wód, może skutkować nadmiernym rozrostem roślin wodnych i fitoplanktonu latem np. zakwitem sinic, często toksycznych, w zbiornikach, jeziorach i morzach. Sinicom dodatkowo sprzyja wzrastająca, wraz z ociepleniem klimatu, temperatura powietrza i wody latem oraz niskie stany wód (zobacz też: Urlop z  sinicami).

Gorsze zimowanie roślin

Pokrywa śnieżna o grubości powyżej 10-20 cm, stanowi izolator termiczny między atmosferą a gruntem: łagodzi ekstremalnie niskie temperatury przy jego powierzchni. Gdy jej brakuje, rośliny są bardziej narażone na przemarzanie. Może to skutkować uszkodzeniami np. zbóż ozimych (sianych jesienią) czy odsłoniętych korzeni drzew. Zmienność pogody zimą – częstsze, dłuższe i cieplejsze odwilże – jest więc dla roślin problematyczna. Podczas odwilży nie tylko znika warstwa śniegu, ale też rośliny “odzwyczajają się” od zimna, co zmniejsza ich odporność na mrozy, które mogą później wrócić. Ryzyko uszkodzeń zimowych upraw niekoniecznie musi więc spadać proporcjonalnie do wzrostu temperatury powietrza jak mogłoby się intuicyjnie wydawać (Iwańska i Stępień, 2019, Rapacz i in., 2022). 

Sytuację pogarsza fakt, że ze względu na cieplejszą jesień, szczególnie listopad, “przyzwyczajanie”  roślin do chłodu zachodzi coraz później w ciągu roku. Problemy z przygotowaniem do zimowania mogą mieć znaczenie np. dla plonów pszenicy ozimej. Biorąc pod uwagę, że jest to jedna z najważniejszych roślin uprawnych w Polsce, uszkodzenia zimowe mogą w tym przypadku powodować spore straty ekonomiczne, szczególnie w połączeniu z wiosenną suszą. Taka sytuacja miała miejsce np.: na przełomie 2011/2012. Ze względu na zachodzące zmiany w porach roku, zmienność plonów pszenicy ozimej jest obecnie na poziomie roślin strączkowych, których plony dotychczas były uważane za najmniej stabilne (Kundzewicz i in., 2017,Iwańska i Stępień, 2019, Rapacz i in., 2022). 

Nadchodzą gatunki ciepłolubne 

Im rzadsze i krótsze będą okresy mrozów w Polsce, tym łatwiej będą rozprzestrzeniać się u nas gatunki, którym niskie temperatury szkodzą. Nawet jedna ciepła zima może wystarczyć by „zadomowiły” się organizmy zawleczone przez ludzi lub nietypowe dla naszej szerokości geograficznej. Część z nich może powodować szkody na polach lub w lasach gospodarczych (Kijowska-Oberc i in., 2020, Gullino i in., 2022). Część zaś może okazać się wręcz zabójcza dla gatunków rodzimych (które dotąd “wygrywały” lepszym przystosowaniem do niższych temperatur), wypierając je i ostatecznie zastępując. Taki proces zmienia funkcjonowanie ekosystemów, a jego skutki są często trudne do przewidzenia tak dla przyrody, jak i dla człowieka. 

Przykładowo, w ostatnich latach notuje się na europejskich drzewach dużo więcej jemioły pospolitej. Szczególnie niepokojące są uszkodzenia sosen zwyczajnych, które w Polsce stanowią ok 60% drzew w lasach. Jemioła jest wrażliwa na niskie temperatury, więc wraz z ocieplaniem jej zasięg będzie się rozszerzał. Sprzyja jej także osłabienie drzew, w Polsce wynikające najczęściej z susz. Z tego powodu szczególnie dużo jemioły jest w zachodnio-środkowej części kraju (Lech i in., 2020).

Sosnom, głównie w lasach gospodarczych, może także zaszkodzić pojawienie się w Polsce np. ćmy korowódki śródziemnomorskiej. Wyższe temperatury zimą już teraz ułatwiają przetrwanie larw i rozprzestrzenianie dorosłych osobników poza południowe obszary Europy, gdzie tradycyjnie występowała. Gąsienice korowódki nie tylko żerują na sosnach ale stanowią także pewne zagrożenie dla ludzi i zwierząt. Dotknięcie ich, czy w przypadku zwierząt wzięcie do pyska, może powodować ostre stany zapalne skóry i błon śluzowych. Pojawienie się tych ciem może więc mieć także negatywne skutki dla dzikich i udomowionych zwierząt (np. psów), które nie miały z nimi wcześniej styczności (Kriticos i in., 2013, Kaszak i in. 2015). 

Na skutek podobnych zmian w ekosystemach, zagrożona będzie, oprócz bioróżnorodności, również gospodarka i bezpieczeństwo człowieka. Zaburzeniu może bowiem ulec zdolność dostarczania przez ekosystemy “usług”, takich jak oczyszczanie powietrza, retencja wody, w tym zapobieganie powodziom i łagodzenie suszy, tworzenie gleb, produkcja pożywienia i materiałów roślinnych (np. drewna) itd. (Kijowska-Oberc i in., 2020,, raport IPCC AR6, 2022) (zobacz też: Nowe klimaty Ziemi – o nich nie było na geografii). 

Kłopoty dla tutejszych 

Ciepłe zimy już wpływają na zamieszkujące Polskę rośliny i zwierzęta, powodując  np. skrócenie lub zanik snu zimowego czy brak odpowiedniej długości okresu chłodnego, którego część roślin wymaga, by na wiosnę wypuścić kwiaty lub wykiełkować (wernalizacja). W Polsce obserwowane są zakłócenia hibernacji m.in. części gatunków nietoperzy oraz niedźwiedzi. Krótsza hibernacja może skracać  ich życie a także pogarszać kondycję i utrudniać reprodukcję. Ocieplenie wpływa również na zasięgi gatunków nietoperzy i ich strategie zimowania (Bojarska i in., 2019, Gottfried i in., 2020, Kijowska-Oberc i in., 2020, Gullino i in., 2022). 

Tego typu zmiany oznaczają, że zaczynają się ze sobą stykać gatunki, które dotąd były od siebie odizolowane. Może to sprzyjać np. rozprzestrzenianiu pasożytów i chorób. W przypadku nietoperzy jest to o tyle istotne, że są one jednym z ważnych „rezerwuarów” wirusów a do tego łatwo się przemieszczają. Z punktu widzenia zdrowia ludzi i innych zwierząt znaczenie mają także m.in. zmiany liczebności gryzoni, które mogą być nosicielami chorobotwórczych mikroorganizmów (np. krętków Leptospira czy hantawirusów) i na których chętnie żerują kleszcze. Większe populacje gryzoni np. po cieplejszych zimach, mogą więc prowadzić do częstszych zachorowań na boreliozę czy leptospirozę u ludzi (Mihalca i Sándor, 2013, Pijnacker i in., 2014, Gliwicz i Jancewicz, 2016, ,, Carlson i in., 2022) (zobacz też: Wirusy, bakterie i spółka – choroby w cieplejszym świecie i Kleszcze, patogeny i klimat).

Bez kry lodowej

W wyniku wzrostu temperatur zimą, zmniejsza się także pokrywa lodowa na jeziorach i Bałtyku. Jej obecność wpływa na procesy biologiczne oraz właściwości wody, np. ogranicza nagrzewanie jej powierzchni wiosną. Gdy lodu nie ma, uruchamiają się całe kaskady zmian w ekosystemach.  \W przypadku Bałtyku widoczny jest chociażby spadek populacji fok (np. nerpy obrączkowanej), które rozmnażają się na lodzie czy pogarszanie warunków bytowania części gatunków ryb, istotnych z gospodarczego punktu widzenia np. dorszy (Gröger i in., 2014, Meier i in., 2022, Pärn i in., 2022, raport IPCC AR6, 2022) (zobacz też: Oceany będą pochłaniały coraz mniej dwutlenku węgla i Mało które morze ogrzewa się tak szybko jak Bałtyk. Co go czeka?). 

Lód na morzu – gdy występuje – chroni powierzchnię wody przed wiatrem. Jego prędkości są największe jesienią i zimą, a w środkowej części polskiego wybrzeża, wartości maksymalne rosną od kilku dekad. Silne wiatry powodują powstawanie większych fal i mocniejsze piętrzenie wody, co w rezultacie prowadzi do zalewania wybrzeża. Gdy nie ma choć częściowej pokrywy lodowej, takie fale dużo bardziej wdzierają się na plaże, co może prowadzić do ich „zabierania”. (Falarz i in., 2021, Weisse i in., 2021, Meier i in., 2022, Leppäranta, 2023). 

Choć lód może chronić wybrzeże przy wysokim stanie morza, to gdy zostanie połamany i spiętrzony może naruszać osady na dnie i powodować ich przesuwanie wraz z ruchem lodu. Może to szkodzić infrastrukturze np. przybrzeżnym kablom. W przyszłości powierzchnia Bałtyku będzie bardziej wzburzona, co najmniej w jego północnej części, zarówno na skutek wzrostu prędkości wiatrów jak i zanikania pokrywy lodowej. Można się więc spodziewać większej erozji (niszczenia) wybrzeża i większego zagrożenia dla budowli nabrzeżnych. (Falarz i in., 2021, Weisse i in., 2021, Meier i in., 2022, Leppäranta, 2023). 

Zerwane linie energetyczne

Wichury i orkany niszczą również budynki, linie energetyczne, szklarnie w gospodarstwach rolnych i powalają drzewa w lasach. Przykładowo orkan Ksawery (2013 r.) spowodował ok. 40 milionów zł  strat w Polsce, głównie na wybrzeżu, a w lutym 2022 r., po przejściu orkanu Eunice, ubezpieczyciele przyjęli zgłoszenia ponad 20 tys. szkód wstępnie oszacowanych również na ok. 40 mln zł. Liczba zgłoszeń w lutym 2021 r. była 3-8 razy większa niż w przypadku bezwietrznych tygodni (Rucińska, 2019). 

Choć w ostatnich 30-40 latach przy powierzchni gruntu widoczny był w Europie raczej spadek średnich prędkości wiatrów, wynikający prawdopodobnie ze wzrostu szorstkości podłoża oraz emisji aerozoli, to sytuacja może się zmienić w przyszłości. Prognozy wskazują na możliwy wzrost liczby wichur w Środkowej Europie o ok. 20%, a prędkości wiatrów o 7-10%, choć istnieją tu duże rozbieżności (Forzieri i in., 2016, Vautard i in, 2019,). 

Wichury są na drugim miejscu w Europie, za powodziami, jeśli chodzi o powodowanie zniszczeń kluczowej infrastruktury – obecnie odpowiadają za ok. 1/4 uszkodzeń. Prognozy dla  Polski w. przewidują do końca XXI wieku ok. 30% wzrost szkód związanych z silnym wiatrem w przypadku scenariuszy średnich i wysokich emisji. Najbardziej zagrożone są linie przesyłowe, a wśród regionów – wybrzeże i północno-zachodnia część kraju (Forzieri i in., 2016, Gaska, 2021). 

Pożegnanie z nartami

W przyszłości można się spodziewać, że w Polsce raz na pięć lat wszystkie zimowe miesiące będą mieć dodatnie temperatury średnie. W takich warunkach na większości obszarów nizinnych pokrywa śnieżna nie będzie miała możliwości się utrzymać. Prognozy przewidują, że w przypadku scenariusza RCP 8.5 maksymalna grubość pokrywy śnieżnej spadnie do 2050 r. o ok. 20% i o ok. 40% do 2100 r. (Szwed i in., 2017, Falarz i in., 2021, Tomczyk i in., 2021) 

W związku z tym pogorszą się np. warunki dla turystyki narciarskiej. W Polsce, w sezonie 2015/2016 wartość ekonomiczna ośrodków narciarskich wyniosła prawie 9 mld złotych, co stanowiło ok. 0,5% krajowego PKB z 2016 r. Wiele regionów górskich opiera swoje dochody w dużej mierze na turystyce. W przyszłości, nawet w Alpach, tylko wyżej położone stacje (pow. 1200 m npm) będą miały szansę generować dochód (Gilaberte-Búrdalo i in., 2014, Berbeka, 2018, IPCC AR6, 2022). 

W Polsce w nadciągających dekadach, wystarczająco dużo śniegu będą miały najprawdopodobniej tylko wyżej położone ośrodki w Karpatach. Przy wzroście globalnej temperatury o 2°C nisko położone ośrodki będą mogły polegać tylko na sztucznym naśnieżaniu, co będzie zagrażać stabilności finansowej tych najmniejszych, nasilać konflikty związane z wykorzystaniem zasobów wodnych i negatywnie wpływać na środowisko naturalne (Gilaberte-Búrdalo i in., 2014, Alberton i in., 2017,,Urban i in., 2019, raport IPCC AR6, 2022). 

“Nowe” polskie zimy

W okresie 2021–2050 liczba dni z temperaturami poniżej 0°C spadnie o co najmniej 10-20 na południu Polski i 20-30 dla północy. Pod koniec XXI w. w scenariuszu BAU (“business as usual”, czyli przy braku ograniczeń emisji gazów cieplarnianych) – o ok. 50-60 dla całego kraju (przy średniej dla okresu 1961-1990 69 dni) a w regionie gór o 80-90 (przy średniej dla okresu 1961-1990 100-120 dni). Przy globalnym ociepleniu o 2°C fale zimna staną się tylko marginalnym zagrożeniem dla mieszkańców europejskich miast. Można to by uznać za optymistyczną wiadomość – zmniejszy się zagrożenie dla zdrowia ludzi związane z mrozami czy zapotrzebowanie na ogrzewanie. Sytuacja nie jest jednak taka prosta (zobacz też: Zmiana klimatu w Polsce na mapkach). 

Większość zgonów zimą w Polsce nie jest związana ze stresem zimna, ale zanieczyszczeniem powietrza wynikającym ze spalania paliw stałych m.in. węgla, szczególnie w warunkach bezwietrznych powodujących smog. W okresie  1989 – 2012 liczba zejść śmiertelnych na skutek wychłodzenia organizmu nawet podczas najostrzejszych zim nie przekraczała 500, a podczas przeciętnych rzadko sięgała 200. Zgonów wynikających ze złej jakości powietrza jest natomiast w Polsce ponad 46 000 rocznie. Nawet gdy nie będzie mrozów, ogrzewanie będzie nadal potrzebne. Oznacza to, że liczba zgonów zimą wcale nie musi znacząco się zmniejszyć, jeśli większość domów będzie nadal ogrzewana tak, jak do tej pory. Także zapotrzebowanie na energię w ujęciu rocznym nie musi zmaleć. Spadek zapotrzebowania zimą może bowiem zostać zniwelowany przez rosnące zapotrzebowanie na chłodzenie latem (Kundzewicz i in., 2017,  Falarz i in., 2021,  raport IPCC AR6, 2022).

Zmieniające się warunki podczas polskich zim powodują, że w przyszłości trudniej będzie uprawiać turystykę narciarską, a rolnictwo będzie zmagać się z suszami i pojawianiem się nowych owadów oraz chorób roślin i zwierząt. Wszystko wskazuje na to, że bezśnieżne zimy nie będą dla nas zbyt korzystne. Ewentualne zyski, takie jak wzrost plonów niektórych upraw czy tempa wzrostu lasów, mogą być krótkoterminowe i niekoniecznie wyrównywać  inne straty (raport IPCC AR6, 2022). 

Anna Sierpińska

konsultacja merytoryczna: prof. Iwona Wagner, prof. Jacek Piskozub, dr Aleksandra Kardaś

The post Polska zima topnieje w oczach appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.