Mit: Globalne ocieplenie się skończyło

Badając zmiany klimatu, trzeba wziąć pod uwagę szereg różnorodnych czynników, takich jak zmiany temperatury powietrza przy powierzchni Ziemi, temperatury na różnych wysokościach w atmosferze, zmiany temperatury nad lądami, nad oceanami i w samych oceanach na różnych głębokościach, zmiany pokrywy śnieżnej, topnienie lodu, i wiele innych czynników.
Badania pokazują że pokrywy lodowe topią się, tracąc co roku setki miliardów ton lodu, poziom mórz rośnie coraz szybciej, ocean gromadzi energię, a liczne gatunki zwierząt i roślin migrują w kierunku biegunów. Wszystkie te zjawiska potwierdzają, że globalne ocieplenie wciąż postępuje – nawet jeśli w przypadku jednego z nich trend zostanie zaburzony, pozostałe wciąż jeszcze dają wystarczające świadectwo zmian.

Spójrzmy na analizę bilansu energetycznego Ziemi obejmującego nie tylko atmosferę ale też oceany, obszary lądowe i ciepło topnienia lodu, zamieszczoną w artykule „Obserwowalny bilans energii Ziemi od 1950 roku” (Murphy 2009). Aby obliczyć całkowitą ilość zgromadzonej na Ziemi energii, autorzy wykorzystali dane pomiarowe dotyczące ilości ciepła w górnej, 700 metrowej warstwie oceanu, a także z głębszych warstw, aż do 2000 metrów głębokości. Zawartość ciepła w atmosferze obliczyli na podstawie danych o temperaturach na powierzchni i pojemności cieplnej troposfery. W ostatecznych obliczeniach zostały uwzględnione również ciepło uwięzione w glebie i energia potrzebna do topnienia lodu.

Jak widać na rysunku 2, od 1970 roku, ilość ciepła zmagazynowanego na Ziemi wzrastała w tempie 6 x 10²¹ J rocznie. Innymi słowy, planeta akumulowała energię w tempie 190 260 GW (gigawatów, czyli miliardów watów). Dla porównania –  typowa elektrownia atomowa ma moc elektryczną 1 GW  (co wraz z ciepłem odpadowym daje moc cieplną 3 GW). Obserwowane tempo akumulacji energii w systemie klimatycznym odpowiada więc sytuacji, w której 60 tysięcy elektrowni atomowych wysyła całą produkowaną przez siebie energię prosto do oceanów. Efektem tego jest dalszy przyrost zmagazynowanej w nich energii.

Jak ta liczba wpisuje się w wyniki innych badań? Willis (2004) połączył pomiary satelitarne z pomiarami ciepła oceanicznego i oszacował tempo ocieplenia oceanu na +0.85 ± 0.12 W/m² w latach 1993 do 2003. Hansen (2005), na podstawie pomiarów ciepła zgromadzonego w oceanach obliczył, że energia zatrzymywana przez planetę w roku 2003 wynosiła 0.85 ± 0.15 W/m². Trenberth i in. (2009)  przeanalizował pomiary satelitarne przychodzącej i wychodzącej energii radiacyjnej od marca 2000 roku do maja 2004 roku i stwierdził, że Ziemia akumulowała ciepło w tempie 0.9 ± 0.15 W/m².

Wszystkie te wyniki są ze sobą zgodne i wszystkie stwierdzają statystycznie znaczące zachwianie bilansu energetycznego Ziemi i akumulację energii w układzie. Globalne ocieplenie nadal postępuje.

Trend może być zaburzany…

  Przyglądają się rysunkowi 2 możemy zauważyć, że energia zgromadzona w atmosferze i powierzchni gruntu jest niewielka w porównaniu z tą zgromadzoną w oceanie (wąski brązowy pasek reprezentujący „ląd i atmosferę” obejmuje też ciepło zużywane do topnienia lodu). Dzieje się tak dlatego, że pojemność cieplna atmosfery i gruntu jest mała w porównaniu z pojemnością cieplną oceanu. W efekcie stosunkowo niewielkie przepływy ciepła pomiędzy atmosferą i oceanem mogą spowodować znaczące zmiany w temperaturze powierzchniowej – nawet okresowe spadki średniej.

Jednym ze zjawisk, które zaburzają trend zmian średniej temperatury powierzchni Ziemi, jest występowanie na zmianę El Nino („chłopczyka”) i La Nini („dziewczynki”) – dwóch typowych sytuacji atmosferyczno-oceanicznych, dyktujących pogodę nad południowym Pacyfikiem i nie tylko. Podczas El Nino wiatry wiejące nad południowym Pacyfikiem słabną lub zmieniają kierunek na zachodni. Gdy sytuacja odwraca się – wiatry przybierają na sile a temperatury powierzchni wody spadają – mówimy, że występuje La Nina.

Ze względu na olbrzymi zasięg zjawiska (Rysunek 3), występowanie „chłopczyka” lub „dziewczynki” odbija się na średnich temperaturach całej Ziemi (El Nino „grzeje”, La Nina „chłodzi”). W okresach rzędu 30 lat i dłuższych wpływ obu zjawisk na ogół się równoważy, jednak krótkoterminowo (np. na przestrzeni dekady) dominacja jednego z nich znacząco wpływa na trendy temperatury, opadów i in. Jak wykazano w pracy Kosaki i Xie opublikowanej ostatnio w Nature, chociaż od lat siedemdziesiątych (a zwłaszcza po 1992 r) mamy do czynienia z dość stabilnym, stopniowym wzrostem temperatur, wzmożone występowanie La Ninii wciąż jest w stanie nieco przyćmić ten trend na okres kilku lub kilkunastu lat (to jedna z przyczyn plotek o „zatrzymanym ociepleniu” na początku XXI wieku). Z kolei pojawienie się El Nino skutkuje przepływem dużych ilości ciepła z wód Oceanu Spokojnego do atmosfery i skokami temperatury powierzchni Ziemi, takimi jak w latach 1998 czy 2010. Te i podobne przepływy ciepła pomiędzy różnymi elementami ziemskiego systemu klimatycznego są powodem, dla którego wykres temperatury powietrza przy powierzchni tak mocno fluktuuje.

W pracy Fostera i Rahmstorfa (2011) zamieszczono analizę zmian globalnej średniej temperatury powierzchni Ziemi, z której usunięto przejściowe wpływy oscylacji El Niño-La Niña (ENSO), aktywności słonecznej i wulkanicznej. Jeśli zastosujemy poprawki znoszące te efekty, wyraźnie widać, że średnia temperatura wciąż rośnie (Rysunek 4).

… a w dodatku był ostatnio zaniżony

Obliczanie średniej temperatury globalnej na podstawie danych ze stacji meteorologicznych poważnie utrudnia fakt, że nie w niektórych regionach (szczególnie z Arktyki, Antarktydy i niektórych częściach Afryki) stacji po prostu nie ma. Oczywiście, gdyby regiony te ocieplały się w tempie takim jak reszta powierzchni Ziemi, nie powodowałoby to rozbieżności między obserwowanym, a rzeczywistym tempem ocieplania się powierzchni Ziemi. Jednak jeśli tempo ocieplania się obszarów, na których nie ma naziemnych pomiarów temperatury, różni się od średniego tempa wzrostu temperatury na powierzchni Ziemi, pojawi się błąd systematyczny, powodujący błędne oszacowanie tej ostatniej wartości. I to właśnie się zdarzyło. Temperatury w Arktyce rosną znacznie szybciej niż na pozostałym obszarze planety. Pokazują to obserwacje satelitarne i wyniki reanaliz, a potwierdza szybki zanik lodu pływającego.

Regiony, w których temperatura rośnie najszybciej (w szczególności Arktyka), są pomijane w analizach HadCRUT i NOAA, przez co wzrost średniej temperatury globu raportowany przez te ośrodki jest zaniżony. Jest to także przyczyna rozbieżności tych serii pomiarowych względem serii danych NASA GISS – ta jednostka uzupełnia bowiem informacje o temperaturach w regionach pozbawionych stacji, korzystając z danych pomiarowych pochodzących z sąsiednich regionów.

W ostatnio opublikowanej pracy Cowtan i Way,
2013 wykazano, że uwzględnienie w pomiarach temperatury pomijanych dotychczas obszarów prowadzi do skorygowania obserwowanego trendu wzrostu temperatury z 0,05°C do 0,12°C na dekadę.

Marcin Popkiewicz i Aleksandra Kardaś, opieka merytoryczna: prof. Szymon Malinowski