Mit: Prognozy wzrostu poziomu oceanów w XXI w są przesadzone

Wzrost poziomu oceanów jest następstwem dwóch fizycznych mechanizmów: rozszerzania się wody pod wpływem wzrostu jej temperatury i dostawania się do oceanów wody z topniejących lodowców. Aktualnie oszacowanie wkładu topnienia lądolodów jest obarczone sporym zakresem niepewności. Mechanizm ten polega głównie na odłamywaniu się wielkich kawałów lądolodu i ich zsuwaniu do oceanu, gdzie następnie topnieją. W rezultacie ocieplania się klimatu proces (tzw. „cielenie się lodowców”) przyspiesza, wciąż jednak nie rozumiemy dobrze jego szczegółów i modele, których używamy do obliczania wzrostu poziomu morza wskutek topnienia lodu, są niedoskonałe. Właśnie te powody zadecydowały o tym, że w poprzednich raportach IPCC wpływ procesów topnienia oceanów na zmiany klimatu uwzględniono w bardzo ogólnikowy sposób, otwarcie zresztą o tym pisząc. Metodyka IPCC polegała na oszacowaniu dotychczasowego tempa utraty masy przez lądolody i „przyjęciu założenia, że wkład ten pozostanie niezmieniony”, co było bardzo zachowawczym podejściem. Właśnie dlatego kolejne raporty IPCC zawierały ogólnikowe informacje na temat przyrostu poziomu wód w oceanach.

W 2001 roku, trzeci raport IPCC (TAR) przewidywał wzrost poziomu oceanów o 20-70 cm do 2100 roku. Kolejny, czwarty raport IPCC (AR4) z 2007 roku, podał zbliżoną prognozę wzrostu (18-59 cm). Równolegle naukowcy poszukiwali metod bardziej precyzyjnego określenia przyszłych zmian poziomu oceanów.

Metody prognozowania przyszłego poziomu oceanów

Jednym z takich sposobów jest tzw. metoda półempiryczna, wykorzystująca związek między poziomem oceanów, a średnią temperaturą powierzchni Ziemi (Vermeer i Rahmstorf, 2009). Zamiast modelować dynamikę lodowców, w szacunkach zmian poziomu morza wykorzystuje się prognozy wzrostu temperatury. Skuteczność tej metody można zweryfikować, wykorzystując historyczne dane o zmianach poziomu oceanów i temperatury globalnej.

Rysunek 2 pokazuje tempo zmian poziomu mórz dla okresu 1880-2000. Widoczna jest silna korelacja pomiędzy obserwowanym (linia czerwona), oraz zrekonstruowanym na podstawie średnich temperatur tempem podnoszenia się poziomu oceanów (linia niebieska). Dzięki tej korelacji prognozy wzrostu średniej temperatury można wykorzystać do symulowania przyszłego poziomu oceanów.

Wykorzystanie półempirycznej metody prognozowania prowadzi do wyników mniej więcej trzykrotnie wyższych od poprzednich prognoz IPCC (pokazanych jako pionowe linie w prawej dolnej części wykresu na Rys. 3, pokazującym prognozowany wzrost poziomu oceanów dla trzech różnych scenariuszy emisji). Nawet dla scenariusza niskich emisji poziom oceanów do 2100 roku rośnie o 1 metr. Dla scenariusza wyższych emisji (który obecnie ma miejsce), wzrost ten sięga 1,4 m.

Inną metodą szacowania wzrostu poziomu oceanów, która potwierdza prognozy oparte na metodzie półempirycznej, jest analiza zachowania lodowców tzw. metodą kinematyczną (Pfeffer i inni, 2008). Pozwoliła ona na oszacowanie skali „cielenia się” lodowców na Grenlandii, czy Antarktydy Zachodniej, poprzez analizę czynników takich jak topografia, powierzchnia przekroju czy położenie spodu lodowca poniżej poziomu wody. Wzrost poziomu oceanów szacowany przy pomocy metody kinematycznej sięga 80-200 cm w 2100 roku.

Zarówno metoda półempiryczna jak i kinematyczna mają poważne ograniczenia. W ostatnich 120 latach (przedstawionych na Rysunku 2) nie obserwowano żadnych dużych, silnie nieliniowych zdarzeń, takich jak rozpad wielkiego obszaru lądolodu, których nie można wykluczyć, biorąc pod uwagę obecny wzrost temperatury. Gdyby podobne zjawiska wystąpiły– mogłyby one doprowadzić do epizodów nagłego i znaczącego podniesienia się poziomu wody (na wykresie zmian poziomu morza zobaczylibyśmy schodek zamiast prognozowanej gładkiej linii, jak na Rysunku 3).

Oceany po roku 2100

Oczywiście poziom oceanów nie przestanie rosnąć w 2100 roku, lecz będzie rósł dalej. Jak bardzo? Pewną orientację mogą nam dać paleoklimatyczna analiza zmian poziomu oceanów w zależności od temperatury (Archer i Brovkin, 2008 [wersja pełna]), której wyniki podsumowuje Rysunek 4. Kiedy temperatura spadała, woda zawarta w narastających czapach polarnych była „wyciągana” z oceanów, w których poziom wody znacząco się obniżał, Wahania poziomu oceanów pomiędzy okresami glacjalnymi i interglacjalnymi sięgały 130 metrów. Kiedy było cieplej, czapy polarne topniały, a woda trafiała do oceanów podnosząc ich poziom.

Szacunki poziomu oceanów sprzed dziesiątek milionów lat obarczone są oczywiście sporą niepewnością, związaną w szczególności ze znaczeniem efektów tektonicznych (patrz mapa Ziemi w Eocenie). Prognozy bazujące na badaniach klimatu Ziemi z bliższej przeszłości sugerują mniej ekstremalny wzrost poziomu oceanów.

Analiza bazująca na zmianach poziomu oceanów podczas ostatnich 5 cykli lodowcowych, czyli podczas ostatniego pół miliona lat Rohling i inni (2009), pokazuje mniejszy wzrost poziomu oceanów z temperaturą niż badania Archera, obejmujące kilkadziesiąt milionów lat. Wynika to przede wszystkim z faktu, że podczas epok lodowych na Ziemi jest dużo lodu i wzrost temperatury ma szansę roztopić znaczące masy lodu. Z kolei w okresach interglacjalnych lodu do ewentualnego stopienia jest znacznie mniej (szczególnie na półkuli północnej), przez co możliwy wzrost poziomu oceanów jest mniejszy. Ziemia znajduje się w okresie interglacjalnym, więc lodu do dyspozycji jest stosunkowo niewiele, możliwy jest więc stosunkowo niewielki wzrostu poziomu oceanów: docelowo o 6-10 m na każdy stopień wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi.

Niezależnie od przyjętej metody oszacowania poziomu oceanów w okresach prehistorycznych w najbliższych stuleciach prawdopodobnie czeka nas znaczący wzrost poziomu oceanów. Przy wzroście temperatury powierzchni Ziemi o 3-4°C prognozowany wzrost poziomu oceanów wyniesie kilkadziesiąt metrów. Odpowiadałoby to stopieniu większości lądolodu Grenlandii i znacznej części Antarktydy. Szacuje się, że przy wzroście średniej temperatury o 1°C poziom wody w oceanach podniesie się o kilka metrów, przy wzroście średniej temperatury o 2°C będzie to kilkanaście metrów, dla 3°C nawet 25 metrów, a przy wyższym wzroście temperatury jeszcze więcej.

Jak widać zakres niepewności oszacowań jest znaczny. Możemy być jednak pewni, że w przypadku dalszego wzrostu spalania paliw kopalnych czeka nas znaczący wzrost poziomu oceanów. Czy wyniesie on „aż” 70, czy „tylko” 30 metrów? Jeśli rację mają pesymiści, to następstwa będą katastrofalne. Jeśli zaś rację mają optymiści, to skutki będą jedynie bardzo poważne. Tak czy inaczej, docelowy wzrost poziomu oceanów będzie znacznie wyższy, niż pokazują to prognozy sięgające 2100 roku. Poziom oceanów nie wzrośnie z dnia na dzień – topnienie lądolodów (i podnoszenie się poziomu wody) będzie przebiegało stopniowo przez tysiące lat, jednak znaczna część wzrostu poziomu oceanów będzie miała miejsce w najbliższych stuleciach. Oznacza to, że w tym okresie nie będzie czegoś takiego, jak stała linia brzegowa. Nie będzie także nadających się do zamieszkania delt rzek czy miast portowych.

Marcin Popkiewicz, na podstawie Skeptical Science, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski