Prowadzone na całym świecie pomiary naziemne i satelitarne wskazują, że średni poziom morza na naszej planecie rośnie obecnie w tempie 4,8 mm rocznie – mogliście przeczytać o tym między innymi w najnowszym stanowisku Zespołu doradczego ds. kryzysu klimatycznego przy prezesie PAN. Nie wszędzie jednak trend wzrostu poziomu morza jest taki sam (patrz: Sekrety poziomu morza). Jak wygląda sytuacja, jeśli chodzi o poziom Bałtyku, w szczególności – na jego polskim wybrzeżu?

: Zdjęcie: wybrzeże morza we Władysławowie. Widać piaszczystą plażę, na której rozlana jest wielka kałuża wody, w której odbijają się chmury

Rysunek 1: Wybrzeże Bałtyku we Władysławowie. Zdjęcie: Marcin Górny (licencja CC BY-NC-ND 2.0).

Średni poziom morza na świecie rośnie obecnie w wyniku kilku zjawisk, wynikających z ocieplania klimatu. Po pierwsze, wody w morzach i oceanach przybywa w rezultacie topnienia Grenlandii (w okresie 2006-2015 było to średnio 0,77 mm/rok), Antarktydy (0,43 mm/rok) oraz lodowców w innych częściach świata (0,61 mm/rok). Po drugie, poziom morza rośnie, ponieważ wraz ze wzrostem temperatury woda zwiększa swoją objętość (proces ten dodaje 1,4 mm/rok). Co prawda nasilone parowanie i unoszenie związane z cyrkulacjami atmosferycznymi może powodować, że większa niż dawniej część wody spadnie w postaci deszczu czy śniegu na ląd, jednak jest to efekt zdecydowanie za słaby, by na dłuższą metę rozwiązywał problem – w ostatnich latach ograniczało to wzrost poziomu morza o 0,21 mm/rok. Jak można przeczytać w Specjalnym raport IPCC o oceanach i kriosferze w zmieniającym się klimacie, w latach 2006-2015 wzrost średniego poziomu morza zachodził w tempie ok. 3,6 mm/rok, a najnowsze dane wskazują, że mógł sięgnąć już 4,8 mm/rok (Voosen, 2020).

Coraz więcej wody w Bałtyku

Wzrost bezwzględnego poziomu morza obserwujemy także w przypadku Morza Bałtyckiego. Jak możesz odczytać z poniższej mapy, przygotowanej przez Europejską Agencję Środowiska (EEA), dla okresu 1993-2019 zachodził on w tempie między 3 a 4 mm/rok, a w północnej części – nawet ponad 4 mm/rok.

Rzeczywisty (bezwzględny) poziom morza – odległość powierzchni morza od środka Ziemi. Zależy od objętości wody w akwenie.

Pozorny (względny) poziom morza – odległość powierzchni morza od lokalnego dna morskiego, także: poziom morza względem ustalonego punktu na wybrzeżu. Zależy od objętości wody w akwenie oraz pionowych ruchów podłoża.

Mapa: trend zmian bezwzględnego poziomu morza w regionie Europy, widoczny trend powyżej 4 mm/rok na północnym Bałtyku

Rysunek 2: Trend zmian bezwzględnego poziomu morza w regionie Europy na podstawie pomiarów satelitarnych z lat 1993-2019. Źródło: European Environment Agency.

Wzrost bezwzględnego poziomu morza nie oznacza jednak, że mieszkańcy wszystkich bałtyckich wybrzeży są lub wkrótce będą w tarapatach. Pomiary prowadzone lokalnie, z użyciem umieszczonych na wybrzeżach wodowskazów, pokazują, że w Zatoce Botnickiej poziom morza względem lądu opada (spójrz na mapę poniżej). To efekt izostatycznego „wynurzania się” Skandynawii po tym, jak w czasie ostatniego zlodowacenia lądolód obciążył ją tak bardzo, że została wciśnięta nieco w głąb płaszcza Ziemi, a po zniknięciu lądolodu zaczęła unosić się do góry (Second Assessment of Climate Change for the Baltic Sea Basin, 2015).

Mapa: trend zmian lokalnego poziomu morza w regionie Europy, na północnym wybrzeżu Bałtyku widoczne spadki, na południowym – wzrosty

Rysunek 3: Trendy zmian względnego poziomu morza w regionie Europy na podstawie pomiarów z wodowskazów nabrzeżnych z lat 1970-2016.  Źródło: European Environment Agency.

Niestety nie dotyczy to polskiego wybrzeża, które według wstępnych badań obniża się w tempie ok. 1 mm/rok w rejonie Zatoki Gdańskiej oraz nawet 2 mm/rok w rejonie Żuław (Graniczny i in., 2015). Jak wynika z pomiarów prowadzonych przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy, względny poziom morza w Świnoujściu rósł od lat pięćdziesiątych XX wieku w średnim tempie 1,75 mm/rok, a we Władysławowie 2,01 mm/rok.

Wykresy, zmiany średniego poziomu morza w Świnoujściu (wzrost 1,75 cm na dekadę) i Władysławowie (wzrost 2,01 cm na dekadę)

Rysunek 4: Odchylenie średniego rocznego poziomu morza od średniej z lat 1981-2010 w dwóch polskich stacjach wodowskazowych (Świnoujściu i Władysławowie). Serie zostały wygładzone 10-letnim filtrem Gaussa (czarna linia). Źródło: Biuletyn Monitoringu Klimatu Polski (rok 2019), Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy.

Biorąc pod uwagę zarówno spodziewany wzrost objętości wody, jak i ruchy wybrzeża, można przygotować projekcje zmian względnego poziomu morza w przyszłości. Jak pokazują mapy poniżej (oparte na danych ze Specjalnego raportu IPCC o oceanach i kriosferze), wzdłuż polskiego wybrzeża możemy spodziewać się jego wzrostu o kilkanaście do kilkudziesięciu centymetrów jeszcze w tym stuleciu (zależnie od emisji gazów cieplarnianych w kolejnych latach). Warto przy tym zwrócić uwagę, że w miarę pojawiania się kolejnych badań donoszących o rosnącym tempie topnienia lądolodów, również projekcje wzrostu poziomu morza robią się coraz bardziej pesymistyczne (patrz Wzrost poziomu morza – prognozy coraz bardziej pesymistyczne). Należy w związku z tym poważnie brać pod uwagę ryzyko, że poziom morza przekroczy nawet wyższe z podawanych wartości (Spada i in., 2014, Grinsted i in., 2015).

Mapy: Projekcje zmian względnego poziomu morza w Europie. W wariancie optymistycznym na wybrzeżu polskim wzrost wyniesie do 40cm, w pesymistycznym do 60cm.

Rysunek 5: Projekcje zmian względnego poziomu morza w Europie, stan dla lat 2081-2100. Po lewej (mało prawdopodobny) scenariusz szybkiej redukcji emisji gazów cieplarnianych, po prawej scenariusz dalszego ich wzrostu. Źródło: European Environment Agency.

Ekstremalne poziomy morza

W pierwszej części artykułu przedstawiliśmy dane na temat zmian średniego poziomu morza na obszarze Bałtyku. Wysokość lustra wody nie pozostaje jednak stała. Spiętrzanie wody przez wiatr powoduje, że w poszczególnych lokalizacjach naszego wybrzeża wahania poziomu morza sięgają kilkudziesięciu centymetrów w ciągu kilku godzin lub dni. Dochodzą do tego sejsze, mogące zmieniać poziom wody o kilkanaście centymetrów oraz pływy, które jednak na Bałtyku są niewielkie – rzędu 1 cm. To, jak zmienia się poziom morza w Bałtyku możesz obejrzeć m.in. na mapach udostępnianych przez Serwis Operacyjny SatBałtyk (przykład poniżej).

Mapy: poziom morza w Bałtyku 27 i 29.09.2020. W ciągu tych 48h w Zatokach Botnickiej i Fińskiej zaznaczył się wzrost, a na południu Bałtyku – spadek poziomu morza o kilkadziesiąt centymetrów

Rysunek 6: Wysokość poziomu morza [m] ponad geoidą (średnim poziomem morza) obliczona za pomocą modelu hydrodynamicznego PM3D o północy 27.09.2020 (po lewej) oraz 29.09.2020 (po prawej). Dane udostępnione przez Serwis Operacyjny SatBałtyk (licencja CC BY-SA 2.5).

Oczywiście wzrost poziomu morza o kilkadziesiąt centymetrów oznacza, że morze może wtargnąć dużo głębiej w ląd oraz pokonać zapory, których nie przekracza przy niższym stanie wody. Dlatego analizując zagrożenie powodziowe zwracamy uwagę także na to, jak wysokie są ekstremalne (najwyższe w ciągu roku) stany oraz jak często występują wezbrania sztormowe, podczas których względny poziom morza może przejściowo wzrosnąć o kilkadziesiąt centymetrów, w ekstremalnych przypadkach nawet do 2 m, Wiśniewski i Wolski, 2011).

Wezbranie sztormowe – tymczasowe, lokalne podniesienie poziomu morza spowodowane ekstremalnymi warunkami meteorologicznymi (silny wiatr, niskie ciśnienie).

Wezbrania sztormowe na naszym wybrzeżu są na ogół efektem przechodzenia ośrodka niżowego (niżu atmosferycznego) z systemem frontów. W czasie takiego zjawiska obserwujemy spadek ciśnienia atmosferycznego oraz wiatry, które mogą powodować wpychanie wody na brzeg. Poziom morza podczas wezbrania jest różny zależnie od lokalizacji. Nie jest oczywiste, jak będzie się w przyszłości zmieniać częstość występowania wezbrań na naszym wybrzeżu, ponieważ zależy to między innymi od zmian w kierunkach napływu powietrza. Obecne projekcje (Molter i in., 2016) wskazują jednak na wzrost prawdopodobieństwa występowania sztormów.

Jak pokazują dane przedstawione w opracowaniach „Klęski żywiołowe a bezpieczeństwo wewnętrzne kraju” (Lorenc i in., 2012) oraz „Współczesne problemy gospodarki wodnej w kontekście zagospodarowania przestrzennego” (Walczykiewicz i in., 2020) w latach 1955-2017 na polskim wybrzeżu wzrosła częstość wezbrań sztormowych i odnotowywane w ich trakcie maksymalne wartości poziomu morza (poniżej przykładowe dane dla stacji w Świnoujściu). Wydłużył się też typowy czas trwania wezbrań (Przygrodzki i Letkiewicz, 2015).

Wykres: słupki pokazują częstość występowania poszczególnych poziomów morza podczas wezbrań, najczęstszy poziom to 580 cm, w drugim okresie występował ponad 2,5-krotnie częściej

Rysunek 7: Częstość występowania maksymalnych obserwowanych poziomów morza podczas wezbrań sztormowych w Świnoujściu w latach 1955-1980 i 1981-2008. Źródło: Lorenc i in. (2012). Średni poziom morza w Świnoujściu obliczony dla lat 1971-1990 to ok. 500 cm („zero” wodowskazu jest ustawione na poziomie 508 cm poniżej średniego poziomu morza w Kronstad, Przygrodzki i Letkiewicz, 2015). Poziom 570 cm oznacza, że najwyższy poziom osiągnięty podczas wezbrania był o ok. 70 cm wyższy od poziomu średniego (Wibig i Jakusik, 2012).

Zagrożone tereny – czyli właściwie które?

W Internecie łatwo wyszukać można mapy pokazujące tereny, które znajdą się pod wodą przy założeniu określonego wzrostu poziomu morza (np. Flood.firetree.net) albo nawet różnych scenariuszy emisji gazów cieplarnianych (Climate Central). Zwykle jednak okazuje się, że bazują one na wysokościach poszczególnych części lądu, nie uwzględniając istniejących zabezpieczeń przeciwpowodziowych (mapy Climate Central uwzględniają je tylko w obrębie Stanów Zjednoczonych). W prowadzonym przez Wody Polskie Hydroportalu znajdziemy zaktualizowane niedawno mapy przedstawiające obszary ryzyka i zagrożenia powodziowego (także ze strony morza) uwzględniające aktualne umocnienia i scenariusz ich awarii, jednak dotyczą one sytuacji aktualnej. Możemy z nich wywnioskować, że szczególnie zagrożonymi terenami są Żuławy Wiślane, Gdańsk, Darłowo, Dziwnów, Kamień Pomorski, Świnoujście, wybrzeże Zatoki Szczecińskiej, okolice jezior Łebsko, Gardno i Resko Przymorskie, oraz inne tereny wzdłuż wybrzeża. Brakuje jednak konkretnych, zagregowanych informacji na temat tego, w których strefach obecne umocnienia czy bariery pozostaną w najbliższych dekadach wystarczające a w których potrzebne jest ich pilne podwyższanie (i do jakiej wysokości).

Oprócz zalań, zagrożeniem związanym ze wzrostem poziomu morza jest nasilona erozja wybrzeża, czyli sytuacja w której wymywanie materiału tworzącego brzeg następuje szybciej niż jego osadzanie przez fale (Marchand, 2010). Problem ten w największym stopniu dotyczy ujścia Wisły, obszaru pomiędzy Władysławowem, Łebą i Ustką, a także okolic na zachód od Kołobrzegu. Półwysep Helski oraz środkowa i zachodnia część wybrzeża w najbliższych dekadach będą w większości zagrożone w stopniu średnim (Pruszczak i Zawadzka, 2005). Zabezpieczenie tych stref to złożony problem – budowa wałów, falochronów i innych konstrukcji może zaburzać także nanoszenie piasku przez morze (Marchand, 2010).

Jak widać problem wzrostu poziomu morza dotyczy nie tylko odległych wysepek na Pacyfiku. To także rzeczywistość, z którą muszą się liczyć mieszkańcy polskiego wybrzeża. Zwłaszcza, że tempo zjawiska rośnie i dzisiejsze „pesymistyczne prognozy” mogą się szybko okazać tymi realistycznymi. Nawet jeśli ludzkości uda się szybko ograniczyć emisje gazów cieplarnianych i zahamowa ocieplanie klimatu, poziom morza będzie rósł jeszcze przez dłuższy czas – w związku z nagrzewaniem się wody oraz topnieniem lodowców i lądolodów (stopienie niektórych z nich jest już nieuniknione, patrz Rozpad lądolodu Antarktydy Zachodniej nieunikniony). Zabiegi adaptacyjne są niezbędne, jeśli chcemy uniknąć strat związanych z zalaniami i erozją.

Aleksandra Kardaś, konsultacja merytoryczna: prof. Jacek Piskozub

Czytaj także: Polska Akademia Nauk o wzroście poziomu morza Sekrety poziomu morza Mit: parowanie zrównoważy wzrost poziomu morza

Opublikowano: 1 lutego 2021

Zasady komentowania na Nauka o klimacie

Nasza strona służy popularyzacji nauki. Chętnie odpowiadamy na pytania, ale nie akceptujemy spamu i dezinformacji.