Zmiany średniego poziomu morza w Świnoujściu i Władysławowie według pomiarów IMGW-PIB (więcej o pomiarach poziomu morza, więcej o wzroście poziomu morza w Bałtyku.

Oś pozioma – lata. Oś pionowa – zmiana poziomu morza względem wybranego poziomu odniesienia. Niebieskie słupki – średnioroczne poziomy morza w poszczególnych latach. Czarna linia – wygładzona linia średniego poziomu morza. W prawym dolnym rogu – trend liniowy. 

Źródło: Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy, raport “Klimat Polski 2022” (treść raportu) 

W ramach akcji „Wykres na dziś” publikujemy wykresy i inne wizualizacje dotyczące zagadnień związanych ze zmianą klimatu. Mamy nadzieję, że prezentowane przez nas dane stanowić będą punkt wyjścia do szerokiej i opartej na faktach dyskusji na temat globalnego ocieplenia oraz możliwości jego ograniczenia. Akcję prowadzimy we współpracy z Komitetem ds. Kryzysu Klimatycznego Polskiej Akademii Nauk.

Zobacz wszystkie wizualizacje.

The post Wzrost poziomu morza w wybranych miejscowościach w Polsce (IMGW-PIB) appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Wzrost poziomu morza od roku 1993 na podstawie danych z kolejnych misji satelitarnych wymienionych w legendzie (więcej o poziomie morze i jego pomiarach w tekście Sekrety poziomu morza). 

Oś pozioma – lata od roku 1993. Oś pionowa – zmiana średniego globalnego poziomu morza.  Czarna linia – średni poziom morza z 60 dni. Kolorowe punkty – wyniki pomiarów z kolejnych satelitów wymienionych w legendzie. Granatowa parabola – rosnący trend.

Źródło: University of Colorado

W ramach akcji „Wykres na dziś” publikujemy wykresy i inne wizualizacje dotyczące zagadnień związanych ze zmianą klimatu. Mamy nadzieję, że prezentowane przez nas dane stanowić będą punkt wyjścia do szerokiej i opartej na faktach dyskusji na temat globalnego ocieplenia oraz możliwości jego ograniczenia. Akcję prowadzimy we współpracy z Komitetem ds. Kryzysu Klimatycznego Polskiej Akademii Nauk.

Zobacz wszystkie wizualizacje.

The post Wzrost poziomu morza od roku 1993 na podstawie danych satelitarnych (University of Colorado) appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

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.

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).

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.

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).

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).

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).

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).

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

The post Poziom Bałtyku – kto będzie miał wkrótce problemy? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Warszawa, 26 stycznia 2021 r.

Komunikat 02/2021
interdyscyplinarnego Zespołu doradczego do spraw kryzysu klimatycznego
przy prezesie PAN
na temat zmiany klimatu i wzrostu poziomu morza

Obserwacje wzrostu poziomu morza

(1) Globalny poziom morza, po kilku tysiącach lat względnej stabilizacji¹ podniósł się od XIX wieku o ponad 20 cm². Specjalny Raport IPCC z 2019 r. na temat oceanu i kriosfery stwierdza na podstawie przeglądu najnowszej literatury naukowej między innymi, że: „Tempo wzrostu średniego poziomu morza w latach 2006-2015 wyniosło 3,6 mm/rok, jest bezprecedensowe w ostatnich stu latach i około 2,5 razy większe niż w latach 1901-1990”^3,4. Niezależne, prowadzone różnymi metodami badania pokazują, że nauka rozumie mechanizmy tego wzrostu. Dane o zmianie poziomu morza zbierane przy pomocy metod satelitarnych (altimetrii) są zgodne z pomiarami poziomu morza na stacjach brzegowych (wodowskazach i mareografach)⁵, jak i ocenami na podstawie niezależnie mierzonych wzrostu zawartości ciepła wody morskiej oraz przyrostu masy wód oceanicznych⁶.

(2) Badania naukowe wykazują, że w trakcie wychodzenia z ostatniej epoki lodowej, kiedy średnia temperatura planety wzrosła o ok. 5°C w ciągu ok. 10 tysięcy lat, poziom morza podniósł się o ok. 120 m. Występowały wówczas kilkusetletnie okresy o tempie wzrostu poziomu morza przekraczającym 5 cm/rok⁷, do czego przyczyniała się destabilizacja zanikających lądolodów zarówno półkuli północnej, jak i południowej. Najnowsze wyniki badań pokazują, że podobna destabilizacja zarówno lądolodu Antarktydy Zachodniej, jak i Grenlandii jest możliwa w wyniku antropogenicznej zmiany klimatu w bliskiej przyszłości^8,9.

(3) Wyniki najnowszych badań pokazują, że wzrost poziomu morza przyspiesza od lat 60. XX wieku¹⁰. Przyczyną tego jest coraz szybsze topnienie lodowców i lądolodów, a także w mniejszym stopniu rozszerzalność cieplna wód oceanów i zmniejszenie masy wody na powierzchni i w glebie kontynentów¹¹ oraz w jeziorach¹². Przyspieszenie to doprowadziło do zwiększenia tempa wzrostu poziomu morza w ciągu ostatniej dekady aż do 4,8 mm rocznie¹³.

Projekcje wzrostu poziomu morza

(4) Prognozy wzrostu poziomu morza zależne są od wielkości przyszłych emisji gazów cieplarnianych, dlatego wykonuje się je dla kilku „ścieżek emisji”¹⁴: od przewidujących dotrzymanie zobowiązań z Porozumienia Paryskiego (RCP2.6) dotyczących wzrostu temperatury o 1,5°C do kontynuacji emisji praktycznie bez zmian (RCP8.5). Prognozy takie wykonuje się albo przez dodawanie składowych wpływu od wszystkich procesów wpływających na poziom morza w modelach klimatycznych (prognozy oparte o procesy), albo przez ekstrapolację historycznych zależności między temperaturą globalną a poziomem morza (prognozy półempiryczne)¹⁵.

(5) Specjalny Raport IPCC na temat oceanu i kriosfery z 2019 r.¹⁶ prognozuje, że poziom morza w ostatnich dwóch dekadach XXI wieku wzrośnie z prawdopodobieństwem 2/3 o 29-59 cm dla RCP2.6 oraz o 61-100 cm dla RCP8.5. Należy pamiętać, że przewidywany wzrost poziomu morza nie zatrzyma się w 2100 r. i do 2300 r. prawdopodobny jest jego dalszy wzrost nawet o kilkanaście metrów przy scenariuszu RCP8.5, jednak przy dużej niepewności związanej z dynamiką lądolodu Antarktydy¹⁷. Spodziewane tempo wzrostu poziomu morza będzie przyspieszać zależnie od scenariusza emisji. Autorzy raportu^18,19 piszą: „Przewiduje się, że tempo średniego światowego wzrostu poziomu morza osiągnie 15 mm/rok w roku 2100, a w XXII wieku przekroczy kilka centymetrów rocznie”.

Projekcje wzrostu poziomu morza w Polsce

(6) Prognozy globalne wymagają zaadaptowania do warunków lokalnych, gdyż takie procesy, jak pionowe ruchy skorupy ziemskiej, zmiany cyrkulacji oceanicznej oraz grawitacyjny wpływ zmian masy lodowców i lądolodów²⁰, wpływają na trend wzrostu względnego poziomu morza (względem lokalnego dna morskiego).

(7) Dla Bałtyku długoterminowy obserwowany trend wzrostu poziomu morza jest, w granicach błędu pomiarowego, podobny do trendu globalnego²¹, co potwierdzają również pomiary satelitarne²².

(8) W przypadku polskiego wybrzeża prognozy wzrostu rzeczywistego poziomu morza są również zbliżone do globalnych prognoz^23,24. Jednak w przypadku pozornego wzrostu poziomu morza (względem lokalnego dna morskiego), mającego bezpośredni wpływ na infrastrukturę przybrzeżną, należy do tego dodać jeszcze wpływ pionowych ruchów skorupy ziemskiej spowodowanych zarówno dostosowywaniem się skorupy ziemskiej do zmniejszonego obciążenia lądolodem po zakończeniu ostatniej epoki lodowej (izostazja), jak i tektoniką płyt skorupy ziemskiej25. Są one nadal niedostatecznie zbadane dla polskiego wybrzeża²⁶. Wstępne wyniki wskazują na brak pionowych ruchów dna dla zachodnich krańców polskiego wybrzeża²⁷ oraz jego środkowej części, a także na obniżanie się o około 1 mm/rok wybrzeża w rejonie Zatoki Gdańskiej i nawet 2 mm/rok w rejonie Żuław²⁸. To może spowodować w tym rejonie przyspieszenie wzrostu względnego średniego poziomu morza o dodatkowe ok. 10-20 cm na stulecie, skutkując zwiększeniem zagrożeń związanych ze wzrostem poziomu morza i obejmowaniem przez te zagrożenia coraz większych obszarów, w tym tak ważnych dla kraju miejscach, jak historyczna część Gdańska, Żuławy czy Półwysep Helski.

Poziom morza i zdarzenia ekstremalne

(9) Dodatkowym istotnym czynnikiem stwarzającym zagrożenie dla strefy brzegowej są wezbrania sztormowe. Autorzy raportu^29,30 piszą: „Wzrost poziomu morza na świecie spowoduje w większości lokalizacji wzrost częstotliwości występowania zdarzeń ekstremalnych. Przewiduje się, że lokalne wartości poziomu morza, które historycznie występowały raz na wiek, będą występować w ramach wszystkich scenariuszy RCP, co najmniej raz w roku, w większości lokalizacji, do 2100 r. Przewiduje się, że wiele nisko położonych terenów i małych wysp będzie doświadczać historycznych zdarzeń stulecia przynajmniej raz w roku, do 2050 r. Rok, w którym historyczne wydarzenie stulecia stanie się wydarzeniem rocznym, przypada najwcześniej na RCP8.5, a najpóźniej na RCP2.6. Rosnąca częstotliwość występowania wysokiego poziomu wody może mieć poważne skutki w wielu miejscach”.

(10) Najwyższe zanotowane wartości wezbrań sztormowych na polskim wybrzeżu osiągały poziom przekraczający o 2 m poziom średni³¹. Istniejąca literatura przedmiotu sugeruje zwiększoną przyszłą sztormowość dla rejonu Europy centralnej i Bałtyku, jednak niepewność tych projekcji jest wciąż duża³². Jednak podsumowanie prac światowych^33,34 sugeruje, że w perspektywie 30 lat prawdopodobne będą wezbrania, które mogą być kilkakrotnie częstsze niż w przeszłości.

(11) W związku z postępującym i przyspieszającym zagrożeniem wzrostem poziomu morza zespół wskazuje na konieczność szybkich działań dostosowujących prawodawstwo i infrastrukturę do wyzwań związanych z tym zjawiskiem w następnych dekadach, w szczególności:

• opracowanie strategii ochrony wybrzeża uwzględniającej zagrożenie związane ze wzrostem poziomu morza w perspektywie kilkudziesięcio-, a nawet stuletniej,

• opracowanie wymagań dotyczących planowania i projektowania inwestycji infrastrukturalnych, uwzględniających zarówno dotychczasowy wzrost poziomu morza, jak i maksymalny wzrost przewidywany w następnych dziesięcioleciach,

• opracowanie wytycznych związanych z gospodarką przestrzenną, dotyczących zarówno środków ochrony wybrzeża i rejonów przybrzeżnych (w tym wrót powodziowych chroniących polskie miejscowości portowe), jak i określenia sposobów użytkowania terenów zagrożonych coraz częstszymi zalaniami związanymi ze wzrostem poziomu morza, nawet do uwzględnienia możliwości bezpowrotnej utraty niektórych z nich.

(12) Mając na uwadze efektywność podejmowanych działań adaptacyjnych z zakresu gospodarki wodnej, należy nadać wyraźnie wyższy priorytet wydatkom związanym z ochroną wybrzeża.

(13) Nieuchronny charakter i narastające tempo wzrostu poziomu morza pokazują bezpośrednio niebezpieczeństwo, jakie niesie ze sobą postępująca antropogeniczna zmiana klimatu. W razie niepowodzenia w redukcjach emisji, w być może już bliskiej perspektywie historycznej trzeba będzie zmierzyć się z problemem stopniowej utraty infrastruktury w obecnej strefie przybrzeżnej i przygotować się na postępujące zalewanie coraz większej powierzchni lądu.

Bibliografia

1 Lambeck et al., 2014, PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.1411762111.
2 Church, White, 2011, Surv. Geophys., https://doi.org/10.1007/s10712-011-9119-1.
3 IPCC, 2019, Summary for Policymakers [w:] IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate (Pörtner, Roberts, Masson-Delmotte, Zhai, Tignor, Poloczanska, Mintenbeck, Alegría, Nicolai, Okem, Petzold, Rama, Weyer), https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/summary-for-policymakers/.
4 WCRP Global Sea Level Budget Group, 2018, Earth Syst. Sci. Data, https://doi.org/10.5194/essd-10-1551-2018. Dieng et al., 2017, GRL, https://doi.org/10.1002/2017GL073308. Chen et al., 2017, Nature Climate Change, https://doi.org/doi:10.1038/nclimate3325. Nerem et al., 2018, PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.1717312115.
5 Hay et al., 2015, Nature, https://doi.org/10.1038/nature14093. Dangendorf et al., 2017, PNAS, https://do.org/10.1073/pnas.1616007114.
6 Cazenave et al., 2018, Adv. Space Res., https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.07.017.
7 Hanebuth et al., 2000, Science, https://doi.org/10.1126/science.288.5468.1033.
8 Feldmann, Levermann, 2015, PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.1512482112.
9 Bulthuis et al., 2019, The Cryosphere, https://doi.org/10.5194/tc-13-1349-2019.
10 Dagendorf et al., 2019, Nature Climate Change, https://doi.org/10.1038/s41558-019-0531-8.
11 Frederikse et al., 2020, Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-020-2591-3.
12 Prange et al., 2020, Communications Earth & Environment, https://doi.org/10.1038/s43247-020-00075-6.
13 Voosen, 2020, Science, https://doi.org/10.1126/science.370.6519.901.
14 Meinshausen et al., 2011, Climatic Change, https://doi.org/10.1007/s10584-011-0156-z.
15 Moore et al., 2013, Rev. Geophys., https://doi.org/10.1002/rog.20015.
16 IPCC, idem, https://www.ipcc.ch/srocc/.
17 Kopp et al., 2017, Earth’s Future i Renssen van S., 2019, Nature Climate Change, https://doi.org/10.1038/s41558-019-0466-0.
18 IPCC, idem, https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/summary-for-policymakers/.
19 IPCC, idem, https://www.ipcc.ch/srocc/.
20 Milne et al., 2009, Nat. Geoscience, https://doi.org/10.1038/ngeo544. Stammer et al., 2013, Annu. Rev. Marine Sci., https://doi.org/10.1146/annurev-marine-121211-172406.
21 BACC Author Team, 2014, Second assessment of climate change for the Baltic Sea basin, BACCII.
22 Stramska, Chudziak, 2013, Recent multiyear trends in the Baltic Sea level, Oceanologia, 55(2), s. 319-337, https://doi.org/10.5697/oc.55-2.319.
23 Kowalska et al., 2015, Flood and erosion management on a dynamic spit: the Hel Peninsula, Poland [w:] Coastal risk management in a changing climate, 2015, Elsevier, s. 669.
24 Kopp et al., 2014, Earth’s Future, https://doi.org/10.1002/2014EF000239.
25 Harff, Deng, Groh, Dudzińska-Nowak, Fröhle, Hünicke, Soomere, Zhang, 2017, What determines the change of coastlines in the Baltic Sea? [w:] Harff, Furmańczyk, Storch von, 2017, Coastline Changes of the Baltic Sea from South to East – Past and Future Projection Coastal Research Library, vol 19, Springer, Heidelberg, s. 15-35.
26 Idem, s. 388.
27 Lampe et al., 2010, Quaternary Sci. J., https://doi.org/10.3285/eg.59.1-2.01.
28 Graniczny et al., 2015, Baltica, https://doi.org/10.5200/baltica.2015.28.07 
29 IPCC, idem, https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/summary-for-policymakers/.
30 IPCC, idem, https://www.ipcc.ch/srocc/.
31 Wiśniewski, Wolski, 2011, Physical aspects of extreme storm surges and falls on the Polish coast, Oceanologia, 51(S1), s. 373-390, https://doi.org/10.5697/oc.53-1-TI.373.
32 Mölter et al., 2016, Review on the Projections of Future Storminess over the North Atlantic European Region, Atmosphere, 7(60), https://doi.org/10.3390/atmos7040060.
33 IPCC, idem, https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/summary-for-policymakers/.
34 Ibidem.

The post Polska Akademia Nauk o wzroście poziomu morza appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Według oszacowań zamieszczonych w 5 raporcie IPCC z 2013 roku, średni globalny wzrost poziomu morza w roku 2100, dla najgorszego scenariusza emisji (RCP 8.5), wyniesie 52-98 cm w stosunku do lat 1986–2005. Nie oznacza to jednak, że 98 cm jest górną granicą tego, czego możemy się spodziewać. Jak wyjaśnia Anders Levermann z Potsdam Institute for Climate Change Research, jeden z głównych autorów rozdziału dotyczącego poziomu morza:

[…] [5] raport wskazuje, że jeśli pokrywa lodowa Antarktydy zacznie się rozpadać, poziom morza może wzrosnąć o dodatkowe kilka dziesiątych metra w ciągu XXI wieku. Z tego powodu szukając prawdopodobnej górnej wartości, dostaniemy szacunki rzędu 1,2-1,5 m.

Publikowane w ostatnich latach wyniki badań dokumentujących topnienie lodowców szelfowych oraz wycofywanie się lodowców Antarktydy, szczególnie w części zachodniej, zachęciły naukowców do prób bardziej precyzyjnego oszacowania udziału Antarktydy w przyszłym wzroście poziomu morza.

W dotychczasowych prognozach ten udział był jedną z większych niewiadomych (R. J. Nicholls i in., 2010, R. E. Kopp, 2014, A. Silvano i in. 2016, A. M. R. Bakker i in., 2017, A. M. R. Bakker, D. Louchard, K. Keller, 2017). Powodem jest stosunkowo mała ilość dostępnych danych dotyczących tego odległego kontynentu, a także dużo wolniejsza niż w przypadku oceanu i atmosfery odpowiedź lądolodów na ocieplenie. Wiadomo było, że w przeszłości geologicznej, w warunkach klimatycznych porównywalnych do obecnych, poziom morza był dużo wyższy. W Pliocenie, gdy stężenie CO₂ było zbliżone do obecnego, poziom morza znajdował się wyżej o 10-30 m, natomiast podczas ostatniego interglacjału (LIG, 130 000- 115 000 lat temu) o 6-9,3 m, przy stężeniu CO₂ 280 ppm i średniej globalnej temperaturze wyższej od tej z połowy XX wieku o nie więcej niż 2°C (Ch. J. Fogwill i in., 2013, R.M. DeConto i D. Pollard, 2016).

Te od dawna znane informacje pozwoliły Johnowi Mercerowi 40 lat temu (w okresie intensywnych, szybszych nawet niż współczesne zmian koncentracji dwutlenku węgla) wysnuć wniosek, że (J. H. Mercer, 1978):

Jeśli globalne zużycie paliw kopalnych będzie rosnąć w obecnym tempie, zawartość CO₂ w atmosferze podwoi się w ciągu około 50 lat. Modele klimatyczne sugerują, że nasilający się w związku z tym efekt cieplarniany największe ocieplenie powodował będzie w wysokich szerokościach geograficznych. Wzrost temperatury wyliczony dla 80° szerokości południowej będzie mógł zapoczątkować gwałtowny rozpad pokrywy lodowej zachodniej Antarktydy, prowadząc [ostatecznie] do 5-metrowego wzrostu poziomu morza.

Mercer słusznie założył, że dawne poziomy morza nie mogłyby być tak wysokie bez rozpadu pokrywy lodowej nie tylko Grenlandii, ale też przynajmniej zachodniej Antarktydy (ang. West Antarctic Ice Sheet, WAIS). Co więcej, określił jakie „znaki ostrzegawcze” będą wskazywały na pojawienie się niebezpiecznego trendu ocieplenia w Antarktyce mogącego doprowadzić do zanikania WAIS. Jeden z nich to rozpad lodowców szelfowych wzdłuż Półwyspu Antarktycznego. I choć do podwojenia stężenia CO2 w atmosferze w stosunku do czasów przedindustrialnych nadal sporo brakuje, to już w 2002 rozpadł się Larsen B, a badacze Antarktydy coraz częściej donoszą o rosnącej niestabilności kolejnych lodowców. Najprawdopodobniej już w połowie wieku zniknie Larsen C, a wycofywanie lodowców szelfowych z zatoki Amundsena i Bellingshausena będzie coraz mocniej postępować (C. Ritz i in., 2015, R.M. DeConto i D. Pollard, 2016).

Rozpad Antarktydy przyspieszy wzrost poziomu morza

Oznacza to, że w horyzoncie setek, tysięcy lat, Antarktyda dołoży wiele metrów do podnoszącego się poziomu morza. To, jak szybko będzie przybywać w oceanach wody pochodzącej z topnienia lądolodów, zależy nie tylko od naszych emisji przemysłowych, wpływających na wzrost temperatury atmosfery i oceanów, ale także od odpowiedzi pokrywy lodowej na to ocieplenie. Zespół Levermanna oszacował w 2013 roku, że w przypadku atmosfery cieplejszej globalnie o 1^oC w stosunku do epoki przedprzemysłowej (co już osiągnęliśmy), Antarktyda dołoży 1,2 m do poziomu morza (A. Levermann i in., 2013). Choć naukowcy badali odpowiedź lądolodu antarktycznego w perspektywie 2000 lat, nie oznacza to, że możemy odetchnąć z ulgą. Wręcz przeciwnie. Zarówno brak wyraźnych działań mających na celu redukcję emisji CO₂, jak i coraz lepsze poznanie mechanizmów rozpadu lodowców są raczej powodem do niepokoju.

Analiza zespołu Koppa z 2017 roku wskazuje, że w 2100 roku możemy się spodziewać w scenariuszu biznes-jak-zwykle wzrostu poziomu morza o prawie 1,5 m (R. E. Kopp i in., 2017). Wartość ta wynika z lepszego oszacowania wkładu z topnienia lądolodu Antarktydy. Naukowcy uwzględnili w swoich obliczeniach często pomijane w innych modelach zjawiska, takie jak szczelinowanie hydrauliczne lodowców czy rozpad klifów lodowych (patrz artykuł Rozpad lądolodu Antarktydy Zachodniej nieunikniony). Nie jest to jedyne badanie, w którym pojawiają się tak wysokie wartości. Wyniki tej pracy powiększają grono analiz, w których dla scenariusza biznes-jak zwykle poziom morza podniesie się na koniec stulecia o 1,2-3,3 m (choć najwyższe wartości znajdują się w zakresie „skrajnie mało prawdopodobnym”, <0,5%) (R. J. Nicholls i in., 2010, S. Jevrejeva, A. Grinsted, J. C. Moore, 2014, S. Jevrejeva i in., 2016, A. M. R. Bakker i in., 2017, D. Le Bars, S. Drijfhout, H. de Vries, 2017). Także NOAA zrewidowała swoje przewidywania w górę, wskazując w raporcie z 2017 roku 2,5 m w przed końcem stulecia dla najgorszego scenariusza, a prawie 10 metrów do roku 2200.

Prognozy te związane są z postępującym zrozumieniem mechanizmów rozpadu lodowców Antarktydy. Są one bardziej wrażliwe na podmywanie przez cieplejszą wodę niż lodowce Grenlandii, gdyż wiele z nich, szczególnie w części zachodniej, spoczywa na dnie morskim. Ogrzanie górnych 1200 m oceanu w okolicach Antarktydy, spowodowane prawdopodobnie zmianami cyrkulacji atmosferycznej wywołanymi globalnym ociepleniem, zagraża jednak także części wschodniej pokrywy lodowej (ang. East Antarctic Ice Sheet, EAIS), uważanej dotychczas za bardziej stabilną (Ch. J. Fogwill i in., 2013, A. Silvano i in. 2016). Według badań geologicznych EAIS „dołożyła się” do wzrostu poziomu morza w Pliocenie. Jej rozpad wspomogła wtedy najprawdopodobniej woda z topnienia i opadów pojawiająca się na powierzchni pokrywy lodowej, powodująca powstawanie szczelin, a tym samym szybsze cielenie się lodowców. Podobny mechanizm zaobserwowano podczas rozpadu lodowca Larsen B w 2002 roku, a obecnie zagraża rozległym, płaskim lodowcom szelfowym na morzu Rossa i Weddella, gdzie temperatury latem ostatnio zaczynają przekraczać 0°C. Najmniej stabilnym lodowcem EAIS jest Totten, zawierający ilość lodu równoważną 3,5 m wzrostu globalnego poziomu morza, czyli prawie tyle, co cała WAIS (R.M. DeConto i D. Pollard, 2016, A. Silvano i in. 2016).

Z punktu widzenia naszej cywilizacji kluczowe jest nie tylko określenie wysokości przyrostu poziomu morza, ale przede wszystkim jego tempa, co pozwoliłoby oszacować, ile czasu mamy na adaptację. Jest to o tyle trudne, że zmiany zachodzące w Antarktyce mogą być nieliniowe, a po rozpadzie WAIS mogą znacznie przyspieszyć. Podczas ostatniego interglacjału, gdy lądolód Antarktydy uległ destabilizacji, poziom morza podnosił się o ponad 4 cm rocznie. Jest to jednak tylko informacja o średniej globalnej. Na poziomie lokalnym sytuacja może wyglądać zupełnie inaczej, przykładem jest Nowy Jork, gdzie od 1900 roku poziom morza podnosi się około 3 cm na dekadę – prawie 2 razy szybciej od średniej (R. E. Kopp, 2014, R. Winkelmann i in., 2015, R.M. DeConto i D. Pollard, 2016, P. Goodwin i in., 2017, A. B. A. Slangen i in., 2017).

Adaptuj się albo spływaj

Z tego ryzyka od wielu lat zdaje sobie sprawę Holandia, która jest najbardziej narażonym na zalanie państwem europejskim. Rząd holenderski stosując zasadę „zapłać dziś, bo jutro zapłacisz więcej” wydaje rocznie miliard euro na adaptację. Peter Persoon, inżynier opiekujący się barierą Maeslant, chroniącą port Rotterdam przed powodzią (zaprojektowaną tak być skuteczną w razie powodzi możliwej, według klasycznych oszacowań, raz na 10 tys. lat!) tłumaczy powód, dla którego wydatki te znajdują publiczną akceptację:

wyjaśniamy ludziom, że straty po zalaniu państwa wyniosą co najmniej 700 miliardów euro. Jeśli każdego roku wydasz 1 miliard euro [na zabezpieczenia] to jakbyś rozłożył rachunek na ponad 700 lat.

Bariera Maeslant, największa tego typu budowla na świecie, powstała w ramach długofalowej strategii zarządzania ryzykiem powodziowym „Delta”. Choć program Delta jako bazę obecnych działań przyjął wzrost poziomu morza o 0,55–1,10 w 2100 roku, to założenia te zostaną zweryfikowane w 2018 roku. Grupa przygotowująca informacje do nowego planu wskazała bowiem, że poziom morza rośnie szybciej, niż zakładano w poprzednich opracowaniach, a ze względu na zwiększone topnienie i rozpad klifów lodowych na Antarktydzie zmiany mogą jeszcze przyspieszyć.

Holenderskie podejście do problemu jest jednak na świecie raczej wyjątkiem niż regułą. Nowy Jork, mimo planów utworzenia zapory przeciwsztormowej, nadal pozwala zabudowywać wybrzeże, a zalewane podczas poważniejszych powodzi lotnisko LaGuardia dostanie 4 miliardy dolarów na renowację. Podobnie niekonsekwentni są włodarze Norfolk, miasta w Wirginii, gdzie znajduje się największa na świecie baza marynarki wojennej. Choć nie chcą prognozami wzrostu poziomu morza niepokoić mieszkańców, to „po cichu” planują porzucenie najczęściej zalewanych obszarów i ustanowienie stref „wycofywania”. Sama baza, miejsce kotwiczenia 6 lotniskowców, kluczowa dla operacji w Europie i na Bliskim Wschodzie może być niezdatna do użytku nawet już za 20 lat, gdyż wzrost morza jest tu 2 razy szybszy od średniej globalnej.

Norfolk jest jedną z 56 morskich baz USA, wartych w sumie około 100 miliardów dolarów, które będą zagrożone, jeśli poziom morza podniesienie się o 1 m. Jest to ułamek wartości całej światowej infrastruktury narażonej na zalanie w związku z podnoszącym się poziomem morza. W samej Europie w 500 m pasie wybrzeża ulokowane są aktywa o wartości co najmniej 0,5-1 biliona euro. Jednak największe straty poniosą miasta azjatyckie, które doświadczą dużych zmian związanych z dynamiką przypływów, na którą wpływa poziom morza (S. B. Wilmes i in., 2017). W Osace, w 2070 roku może być to nawet bilion dolarów, a przy wzroście poziomu morza o zaledwie 0,2 m chińskie Guangzhou będzie tracić rocznie około 250 milionów dolarów. W Nowym Jorku obecnie około 70 tys. budynków o wartości prawie 130 miliardów dolarów stoi w strefie narażonej na zalewanie. W roku 2100 dla scenariusza emisji „biznes-jak-zwykle” (RCP 8.5) poziom morza w Guangzhou wg średnich szacunków może się podnieść co najmniej o 0,9 metra (S. Jevrejeva i in., 2016). Najbardziej pesymistyczne prognozy dla Nowego Jorku podają nawet około 2 m. Przy tym poziomie, uwzględniając fale powodziowe, bariera o wysokości 3 m (której koszt ma zamknąć się w 3 miliardach dolarów), mająca chronić miasto, może okazać się niewystarczająca. Symulacje pokazują, że średnia wysokość fali powodziowej dla powodzi 500-letniej (która obecnie pojawia się średnio 1 raz na 25 lat) będzie wynosić w stosunku do czasów przedprzemysłowych około 4-5 m (A. J. Garner i in., 2017, M. K. Buchanan, M. Oppenheimer, R. E. Kopp, 2017).

Burmistrz Nowego Jorku, Bill de Blasio, chce jednak by „kolejne pokolenie mogło nadal nazywać Nowy Jork swoim domem”. Z tego powodu powołał niezależne, naukowe ciało doradcze New York City Panel on Climate Change, które w 2015 roku opublikowało raport mający na celu wskazanie sposobów na poprawę obecnej i przyszłej (perspektywa roku 2100) sytuacji miasta w obliczu zmiany klimatu. Pozwoliło to na ogłoszenie w 2017 roku „Wskazówek do Projektowania Odpornego na Zmiany Klimatu” (Climate Resiliency Design Guidelines), zakładających uwzględnianie prognoz klimatycznych w projektowaniu, konstruowaniu i odnawianiu obiektów miejskich.

Przyszłość, którą zgotujemy naszym dzieciom

Takie działania są absolutną koniecznością, gdyż skutkiem niszczenia wybrzeży w następstwie rosnącego poziomu morza i ekstremalnych zjawisk atmosferycznych będzie stopniowe porzucanie gęsto zamieszkanych obecnie terenów, co przyniesie ogromne konsekwencje ekonomiczne i społeczne (R. J. Nicholls i in., 2010, J. Hinkel i in., 2013, B. Neumann i in., 2015, S. Jevrejeva i in., 2016). Wystarczy wspomnieć, że obecnie około 10% ludzi na świecie żyje na terenach położonych na wysokości mniejszej niż 10 m n.p.m. Zespół Koppa szacuje, że przy globalnym wzroście poziomu morza o 150 cm w 2100 roku zagrożony zostanie byt około 150 milionów ludzi. Zniszczone zostaną miejsca cennego dziedzictwa kulturowego, a część państw utraci znaczące fragmenty swoich terytoriów (B. Marzeion, A. Levermann, 2014). Do wody dostaną się szkodliwe substancje zagrażając zdrowiu ludzi. Już teraz przekonują się o tym mieszkańcy pacyficznej wyspy, na której znajduje się podmywane przez ocean składowisko zawierające radioaktywne pozostałości po testach amerykańskich bomb atomowych.

Brak strategicznych planów adaptacji uwzględniających wzrost poziomu morza jest także przeszkodą w racjonalnym inwestowaniu. Infrastruktura planowana jest bowiem na ogół na co najmniej 100 lat (R. J. Nicholls i in., 2013, R. E. Kopp, 2014). Co gorsza, skutki decyzji polityków udających, że zmian klimatycznych nie ma, dotkną oczywiście w największym stopniu obywateli, także finansowo. Być może przykładem, który należy brać za wzór, jest postawa holenderska: rzecznik portu w Rotterdamie, Maarten van Oosten, podkreśla, że projektując zabezpieczenia, zarząd portu patrzył na najgorsze scenariusze. Levermann zaś podsumowuje:

[…] Jaką cenę jesteś gotów zapłacić za uratowanie, na przykład, wybrzeża Florydy? Tego oczywiście nie rozwiąże nauka, my tylko podajemy informacje, a społeczeństwo musi zadecydować, co robić. Czy chcemy zachować Tower of London, czy powiemy sobie: była fajna przez parę stuleci, ale teraz w ciągu kilku następnych zostanie zalana.

Praktycznie na zawsze.

W projekcjach zmiany klimatu i jej skutków często pojawia się sformułowanie „do 2100 roku…”, ale pamiętać powinniśmy, że po roku 2100 zmiany oczywiście będą nadal postępowały. Prognozy sięgające poza rok 2100 są zgodne w jednym – im większe będą nasze emisje, tym szybciej będzie rósł poziom morza. W roku 2300, według zespołu Koppa, różnica poziomów między scenariuszami RCP 2.6 i RCP 8.5 wyniesienie ponad 10 m. W kilkusetletniej perspektywie należy się spodziewać, że poziom morza podniesie się o kilkanaście metrów, gdyż już ocieplenie o 1,5-2 stopnie C doprowadzi do rozpadu głównych lodowców szelfowych Antarktydy (N. R. Golledge i in., 2017, T. E. Wong, A. M. R. Bakker, K. Keller, 2017). Pod koniec 2015 roku naukowcy z International Cryosphere Climate Initiative opublikowali raport, w którym ostrzegli, że ustalenia paryskie nie zapobiegną przekroczeniu przez Ziemię punktów krytycznych biegunów i lodowców, co zapoczątkuje „procesy, które nie będą mogły być zatrzymane, o ile temperatura nie powróci do poziomów przedindustrialnych”. Raport stwierdza, że poza społecznością naukową nie ma szerszego zrozumienia dla faktu, że zmiany w kriosferze pojawiają się powoli, ale gdy zostaną uruchomione przestawią „system klimatyczny Ziemi w nowy stan”, który – jak uważa większość specjalistów – „nie istniał na przestrzeni ostatnich 35-50 milionów lat”.

Naukowcy uważają, że „okno”, pozwalające zatrzymać choć część procesów zachodzących w kriosferze zamknie się w latach 2020-2030. To co możemy jeszcze próbować zrobić, to rozłożyć wzrost poziomu morza na jak najdłuższy odcinek czasu, zmniejszając emisje tak, aby jak najwięcej lat pozostało na adaptację i zmiany zagospodarowania wybrzeży. Jak trafnie podsumowali to naukowcy z International Cryosphere Climate Initiative:

Nigdy pojedyncze pokolenie nie miało w rękach przyszłości tak wielu kolejnych pokoleń, gatunków i ekosystemów.

Polecamy także:

• seria artykułów: Życie z rosnącym poziomem morza (ang.)
  • mapa lokalnych zmian poziomu morza (NOAA): interaktywna mapa
•  film pokazujący badanie stabilności lodowca szelfowego Nansen na Antarktydzie: film NASA (ang., 3:20 min.)
•  film pokazujący zamykanie bariery Maeslant: film (20 s)
•  film katastroficzny „Powódź” o morskiej fali powodziowej zalewającej Londyn: trailer (ang.)
•  prawda a fikcja w filmie „Powódź”: wypowiedź inżyniera bariery na Tamizie Steave’a Easta (ang., franc.) 
• jak zmienia się częstotliwość używania bariery przeciwpowodziowej na Tamizie: wypowiedź inżyniera bariery Steave’a Easta (ang., 3:34 min.)

Anna Sierpińska, konsultacja merytoryczna prof. dr hab. Jacek Piskozub

The post Wzrost poziomu morza – prognozy coraz bardziej pesymistyczne appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Czy jest możliwe całkowite stopienie lodowców?

Czy jest możliwe całkowite stopienie lodowców, a jeśli tak, to jakie będą konsekwencje dla całej planety?

pyta Paulina

Odpowiada Prof. Szymon Malinowski:

Stopienie lądolodów Grenlandii i Antarktydy, które zawierają ok. 99% zasobów słodkiej wody na naszej planecie, jest jak najbardziej możliwe. Objętość lądolodu Antarktydy wynosi ok. 30 000 000 km³, roztopienie tej masy lodu podniosłoby poziom morza o mniej więcej 60 m. Lądolód Grenlandii to.trochę ponad 10% objętości lądolodu Antarktydy (co  przekłada się na ok. 7,4 m wzrostu poziomu morza w razie roztopienia). Lądolód Antarktydy zaczął się formować ok. 33,7 mln lat temu, po gwałtownym (w skali geologicznej) ochłodzeniu wskutek spadku koncentracji CO₂ w powietrzu z ok. 1000 ppm (ppm – cząsteczek na milion) do 500-600 ppm, spowodowanym wietrzeniem skał krzemianowych wypiętrzających się Himalajów. Poważny przyrost masy lądolodu Antarktydy i uformowanie się lądolodu Grenlandii wiąże się z kolejnym spadkiem koncentracji CO₂ do poziomu ok. 300 ppm ok.2,4 mln lat temu.

Wiele informacji na temat topnienia/przyrostu lądolodów przynosi analiza przebiegu zlodowaceń na przestrzeni ostatnich 800 tys. lat (odpowiedni wykres dostępny w materiałach ostatniego Raportu IPCC tu ).

Na wykresie przedstawiającym zmiany poziomu morza (najniższa linia) widać, że podczas okresów ochładzania poziom morza spadał (narastały lądolody, nie tylko Antarktyki i Grenlandii, ale formował się lodowiec nad Europą Północną i Północną Ameryką). Spadek ten wynosił ok. 100 m i zachodził w okresie ok. 70-80 tys. lat. Gdy lądolód się roztapiał, wzrost poziomu morza o tę samą wartość był znacznie szybszy, zajmował jedynie ok. 10-15 tys. lat. Jednocześnie wahaniom w zakresie 180-300 ppm podlegała koncentracja CO₂ – o związku tego zjawiska z temperaturą przeczytasz dokładniej w tekście Mit: To ocieplenie powoduje wzrost koncentracji CO₂ a nie na odwrót.

Aktualnie wpływamy na klimat w tempie znacznie przekraczającym naturalne zmiany z czasu powstawania lądolodów, czy fluktuacji związanych z epokami lodowcowymi. Wskutek spalania paliw kopalnych koncentracja CO₂ w atmosferze w ciągu zaledwie 150 lat wzrosła z ok. 280ppm do ponad 400ppm i aktualnie rośnie aż o blisko 3ppm/rok. Już aktualnie koncentracja CO₂ przekracza wartość sprzed 2,4 mln lat. Ten fakt, wraz z ostatnimi obserwacjami pokazującymi gwałtowne przyspieszenie topnienia i co ważniejsze – destabilizację lądolodów Antarktydy Zachodniej pozwala przypuszczać, że uruchomiliśmy procesy, które stosunkowo szybko (małe kilkaset lat) mogą doprowadzić do stanu czap lodowych jak 2,4 mln lat temu. Najnowsze prognozy mówią o wzroście poziomu morza o 2 m, a w ekstremalnym przypadku nawet 5 m do końca stulecia. Dalszy wzrost koncentracji CO₂ w atmosferze (przy obecnym tempie zmian osiągnięcie koncentracji 1000 ppm zajęłoby ok. 200 lat) może doprowadzić do warunków podobnych do tych, jakie na Ziemi istniały ok. 50 mln lat temu: kompletnego zaniku lądolodów i podniesienia się poziomu morza o blisko 70 metrów.

Jaka jest objętość lądolodu Antarktydy?

W odpowiedzi (z 14 grudnia 2016) na pytanie „Czy jest możliwe całkowite stopienie lodowców, a jeśli tak, to jakie będą konsekwencje dla całej planety?” prof. Szymon Malinowski napisał: ”Objętość lądolodu Antarktydy wynosi ok. 30 000 000 km3, roztopienie tej masy lodu podniosłoby globalny poziom morza o mniej więcej 60 m”. Czy mógłby Pan prof. przedstawić wyliczenia w tej sprawie? Interesuje mnie szczególnie, jakie przyjął Pan założenia dotyczące ilości lodu nie znajdującego się na kontynencie, lecz otaczającego Antarktydę. Jak wiadomo większość lodu w górze lodowej znajduje się pod powierzchnią wody, więc wydaje się, że lód poza obrysem lądu ma bardzo poważny udział w całkowitej ilości lodu na Antarktydzie. Jednocześnie wiemy, że stopienie się pływającego lodu w żaden sposób nie wpływa na poziom wody w morzach i oceanach. Jakie założenia w tym względzie przyjął Pan w swoich oszacowaniach

pyta Krzysztof

Odpowiada prof. Szymon Malinowski

Wspomniane pytanie i odpowiedź na nie znaleźć można tutaj. Na początek zacznijmy od wyjaśnień. W Antarktyce występują trzy rodzaje lodu:

1. lód morski, powstający z zamarzania wody morskiej – jego powstanie bądź stopnienie nie wpływa na poziom wody morskiej;
2.  lądolód, czyli lód powstały z opadów śniegi na lądzie powyżej aktualnego poziomu morza – jego stopnienie bądź zsunięcie się po pochyłości do morza podniesie poziom wody; 
3. tzw. lodowce szelfowe (od ang. shelf -półka, nie mylić z szelfem kontynentalnym) — stosunkowo grube półki lodowe, pływające bądź częściowo opierające się na dnie, ich stopienie podniesie poziom wody w oceanie w wypadku gdy opierają się na dnie, a wypór nie równoważy ciężaru lodu.

Dokładny szacunek masy lądolodu oraz masy tej części lodowców szelfowych, która po roztopieniu wpłynie na podniesienie poziomu wszechoceanu jest możliwy dzięki temu, że nieźle znamy topografię kontynentu (a właściwie archipelagu i kontynentu) Antarktydy pod lądolodem i lodowcami szelfowymi. Najnowsza szczegółowa mapa tej topografii została wykonana w ramach projektu BEDMAP2 na podstawie kilku tysięcy zestawów danych pomiarowych zawierających ok. 25 milionów pojedynczych pomiarów. Same dane (ich rodzaj i jakość), sposób wykonania mapy oraz oceny niepewności opisane są w artykule naukowym „Bedmap2: improved ice bed, surface and thickness datasets for Antarctica” z 2013 roku. Artykuł jest otwarty, każdy może zapoznać się z metodyką pracy. Dane są dostępne dla każdego na stronach projektu BEDMAP2. Podsumowanie danych, zebrane w Tabeli 7 artykułu, pokazuje aktualne i poprzednie (projekt BEDMAP1) oszacowanie masy lądolodu i lodowców szelfowych oraz ich wkładu do wzrostu poziomu morza. W dłuższym okresie poziom morza może wzrosnąć jeszcze nieco bardziej z powodu ruchów izostatycznych — podniesienia się kontynentu antarktycznego, teraz przygniecionego lądolodem.

W odpowiedzi na pytanie informuję, że skorzystałem z często cytowanych przybliżonych danych, stąd „okrągła” liczba 30 000 000 km³. Według BEDMAP2 dokładne dane to: objętość lądolodu Antarktydy – 26 920 000 km3, wzrost poziomu morza wskutek stopienia tej objętości lodu – 58,3 m. Szacunki wzrostu poziomu morza wskutek stopienia wszystkich lodowców i lądolodów na Ziemi, wraz z odnośnikami do odpowiedniej literatury naukowej, dostępne są tu.

W jakim stopniu ruchy izostatyczne wpływają na poziom morza?

Mam dodatkowe pytanie, a w zasadzie zarzut do odpowiedzi na pytanie: „Jaka jest objętość lądolodu Antarktydy?”, które ostatnio ukazało się Waszej stronie. Teoretycznie w odpowiedzi wszystko ładnie policzono i wyszło, że poziom oceanów miałby się podnieść o 58 z przecinkami metrów. Problem jest tu jednak taki, że w obliczeniach nie uwzględniono relaksacji-wypiętrzenia lądu Antarktydy oraz zapadnięcia dna oceanów. Przecież Ziemia absolutnie nie jest sztywna i gdybyśmy dla porównania zmniejszyli ją do jajka to w dotyku nie przypominałaby jajka ze skorupką tylko takiego już po obraniu. Geolodzy do dziś mierzą efekty wypiętrzeń polodowcowych, np. Nowego Jorku, a zejście lodowca z Antarktyki musiałoby trwać bardzo długo i skalne góry urosłyby o ładne setki metrów. Czy mam rację?

pyta Adam B.

Odpowiada prof. Szymon Malinowski:

Odpowiedź na pytanie wspomniane w (powyższym) pytaniu znajduje się tutaj. Ma Pan rację co do tego, że ruchy izostatyczne też wpływają na poziom morza, w praktyce jednak zmiany są lokalne, a w skali globu średni poziom morza niewiele od nich zależy – rzędu drugiego, trzeciego miejsca po przecinku. Efekt wynurzania jest też w pewnym stopniu kompensowany naciskiem wody: dodatkowy ciężar oceanów powoduje ugięcie skorupy ziemskiej w dół pod nimi. Podsumowując: LOKALNIE ruchy izostatyczne mają znaczenie (np. dziś ciągłe wypiętrzanie Skandynawii czy Labradoru, w przyszłości Grenlandii czy Antarktydy), natomiast jeśli idzie o średni globalny poziom morza efekt jest niewielki. Więcej o tym i innych, momentami zadziwiających, czynnikach wpływających na poziom morza do poczytania po polsku znaleźć można w serwisie Nauka o klimacie.

Powyższy artykuł powstał we współpracy z portalem Zapytaj Fizyka.

The post Zapytaj Fizyka: o topnieniu lądolodów appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Ocieplanie się klimatu przekłada się na zmiany poziomu morza dzięki dwóm mechanizmom: woda z topniejących lodowców i lądolodów spływa do oceanów, a jej ogrzewanie powoduje przy okazji rozszerzanie. W rezultacie objętość wody w oceanach rośnie, a poziom morza się podnosi.

W ostatnich dekadach temperatury były coraz wyższe, co powinno powodować przyspieszenie tempa wzrostu średniego światowego poziomu morza. Jednak niczego takiego nie obserwowaliśmy. Od kiedy w 1993 roku rozpoczęliśmy prowadzenie pomiarów satelitarnych zmian poziomu morza, ich tempo wydaje się utrzymywać na mniej więcej stałym poziomie około 3 mm/rok.

Nie tego się spodziewaliśmy… O co może chodzić? Naturalną koleją rzeczy naukowcy postanowili wyjaśnić tę zagadkę.

Rekonstrukcja zmian poziomu morza sprzed pomiarów satelitarnych

Naukowcy, których praca (Fasullo i in., 2016) wyjaśnia wyniki pomiarów, zaczęli od określenia, jak szybko rósł światowy poziom morza zanim rozpoczęto prowadzenie pomiarów satelitarnych.

Zanim w drugiej połowie 1992 roku został wystrzelony pierwszy satelita TOPEX/Poseidon, poziom morza był mierzony głównie z użyciem pływomierzy (mareografów, wodowskazów). Choć zapisy niektórych instrumentów sięgają XVIII wieku, różnorodność technik i warunków pomiarowych powodują, że wykorzystanie jedynie tych danych umożliwia tylko zgrubne określenie tempa wzrostu poziomu morza.

Dla lepszego poznania mechanizmu przeszłych zmian poziomu morza zespół wykorzystał symulacje numeryczne wykonane z użyciem modelu NCAR-based Community Earth System Model. Uruchamiano go 40-razy z zestawem zróżnicowanych (ale historycznie możliwych) warunków początkowych, uzyskując w ten sposób szacowany zakres naturalnej zmienności poziomu morza i wpływających na ten parametr czynników.

Mam Cię!

Część symulacji została przeprowadzona z uwzględnieniem wpływu historycznych erupcji wulkanicznych, a część z ich pominięciem (o wpływie wulkanów na klimat przeczytasz między innymi w artykule Wulkany odpowiedzialne za…wyjątkowo chłodne lata). Porównanie wyników obu serii symulacji pozwoliło na zrozumienie wpływu wulkanów na zmiany poziomu morza.

Wyniki symulacji pokazały, że skutki wybuchu wulkanu Mt. Pinatubo – duże emisje aerozoli siarkowych do stratosfery – spowodowały znaczące ochłodzenie oceanów prowadzące do obniżenia się ich poziomu o około 6 mm. Co istotne, wybuch Mt. Pinatubo miał miejsce w połowie 1991 roku, na kilkanaście miesięcy przed rozpoczęciem pomiarów satelitarnych w misji TOPEX/Poseidon.

Gdy blokujące dopływ słońca do powierzchni Ziemi aerozole siarkowe w końcu się rozproszyły i opadły, poziom morza zaczął powracać do poziomu równowagi. Z tego powodu w pierwszym okresie pomiarowym pomiary satelitarne pokazywały wzrost poziomu morza szybszy niż ten, jaki prawdopodobnie zostałby zaobserwowany, gdyby wybuch Mt. Pinatubo nie nastąpił.

Szybko, coraz szybciej

Jak pokazuje analiza, gdyby nie wybuch Pinatubo przed rozpoczęciem pomiarów satelitarnych, to punkt początkowy poziomu morza we wczesnych latach 90. byłby położony wyżej, a pomiary satelitarne wyraźnie pokazywałyby przyspieszające tempo wzrostu poziomu morza. Naukowcy przewidują, że w kolejnej dekadzie przyspieszanie tempa wzrostu poziomu morza stanie się ewidentne.

Zrozumienie tego, czy tempo podnoszenia się poziomu morza jest stałe, czy rośnie, jest bardzo istotne dla przewidzenia tego, jaki może być poziom morza za 20, 50, 100 i więcej lat – i czy w planowaniu adaptacji do wzrostu poziomu morza miasta portowe i inne społeczności nadbrzeżne mogą bazować na prognozie wzrostu poziomu morza stałego w czasie czy raczej coraz szybszego.

Marcin Popkiewicz na podst. Climate change already accelerating sea level rise, study finds

The post Wzrost poziomu morza przyspiesza – zamaskował to wulkan appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Opinie, opinie

Badacze uznali rezultaty badań za tak ważne, że zdecydowali się na publikację w czasopiśmie z otwartym (dostępnym dla każdego) procesem recenzji naukowej, co dla pracy z wynikami tak odbiegającymi od obowiązującego konsensusu naukowego nie jest częstą procedurą. My zdecydowaliśmy się poczekać z naszym artykułem, aż praca przejdzie cały proces recenzji. I oto jest – praca Hansena i współautorów, po sugerowanych przez recenzentów zmianach, ukazała się w czasopiśmie Atmospheric Chemistry and Physics (Hansen i in., 2016).

Z jednej strony może cieszyć, że praca przeszła pomyślnie proces weryfikacji, ale z drugiej z strony… oznacza to, że tezy Hansena uznane z początku przez wielu naukowców za kontrowersyjne przeszły niezwykle rygorystyczny proces recenzji obronną ręką i nie mogą być po prostu zignorowane.

Ruth Mottram, specjalizująca się w badaniach lądolodu Grenlandii i z początku sceptyczna względem wyników pracy, uznała finalną wersję pracy za znacznie poprawioną, a naszkicowany przez Hansena scenariusz „za raczej mało prawdopodobny, choć nie niemożliwy… a szczerze mówiąc przerażający.”

Zdaniem Michaela E. Manna „Niektóre z tez artykułu są tak daleko idące, że znacząco wybiegają poza mainstream klimatologii, a dla ich ostatecznego potwierdzenia wymagane są bardzo mocne dowody”. Uważa też równocześnie, że „ignorując pracę Jamesa Hansena wystawilibyśmy się na niebezpieczeństwo”.

Według Richarda Alleya „praca przypomina nam, że poważne i szybkie zmiany są możliwe (…), a niepewności kumulują się po stronie niepomyślnych wydarzeń”. Zdaniem Alleya opisany katastrofalny scenariusz jest jednak wynikiem pojedynczej pracy badawczej i nie można go traktować jako potwierdzonej prognozy.

Hansen wraz z kolegami opisują świat, w którym nasze niekontrolowane spalanie paliw kopalnych doprowadza do niekontrolowanej zmiany klimatu. Jak możemy przeczytać w artykule „Nietrudno wyobrazić sobie, że konflikty związane z wielkimi migracjami i załamaniem gospodarczym doprowadzą do załamania porządku, zagrażając podstawom naszej cywilizacji” – co więcej, biorąc pod uwagę rozpatrywane przez autorów tempo rozpadu lądolodów, wszystko to może nastąpić nie za wiele stuleci, lecz jeszcze za naszego życia.

Szkicowany przez Hansena rozwój wypadków czyta się jak opowieść science-fiction. Nie jest to jednak efekt fantazji autorów, lecz opracowanie spełniające wymogi recenzowanej literatury naukowej z zakresu nauk ścisłych i o Ziemi (co jednak oczywiście nie gwarantuje nieomylności!). Jeśli praca Hansena i współbadaczy choćby w części opisuje czekające nas zdarzenia, to okaże się jedną z najważniejszych w historii badań naszej planety, stanowiąc wyraźne ostrzeżenie dla rządów światowych, by przyspieszyły transformację do bezemisyjnej gospodarki.

Ponury scenariusz

Dla szerszej popularyzacji wyników James Hansen nagrał film (obecnie to już całkiem częsta praktyka), w którym wyjaśnia wyniki badań:

Click here to view the video on YouTube.

Hansen sugeruje możliwość „kilkumetrowego wzrostu średniego światowego poziomu morza” w przeciągu najbliższych 50-150 lat. Jeśli poziom morza będzie rósł tak szybko, jak wynika z analizy, to „utracimy wszystkie miasta nadbrzeżne… wraz z ich całą historią”. Nisko położone obszary, jak Bangladesz czy Holandia czeka zalanie. Jak wielokrotnie podkreślają autorzy, tego czarnego scenariusza można uniknąć jedynie wtedy, jeśli podejmiemy szybki i zdecydowany wysiłek – znacznie wykraczający poza obecne działania.

W artykule przedstawiony jest mechanizm zdaniem autorów mogący prowadzić do gwałtownego przekroczenia punktów krytycznych w systemie klimatycznym, co doprowadzi także do innych niż wzrost poziomu morza zmian na naszej planecie. Ważnym elementem ziemskiego systemu klimatycznego jest cyrkulacja termohalinowa, czyli powierzchniowe i głębinowe prądy morskie dystrybuujące ciepło z rejonów międzyzwrotnikowych w wyższe szerokości geograficzne. Kluczowym elementem napędzającym ten układ jest powstawanie podczas jesiennego i zimowego zamarzania powierzchni Północnego Atlantyku zimnej, słonej wody, która opada w głąb oceanu.

Tymczasem topnienie wielkich lądolodów spowoduje powstanie na powierzchni oceanów w rejonie Antarktydy i Grenlandii warstwy słodkiej wody o małej gęstości. Spowoduje to spowolnienie lub zatrzymanie cyrkulacji termohalinowej (możliwe, że obserwujemy już początki tego procesu (patrz Atlantic Ocean overturning found to slow down already today oraz film z polskimi napisami Prąd zatokowy słabnie szybciej, niż prognozowali naukowcy). Jednocześnie ciepła woda z głębi oceanu będzie miała problemy z wydostawaniem się na powierzchnię i stygnięciem. Energia będzie się więc gromadzić w głębinach, co z kolei przyspieszy topnienie lodowców szelfowych podmywanych od dołu przez coraz cieplejszą wodę. Będzie to sprzyjać odrywaniu się od lodowców wielkich ilości gór lodowych, których topnienie będzie zapewniać powierzchni oceanu kolejne dawki słodkiej wody. Więcej na temat tych sprzężeń zwrotnych i zagrożeń, jakie niosą dla lądolodów, pisaliśmy w artykułach Rozpad lądolodu Antarktydy Zachodniej nieunikniony i Wzrost poziomu morza znacznie szybszy niż prognozowano?.

Jeśli faktycznie doszłoby do wyłączenia cyrkulacji termohalinowej, nie mogłaby ona dłużej efektywnie transportować ciepła w kierunku biegunów i to atmosfera musiałaby przejąć to zadanie. Efektywnym mechanizmem takiego transportu są potężne sztormy. Wzrost różnicy temperatur pomiędzy ocieplającymi się rejonami tropikalnymi a okołobiegunowymi sprzyjałby ich powstawaniu. Jak podsumowuje to Hansen w swojej wypowiedzi, oznacza to istne piekło na Ziemi (cyt.: All hell will break loose).

W pracy cytowane są poszlaki wskazujące, że takie sztormy miały miejsce w ciepłym okresie 120 000 lat temu. Przykładem ich siły jest obecność wielkich głazów wyrzuconych przez fale na wybrzeżu Bahamów na dużą wysokość nad poziom morza. Trzeba jednak podkreślić, że nie ma pewności, że było to rezultatem potężnego sztormu – są eksperci, którzy uważają, że to rezultat fali tsunami.

Po co to czarnowidztwo?

Współautor pracy, Eric Rignot, specjalista od czap lodowych Grenlandii i Antarktydy uważa, że analiza tak ekstremalnych scenariuszy jest jak najbardziej uzasadniona. „Nie są one niemożliwe, a nawet są bardziej prawdopodobne od konserwatywnych prognoz z raportów IPCC. (…) Rozpad lądolodów jest z natury nieliniowy. Poddajesz je presji i najpierw nic nie widzisz; naciskasz mocniej i zaczyna pojawiać się reakcja; a potem się rozpadają… Jeśli dojdziemy do tego punktu, nie będziemy już w stanie naprawić sytuacji.”

Kim Cobb, klimatolog specjalizujący się w badaniach paleoklimatycznych, uważa pracę Hansena za cenną głównie dlatego, że analizuje ona najgorszy możliwy scenariusz. „Obstawiałbym scenariusz zajścia nieliniowych zdarzeń, których jeszcze nie możemy dobrze zmierzyć. Dlatego powinniśmy analizować górną granicę.”

Choć James Hansen jest najbardziej znanym naukowcem ostrzegającym przed konsekwencjami gwałtownej zmiany klimatu, nie jest jedynym. Wyniki kolejnych analiz powodują, że zaniepokojenie Hansena podzielają coraz szersze rzesze naukowców. Praca Hansena i kolegów niewątpliwie przyczyni się do zintensyfikowania badań nad zachowaniem i stabilnością lądolodów Antarktydy i Grenlandii, sprzężeń niestabilności z cyrkulacją termohalinową i dalszych sprzężeń związanych z transportem ciepła przez przepływy atmosferyczne.

Mamy nadzieję, że konsekwencje zmiany klimatu nie będą tak paskudne, jak prognozuje Hansen ze współpracownikami. Ale lepiej nie sprawdzać tego w praktyce…

Marcin Popkiewicz na podst. Ice melt, sea level rise and superstorms: evidence from paleoclimate data, climate modeling, and modern observations that 2C global warming could be dangerous, James Hansen’s Bombshell Climate Warning Is Now Part of the Scientific Canon, Scientists Warn of Perilous Climate Shift Within Decades, Not Centuries

The post Może być niedobrze. Ekstremalna prognoza Jamesa Hansena wchodzi do kanonu nauki. appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Przejdźmy od razu do rezultatu. Oto aktualna historia zmian światowego poziomu morza:

Aby poprawne zrozumieć tę krzywą trzeba pamiętać o jednej kwestii: w wielu miejscach na świecie trwają powolne procesy utrudniające śledzenie zmian poziomu morza, takie jak podnoszenie się terenu po ostatniej epoce lodowej lub jego opadanie. Oznacza to, że obliczając trend zmian poziomu morza należy uwzględnić odpowiednie poprawki związane z ruchami pionowymi terenu. Niestety każda uwzględniana poprawka oznacza powiększenie niepewności wyniku (uwaga: niepewność to ściśle zdefiniowany termin naukowy). Ta niepewność jest niewielka, rzędu zaledwie 0,2 mm/rok (obecnie tempo wzrostu poziomu morza przekracza 3 mm/rok), ale nawet niewielki stały trend 0,2 mm/rok w ciągu 500 lat skumulowałby się do 10 cm, a w ciągu 2500 lat do pół metra. Na rysunku 1 widoczne by to było jako zmiana nachylenia krzywej.

Na podstawie analizy Kopp i in., 2016 nie można więc kategorycznie i precyzyjnie stwierdzić, jak obecny poziom morza ma się do tego w czasach rzymskich. To, co jest znane z dużym stopniem prawdopodobieństwa, to odchylenie względem trendu, czyli zmiany tempa wzrostu (lub spadku) poziomu morza. Można zdecydowanie stwierdzić, że tempo wzrostu poziomu morza w XX wieku było wielokrotnie większe niż w jakimkolwiek innym stuleciu od czasów faraonów (taki czy inny trend liniowy nie wpływa na ten wynik).

Wzrost poziomu morza w XX wieku to fizyczna konsekwencja antropogenicznego globalnego ocieplenia. Przyczyniają się do niego (w zbliżonych proporcjach) zarówno rozszerzalność termiczna wody w ocieplających się oceanach jak i topnienie lodowców lądowych i lądolodów.

Dane paleoklimatyczne sięgające tysiące lat w przeszłość stanowią doskonałą podstawę do oddzielenia naturalnej zmienności światowego poziomu morza od rezultatów naszej działalności. Z bardzo wysoką pewnością można powiedzieć, że co najmniej połowa (a prawdopodobnie całość) wzrostu poziomu morza w XX wieku była spowodowana przez ludzkość. Możliwe jest też, że naturalne czynniki mogły powodować obniżanie się poziomu morza, co oznaczałoby, że nasz wkład w zaobserwowany wzrost tego poziomu o 15 cm może przekraczać 100%.

Co będzie dalej?

Dane z przeszłości mogą stanowić też podstawę dla prognoz na przyszłość, opartych o tzw. modele półempiryczne, w których korzysta się ze znanych z historii zależności między temperaturą a poziomem morza (patrz Mit: Prognozy wzrostu poziomu oceanów w XXI w są przesadzone). W pracy Kopp i in. wzrost poziomu morza w obecnym stuleciu został oszacowany na 24-131 cm, zależnie od scenariusza emisji.

W innym opublikowanym ostatnio w PNAS artykule (Mengel i in., 2016), również wykorzystano metodę półempiryczną, ale poszczególne składowe wzrostu poziomu morza (od rozszerzalności termicznej wody, topnienia lodowców oraz lądolodów) uwzględniono osobno. Mimo innej procedury, otrzymano wyniki zbliżone do tych uzyskanych przez Koppa.

Porównajmy prognozy zmiany światowego poziomu morza uzyskane różnymi metodami: zarówno wspomnianymi półempirycznymi, jak i bazującymi na modelach (IPCC, 2013).

Prognozy bazujące na różnych podejściach dają zbliżone rezultaty, co pozwala przypuszczać, że są one dobrymi oszacowaniami. Jest jednak jedno „ale”: podane prognozy nie uwzględniają możliwości rozpoczęcia się szybkiego rozpadu lądolodów Antarktydy i Grenlandii. O ile dość dobrze rozumiemy kwestie rozszerzalności termicznej czy topnienia powierzchniowego, to dynamika lądolodów poddanych podmywaniu przez ciepłe wody oceanów i narażonych na procesy kruszenia hydraulicznego i rozpadu klifu (pisaliśmy o tym więcej w artykułach Rozpad lądolodu Antarktydy Zachodniej nieunikniony oraz Wzrost poziomu morza znacznie szybszy niż prognozowano?) jest wciąż jeszcze na etapie badań. Warto zauważyć, że nowe prace (Levy i in., 2016; Gasson i in., 2016), analizujące stabilność lądolodu Antarktydy w miocenie, w okresie 23-14 milionów lat temu, po uwzględnieniu wspomnianych procesów dynamicznych również poprawnie odtwarzają zmiany objętości lądolodu w tym okresie.

Wszystkie wspomniane badani pokazują, że lądolód Antarktydy jest bardzo wrażliwy na wzrost temperatury i jego rozpad może przebiegać znacznie szybciej, niż nam się wcześniej wydawało.

Szacuje się, że sam wkład topniejącego lądolodu Antarktydy może prowadzić do dodatkowego wzrostu poziomu morza o mniej więcej metr do końca stulecia oraz kilkunastu metrów w następnych stuleciach.

Następne tysiąclecia

Wyemitowane przez nas w najbliższych dekadach gazy cieplarniane będą miały bardzo długotrwały wpływ na ocieplenie klimatu, a przez to na wzrost poziomu morza. Wyemitowany przez nas dwutlenek węgla w dużej części pozostanie w atmosferze przez tysiące lat, podnosząc temperaturę i tym samym prowadząc do topnienia lądolodów Antarktydy i Grenlandii. Ze względu na ich olbrzymią masę i bezwładność termiczną możemy spodziewać się podnoszenia się poziomu morza przez kolejne tysiąclecia (Clark et al. 2016). Nawet jeśli ograniczymy ocieplenie do 2°C to i tak możemy oczekiwać docelowego wzrostu poziomu morza o około 25 metrów.

Ten oczekiwany przy ociepleniu klimatu wzrost poziomu morza nie jest dla klimatologów żadnym zaskoczeniem – w przeszłości geologicznej Ziemi w okresach wyższych temperatur lądolody zanikały, a pochodząca z nich woda znacząco podnosiła poziom oceanów (patrz m.in. ostatni przegląd Dutton i in., 2015 w Science). Był za to niemałym zaskoczeniem dla przedstawicieli władz miejskich Gdańska i Elbląga, którzy dowiedziawszy się, że ich obchodzące całkiem niedawno 750-lecia istnienia miasta za kolejne 750 lat mogą być już tylko atrakcją dla nurków byli wyraźnie skonsternowani. Dla mnie, Gdańszczanina z urodzenia i serca, wizja takiej (niezbyt już odległej) przyszłości mojego miasta jest zupełnie nie do przyjęcia.

Marcin Popkiewicz na podst. RealClimate Millennia of sea-level change

The post Tysiące lat zmian poziomu morza appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Ostrożne prognozy

W ostatnim raporcie IPCC z 2013 roku wzrost średniego poziomu morza w scenariuszu biznes-jak-zwykle (RCP8.5) został szacowany na 0,5-1 m do 2100 roku, z pomijalnym wkładem z topniejących lądolodów Antarktydy i Grenlandii:

Podczas gdy topnienie powierzchni lądolodu pozostanie małe, oczekuje się wzrostu opadów nad Antarktydą (średni poziom pewności), tak że wkład bilansu masy do zmian przyszłego poziomu oceanów będzie ujemny. (…) Rozpad spoczywających na dnie sektorów lądolodu antarktycznego – gdyby się rozpoczął – mógłby doprowadzić do wzrostu globalnego średniego poziomu morza znacznie ponad prawdopodobny zakres dla XXI wieku. Ze średnim poziomem wiarygodności możemy powiedzieć, że ten możliwy dodatkowy wkład nie spowoduje wzrostu poziomu morza w XXI w. o więcej niż kilka dziesiątych metra.

Wiele wskazuje na to, że prognozy IPCC (nie po raz pierwszy zresztą) mogą być zbyt konserwatywne, szczególnie w zakresie stabilności lądolodów i możliwego tempa ich rozpadu w ocieplającym się klimacie. Według większości oszacowań wzrost poziomu morza o kilka metrów zajmie 200-1000 lat, jednak w najgorszym możliwym scenariuszu nie możemy wykluczyć, że proces ten zajdzie znacznie szybciej.

Lądolód Antarktydy – nie aż tak stabilny

Dane geologiczne wskazują, że w poprzednim interglacjale eemskim (130-115 tysięcy lat temu), w którym średnia temperatura powierzchni Ziemi była wyższa o zaledwie ułamek stopnia niż dziś a stężenie CO₂ niższe o 30%, poziom morza był wyższy o 6-9 metrów. Zaś w pliocenie 3 miliony lat temu, gdy stężenie CO₂ było zbliżone do obecnego a temperatura wyższa o 1-2°C, poziom morza był wyższy o mniej więcej 20 metrów. Istotnym czynnikiem wpływającym na zmiany światowego poziomu morza musiało być topnienie olbrzymiego lądolodu Antarktydy.

Wkład jego topnienia w obserwowany współcześnie wzrost światowego poziomu morza jest na razie niewielki, rzędu 1/3 milimetra rocznie. Jednak wyraźnie przyspiesza, a co gorsza, coraz więcej badań pokazuje, że pozornie stabilny lądolód może być bardzo wrażliwy na ocieplenie. Przyczyną jest podmywanie spoczywającego w dużej części na dnie oceanicznym lądolodu przez coraz cieplejsze wody oceanu oraz geometria dna oceanicznego, które w wielu miejscach opada w stronę kontynentu. Jak opisujemy to dokładniej w tekście Rozpad lądolodu Antarktydy Zachodniej nieunikniony, cofnięcie się linii gruntowania lądolodu z grzbietów oceanicznych (na których są obecnie „zakotwiczone”) na głębszą wodę może w związku z tym prowadzić do ich przyśpieszonego cofania się.

Stopniowy postęp w zrozumieniu zjawisk zachodzących na styku lądolodu, oceanu i atmosfery pomaga zrozumieć ich interakcje i sprzężenia zwrotne, mogące prowadzić do zaskakująco dynamicznej odpowiedzi lądolodu na zmiany temperatury, skutkującej m.in. gwałtownymi zmianami poziomu morza, podobnymi do tych sprzed 14 000 lat, kiedy to światowy poziom morza podnosił się w tempie 5 metrów na stulecie.

Kluczem do zrozumienia dynamiki dezintegracji lądolodu mogą okazać się procesy szczelinowania hydraulicznego i rozpadu klifów lodowych.

Szczelinowanie hydrauliczne ma miejsce, gdy pochodząca z deszczu lub topnienia powierzchniowego woda wypełnia szczeliny w lodzie. Jeśli są one wystarczająco głębokie, ciśnienie wody rozszczepia lód jeszcze bardziej. Zjawisko to występuje w warunkach, gdy temperatury na powierzchni przekracza próg topnienia – a letnie temperatury nad leżącymi na obrzeżach kontynentu lodowców szelfowych już dziś dochodzą (a czasem wręcz przekraczają) 0°C. Postępujące ocieplenie może doprowadzić do pojawienia się na powierzchni lodowców wody z opadów i roztopów.

Proces rozpadu klifów lodowych jest następstwem ograniczonej wytrzymałości lodu i załamywania się jego zbyt wysokich ścian pod swoją własną wagą.

No to zobaczmy, co z tego wynika…

Autorzy nowego badania, opublikowanego w czasopiśmie Nature (DeConto i Pollard, 2016) stworzyli model lądolodu uwzględniający te dynamiczne procesy, poprawnie odtwarzający zmiany poziomu morza w Pliocenie 3 miliony lat temu i interglacjale eemskim.

Następnie model został „potraktowany” zmianą klimatu prognozowaną w różnych scenariuszach emisji gazów cieplarnianych. Rezultat? Jeśli emisje gazów cieplarnianych zostaną szybko ścięte do zera, z symulacji wynika, że przyczynek topnienia lądolodu Antarktydy do wzrostu poziomu morza wciąż jeszcze może być bardzo niewielki.

Jednak w scenariuszu emisji biznes-jak-zwykle topnienie lądolodu Antarktydy już w tym stuleciu może przyczynić się do wzrostu poziomu morza o ponad metr (a wraz z innymi czynnikami, takimi jak rozszerzalność termiczna wody czy topnienie lodowców i lądolodu Grenlandii o 2 metry).

Jak zauważa prof. DeConto:

To byłaby katastrofa dla nisko położonych miast (…) Jeśli nie zatrzymamy globalnego ocieplenia tempo wzrostu poziomu morza zmieni się z milimetrów na centymetry rocznie. (…) Wtedy będziemy mówili o ewakuacji [miast], a nie budowie umocnień brzegowych.

Do 2500 roku do oceanu trafi zaś tak wiele wody z topniejącego lądolodu Antarktydy, że poziom morza (tylko z tego źródła) wzrośnie o ponad 15 metrów. Oznaczałoby to zatopienie wszystkich portów i większości nadbrzeżnych miejscowości a nawet dużej części powierzchni niektórych państw..

Według DeConto rezultaty symulacji eksponują wybór przed którym stoi ludzkość. Jeśli model poprawnie oddaje procesy fizyczne, to proces rozpadu lodowców szelfowych, za którym pójdzie rozpad klifów lodowych, gdy już się rozpocznie, to będzie nie do zatrzymania:

Gdy wody oceanu się nagrzeją, lód nie wróci na swoje obecne miejsce dopóki ocean znów się nie ochłodzi – co może zająć tysiące lat. To, co obecnie robimy, będzie mieć bardzo długoterminowe konsekwencje.

Czas pokaże, którą drogę wybierzemy.

Marcin Popkiewicz na podst. Contribution of Antarctica to past and future sea-level rise.

The post Wzrost poziomu morza znacznie szybszy niż prognozowano? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.