Klimat Ziemi

Klimat dawniej się zmieniał. To logiczne. Wszystko w naszym wszechświecie ulega zmianie. Nie tylko Ziemia ulega zmianie, ale nawet nasza gwiazda Słońce. My też się zmieniamy jak rośniemy i dojrzewamy oraz starzejemy się jak wiele innych organizmów biologicznych na Ziemi. tak też logiczne to jest, że klimat się się zawsze zmieniał i będzie zmieniać się na Ziemi.

Negujący zmiany klimatu nie zastanowią się ad tym, co mogło w ciągu zaledwie 170 lat ocieplić tak cały glob ziemski. Jak oni to wyjaśnią, że niby to są zmiany naturalne, skoro od końca lat 70 satelity mierzą wszystko to co się dzieje na Ziemi i nad nią.

Naukowcy zaobserwowali różnicę pomiędzy bilansem energetycznym z lat 90, a teraz. Energia słoneczna przychodząca do powierzchni planety jest względnie stała, ale energia cieplna w podczerwieni w troposferze wzrasta i ogrzewa się. Natomiast mniej jej uchodzi do stratosfery, która przez to ochładza się. I ogólnie mniej energii cieplnej uchodzi w kosmos, a więcej jest jej zatrzymywanej przez rosnące koncentracje gazów cieplarnianych: dwutlenek węgla, metan, podtlenek azotu i w mniejszym stopniu gazy przemysłowe (w tym freony) i w jeszcze mniejszym stopniu przez ozon troposferyczny. Gdy planeta nagrzewa się, to też więcej zatrzymuje pary wodnej. Jednak gdy robi się chłodniejsza, jej zawartość spada.

Ale tak naprawdę jak negujący zmiany klimatu wywołane przez człowieka wyjaśnią nam wzrost temperatury planety o prawie 1,5 stopnia Celsjusza w ciągu zaledwie 170 lat?
No niech nam to negacjoniści klimatyczni wyjaśnią.

Słońce? Nie. Jego aktywność słoneczna cały czas spada od lat 80 XX wieku. Gdyby to było Słońce, to by wszystkie warstwy atmosfery był bardzo ciepłe, łącznie ze stratosferą. Wszystko dokładnie mierzą satelity. To nie może być Słońce.

Wulkany? Nie. Erupcje wulkaniczne wulkanów przede wszystkim wydzielają do atmosfery dwutlenek siarki oraz pyły i popioły. Tak więc, w mniejszym stopniu ulatnia się do atmosfery dwutlenek węgla. Ogólnie mówiąc zwykłe wulkany mają efekt chłodzący, a nie ogrzewający planetę. Satelity też to mierzą, tak samo jak urządzenia naziemne. Więc, jaka miałaby być to naturalna zmiana?

Prądy morskie? Nie. Bo odpowiadają one za sprzężenia zwrotne w systemie klimatycznym. Dodatnie podnoszą temperaturę, a ujemne ją obniżają. Zresztą w jaki sposób miałyby one przez 170 lat rozgrzewać planetę do 1,45 stopnia Celsjusza w 2023 r.? Niech to negacjoniści wyjaśnią. I również prądy morskie są mierzone przez satelity.

Zmiany pola magnetycznego Ziemi? Nie. Wprawdzie czasem występują zakłócenia satelitarne, elektroniczne, komputerowe na Ziemi przez burze słoneczne, ale nie ma to żadnego wpływu na zmiany klimatu. Te zjawiska raczej wywołują poważne perturbacje atmosferyczne w jonosferze planety, ale nie w troposferze. I rozciąga się ona od najniższej krawędzi mezosfery (ok. 50 kilometrów nad powierzchnią Ziemi) do przestrzeni kosmicznej, ok. 1000 km nad powierzchnią Ziemi.

A co według negacjonistów powoduje topnienie lodu morskiego w Arktyce i Antarktyce? Co powoduje ubytek masy na ladolodach Grenlandii i Antarktydy? Co powoduje topnienie lodu na lodowcach górskich? Satelity od końca lat 70 mierzą nie tylko topnienie lodu morskiego, ale i też od lat 90 ubytek masy lodowej na Grenlandii i Antarktyce. Mierzą ubytek lodu i śniegu na większości szczytów górskich. Mierzą też spływ wód śródlądowych do oceanów. A wszystko to powoduje wzrost poziomu morza, mierzony także przez satelity od lat 90. Tak samo przez nie jest mierzona od lat 90 energia cieplna oceanów, która rośnie od połowy lat 70 XX w.

No niech negacjoniści wytłumaczą to, w jaki sposób naturalnie miałoby się to dziać. Co miałoby przez 170 lat rozgrzewać planetę i spowodować wzrost temperatury o wspomniane 1,45 stopnia Celsjusza. Trzeba mieć naprawdę bardzo dużo złej woli, by nie dostrzec ciężkiej pracy naukowców. Wszystkich klimatologów, paleoklimatologów, glacjologów, geofizyków, geochemików, biologów morskich i biologów zajmujących się ekosystemami lądowymi itp.
Jeśli ludzie negujący zmiany klimatu na wiele irracjonalnych sposobów kwestionują te żmudne prace naukowców, badających klimat co najmniej od lat 50 XX w., to są po prostu bardzo dziecinni.

Negowanie prac klimatologów jest po prostu obciachowe.

Rok 2023 był rekordowy głównie dzięki występowaniu mocno ogrzewającej atmosferę silnej oscylacji oceanicznej El Nino, występującej na na tropikalnym równiku naprzemiennie ze słabo ogrzewającą atmosferę oscylacją La Nina. Ogólnie jest to oscylacja ENSO (południowa oscylacja El Nino). Ta oscylacja potrafi ogrzać planetę nawet powyżej 0,2 st.C i trwać przez dłuższy czas. I tak też jest teraz. Być może 2024 r. będzie kolejnym rekordowym rokiem. Pod warunkiem jeśli El Nino utrzyma się jeszcze przez cały rok.
Rok 2023 był też rekordowo ciepły z powodu zredukowania emisji gazów cieplarnianych i chłodzących klimat aerozoli w światowej żegludze. To właśnie zdecydowało, że anomalia średniej temperatury planety wywindowała a 1,45 stopnia Celsjusza, jak podaje Światowa Organizacja Meteorologiczna (WMO). Tak też wynosi średnia za ubiegły rok, wynikająca z pomiarów wiodących ośrodków naukowych: NASA, NOAA. Met Office, Copernicus, JMA i Berkeley Earth.
Gdyby nie te dwa wydarzenia, to świat nawet nie przekroczyłby 1,3 stopnia Celsjusza w 2023 r. Nakręcanie histerii klimatycznej daje tylko wysoki poziom amunicji denialistom, którzy widzą większość alarmistów, w tym nie małą liczbę naukowców, jako osoby mało wiarygodne i ukrywające pewne fakty naukowe.
Niestety powiem wprost, tak to widzę. I irytuje mnie wyolbrzymiannie pewnych prócesów w dynamice atmosfery, które tak naprawdę inaczej przebiegają niże wymyślają to ludzie uzależnieni od alarmizmu. Trzeba pragmatycznie patrzeć na rzeczywistość, a nie wyciągać wisienki, w których pokazuje się wyrwane z kontekstu dane alarmistyczne. To mi przypomina po prostu taktykę denialistów. Niestety niektóre media uprawiają tę formę denializmu (defetyzmu) w sposób nonszalancki, ukrywając wiele faktów naukowych.
Warto też pamiętać, że średnia temperatura globalna w 2023 r. to anomalia, a nie średnia wieloletnia. Nie! Jeszcze nie przekroczyliśmy progu 1,5 stopnia Celsjusza jak to próbują zmanipulować niektóre media. Nie oszukujmy siebie, bo nawet w ten sposób kompromitujemy się w oczach denialistów. Alarmizm niczemu dobremu nie służy. Wcale nie służy rozwojowi nauki. Wprost przeciwnie cofa ją. Alarmizm to regres, a nie progres. Skończmy z tą głupotą antynaukową.

1) AR6 ZMIANY KLIMATU 2021: PODSTAWY NAUK FIZYCZNYCH (SIERPIEŃ 2021) 2) AR6 ZMIANY KLIMATU 2022: SKUTKI, ADAPTACJA I PODATNOŚĆ NA ZAGROŻENIA (LUTY 2022) 3) AR6 ZMIANY KLIMATU 2022: ŁAGODZENIE ZMIAN KLIMATU (KWIECEIŃ 2022) 4) RAPORT PODSUMOWUJĄCY AR6: ZMIANY KLIMATU 2023 (MARZEC 2023).

Arktyka jest najszybciej ocieplającym się regionem na Ziemi. Ale jest coś co zdumiewa naukowców, gdyż od 2012 roku nie padł jeszcze rekord najmniejszego zasięgu lodu morskiego we wrześniu. Naukowcy przyjrzeli się temu, dlaczego tak się stało. Jakie były tego przyczyny.

Profesor Jennifer Francis z Centrum Badawczego Woods Hole [WHRC – Woods Hole Research Center] oraz doktor Bingyi Wu z Instytutu Atmosferycznych Nauk na Uniwersytecie w Fundan, zaobserwowali, że do tej pory, od 2012 roku, nie padł rekord najmniejszego zasięgu lodu morskiego w Arktyce, ponieważ główna przyczyna tego jest taka, że obszary polarne są przez większość roku bardziej zachmurzone. ¹

Naukowcy zauważyli, że w miesiącach wiosennych i wczesnoletnich zasięg lodu zbliżał się często, a czasem przekraczał poprzednie rekordowo niskie wartości. Jednak w drugiej połowie prawie każdego lata od 2012 roku, trajektoria spadku tegoż zasięgu lodu gwałtownie ustawała, wówczas gdy tylko niespodziewanie nad środkową Arktyką pojawiał się silny układ niżowy wraz z równie silnym zachmurzeniem. A więc, obniżone ciśnienie powietrza atmosferycznego nad poziomem morza (SLP – Sea-Level Pressure) jest jedną z głównych przyczyn silnego spowolnienia topnienia lodu morskiego.

Od tego czasu nie było żadnych nowych rekordowych minimów zasięgu lodu morskiego w Arktyce, chociaż zimowe maksima były dość często rekordowe. Należy jednak zwrócić uwagę, że w tym samym czasie, poczynając od 2014 roku, gruby lód wieloletni jest stopniowo wypierany przez cienki, sezonowy lód (Richter-Menge i in. 2019).

Na wstępie opisanej swojej pracy naukowcy zastanawiali się:

Czy ten zmniejszony spadek zasięgu jest spowodowany dziwactwem naturalnej zmienności, czy też coś się zmieniło w systemie, który używał hamulców podczas cofania się lodu

—

Rys.1. Średni miesięczny zasięg lodu morskiego Arktyki (miliony km²) w 2020 r. (czerwona linia), 2007 r. (zielona linia) i 2012 r. (niebieska linia). Szara linia pokazuje średnią wartość z lat 1980-200 wraz z maksymalnym i minimalnym odchyleniem od średniej (Copernicus Marine Service).

—

I dalej napisali:

Miesięczna ewolucja pokrywy lodu morskiego wyraźnie obrazuje szybkie tempo utraty lodu każdej wiosny i lata od 2012 roku, wraz z nagłym spowolnieniem spadku zasięgu, który następował każdego sierpnia lub na początku września (z wyjątkiem okresu bliskiego rekordowi – lata 2020).

Kluczowym problemem, a właściwie szczęściem dla mieszkańców Ziemi, zwłaszcza Arktyki, jest częste powstawanie w sierpniu, w ciągu minionych dwóch dekad XXI wieku, ujemnego trendu niskiego ciśnienia nad poziomem morza (SLP). Ponadto nad Oceanem Arktycznym, przez tak długi okres czasu, kształtuje się prawie co roku zachmurzone niebo, które powoduje zmniejszenie dopływu promieniowania słonecznego w kierunku powierzchni lądowej i morskiej Arktyki. Jednocześnie słabiej się ona nagrzewa, co ma przełożenie na mniejsze wypromieniowanie promieniowania długofalowego do chmur i atmosfery i z powrotem ku powierzchni Arktyki.

Jednak co najbardziej zaskakujące – anomalnie niskie ciśnienie wywołuje silne warunki wietrzne, czyli wzrasta prędkość wiatru, które rozpychają lód. Ogólnie ujemne anomalie SLP dominowały nad Oceanem Arktycznym w drugiej dekadzie XXI wieku, od sierpnia do sierpnia. W tym samym czasie dodatnie anomalie miały miejsce na obszarach kontynentów na wysokich i średnich szerokościach geograficznych. Badacze napisali:

Przewiduje się, że ciśnienie powierzchniowe nad Arktyką będzie dalej spadać, ponieważ gazy cieplarniane nadal gromadzą się w atmosferze (Stephen J. Vavrus i inni, 2012 ; Torben Koenigk i inni, 2013), być może dostarczając dodatniego sprzężenia zwrotnego na temat tempa utraty lodu morskiego w ocieplającym się świecie.

W swoich badaniach Francis i Wu wykorzystali dane atmosferyczne na półkuli północnej, obejmujące okres 1979–2020, które zostały udostępnione z Narodowego Centrum dla Prognoz Środowiskowych/Narodowego Centrum Reanaliz Badań Atmosferycznych (NCEP – National Center for Environmental Prediction/NCAR – National Center for Atmospheric Research Reanalysis) (E. Kalnay i inni, 1996) (dostępnej pod adresem http://iridl.ldeo.columbia).

Ponadto, naukowcy obliczyli dobowe temperatury powietrza przy powierzchni (SAT – Surface AIr Temperature), ciśnienie nad poziomem morza (SLP) (w tym też średnie miesięczne), prędkość wiatrów przy ciśnieniu 300 hPa, stopień pokrywy chmur oraz wysokość geopotencjału. Uczeni również wykorzystali pola grubości ciśnienia 1000-500 hPa do przedstawienia  średniej temperatury w troposferze od niskiej do średniej oraz zastosowali empiryczną analizę funkcji ortogonalnej (EOF – Empirical orthogonal function) w celu zidentyfikowania pierwszych dwóch dominujących wzorców i głównych składowych (PC – Principal Components) prezentujących wspomniane pola grubości ciśnienia latem w obszarze na północ od 30°N.

Wskaźnik Zachodniego Wiatru Arktyki (AWI – Arctic Westerly Index) został zdefiniowany jako ważony obszarowo, regionalnie uśredniony wiatr strefowy 300 hPa na północ od 70°N.

W badaniach regresji letnich anomalii grubości 1000–500 hPa, stosując wspomniane dwie główne składowe PC (w artykule rys.4, panel a), naukowcy zaobserwowali, że PC1 pokazała wartości dodatnie, głównie na arktycznych i wschodnich obszarach półkuli północnej (w artykule rys.4., panel b), gdzie wysokość geopotencjału w okresie letnim wyniosła 500 hPa. Natomiast PC2 pokazała jej wartości ujemne w środkowej Arktyce oraz silne dodatnie nad środkową szerokością geograficzną Azji Wschodniej, Skandynawią, północno-środkową Ameryką Północną i północno-zachodnim Oceanem Spokojnym (w artykule rys.4., panel c) (Jennifer Francis & Bingyi Wu, 2020).

Szereg czasowy PC1 (ciągła czerwona linia) wykazał znaczący (>99% pewności) dodatni trend (przerywana czerwona linia), zgodnie z antropogenicznym globalnym ociepleniem i odpowiadał za 30% zmienności. Z kolei szereg czasowy PC2 (ciągła niebieska linia) wykazał 10% wariancji (rys.4.a).

Okres niskich wartości dla PC2, wyróżniony niebieską przerywaną linią, pojawił się w latach 2007–2012, zbiegając się z szybką utratą lodu.

Przy przesunięciu letnich anomalii grubości 1000-500 hPa na dwie główne składowe PC (rys.4.b,c), widać, że dodatnie wartości wokół większości obszarów na półkuli północnej są związane z PC1, szczególnie nad Arktyką i wschodnimi odcinkami kontynentalnymi półkuli północnej, zgodnie z zaobserwowanymi dodatnimi trendami na wysokościach geopotencjalnych 500 hPa w okresie letnim nad całym terytorium.

—

Film: Nowy stan klimatu: arktyczny morski lód 2012 (Yale Climate Connections 2013)

—

Następnie Francis i Wu połączyli obliczenie SLP dla ostatnich sierpni z dodatnimi i ujemnymi wartościami PC2. I zaobserwowali, że gdy PC2 jest dodatnia, SLP nad Arktyką wykazuje wyraźną anomalię ujemną wraz z anomalią dodatnią nad północno-centralną Eurazją.

Naukowcy w swoim artykule dali do zrozumienia, że coraz wcześniejsza utrata pokrywy śnieżnej, zwiastująca szybsze zakończenie zimy, sprzyja powstawaniu na wysokich i średnich szerokościach w okresie wiosenno-letnim pasa letnich anomalii temperatury i ciśnienia. Czyli sprzyja ona tworzeniu się silnych, ciepłych i suchych wyżów, co też powoduje tworzenie się latem w zachodniej części Arktyki silnych wiatrów cyklonicznych, hamujących transport lodu z Arktyki przez Cieśninę Frama do Morza Grenlandzkiego i północnego Atlantyku. Powstające dzięki temu układy atmosferyczne, tzw. quasi-rezonasowe amplifikacje (QRA – Quasi-Resonant Amplification) (Michael Mann et al., 2018), dzięki spowalnianiu polarnego prądu strumieniowego, wzmacniają w atmosferze planetarne fale Rossby’ego oraz są główną przyczyną tego, że na średnich i wysokich szerokościach geograficznych półkuli północnej, w Azji, Europie i Ameryce Północnej, mają miejsce coraz częstsze ekstremalne zjawiska pogodowe, takie jak fale upałów, susze czy pożary oraz nawalne opady deszczu i powodzie.

Należy wziąć też to pod uwagę, że chociaż morska pokrywa lodowa w całej Arktyce nie zmniejszyła się tak znacząco (za wyjątkiem 2020 r., gdy padł drugi rekord w historii pomiarów wynoszący 3,74 mln km²) jak we wrześniu 2012 roku przy 3,41 mln km², ale zawiera dziś mniej lodu wieloletniego i więcej rocznego niż w tamtym czasie.

Podsumowując temat, należy stwierdzić, że w wielu przeprowadzonych badaniach, dotyczących lodu arktycznego, naukowcy są zgodni, że w drugiej połowie lata częste zachmurzenie nieba nad Arktyką oraz silne wiatry cykloniczne wiejące w jej zachodniej części, sprzyjają zwiększeniu odbijania się promieni słonecznych z powrotem w przestrzeń kosmiczną, głównie od jasnych powierzchni chmur, ale i też od jasnych powierzchni lodu, który wówczas wolniej topnieje, gdy dociera mniej promieni słonecznych do tego regionu polarnego. Również w okresie letnim obecność częstych ośrodków niżowych, sprzyja dość częstym lokalnym opadom śniegu, choć w sezonie letnim, gdy panują bardzo wysokie temperatury w Arktyce, także opadom deszczu. Dzięki czemu topnienie lodu morskiego od 2012 roku nie jest tak szybkie jak chociażby w pierwszej dekadzie XXI wieku, gdy występowały na dłużej układy wyżowe, dawniej charakterystyczne dla Arktyki.

Jednak w obecnej dekadzie jeszcze wszystko może ulec zmianie. Częstość zdarzeń póżnoletnich jak w 2012 i 2020 r. może się w przyszłości zwiększyć bądź nie, tego nie wiemy. Ale klimat ziemski się ociepla i następne takie wydarzenie może być jeszcze bardziej dotkliwe, grożąc pojawieniem się tzw. “Blue Ocean Event” (zdarzenie błękitnego oceanu) w Arktyce. Czyli roku prawie bez lodu morskiego we wrześniu. Mniej niż 1 milion kilometrów kwadratowych.

Autorzy powyżej opisanej pracy naukowej napisali:

Nad Arktyką dipolowy wzorzec wysokiego ciśnienia w zachodniej Arktyce wraz z anomalnie niskim ciśnieniem nad środkową Syberią tworzy anomalny przepływ wiatru, który sprzyja silnemu wirowi Beauforta, eksportowi lodu do północnego Atlantyku i anomalnie ciepłym temperaturom powietrza nad Arktyką Ocean Arktyczny (rysunek S3), przyczyniając się do ogólnego zmniejszenia zasięgu lodu morskiego. 

Właśnie to się wydarzyło w latach 2012 i 2020.

—

Referencje:

1. Francis J. A. et al., 2020 ; Why has no new record-minimum Arctic sea-ice extent occurred since September 2012? ; Environmental Research Letters ; https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/abc047

Wymieranie gatunków to poważny problem, o którym naukowcy już mówią bardzo poważnie od co najmniej trzech dekad. Tyle wiadomo, że wcześniej był to przede wszystkim problem środowiskowy i ekologiczny. Jeszcze ocieplenie klimatu i inne zmiany klimatu nie wywierały niekorzystnego wpływu na gatunki. I nadal jeszcze czynniki klimatyczne nie stanowią potencjalnego zagrożenia dla zagrożonych (ale nie tylko zagrożonych) gatunków, zwłaszcza endemitów, głównie na małych wyspach tropikalnych.

Ekolożka Monica G. Turner wraz ze swym zespołem badawczym, zauważyła, że zmienność klimatu już teraz ma bardzo silny związek i będzie mieć jeszcze większy w najbliższej przyszłości z nagłymi i nieodwracalnymi zmianami w ekosystemach. ¹

Nagłe zmiany w systemach ekologicznych (ACES – Abrupt changes in ecological systems) są trudne do zaobserwowania empirycznie, ponieważ zdarzenia ekstremalne są ze swej natury stochastyczne i rzadko przewidywalne. Niemniej autorzy wzywają wszystkich naukowców, aby priorytetem było wykrywanie, wyjaśnianie i przewidywanie ACES w odpowiedzi na zachodzące zmiany klimatu. W szczególności dotyczy to hotspotów.

Badaczka zauważyła, że nie ma już powrotu do „nowej normalnej równowagi”. Raczej zaczynamy obserwować przyspieszenie tempa zmian intensywności i częstotliwości określonych czynników prowadzących do ubożenia różnorodności biologicznej. Badanie identyfikuje ważne zasady ogólne, które prowadzą do pytań i hipotez dotyczących przyszłych badań. Są to:

1. niektóre systemy ekologiczne są bardziej podatne na nagłe zmiany niż inne
2. ekstremalne zmiany klimatu w tych systemach ekologicznych mogą być bardziej prawdopodobne niż średnie tendencje do wywołania stopniowych zmian. (np. bielenie koralowców napędzane jest raczej przez ekstremalne fale upałów niż stopniowe ocieplenie oceanów).
3. Wiele czynników często współdziała w celu wytworzenia ACES

—

Fot.1. Samiec goryla górskiego (Wikipedia).

—

Np. ekstremalna susza spowodowana zmianami klimatu czy też ekstremalny pożar mogą prowadzić jednocześnie do nagłych zmian ekosystemów lądowych. Np. zamiany ekosystemów leśnych na nieleśne.

Z kolei wprowadzone patogeny w połączeniu z ociepleniem klimatu mogą powodować szkodliwy wpływ na wiele populacji wrażliwych gatunków drzew.

—

Christopher Trisos z Afrykańskiej Inicjatywy na rzecz Klimatu i Rozwoju na Uniwersytecie w Kapsztadzie (RPA), Cory Merow z Wydziału Ekologii i Biologii Ewolucyjnej na Uniwersytecie Connecticut w Storrs oraz Alex Pigot z Centrum Badań Bioróżnorodności i Środowiska na wydziale Genetyki, Ewolucji i Środowiska na Uniwersytecie (College) w Londynie, przedstawiając obraz załamywania się ekosystemów pod wpływem dalszego wzrostu temperatury globalnej, podjęli się próby opisania projekcji klimatycznych dla przyszłości bioróżnorodności w ekosystemach. ²

—

Rys.1. Przykład projekcji zmian w zespole gatunków – region Kajmanów. Przedstawiono odsetek gatunków narażonych na wyjście ze swojej historycznej niszy klimatycznej (lewa oś, czarna linia ciągła na wykresie) i średnią temperaturę roczną w tym regionie (prawa oś, szara i czerwona linia na wykresie). Temperaturę w przyszłości obliczono na podstawie scenariusza wysokich emisji gazów cieplarnianych (RCP8.5). Na wykresie zaznaczono zasięg zmiany w ekosystemie (67%), termin jej wystąpienia (rok 2074), „dekadę maksymalnego narażenia” (2074 ± 5), oraz nagłość zdarzenia (ok. 57% gatunków, które wyjdą poza swoją historyczną niszę właśnie w dekadzie (2074 ± 5). Źródło: Trisos i in., 2020 [w:] Nauka o klimacie.

—

Na wykresach i mapach, badacze oszacowali roczne prognozy od 1850 do 2100 roku wpływu przyszłego wzrostu temperatury i opadów oddziałujących na ponad 30 000 gatunków morskich i lądowych przy zastosowaniu różnych scenariuszy emisji gazów cieplarnianych.

Trisos, Merow i Pigot zaprezentowali skumulowany odsetek gatunków wcześniej opuszczających swoje historyczne nisze klimatyczne (zasięgi geograficzne) oraz odsetek tych gatunków dla danego ekosystemu, które tuż przed albo w czasie progu krytycznego dopiero opuszczą je. Również został przedstawiony odsetek gatunków pozostających w swych historycznych niszach klimatycznych, dla których nie ma już żadnego ratunku.

Naukowcy przewidywali, że zmiany w ekosystemach będą nagłe i wpływające ujemnie na przeżywalność wielu gatunków. Dla poszczególnych zespołów wyznaczyli następujące parametry:

– termin możliwego załamania – 2074 rok, w którym odsetek gatunków wyjdzie ze swojej historycznej niszy i przekroczy 50%

– zasięg zmiany (67%), czyli całkowity odsetek gatunków, które wyjdą ze swojej historycznej niszy

– nagłość zmiany (57%), opisywana jako odsetek gatunków, które wyjdą ze swojej historycznej niszy w dekadzie maksymalnego narażenia (w ciągu pięciu lat przed i po terminie możliwego załamania), liczony względem całkowitej liczby gatunków, które wyjdą ze swojej niszy.

W sumie możliwość załamania ekosystemów, inaczej zespołów gatunków, naukowcy oszacowali na 2074 rok, z poprawką 5 lat wcześniej czy później, czyli w prawdopodobnym okresie 2069-2079, oczywiście jeśli będzie dalej kontynuowany kurs emisji gazów cieplarnianych RCP8.5.

Sam zasięg 67% zmiany (1850-2100) oznacza ilość gatunków, które jeszcze przed progiem krytycznym opuszczą swoje historyczne nisze ekologiczne, co łatwiej pomoże im w adaptacji do coraz większych zmian klimatycznych.

—

Rys.2. Niepewność w metrykach lokalnego narażenia gatunków w 22 modelach klimatycznych CMIP5 w ramach RCP8.5. Niepewność, czyli odchylenie standardowe (SD – Standard Deviation) co do wielkości narażenia jest największa wokół granic tropików, z niewielką geograficzną zmiennością niepewności co do czasu lub gwałtowności. A) Zasięg zmiany bioróżnorodności (całkowity odsetek gatunków narażonych na lokalne wyginięcie z powodu wystąpienia warunków, w których te gatunki dotąd nie żyły) w poszczególnych częściach świata w roku 2100, w scenariuszu RCP8.5 (wysokich emisji gazów cieplarnianych). B) Nagłość zmiany (odsetek gatunków, które doświadczą warunków, w których dotąd nie funkcjonowały w przedziale ± 5 lat od terminu możliwego załamania, liczony względem całkowitej liczby gatunków, które go przekroczą) w poszczególnych częściach świata w roku 2100, w scenariuszu RCP8.5 (wysokich emisji gazów cieplarnianych). C) Termin możliwego załamania (rok, w którym odsetek gatunków, które doświadczać będą nowych warunków, przekracza 50%) w poszczególnych częściach świata w roku 2100, w scenariuszu RCP8.5 (wysokich emisji gazów cieplarnianych). Rozpatrywano zespoły gatunków zamieszkujących w obszarach o wymiarach 100 x 100 km (Christopher Trisos i inni, 2020).

—

Z kolei nagłość zmiany (1850-2100) oznacza ilość gatunków, które dopiero w ostatniej chwili, gdy już się pojawił próg krytyczny w 2074 r. (podany przez Trisosa i in.), opuszczą swoje historyczne nisze ekologiczne, co jest trudniejsze w adaptacji do coraz większych zmian klimatycznych.

Im dłuższe jednak będzie zwlekanie w czasie z migracją, tym gorzej dla gatunków, gdyż w coraz cieplejszym świecie mechanizmy ewolucyjnej adaptacji będą coraz słabsze, co doprowadzi wiele z nich po prostu do szybszego wymierania. Autorzy w swoim artykule napisali:

W scenariuszu wysokich emisji (reprezentatywna ścieżka stężenia (RCP 8.5), takie nagłe przypadki narażenia rozpoczynają się przed 2030 r. w oceanach tropikalnych i rozprzestrzeniają się na lasy tropikalne i wyższe szerokości geograficzne do 2050 r.

Podsumowując temat tej pracy, jeśli miałby być osiągnięty cel polityczny Porozumienia Paryskiego z 2015 r. aby nie dopuścić do przekroczenia krytycznego progu temperatury globalnej 2 stopnie Celsjusza powyżej okresu 1850-1900, to tylko 2% zespołów gatunków przekroczy swoje historyczne nisze ekologiczne z czego ponad 20% gatunków znajdzie się na progu ekstynkcji. Natomiast jeśli według scenariusza RCP8.5 będziemy dalej spalać paliwa kopalne i wylesiać Ziemię, doprowadzając w 2100 r. do przekroczenia progu 4 stopni Celsjusza, to niestety aż 15% zespołów gatunków przekroczy swoje historyczne nisze klimatyczne z czego ponad 50% gatunków znajdzie się na progu ekstynkcji.

—

Rachel Warren z Centrum Badań Zmian Klimatu im. Tyndalla na Uniwersytecie Wschodniej Anglii, wraz ze swoim zespołem badawczym, opisała wpływ ocieplenia klimatu na owady, rośliny i kręgowce. ³

Naukowcy na podstawie prognoz zawartych w swojej pracy, oszacowali, że nawet ponad 50% gatunków utraci większość swoich odpowiednich warunków klimatycznych do 2100 r., z powodu nasilenia się scenariusza największej emisji gazów cieplarnianych (GHG – Greenhouse Gases).

Na podstawie trzech scenariuszy emisji obliczyli, że:

1. Wzrost temperatury globalnej o 3,2 stopnia Celsjusza doprowadzi do wymarcia 44% owadów, 44% roślin, 26 % kręgowców
2. Wzrost temperatury globalnej o 2 stopnie Celsjusza doprowadzi do wymarcia 18% owadów, 16% roślin, 8% kręgowców
3. Wzrost temperatury globalnej o 1,5 stopnia Celsjusza doprowadzi do wymarcia 6% owadów, 8% roślin, 4% kręgowców

—

Rys.3. Odsetek modelowanych gatunków, które stracą ponad połowę swojego klimatycznie określonego zasięgu do 2100 r. Na określonych poziomach globalnego ocieplenia. [n – liczba gatunków] ( A ) bezkręgowce (n = 34 104), ( B ) kręgowce (n = 12 640), ( C ) rośliny (n = 73 224), ( D ) owady (n = 31 536), ( E ) ssaki (n = 1769), ( F ) ptaki (n = 7966), ( G ) gady (n = 1850) i ( H ) płazy (n = 1055). Kolory: niebieski – z realnym rozproszeniem i pomarańczowy – bez rozproszenia. Dane przedstawiono jako średnie prognozy dla 21 alternatywnych wzorców modeli klimatycznych ze słupkami błędów wskazującymi zakres od 10 do 90% (Rachel Warren i inni, 2018).

—

Naukowcy analizując swoją pracę badawczą wykorzystali cztery scenariusze, w których temperatury globalne w stosunku do okresu przedprzemysłowego sięgają kolejno do 1,5°C, 2°C, 3,2°C, gdy kraje dotrzymują pewnych swoich krajowych zobowiązań do ograniczenia emisji (NDC – Nationally Determined Contribution) oraz do 4,5°C, kiedy kraje nic nie robią i kontynuują scenariusz „biznes jak zwykle” (RCP8.5).

Generalnie uczeni stwierdzili, że bardziej zagrożone są i będą bezkręgowce niż kręgowce. Stałocieplne kręgowce jak gromady ptaków i ssaków, będą odporniejsze na wzrost temperatury czy brak opadów, gdyż ich organizmy są w dużej mierze niezależne od czynników zewnętrznych. Ale oczywiście też do pewnego czasu.

—

Fot.2. Zieleńczyk ostrężyniec (Callophrys rubi) (Wikimedia).

Naukowcy zauważyli, że zagrożonymi kluczowymi grupami zwierząt wśród bezkręgowców (owadów) są zapylacze. A więc, pszczoły, trzmiele, motyle.

W szczególności dotkniętych będzie wiele hotspotów dzikiej fauny  na świecie, zwłaszcza w południowej Afryce i Amazonii, gdzie zamieszkuje 30% światowych gatunków.

Rachel Warren w serwisie Carbon Brief powiedziała: ⁴

Prawdopodobnie dlatego, że owady to są gatunki ektotermiczne, więc to oznacza, że ich temperatura ciała jest kontrolowana zewnętrznie, a nie wewnętrznie, jak u ludzi i innych ssaków oraz ptaków. Owady mają też etapy życia – jaja, larwy, poczwarki, a także osobniki dorosłe. Każdy z tych etapów może być podatny na różne czynniki, takie jak wysychanie jaj w przypadku zbyt małych opadów.

W tropikach i subtropikach są mniejsze wahania temperatury niż w klimacie umiarkowanym, dlatego też tam osiadłe gatunki mogą być bardziej narażone na postępujący wzrost temperatur lokalnych i regionalnych oraz globalnej.

Naukowczyni podsumowała temat w Carbon Brief:

Tu w Wielkiej Brytanii możemy mieć straszne lata i bardzo ładne – podczas gdy w tropikach jest to dużo bardziej przewidywalne. Oznacza to, że w krajach o umiarkowanym klimacie gatunki prawdopodobnie będą buforowane przed dość dużą zmiennością klimatu naturalnego. Natomiast w tropikach, gdy przeciętny klimat się zmienia, może szybko wyjść poza zakres naturalnej zmienności, do której gatunki są przystosowane.

—

Naukowcy – Gerald Ceballos z Instytutu Ekologii, Narodowego Autonomicznego Uniwersytetu Meksyku , Paul R. Ehrlich z Centrum Biologii Konserwatorskiej na Wydziale Biologii na Uniwersytecie Stanforda oraz Peter H. Raven z Wydziału Nauk o Roślinach w Ogrodzie Botanicznym Missouri w St. Louis, na temat szóstego wymierania w swojej pracy napisali: ⁵

Badamy 29 400 gatunków kręgowców lądowych i określamy, które są na skraju wyginięcia, ponieważ mają mniej niż 1000 osobników. Na krawędzi występuje 515 gatunków (1,7% ocenianych kręgowców). Około 94% populacji – 77 gatunków ssaków i ptaków żyjących na krawędzi zaginęło w ostatnim stuleciu. Zakładając, że wszystkie gatunki na krawędzi mają podobne tendencje, ponad 237 000 populacji tych gatunków zniknęło od 1900 roku.

Naukowcy zauważyli, że obecne tempo wymierania gatunków jest setki, a może nawet tysiące razy szybsze aniżeli na przestrzeni czasowej kilkudziesięciu milionów lat. I będzie ono jeszcze szybsze, o ile jeżeli nie podejmiemy działań, zarówno dekarbonizacyjnych, jak i renaturalzacji ekosystemów.

—

Fot.3. Kręgowce lądowe na krawędzi wymierania (tj. z 1000 lub mniej osobnikami) obejmują gatunki takie jak (A) nosorożec sumatrzański (Dicerorhinus sumatrensis) ; źródło : Rhett A. Butler [fotograf], (B) strzyżyk wyspowy (Troglodytes tanneri) ; zdjęcie źródło : Claudio Contreras Koob [fotograf]), (C) żółw olbrzymi (Chelonoidis hoodensis) ; źródło : (GC) oraz (D) kikutnik pstry (Atelopus varius) ; wielkość populacji gatunku jest nieznana, ale szacuje się ją na mniej niż 1000; źródło obrazu: (GC).

—

Naukowcy podkreślili, że za każdym razem, gdy gatunek lub populacja znika z życia, zdolność Ziemi do utrzymywania usług ekosystemowych ulega poważnemu zaburzeniu do pewnego stopnia, w zależności od gatunku lub populacji, której ono dotyczy. Każda populacja jest prawdopodobnie na swój sposób wyjątkowa, a zatem może różnić się zdolnością dopasowania się do określonego ekosystemu i odgrywania w nim określonej roli, włącznie z interakcjami z innymi gatunkami oraz warunkami fizykochemicznymi.

Dalej naukowcy napisali, że przy dalszej kontynuacji scenariusza emisji GHG „biznes jak zwykle”, skutki wymierania tychże gatunków jeszcze bardziej pogorszą się w nadchodzących dziesięcioleciach, ponieważ nastąpi utrata jednostek funkcjonalnych oraz możliwe, że zbyt gwałtowna i nadmierna zmienność genetyczna i kulturowa zmienią całe ekosystemy. A ludzkość, mimo wszystko, także potrzebuje podtrzymywania funkcji własnej egzystencji w postaci względnie stabilnego klimatu, przepływów słodkiej wody, zwalczania szkodników i chorób w rolnictwie, zapylania upraw itp., a wszystko to tylko mogą zapewnić w miarę względnie funkcjonalne ekosystemy, czego wielu ludzi dalej nie rozumie.

—

Referencje:

1. Turner M. G. et al., 2020 ; Climate change, ecosystems and abrupt change: science priorities ; Biological Sciences ; https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstb.2019.0105
2. Trisos C. H. et al., 2020 ; The projected timing of abrupt ecological disruption from climate change ; Nature ; https://www.nature.com/articles/s41586-020-2189-9
3. Warren R. et al., 2018 ; The projected effect on insects, vertebrates, and plants of limiting global warming to 1.5°C rather than 2°C ; Science ; https://www.science.org/doi/10.1126/science.aar3646
4. Dunne D., 2018 ; Restricting global warming to 1.5C could ‘halve’ risk of biodiversity loss ; Carbon Brief ; https://www.carbonbrief.org/restricting-global-warming-to-1-5c-could-halve-risk-of-biodiversity-loss
5. Ceballos G. et al., 2020 ; Vertebrates on the brink as indicators of biological annihilation and the sixth mass extinction ; Proceedings of the National Academy of Sciences ; https://www.pnas.org/content/117/24/13596