Permafrost

Adaptacja artykułów podanych pod artykułem autora:

Permafrost, czyli zmarzlina wieloletnia, to zamrożona gleba na lądzie, w lodzie gruntowym czy też w nieporowatym podłożu skalnym lub pod oceanem utrzymująca się poniżej zera stopnia Celsjusza przez dwa lub więcej lat. Powstaje z lodu utrzymującego razem różne rodzaje gleby, piasku i skał. Wiele z nich leży u podstaw ekosystemów torfowych.

Prawie jedna czwarta półkuli północnej jest nią pokryta, z czego 85 % jest umiejscowione na Alasce , Kanadzie, Grenlandii , Islandii, Skandynawii i Rosji. Również lokalizacja zmarzliny występuje w Górach Skalistych Kanady i Alaski, w Alpach, w Himalajach oraz na półkuli południowej, ale tylko na szczytach górskich, w Ameryce Południowej w Patagonii i na obszarach Nowej Zelandii. Continue reading “Permafrost”

Arktyczny lód i jego trend spadkowy

Wstęp

Ludzie zaczęli spalać paliwa kopalne od 1769 r. Jednak to jeszcze nie miało wpływu na zmianę budżetu energetycznego i własności cieplnych atmosfery. Dopiero ok. 1850 r. wystąpił taki wpływ, który wprawdzie spowodował wycofywanie się lodowców górskich, ale jeszcze nie oddziaływał on na topnienie lodu morskiego, topnienie lądolodów Grenlandii i Antarktydy oraz na wzrost poziomu morza. Continue reading “Arktyczny lód i jego trend spadkowy”

Nieunikniony wzrost poziomu morza

1. Rozszerzalność termiczna, spływ słodkiej wody gruntowej i powierzchniowej, topnienie lodowców górskich i destabilizacja pokryw lodowych Grenlandii i Antarktydy

Według NOAA, średni globalny poziom morza od 1880 r. wzrósł o około 8–9 cali (21–24 centymetrów). Z czego około jedna trzecia tego poziomu przypada na ostatnie dwie i pół dekady. W 201 8 r. średni globalny poziom morza był też o 3,2 cala (8,1 cm) powyżej średniej z 1993 r. – najwyższej rocznej średniej w zapisie satelitarnym (od 1993 r.).

Według V Raportu IPCC z 2014 r. największy wpływ na podnoszenie się światowego poziomu morza ma rozszerzalność termiczna (1,1 mm/rok). W następnej kolejności lodowce górskie (0,76 mm/rok) i spływ słodkiej wody gruntowej i powierzchniowej rzekami do mórz i oceanów (0,38 mm/rok). I dopiero na samym końcu przyczyniają się do tego lądolody Grenlandii (0,33 mm/rok) i Antarktydy (0,28 mm/rok). Continue reading “Nieunikniony wzrost poziomu morza”

Antarktyda i jej lodowce szelfowe

1. Antarktyda jako kontynent

a) kopuła lodowa

Antarktyda w części środkowej to jest masywna kopuła lodowa. Im dalej i niżej od centrum tejże kopuły, tym bardziej lód nabiera plastyczności i coraz szybciej wskutek zmiany ciśnienia spływa grawitacyjnie w dół w kierunku lodowców szelfowych. Gdy panowała ustabilizowana temperatura w okresie przedindustrialnym, spływał on w sposób nie zaburzający rytmiki i dynamiki procesów glacjalnych na Antarktydzie. Jednak gdy od co najmniej drugiej połowy XIX wieku spalamy masowo paliwa kopalne i wylesiamy planetę, to te procesy glacjalne bardzo gwałtownie przyspieszają z każdym wzrostem temperatury. Continue reading “Antarktyda i jej lodowce szelfowe”

Paleowskaźniki (proxies)

W okresach czasu gdy nie było ani pomiarów satelitarnych, ani pomiarów instrumentalnych, ani zapisków historycznych, dzięki szerokiej znajomości fizyki i chemii, od połowy XX wieku zastosowanie mają badania pośrednie paleowskaźnikowe, tzw. proxies (liczba mnoga) czy proxy (liczba pojedyncza),
w których im dalszą przeszłość klimatu analizujemy, tym mniej dokładna jest rozdzielczość czasowa i kalibracja wiekowa.

W dużym zakresie znajomość izotopów wielu podstawowych pierwiastków chemicznych zapewniła nam porównania opisowe paleoklimatów z poszczególnych okresów i epok czy też er geologicznych Ziemi. Najlepiej oczywiście znamy przeszłość najbliższą dzięki krótko żyjącym izotopom promieniotwórczym jak
choćby najsłynniejszy z nich – izotop węgla 14C z czasem połowicznego rozpadu 5740 lat. Jest to tzw. datowanie radiowęglowe, które jest w dużym zakresie stosowane w archeologii. W klimatologii dokładność pomiaru kończy się na rozdzielczości czasowej 50 tysięcy lat. Dalej wstecz, izotopy węgla 14C już się nie nadają niestety. Continue reading “Paleowskaźniki (proxies)”

Topnienie Grenlandii

Grenlandia podczas eemianu i MIS-11

Lądolód Grenlandii istnieje 3 miliony lat i od tamtej pory wcale do końca nie roztopił się nigdy. Pokrywa lodowa pojawiła się wówczas gdy atmosferyczne stężenie dwutlenku węgla spadło poniżej 400 ppm [400 cząsteczek dwutlenku węgla na milion cząsteczek powietrza atmosferycznego (Lunt i in. 2008). A lód w czapie lodowej dopiero powstał ponad 100 tysięcy lat temu i  (Meese i in. 1997). Dzięki wydobyciu rdzeni lodowych takich jak GRIP, GISP2, NGRIP, Renland, Dye 3, naukowcy nie tylko odczytali historię przyrody i klimatu Grenlandii sięgającą interglacjału eemianu 130-115 tysięcy temu, ale i nawet interglacjału MIS-11 425-375 tysięcy lat temu. Analizując ostatni interglacjał eemian, naukowcy dostrzegli, że lądolód Grenlandii nie był dużo mniejszy niż dziś. I to, że topniał wtedy zarówno lądolód Grenlandii, jak i lodowce arktyczne podnosząc poziom morza o 2,2-3,4 m n.p.m. (Vernal & Hillaire-Marcel, 2008). Continue reading “Topnienie Grenlandii”

Wulkany – ujemne wymuszenie radiacyjne

(w dużym zakresie adaptacja artykułów Aleksandra Kardaś i Marcin Popkiewicz)
Wulkany. To fascynujący temat, ale jednak mało uwzględniany w klimatologii. A odpowiadają one za jedyne naturalne obecnie ujemne wymuszenie radiacyjne. Jeśli chodzi o badania emisji dwutlenku węgla z wulkanów, bada się nie tylko ich erupcje, ale i podziemną magmę. Gdyż na te dwa sposoby wydobywa się ten gaz do atmosfery. I w tym drugim przypadku jest on uwalniany przez otwory wentylacyjne, porowate skały i gleby oraz wodę pochodzącą z jezior wulkanicznych i gorących źródeł.

Continue reading “Wulkany – ujemne wymuszenie radiacyjne”

Rozkład koncentracji dwutlenku węgla na Ziemi

418.03 ppm, tyle wynosiła 1 maja 2020 r. rekordowa koncentracja dwutlenku węgla na Ziemi. Rok temu było to 414.88 ppm.

Czy był na początku maja 2020 r. nowy rekord dobowy czy już koncentracja CO2 zaczęła powoli spadać na półkuli północnej Ziemi? Trudno powiedzieć Zobaczymy to już może dziś albo jutro czy pojutrze albo dopiero za tydzień, dwa. Na pewno w ciągu 10-15-20 dni maja szczyt rocznej koncentracji CO2 odbędzie się. Ma to związek z wysokim ulistnieniem roślin okrytozalążkowych, tych które gubią liście na zimę (drzewa i krzewy) i tych, które je tracą gdy nadchodzi czas chłodnych pór roku jak jesień i wspomniana zima.(rośliny zielne). Szczyt koncentracji dwutlenku węgla dobiega końca, i od tej pory rośliny i glony, a także sinice na półkuli północnej będą coraz intensywniej pochłaniać ten gaz, a sezonowa wiosenno-letnia fotosynteza tychże roślin oraz całoroczna tychże glonów i sinic w oceanach będzie coraz intensywniejsza. Continue reading “Rozkład koncentracji dwutlenku węgla na Ziemi”

Susza w Europie, w tym w Polsce, w XXI wieku będzie najpoważniejszym zagrożeniem klimatycznym

Polska jest krajem, który według wielu projekcji klimatycznych będzie jednym z narażonych na wystąpienie długotrwałej suszy. W ogóle wszystkie modele klimatyczne wskazują, że jednym z regionów na Ziemi obok południowej części Afryki oraz północnej części Ameryki Południowej i Meksyku oraz USA, to bogata ekonomicznie Europa będzie narażona na rosnącą liczbę dni bezdeszczowych i coraz bardziej suchych w ciągu całego roku. Z tym trendem mamy już do czynienia chociażby na południu kontynentu.
Masowe pożary z powodu równie masowych fal upałów na zachodzie w Portugalii i na wschodzie w Grecji latem 2018 roku powinny dać do myślenia wielu decydentom, że takie scenariusze będą powtarzać się w większej skali i coraz częściej. Fale upałów w Szwecji w tym samym roku o porze letniej, również powinny dać wiele do myślenia. Nic dziwnego, że właśnie w tym kraju dała o sobie znać młoda szwedzka aktywistka klimatyczna Greta Thunberg, dzięki ktorej narodził się ruch klimatyczny, w tym Extinction Rebellion.
Uciążliwe susze w Europie jednak powtarzają się z roku na rok w wielu regionach. Ostatnia zima na kontynencie, poza górami i może wyłączając jej północną część, praktycznie była zupełnie bez śniegu. A jeśli już wystąpiły jakieś opady, to nie sprawiły one by pokrywa śnieżna utrzymała się długotrwale.
Świat się ogrzał o ponad 1 stopień Celsjusza względem okresu 1850-1900. A Europa ogrzała się o ponad 2 stopnie Celsjusza, podobnie Polska. Emisje gazów cieplarnianych dalej rosną. PKB wielu krajów wprawdzie spowolniło z powodu pandemii koronawirusa, ale system klimatyczny jest termicznie bezwładny. Ogrzewają się lądy, ogrzewają się oceany i ogrzewa się atmosfera z powodu nieustannie rosnącej średniej temperatury powierzchni Ziemi. Po zaniechaniu emisji gazów cieplarnianych i zatrzymaniu koncentracji na 410 ppm, dopiero ustabilizowałaby się na około 2 st.C po kilkudziesięciu latach lub nawet pod koniec wieku, czyli na takim naturalnym poziomie jaki był w środkowym pliocenie 3,5 mln lat temu.
Omawiając nasilania się takich zjawisk ekstremalnych jak susza w Europie. Głównymi winowajcami są z jednej strony polarny prąd strumieniowy (jet stream), a z drugiej strony komórka cyrkulacyjna Hadleya.
Pierwsze zjawisko fizyczne blokuje dopływ wilgotnej zachodniej cyrkulacji atlantyckiej, która jeszcze 10-20 lat temu przynosiła względnie stabilne opady deszczu. Wówczas na północnym Atlantyku powstają często wyże zamiast niżów. Ponadto jet stream wolniej płynie. Specyficznie tworząc głębokie zakola (meandry), gdzie polarne masy powietrza mogą spłynąć nawet na zwrotnikowe szerokości geograficzne, a subtropikalne masy powietrza mogą spłynąć nawet na okołobiegunowe szerokości geograficzne. Ogólnie rzecz biorąc głównym sprawcą tego zjawiska jest wzmocnienie arktyczne (amplifikacja arktyczna), gdzie w skali planetarnej z powodu najszybszego na Ziemi ocieplania się Arktyki, amplituda temperatur regionalnych pomiędzy biegunami a równikiem staje się coraz mniejsza.
——–
Rys. Regiony Ziemi, gdzie według scenariusza RCP8.5 wzrosną susze.
——–
Drugie zjawisko fizyczne najprawdopodobniej tworzy się przez to, że Międzytropikalna Strefa Konwergencji (ITCZ) coraz silniej przemieszcza się wraz z cyklonami oceanicznymi z szerokości równikowych na szerokości podzwrotnikowe. Dlatego też naukowcy coraz mocniej zaobserwowują, że Sahel w Afryce się zazielenia, a komórka cyrkulacyjna Hadleya rozszerza się i w kierunku południowym Afryki, i w kierunku północnym przynosząc do Europy coraz więcej mas gorącego i suchego powietrza saharyjskiego, których wyże coraz silniej wypierają niże z basenu Morza Śródziemnego. Wszystkie modele klimatyczne wskazują, że najmocniej na tym ucierpi głównie południowa część kontynentu. Jest to też tym spowodowane, że już starożytne cywilizacje rozpoczęły, a nowożytne kontynuowały masowe wylesianie wybrzeży basenu Morza Śródziemnego, co też przyspieszyło przez kilka tysięcy lat zamianę Sahary z sawanny w pustynię.
Susza jest bardziej uciążliwa podczas dni upalnych. Wówczas przy większym wzroście temperatury następuje większe parowanie wody z gleb (ewaporacja) i z samej roślinności poprzez liście roślin (transpiracja). W ten sposób obniżają się poziomy wód gruntowych i powierzchniowych, a nawet coraz dłuższe już bezpowrotne wysychania koryt rzek i jezior (w tym ostatnim przypadku dotyczy to raczej mniejszych cieków i zbiorników).
Wysuszone i wyjałowione gleby z szatą roślinną, zadrzewioną czy zakrzewioną, coraz częściej są narażone na powstanie pożarów. I owszem w wielu regionach Ziemi, jak np. w buszu australijskim czy w tajdze rosyjskiej czy kanadyjskiej, pożary mają charakter naturalne, ale, po pierwsze, są coraz częstsze i, po drugie, są znacznie silniejsze, z powodu coraz większego wzrostu temperatury globalnej. Podobnie jest w siedliskach suchorośli w basenie Morza Śródziemnego czy na stepach Ukrainy.
Zarówno dalsza redukcja szaty roślinnej, jak i coraz bardziej rosnący wzrost temperatur globalnej i regionalnej w Europie tylko będzie nasilać na naszym kontynencie liczbę dni bardzo suchych, bezdeszczowych i upalnych z obecnością długotrwałych pożarów. Brak śnieżnej zimy 2019-20 to jedna z przyczyn powstania masowego pożaru na rozległym terenie Biebrzańskiego Parku Narodowego w Polsce. Główną przyczyną było wypalanie traw, które dawniej z zimami śnieżnymi nie miało takich incydentów. A jednak tej wiosny wymknęło się spod kontroli. Polska mająca bardzo niskie zasoby wód gruntowych po prostu stepowieje coraz bardziej.
Jedną z przyczyn obok wzrostu globalnej temperatury i regionalnej w Europie jest regulacja zbiorników i cieków wodnych oraz lekceważący stosunek do naturalnej retencji wraz z utrzymaniem szaty roślinnej, zwłaszcza formacji leśnych jak łęgi i olsy oraz formacji nadwodnych jak szuwary, żródliska, mokradła czy nawet łąk zalewowych, no i torfowisk.
Susza w Europie i w Polsce niestety wpisze się w nasz krajobraz. Naukowcy rozważają w skali globalnej wdrożenie emisji ujemnych, czyli wychwytywanie dwutlenku węgla z atmosfery. Ale to jest poważne ryzyko. Wiąże się to z poważnym zaburzeniem cyrkulacji atmosferyczno-oceanicznych, które z kolei uderzyłoby w wiele wrażliwych i stabilnych ekosystemów lądowych i oceanicznych i morskich.
Naprawdę tu trzeba wiele ostrożnych podjąć decyzji. Na pewno potrzebna jest i to najlepiej już w ciągu 10 lat, całkowita dekarbonizacja gospodarek świata. Jednak susza będzie się pogłębiać, ale wówczas znacznie wolniej niż przy dalszym masowym spalaniu paliw kopalnych i wylesianiu Ziemi.

 

Wpływ pętli zwrotnych na środowisko naturalne i na naszą cywilizację

Spalanie paliw kopalnych głównie z sektorów energetyki, przemysłu, transportu i rolnictwa, intensywne rolnictwo przemysłowe, deforestacja oraz osuszanie mokradeł są zasadniczymi przyczynami emisji gazów gazów cieplarnianych, zwłaszcza dwutlenku węgla, do atmosfery i oceanów, w tym ich zakwaszenia przez CO2.
Emisje gazów cieplarnianych do atmosfery i oceanów są skutkiem powstania od około 250 lat globalnego ocieplenia Ziemi oraz zachodzących zmian klimatu w systemie klimatycznym Ziemi. Procesy te prowadzą od ponad dwóch stuleci do szeregu dodatkowych czynników klimatycznych. Do tak zwanych sprzężeń zwrotnych wywołujących skutki środowiskowe i cywilizacyjne.

Continue reading “Wpływ pętli zwrotnych na środowisko naturalne i na naszą cywilizację”