Czułość klimatu – temperatura i koncentracja dwutlenku węgla w ostatnim maksimum glacjalnym, dziś i w połowie XXI wieku

Czułość klimatu to parametr, którym mierzymy reakcję systemu klimatycznego na działanie różnych czynników (nazywanych wymuszeniami). Wyrażamy go, jako zmianę temperatury w °C, następującą w wyniku wymuszenia mierzonego w W/m2. Standardowym wymuszaniem, dla którego podajemy czułość klimatu jest podwojenie się koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze (z 280 ppm sprzed rewolucji przemysłowej do 560 ppm).

Przy założeniu takim, że nie będziemy mieli do czynienia z niespodziankami globalnymi jak:

– wybuch superwulkanu (nie na tyle dużego by doprowadzić do zagłady ludzkość i inne gatunki)

– uderzenie w naszą planetę małej asteroidy (nie na tyle dużej by zmieść nasz gatunek z powierzchni Ziemi)

– eksplozja bomby jądrowej (nie na tyle dużej by nas unicestwić)

czułość klimatu, według scenariusza emisji RCP8.5 (8,5 W/m) (business-as-usual) jest mniej więcej taka, że podwojenie koncentracji dwutlenku węgla, względem okresu preindustrialnego wynoszące 560 ppm będzie gdzieś już nawet w drugiej połowie XXI wieku (według NASA – źródło).

Rysunek. Rozkład częstotliwości czułości klimatycznej, oparty na symulacjach modeli. Niewiele z symulacji prowadzi do mniej niż 2°C ocieplenia - w pobliżu najniższych szacunków przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC). Niektóre symulacje dają znacznie więcej niż 4°C, co znajduje się na najwyższym końcu szacunków IPCC. Ten schemat (statystycy nazywają "rozkładem prawostronnym") sugeruje, że jeśli stężenia dwutlenku węgla są podwójne, prawdopodobieństwo bardzo dużego wzrostu temperatury jest większe niż prawdopodobieństwo bardzo małych wzrostów. (źródło)

Na początku rewolucji przemysłowej w 1750 roku koncentracja dwutlenku węgla wynosiła 280 ppm, a temperatura globalna wynosiła 14 stopni Celsjusza. A więc, wystarczy 300 lat do tego aby nie tylko koncentracja dwutlenku węgla podwoiła się do 560 ppm, ale i średnia temperatura przy powierzchni Ziemi potroiła się. Czyli względem okresu przedprzemysłowego urośnie aż o 3°C. Pod warunkiem, że nie będzie żadnych niemiłych niespodzianek zaburzających system klimatyczny w globalnej skali.

Wymuszenie radiacyjne (Piers Forster i in., 2007) o 1 W /m2 wywołuje zmianę temperatury o 0,75°C albo powoduje podwojenie ilości CO2 (co odpowiada wymuszeniu o 4 W /m2) prowadzi do wzrostu temperatury o 3°C

Mniej więcej około 2014 roku temperatura globalna wynosiła 1 stopień Celsjusza względem początku okresu preindustrialnego z 1750 roku Szacunkowo, przy status quo klimatycznym, o 2 stopnie cieplejszy glob będzie mniej więcej około 2040 roku, a o 3 stopnie już około 2055 roku. W 2014 roku roczna koncentracja CO2 wynosiła ponad 397 ppm (parts per million – cząstek CO2 na milion cząstek powietrza atmosferycznego). Według prognoz NASA, w 2040 roku może oscylować wokół 490 ppm, a w 2055 roku wynieść już 560 ppm. To są jednak tylko szacunki przy scenariuszu RCP8.5 (Keywan Riahi i in., 2011).

Około 20 tysięcy lat temu w ostatnim glacjalnym maksimum (Last Glacial Maximum) (Peter U. Clark i in., 2009) koncentracja dwutlenku węgla była niższa względem okresu preindustrialnego o prawie 100 ppm. A więc, wynosiła około 180 ppm. Względem 1750 roku, średnia temperatura globalna była mniejsza o 4-5 °C. A więc, Ziemia była w tamtych czasach schłodzona do temperatury globalnej wynoszącej 9-10 °C. Tak silna była czułość klimatu. Dwutlenek węgla wtedy był intensywnie pochłaniany i rozpuszczany w schłodzonych wodach oceanów glacjalnego świata. Ekliptyka względem orbity Ziemi nachylała się w taki sposób, że coraz mniej światła słonecznego dochodziło do obszarów polarnych i borealnych oraz z klimatu umiarkowanego (północnych półkuli Ziemi). W tamtym okresie czasu był to ostatni szczyt ogromnego chłodu. Było to ostatnie największe ochłodzenie w glacjale zwanym Würmem (w Polsce zwanym Północnopolskim).

Po jakimś czasie zaczął następować systematyczny wzrost temperatury i koncentracji dwutlenku węgla do atmosfery. Ziemia powoli wychodziła z okresu chłodu ku okresowi ciepła. Czynnikiem sterującym był nagły wzrost koncentracji dwutlenku węgla napędzany nachylaniem się ekliptyki względem orbity naszej planety. Dochodzenie coraz większej ilości promieni słonecznych w rejony polarne, borealne i klimatu umiarkowanego (północnych części Ziemi) sprzyjało temu, że coraz więcej dwutlenku węgla trafiało do atmosfery przyśpieszając jej ogrzewanie. Skok koncentracji CO2 w ciągu okresu czasu od 20 do 12,8 tysiąca lat temu o ponad 100 ppm oraz średniej temperatury przy powierzchni Ziemi o 4-5°C pokazuje wyraźnie jak wysoka jest czułość naszego ziemskiego klimatu.

Od 12,8 tysiąca lat (na około 1150 lat) do 11,65 tysiąca lat miało miejsce gwałtowne ochłodzenie zwane Młodszym Dryasem. Pomimo, że ekliptyka względem orbity Ziemi nachylała się w taki sposób, że na obszary polarne, borealne i klimatu umiarkowanego trafiało więcej promieni słonecznych, to zaburzony proces wylania gigantycznych ilości wód słodkich z ogromnego jeziora Agassiz z obszaru dzisiejszej Kanady (na zachód od Zatoki Hudsona) wraz z topniejącym Lądolodem Laurentyńskim w Ameryce Północnej, Skandynawskim w Europie oraz Tajmyrskim na Syberii, przyczynił się do zatrzymania cyrkulacji atlantyckiej AMOC (Atlantic Meridional Oscillation Meridional), a przynajmniej przesunięcia jej nurtu daleko ku równikowi. To wpłynęło na ponad 1000-letnie ochłodzenie Europy oraz wybrzeży Ameryki Północnej nad Atlantykiem. Ochłodzony Atlantyk ponownie pochłonął i rozpuścił ogromne ilości dwutlenku węgla z atmosfery. Temperatura globalna mogła spaść o co najmniej 1-2°C, a koncentracja CO2 co najmniej o 50-60 ppm. Już nie tak silnie jak w okresie Ostatniego Maksimum Glacjalnego (Last Glacial Maximum).

Od okresu 11,65 tysiąca lat temu ekliptyka względem orbity Ziemi wciąż nachylała się tak by więcej promieni słonecznych oświetlało półkulę północną sprzyjając tym razem ponownemu wzrostowi koncentracji dwutlenku węgla, który intensywnie wydzielał się z ocieplających się oceanów do atmosfery. Od tego czasu do około 7,5 tysiąca lat temu (a więc, do maksimum nachylenia ekliptyki względem orbity Ziemi tak by było na półkuli północnej największe, maksymalne nasłonecznienie) koncentracja CO2 urosła co najmniej o 20 ppm. Z 280 do 300 ppm. Dokładnie 7,5 tysiąca lat temu, podczas Holoceńskiego Optimum Klimatycznego (Holocene Climatic Optimum), była ona najwyższa aż do co najmniej 1910 roku. I od tamtej pory zaczęła dość systematycznie wzrastać stając się rekordową od co najmniej 115-125 tysięcy lat, okresu w poprzednim interglacjale eemie. Od 1910 roku do 2016 roku koncentracja CO2 wzrosła w sposób sztuczny (pod wpływem antropogenicznych emisji) o ponad 100 ppm, czyli w ciągu zaledwie 106 lat. Czegoś takiego nie było w historii Ziemi.

Z kolei temperatura od 7,5 tysiąca lat temu zaczęła systematycznie spadać co najmniej o stopień Celsjusza, z 15 do 14 stopni Celsjusza, aż do 1750 roku (po narodzinach Chrystusa), czyli do okresu preindustrialnego (przedprzemysłowego). Od 1770 roku, gdy już ruszyła industrializacja, do 2016 roku temperatura w ciągu zaledwie 246 lat wzrosła do temperatury 1,1-1,2°C, Wpływ naszej cywilizacji, czyli spalanie paliw kopalnych i wylesianie w skali globu, jest ogromny na czułość klimatu.

Dziś koncentracja CO2 wynosi powyżej 402 ppm, a temperatura Ziemi wynosi 15,2°C. Nad lądami samymi – 15,5°C. Przy scenariuszu RCP8.5, w latach 40 XXI wieku temperatura planety Ziemi może wynieść ponad 16°C, co będzie miało już fatalne skutki dla przetrwania wielu gatunków ziemskich. Koncentracja CO2, jak już wspomniano, wyniesie około 490 ppm. W latach 50 tego samego wieku temperatura naszego globu ziemskiego może stać się początkiem zagłady życia na Ziemi. Gdyby temperatura średnia przy powierzchni Ziemi wyniosła 17°C przy koncentracji dwutlenku węgla wynoszącej 560 ppm, to nasza planeta powoli stawałaby się coraz mniej gościnnym miejscem do zamieszkania.

Tak ponure scenariusze są przez naukowców w modelach klimatycznych brane bardzo poważnie pod uwagę. Trudno przewidzieć co się jeszcze stanie. Z pewnością uruchomilibyśmy wtedy coraz większą ilość dodatnich sprzężeń zwrotnych wzmagających coraz szybszy wzrost koncentracji dwutlenku węgla (w tym i metanu) oraz temperatury globalnej.

Dziś gazy cieplarniane ocieplają Ziemię, a nie Słońce, które jest coraz mniej aktywne od lat 60 XX wieku. Ziemia ociepla się w sposób sztuczny. I to coraz szybciej. To my powodujemy, że czułość klimatu, pod względem wzrostu koncentracji gazów cieplarnianych i temperatury globalnej, staje się coraz wyższa (Grant Foster i Stefan Rahmstorf, 2011) i (Judith Lean i David Rind, 2008).

https://www.skepticalscience.com/arg_czulosc-klimatu.htm

http://naukaoklimacie.pl/fakty-i-mity/mit-czulosc-klimatu-na-zmiany-stezenia-dwutlenku-wegla-jest-bardzo-mala-13

http://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/rownowagowa-czulosc-klimatu-chyba-jednak-3-stopnie-48

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *