Dwie pierwsze dekady XXI wieku przyniosły ze sobą wiele zjawisk suszy, których liczba, częstość, intensywność, rozmiar i długość diametralnie wzrastają wraz z dalszym wzrostem średniej temperatury powierzchni Ziemi, w tym średniej temperatury powierzchni Europy. Zjawisku temu najczęściej towarzyszą fale upałów, czyli wzrost temperatur regionalnych i lokalnych wysoko powyżej średniej. Również coraz częściej w Europie występują wielkoskalowe pożary, przynoszące wiele strat środowiskowych i ekonomicznych.
Naukowcy z Niemiec i Czech pod kierownictwem Vittala Hari z Centrum Badań Środowiskowych UFZ-Helmholtz w Lipsku, wykorzystali dane sięgające roku 1766, aby stwierdzić, że dwuletnia susza 2018-2019 była największą i najcięższą zarejestrowaną w historii suszą, od co najmniej 250 lat 1.
Oszacowali oni, że w drugiej połowie XXI wieku liczba ekstremalnych dwuletnich susz wzrośnie aż siedmiokrotnie, gdy będzie kontynuowany scenariusz najgorszych emisji „biznes jak zwykle”. Miałoby to drastycznie ujemny wpływ na 40 milionów hektarów upraw rolnych, czyli w porównaniu z dniem dzisiejszym, byłby to ubytek aż 60% wszystkich ziem rolnych na świecie.
Symulacje komputerowe pod względem umiarkowanych emisji miałyby wpływ na straty rolne o połowę mniej.
Naukowcy napisali w swojej pracy, że dwuletni okres suszy stanowi znacznie poważniejsze zagrożenie dla roślinności aniżeli jednoletnie z poprzednich lat, ponieważ ziemia nie może tak szybko zregenerować się po jednym roku suszy.
Ponadto badacze stwierdzili, że około jedna piąta regionu Europy Środkowej odnotowała słaby stan roślinności w ciągu ostatnich dwóch lat 2018-2019.
W badaniu tym zdefiniowano Europę Środkową jako obejmującą część Niemiec, Francji, Polski, Szwajcarii, Włoch, Austrii, a także Czechy, Belgię, Słowenię, Węgry, Słowację. Stwierdzono, że w tym regionie Europy ponad 34 procent całkowitej powierzchni gruntów jest intensywnie wykorzystywane do celów rolniczych.
—
Rys.1. Anomalie wskaźnika temperatury, opadów zdrowotności roślinności (VHI) w latach 2003, 2018 i 2019. (panele: a-i). Na panelu (j) zostały zaznaczone, w percentylach, ekstremalne susze w latach 2003, 2015, 2018 i 2019, które miały miejsce w Europie Środkowej. Na panelu (k) została zaznaczona anomalia temperatury (w °C) oraz opadów deszczu (w %) (Vital Hari i inni, 2020).
—
Na rysunku (j) lata 2003, 2015, 2018 i 2019 charakteryzowały się spadkiem zdrowotności roślinności (ponad 20% regionu Europy Środkowej). Obszar zacieniony na szaro obejmował lata 2018 i 2019, w których zły stan roślinności utrzymywał się na ponad 20% obszaru Europy Środkowej, kolejno w ciągu 2 lat. Na rysunku (k) roczne anomalie opadów i temperatury w okresie letnim oszacowane zostały w regionie Europy Środkowej w ciągu 254 lat. Czerwonymi kropkami zaznaczono trzy wyjątkowe lata 2003, 2018 i 2019, w których średnie anomalie temperatury latem nad Europą Środkową osiągnęły rekordowe ekstremalne warunki przekraczające 2 °C
Średnie anomalie temperatury latem (czerwiec–sierpień), równe lub powyżej 30 °C, oszacowano w regionie Europy Środkowej (przedstawionym na rysunku przez czarny prostokątny na obszarze w panelu g) w latach 2000–2019. Gruba czarna linia pokazuje roczną średnią tygodniową wskaźnika zdrowotności klimatu i roślinności (VHI – vegetation health index) w miesiącach letnich, a różowy słupek reprezentuje odpowiedni poziom ufności 95% oparty na rozkładzie próby średniej.
Naukowcy dalej opisali, że gdy w lecie 2003 roku wzrost temperatury był bardziej skoncentrowany w Europie środkowej i południowej, lato 2018 roku charakteryzowało się nieprawidłowym wzrostem w Europie środkowej i północno-wschodniej. Mimo wszystko w obu danych okresach, wzrost temperatury i zmniejszenie opadów deszczu było najsilniejsze w regionie środkowoeuropejskim, co w końcu doprowadziło do przedłużających się ekstremalnych warunków suszy gdzie ucierpiało mocno rolnictwo.
—
Podobne badanie przeprowadzone przez zespół naukowy dr Any Bastos z Wydziału Geografii, Uniwersytetu Ludwika Maksymiliana w Monachium – przez ówczesną kierowniczkę grupy w Instytucie Biogeochemii im. Maxa Plancka w Jenie, w Niemczech, polegało na porównaniu ekstremalnych fal upałów 2018 roku z minionymi podobnymi zdarzeniami w 2010 i 2003 roku 2.
Naukowcy odkryli, że złożone zjawisko ekstremalnych fal upałów i susz w 2018 roku różniło się wyraźnie od tych z 2010 i 2003 roku, tym, że zarówno fala ciepła, jak i susza w Europie Środkowej miały już miejsce w okresie wiosennym.
Dr Ana Bastos powiedziała w serwisie Carbon Brief 3:
Warunki wiosenne doprowadziły do wzmocnienia fotosyntezy na początku sezonu wegetacyjnego, ale kosztem silnego wyczerpania gleby i wody. Na zdominowanych przez uprawy obszarach w Europie Środkowej zwiększony wzrost wiosną sprawił, że ekosystemy były bardziej podatne na suszę latem i spowodował on załamanie fotosyntezy.
Warto zaznaczyć, że dodatnie anomalie temperatury były znacznie większe w latach 2003 i 2010 niż w 2018 roku, gdyż ogólnie średnia temperatura powierzchni Ziemi czy w mniejszej skali kontynentu Europy, w pierwszej dekadzie XXI wieku była niższa niż pod koniec drugiej dekady.
Z tego co się jeszcze dowiadujemy z powyższej pracy, to jest to, że rekordowo wysokie temperatury i promieniowanie oraz rekordowo niskie opady w sezonie letnim ograniczały się głównie do Europy Środkowej. Jednak w porównaniu z innymi latami w 40-letnim zapisie, rok 2018 zarejestrował najsilniejsze przejście między mokrą zimą/wiosną a suchym latem/jesienią w skali kontynentalnej.
Wiosna 2018 roku na dużej części kontynentu w porównaniu z innymi latami, w których występowały przede wszystkim fale upałów w okresie letnim, była dużo cieplejsza i bardziej słoneczna. Ogólnie w tymże roku, w niektórych częściach Europy w porze wiosennej wystąpiły również niezwykle ogromne deficyty opadów, jednak nie były one jednolite na całym kontynencie.
Za pomocą 11 dynamicznych globalnych modeli wegetacji (DVGM – Dynamic Vegetation Global Model) naukowcy przeprowadzili symulacje wegetacji roślin i porównali trzy okresy wiosenno-letnie 2003, 2010 i 2018. Zaobserwowali wówczas duży przyrost roślinności w porze wiosennej ze względu na większe pochłanianie dwutlenku węgla przez rośliny. Jednak utrzymujący się dłuższy wzrost obniżonych opadów deszczu oraz wysokiej temperatury spowodował powstanie ekstremalnego zdarzenia gorąco-suchego w 2018 roku, o którym już była mowa wcześniej w książce. Z kolei zdarzenia wiosenne 2003 i 2010 nie były pod wpływem fal upałów, ale letnie już tak i to z dużą intensywnością.
—
Rys.2. Anomalie strumieni CO2 wiosną i latem 2018 r. Przestrzenne układy anomalii produkcji biomu netto (NBP – Netto Biom Production), mierzone w gramach węgla na metr kwadratowy w ciągu miesiąca w okres odniesienia 1979–2018: A) w okresie miesięcy wiosennych B) w okresie miesięcy letnich w 2018 roku (Ana Bastos i in. 2020)..
—
Na powyższym rysunku wartość dodatnia (ujemna) wskazuje na wyższe (niższe) pochłanianie CO2 netto niż wynosi średnia 40-letnia. Mapa kolorów pokazuje anomalie średnich grup wielomodelowych, a) kropkowanie wskazuje regiony o skrajnie niskich (ranga 40 lat) lub skrajnie wysokich (ranga 1 roku) wartościach w okresie odniesienia
Dr Ana Bastos wyjaśnia w tym samym artykule dla Carbon Brief:
Na zdominowanych przez uprawy obszarach w Europie Środkowej zwiększony wzrost wiosną sprawił, że ekosystemy były bardziej podatne na suszę latem i spowodował załamanie fotosyntezy latem.
A więc, wniosek z tego wypływa następujący, że wraz z rozpoczęciem lata w 2018 roku i cały czas trwającym od wiosny okresem suszy, wysychające gleby oraz rośliny uwalniały duże ilości dwutlenku węgla do atmosfery doprowadzając do jeszcze większego wzrostu temperatury w regionie środkowej Europy oraz potencjalnie bardziej zwiększonej suszy.
Naukowcy też zauważyli, że regiony Europy takie jak Skandynawia, są silnie zalesione i znacznie mniej odczuły wtedy wpływ wzrostu temperatury globalnej i suszy niż bardziej wylesione i o charakterze rolniczym regiony środkowej Europy.
—
Referencje:
1. Hari V. et al., 2020 ; Increased future occurrences of the exceptional 2018–2019 Central European drought under global Warming ; Scientific Reports ; https://www.nature.com/articles/s41598-020-68872-9
2. Bastos A. et al., 2020 ; Direct and seasonal legacy effects of the 2018 heat wave and drought on European ecosystem productivity ; Science Advances ; https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aba2724
3. Dunne D., 2020 ; Warm spring worsened Europe’s extreme 2018 summer drought, study says ; Carbon Brief ; https://www.carbonbrief.org/warm-spring-worsened-europes-extreme-2018-summer-drought-study-says