Wojciech Brocki

ZMIANY KLIMATU I GLOBALNE OCIEPLENIE

CLIMATE CHANGE AND GLOBAL WARMING.

Wstęp.

W 1992 roku w Rio de Janeiro odbył się Szczyt Ziemi. Jego efektem było opracowanie wielu dokumentów dotyczących tworzenia nowego ładu ekologicznego i ogólnie – ekonomicznego opartego na zasadzie zrównoważonego rozwoju. Najważniejsze z nich to Deklaracja z Rio i Agenda 21. Stanowi ono obecnie podstawę do kolejnych działań na rzecz zrównoważonego rozwoju. Dostrzeżono wtedy szereg  zagrożeń w funkcjonowaniu współczesnego świata takich jak m.in.: biedę i  niedożywienie, zanieczyszczenie środowiska, zmniejszenie bioróżnorodności i zmiany klimatu spowodowane globalnym ociepleniem. Podjęto prawne działania na rzecz ograniczenia i eliminacji w.w. zagrożeń.

Artykuł niniejszy poświecony jest analizie przyczyn i skutków globalnego ocieplenia w oparciu o metody analizy opisowej.

Globalne ocieplenie

Klimat – całokształt warunków pogodowych charakterystyczny dla danego obszaru lub miejsca, kształtujący się pod wpływem położenia geograficznego i właściwości fizycznych tego obszaru określony na podstawie wieloletnich obserwacji. O kształtowaniu się klimatu decydują: promieniowanie słoneczne, obieg wody i cyrkulacja atmosfery. Przebieg zjawisk i procesów wpływających na klimat zależy od czynników geograficznych a także działalności człowieka. Klimat przejawia się przez elementy klimatu do których należą: promieniowanie słoneczne, uwarunkowana nim temperatura powietrza, wilgotność, zachmurzenie i opady oraz ciśnienie atmosferyczne i związane z nim wiatry (Nowa 1996). System klimatyczny składa się z pięciu elementów: atmosfery, hydrosfery, kriosfery, powierzchni ziemi i biosfery oraz powiązań między nimi (Climate 2001a). Schemat systemu klimatycznego z uwzględnieniem oddziaływania nań człowieka przedstawia rys. 1.

Rys. 1. Schemat komponentów globalnego systemu klimatycznego (litery pogrubione), procesy i interakcje (strzałki) i niektóre czynniki zmian (pogrubione strzałki)

Źródło: Climate Change 2001: The Scientific Basis. http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/fig1-1.htm.

Klimat może być postrzegany jako przeciętna pogoda. Pogoda jest to stan systemu klimatycznego w określonym czasie charakteryzowany przez zróżnicowanie takich czynników jak temperatura, opady i wiatr (Poverty 2001b). Zmiany klimatu są obserwowane w porównywalnych okresach i mogą być spowodowane zarówno ludzką aktywnością jak i przez czynniki naturalne (Climate 2001b). Na klimat i zmiany klimatu wpływają wymiana ciepła i mas (np. wody, pyłu) pomiędzy lądem, oceanem, atmosferą, regionami polarnymi i przestrzenią kosmiczną. Głównymi komponentami systemu klimatycznego są morza i oceany pokrywające 72% powierzchni Ziemi. Stanowią one swoisty akumulator ciepła stabilizujący zróżnicowanie klimatu. Prowadzone są dość dokładne badania temperatury powierzchni oceanów, natomiast mniej jest informacji odnośnie zmian temperatury w głębi. Obserwacje powierzchni oceanów prowadzone na przestrzeni ostatnich 45 lat wskazują na ocieplenie wód, zróżnicowane w różnych częściach globu (Barnet 2001). Ocieplenie wód jest związane z ociepleniem klimatu. Zmiany klimatu polegające na występowaniu długich okresów ocieplenia lub oziębienia w dalszej i bliższej przeszłości występowały wielokrotnie co ilustruje rys. 2 i miały charakter naturalny (Vital 2005). Charakterystyczną cechą towarzyszącą ociepleniu jest wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze. Model przedstawiony na rys. 2 został opracowany na podstawie analizy pokrywy lodowej na Antarktydzie.

Rys. 2. Zróżnicowanie temperatury ziemi w okresie 1000-2100. baza wyjściowa – temp. w 1990 r.

Źródło: (Climate 2001a).

Atmosfera ziemska składa się z wielu składników, których zawartość jest zróżnicowana w zależności w zależności od odległości od powierzchni Ziemi. Głównym składnikiem jest azot (N2) stanowiący 78,1% atmosfery. Tlen (O2) stanowi 20,3%, a argon (Ar) – 0,93%. Gazy te mają ograniczone oddziaływanie na promieniowanie słoneczne i nie mają związku z promieniowaniem podczerwonym emitowanym przez Ziemię. Za globalne ocieplenie odpowiedzialne są gazy cieplarniane stanowiące także mniej niż 0,1% suchego powietrza. Wśród nich 60% objętości zajmuje dwutlenek węgla (CO2) – Change 2002. Pozostałe gazy cieplarniane to: metan (CH4), tlenek azotu (N2O), Ozon (O3) i para wodna (H2O). Wszystkie te gazy łącznie z parą wodną zajmują około 1% atmosfery, przy czym możliwe są wahania. Gazy cieplarniane absorbują promieniowanie podczerwone emitowane przez Ziemię oraz następnie emitują je w górę i w dół. W rezultacie wpływają na wzrost temperatury na Ziemi. Para wodna, dwutlenek węgla i ozon absorbują także krótkofalowe promieniowanie słoneczne Climate 2001a). Wszystkie te składniki występują w atmosferze w postaci naturalnej, gdyby ich zabrakło, średnia temperatura Ziemi oscylowałaby wokół -20ºC (Vital 2004). Jednakże od początku epoki industrialnej ich zawartość gwałtownie wzrosła wpływając na globalne ocieplenie.

Oprócz ww. gazów i pary wodnej występują także stałe i płynne mikrocząsteczki tworzące aerozole oraz chmury. W ich skład wchodzą m.in. związki fluoru, siarki i węgla będące efektem działalności człowieka (Climate 2001a). Nie występują one w atmosferze w postaci naturalnej.

Wybrane wskaźniki oddziaływania człowieka na atmosferę w epoce industrialnej pokazuje rys. 3. Daje się zauważyć znaczny wzrost na przestrzeni ostatnich 150 lat. Wymiernym wskaźnikiem zmian w strukturze atmosfery Ziemi jest dziura ozonowa nad Antarktyką, która w 2000 roku osiągnęła maksymalny zaobserwowany rozmiar 28 mln km2 (WMO 2001). W 2001 i 2002 roku jej rozmiar zmniejszył się do 25 mln km2, by w sierpniu 2003 roku znów osiągnąć rekordowy rozmiar 28 mln km2 (WMO 2003). Towarzyszył temu zauważalny wzrost promieniowania ultrafioletowego. Charakterystykę głównych gazów cieplarnych przedstawia tab. 1.

Rys. 3. Wskaźniki oddziaływania człowieka na atmosferę w erze industrialnej

Źródło: (Climate 2001a) .

Tabela 1. Główne gazy cieplarniane

Źródło: (Vital 2005).             

Z tabeli 1 wynika, że największy wpływ na zmiany klimatyczne mają gazy, które nie występują w atmosferze w postaci naturalnej (dolna część tabeli). Stanowią one efekt działalności człowieka. Wskaźnik GWP dla dwutlenku węgla przyjęto za 1, jest on miarą oddziaływania danego gazu na globalne ocieplenie. Gazy emitowane w rezultacie działalności człowieka charakteryzuje długi okres przebywania w atmosferze (nawet powyżej 50 000 lat dla CF4) oraz silne oddziaływanie na globalne ocieplenie (GWP=22 200 dla SF6). Właściwości te powodują kumulowanie zagrożenia, co uwidacznia się na przestrzeni ostatnich 150 lat. Zmiany w atmosferze, klimacie i systemie biotycznym na Ziemi w XX wieku przedstawia tab. 2.

...