Ocieplenie klimatu Ziemi: Poszukiwanie przyczyn ocieplenia

Klimat to ogół zjawisk pogodowych, występujących na danym obszarze w okresie wielu lat. Określany jest na podstawie wieloletnich obserwacji różnorodnych składników, najczęściej pomiarów temperatury, opadów atmosferycznych i wiatru.

W historii naszej planety zmieniał się wielokrotnie, okresy chłodniejsze przeplatały się z cieplejszymi, ale w ostatnich latach zauważamy ponowny stały wzrost przeciętnej temperatury. Udokumentowane dane jednoznacznie pokazują, że ewolucja klimatu to rzecz zupełnie normalna i zachodząca od milionów lat.

Ziemia była świadkiem wielu okresów o zróżnicowanych średnich temperaturach. Podczas epok lodowcowych bywało bardzo zimno, a w innych okresach znacznie cieplej niż dziś. Do podstawowych czynników wpływających na klimat Ziemi należy aktywność słoneczna, czyli ilości energii słonecznej otrzymywanej przez naszą planetę i jej poszczególne części; decyduje tu także 11-letni cykl aktywności słonecznej. Wpływ mają również zmiany w ruchu Ziemi i ustawienie jej osi względem orbity.

Układ kontynentów wpływa na klimat panujący na Ziemi przede wszystkim poprzez zmianę kierunku prądów oceanicznych, rozdzielające energię pomiędzy różnymi szerokościami geograficznymi. Ma też znaczenie grubość pokrywy śnieżnej i lodowej, a także aktywność wulkaniczna – stężenie wydobywających się wówczas z wulkanów do atmosfery gazów; zmiana ich stężenia przyczynia się do zmian zachmurzenia i ograniczenia zdolności chmur do odbijania światła słonecznego oraz powstawania opadu.

Wysokie koncentracje zawiesin, czyli unoszące się w atmosferze cząstki, takie jak sadza lub kropelki kwasu siarkowego wpływają na klimat również. Zmiana ich stężenia przyczynia się do zmian zachmurzenia i ograniczenia zdolności chmur do odbijania światła słonecznego w atmosferze. Tempo ich usuwania (głównie przez opad) jest tak szybkie, że mają jedynie krótkotrwały wpływ na klimat.

Wpływ na klimat ma w coraz większym stopniu emisja gazów cieplarnianych. Przykładowo karbońskie węgle kamienne powstawały w gorącym i tropikalnym klimacie, który 360 mln lat temu panował na Górnym Śląsku. Potem, około 300 mln lat temu, w okresie permu nastał suchy, półpustynny klimat, w którym utworzyły się złoża rud miedzi na Przedgórzu Sudeckim. Jeszcze nie tak dawno temu, bo około 23 mln lat temu (w okresie zwanym trzeciorzęd), ciepły klimat znów powrócił na nasze ziemie i spowodował powstanie licznych złóż węgla brunatnego. Kilkunastometrowej wysokości drzewiaste paprocie, osiągały wówczas swoje ogromne rozmiary dzięki dużo większej aniżeli obecnie ilości dwutlenku węgla w atmosferze.

Milion lat temu przyszły zlodowacenia. Pierwsze z nich dotarło aż po Sudety i Karpaty. Potem, kilkakrotnie jeszcze, co 20 tys. lat po ociepleniu powracało kolejne zlodowacenie. W ostatnich czasach dokładnie poznano przebieg zmian klimatu na północnej półkuli. Podczas ocieplenia średniowiecznego (900–1400 n.e.) temperatura była wyższa o około 0,5–1º C od obecnej. Zmniejszenie zasięgu lodu morskiego pomogło Wikingom w kolonizowaniu Islandii i Grenlandii oraz dotarciu do Nowej Fundlandii. Dostatek żywności w Europie doprowadził do dwukrotnego wzrostu zaludnienia i powstania sieci transportowej, nadmiar siły roboczej zatrudniano do budowy klasztorów, kościołów i uniwersytetów.

W ciągu ostatnich dwóch stuleci zmiany klimatu postępują jednak znacznie szybciej niż kiedykolwiek wcześniej. Od początku XX wieku temperatura powierzchni globu podniosła się o około 0,75°C, a do połowy bieżącego stulecia może wzrosnąć o dalsze 1,5-4°C.Od lat mocno utrzymuje się pogląd, że to rozwijająca się gospodarka ludzka ma decydujący wpływ na niebezpieczne powiększanie temperatury. Jego przeciwnicy zakładają jedynie istnienie zmian klimatu powodowanych przyczynami przyrodniczymi.

Na skutek działalności ludzkiej powstają duże ilości tzw. gazów cieplarnianych: para wodna, dwutlenek węgla (CO2), freony (CFC), halony, metan (CH4), podtlenek azotu (N2O), ozon (O3) oraz gazy przemysłowe, takie jak perfluorowęglowodory (PFC) czy heksafluorek siarki (SF6). Gdyby nie obecność gazów cieplarnianych w ziemskiej atmosferze, temperatura na powierzchni utrzymywałaby się znacznie poniżej punktu zamarzania wody a nasza planeta byłaby pokryta lodem aż po ziemski równik.

Gazy te mają bezpośredni wpływ na efekt cieplarniany, ponieważ pochłaniają promieniowanie podczerwone pochodzące z naszej planety. Energia nie może zostać uwolniona do przestrzeni kosmicznej, więc temperatura atmosfery i powierzchni Ziemi się podwyższa. Gazy cieplarniane pojawiają się w atmosferze zarówno w wyniku procesów naturalnych, jak i w związku z działalnością człowieka. Ich ilość wskutek działalności ludzkiej stale wzrasta.

Znaczna część promieniowania słonecznego (promieniowanie krótkofalowe o długości fali od 0,1 do 4 mm) jest przepuszczana przez atmosferę ziemską i pochłaniana przez powierzchnię Ziemi, co powoduje jej ogrzanie. Wskutek ogrzania powierzchni Ziemi następuje emisja promieniowania podczerwonego (promieniowanie cieplne). Znaczna część tego promieniowania jest pochłaniana przez znajdujące się w atmosferze cząsteczki wody, dwutlenku węgla i innych gazów oraz przez drobne kropelki wody w chmurach. Energia cieplna jest teraz przekazywana przez atmosferę głównie z powrotem do powierzchni Ziemi w postaci tzw. promieniowania zwrotnego w kierunku planety, a tylko częściowo w przestrzeń kosmiczną.

Promieniowanie zwrotne jest podstawową przyczyną występowania na naszej planecie efektu cieplarnianego. Energia oddawana przez naszą planetę jest mniejsza od energii przyjmowanej pochodzącej ze Słońca. Dzięki ochronie atmosfery przed wychłodzeniem Ziemi, średnia temperatura powietrza wynosi ok. +15C. Gdyby atmosfera nie zawierała gazów cieplarnianych, nagrzana powierzchnia Ziemi wypromieniowywałaby swą energię w przestrzeń kosmiczną, a średnia temperatura powietrza byłaby równa ok. -17C.
Od początku ery przemysłowej ilość CO2 w atmosferze wzrosła o ok. 35%, a średnia temperatura na świecie o ok. 0,7 °C. Według prognoz naukowych katastrofalny w skutkach będzie wzrost średniej temperatury o 2 °C w porównaniu z poziomem z początku XIX w., dlatego tak ważne jest pilne zredukowanie emisji gazów cieplarnianych, w tym dwutlenku węgla.

Wzrost koncentracji CO2 jest przede wszystkim wynikiem emitowania go przez ludzkość do atmosfery przy okazji spalania węgla, ropy i gazu. Emisje CO2, wytworzonego przez ludzi stanowią stałą nadwyżkę, zwiększającą ilość węgla w całym cyklu węglowym. Za pomocą pomiarów satelitarnych bezpośrednio obserwujemy, gdzie znajdują się źródła emisji. Jest to jeden ze sposobów udowodnienia, że za zwiększoną emisję gazów cieplarnianych odpowiadają ludzie. Dopóki człowiek nie zanieczyszczał środowiska w tak znacznym stopniu, jak ma to miejsce obecnie, główną rolę w pochłanianiu ciepła odbitego od powierzchni Ziemi pełniła para wodna. Jednak od kilkudziesięciu już lat na skutek działalności człowieka szybko wzrasta rola pozostałych gazów cieplarnianych.

Dalszy wzrost ich emisji doprowadzi do ocieplenia klimatu Ziemi o 4-6o C. Kiedy ostatni raz było tak ciepło na Ziemi (kilkadziesiąt milionów lat temu), nie było lodowych czap polarnych, a poziom wody był wyższy o 70 metrów .

Dla www.Ecoportal.com.pl, Jerzy Wysokiński