Efekty emisji aerozoli antropogenicznych (aktualizacja: 17.08.2016)

PBS_NOVAZapraszam do lektury fragmentów przekładu dokumentu BBC o wpływie aerozoli przemysłowych na klimat. Opracowałem rozszerzoną wersję filmu, wyemitowaną przez stację PBS Nova 18 kwietnia 2006 roku. Transkrypcja oryginalna znajduje się tutaj.

Przybliżone w programie zjawisko stanowi jeden z czynników, który może z końcem dekady spowodować nagły wzrost globalnej temperatury.

Przedstawione w filmie prognozy sformułowano w 2005/2006 roku.

Pierwsze odkrycia

Szlak, który doprowadził do rozpoznania tzw. „globalnego zaciemnienia” miał swój początek 40 lat temu w Izraelu.

Gerry Stanhill, biolog z wykształcenia i młody angielski imigrant, otrzymał wówczas pracę przy projektowaniu systemów irygacji. Jego zadaniem było określenie siły z jaką Słońce świeci nad Izraelem. „Pomiar radiacji solarnej był bardzo istotny dla tego przedsięwzięcia, ponieważ stanowi czynnik, który determinuje zapotrzebowanie roślin na wodę,” wyjaśnia Stanhill, [ówczesny] pracownik ministerstwa rolnictwa.

Przez rok zbierał dane z sieci mierników światła. Wyniki pokryły się z oczekiwaniami i wykorzystano je do opracowania krajowego systemu nawadniania. Lecz 20 lat później, w latach 80., Stanhill postanowił zaktualizować swoje dane. Był oszołomiony tym, co odkrył – w porównaniu z wcześniejszymi pomiarami z lat 50. w Izraelu nastąpiła zdumiewająca 22% redukcja ilości słonecznego światła. Mimo to zaistniała rzecz kuriozalna: mieszkańcy nie odczuwali jej efektów. Właśnie dlatego społeczność naukowa zignorowała opublikowane ustalenia izraelskiego badacza.

Stanhill nie był jedynym uczonym, który zauważył osłabienie światła słonecznego. Niemiecka doktorantka Beate Liepert stwierdziła, że to samo dzieje również nad Alpami Bawarskimi. „Podobnie jak każdy klimatolog byłam w tej kwestii sceptykiem. Potem zobaczyłam identyczne wyniki w Niemczech i uwierzyłam mu,” mówi Liepert, pracownica Obserwatorium Ziemi im. Lamont-Doherty.

Niemcy, Izrael, a co z resztą świata? Pracując niezależnie od siebie, Liepert i Stanhill rozpoczęli przeszukiwanie dzienników i zapisów meteorologicznych z każdego zakątku globu. Wszędzie znaleźli tę samą historię. W okresie dzielącym dekady lat 50. i 90. XX wieku nastąpił spadek poziomu energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi: o 9% w Antarktyce, o 10% nad obszarami USA, o blisko 30% nad jednym z regionów Rosji, o 16% nad częścią Wysp Brytyjskich. Temu ogólnoświatowemu fenomenowi Stanhill nadał adekwatną nazwę: globalne zaciemnienie.

Izraelski badacz twierdził, iż ilość energii słonecznej docierającej do Ziemi spadła średnio o 2-4%. Taki stan rzeczy powinien schłodzić planetę, tymczasem naukowcy wiedzieli, że Ziemia staje się coraz cieplejsza. Spalając węgiel, ropę i gaz zwiększamy atmosferyczne koncentracje dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych. Niczym termiczny koc powstrzymują one słoneczne ciepło przed powrotem w przestrzeń kosmiczną, powodując globalne ocieplenie. Dlatego reakcję innych naukowców nadal cechowało niedowierzanie.

Ewaporometr

Prosty ewaporometr.

Globalne zaciemnienie to fakt

Okazało się, że globalne zaciemnienie jest zjawiskiem, które zdaje się nie pasować nie tylko do globalnego ocieplenia. Michaela Rodericka i Grahama Farquhara, dwóch biologów z Australii, zaintrygował inny paradoksalny wynik – zarejestrowany na całej planecie spadek tzw. „tempa parowania z misy” [czyli prostego ewaporometru]. Każdego dnia na całym świecie ludzie wychodzą rano, by sprawdzić, jak dużo wody muszą dolać do misy, aby przywrócić poziom cieczy z poprzedniego ranka. W niektórych miejscach badacze wykonywali ten rytuał przez ponad sto lat. „Długoterminowość pomiarów parowania z misy jest tym, co nadaje im wartość,” podkreśla profesor Farquhar. „A także fakt, iż czynność ta wykonywana jest codziennie przy wykorzystaniu tego samego instrumentu.”

Nikt poza środowiskiem rolniczym nie zwracał większej uwagi na analizę parowania z misy, lecz w 1990 roku badacze zauważyli coś bardzo osobliwego – tempo parowania spadało. „Istnieje pozorny paradoks – szybkość parowania idzie w dół, natomiast temperatura globalna rośnie,” mówi doktor Roderick.

Nie lada łamigłówka. Większość uczonych wnioskowało, że wzorem kuchennego palnika podkręcenie globalnej temperatury powinno zwiększyć tempo parowania wody. Ale Roderick i Farquhar obliczyli, iż temperatura nie jest najważniejszym czynnikiem w procesie parowania z miski. „Okazuje się bowiem, że kluczowe jest światło słoneczne, wilgoć i wiatr. Ale tak naprawdę dominuje słoneczne światło,” wyjaśnia Roderick.

Energia fotonów uderzających w powierzchnię wytrąca cząsteczki wody z naczynia do atmosfery. W związku z tym biolodzy wyciągnęli niezwykły wniosek: skoro spada parowanie z misy, to samo może dziać się ze słonecznym światłem. Czy redukcja parowania jest faktycznie dowodem na globalne zaciemnienie? Byli przekonani, że gdzieś w naukowych dziennikach muszą znajdować się twarde liczby, które powiążą oba te zjawiska.

Roderick wspomina, „I pewnego dnia, przez zwyczajny przypadek, musiałem udać się do biblioteki, aby skopiować artykuł z pisma Nature. I jak to się czasem składa nie mogłem go odnaleźć. Kartkując numer zauważyłem artykuł zatytułowany ‚Parowanie traci swoją siłę,’ który odnotował spadek parowania w Rosji, Stanach Zjednoczonych i Europie Wschodniej. Na podstawie pomiarów autorzy stwierdzili, iż w ciągu ostatnich 30 lat z naczyń odparowało prawie sto milimetrów mniej wody.”

Naukowiec wiedział, ile potrzeba słonecznego światła do odparowania milimetra wody, zatem zestawił oba zbiory danych liczbowych – spadku odparowywania i spadku słonecznego światła. „Dodałem je w pamięci: sto milimetrów mniej odparowanej wody, dwa i pół megadżula, czyli dwa i pół razy sto równa się dwieście pięćdziesiąt megadżuli. I właśnie taką wartość zarejestrowali Rosjanie wraz ze spadkiem słonecznego światła na przestrzeni ostatnich 30 lat. To było dość niesamowite,” mówi Roderick.

Identyczna sytuacja miała miejsce w Europie i Stanach Zjednoczonych. Spadek szybkości parowania odpowiadał spadkowi światła słonecznego, który odnotowali Beate Liepert i Gerry Stanhill. Dwa niezależne zestawy obserwacji doprowadziły do tego samego wniosku. Oto w końcu pojawił się niepodważalny dowód, że globalne zaciemnienie jest prawdziwe.

„Musiało to być zaciemnienie. W skali globalnej. I pomyśleliśmy: ‚To naprawdę ważne, ponieważ ilość zaciemnienia była ogromna,” mówi Farquhr.

Malediwy

Chmury nad Malediwami.

W poszukiwaniu przyczyny

Badacze wiedzieli, że ze Słońcem jest wszystko w porządku. Sprawca musiał być na Ziemi.

Malediwy to naród tysiąca maleńkich wysp rozrzuconych po środku Oceanu Indyjskiego: to tutaj Veerabhadran Ramanathan z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, jeden z pierwszoplanowych klimatologów, zapoczątkował dochodzenie zmierzające do rozwikłania tajemnicy przyczyn globalnego zaciemnienia. W połowie lat 90. po raz pierwszy zauważył słabnące światło słoneczne nad rozległymi obszarami Oceanu Spokojnego, ale nie był wówczas świadomy, że było ono częścią znacznie większego obrazu globalnego. Wiedział jedynie, iż musi poznać podłoże zaobserwowanego fenomenu.

Ramanathan był pewien jednej rzeczy: duży spadek w ilości promieni słonecznych docierających do powierzchni planety musiał mieć związek ze zmianami w ziemskiej atmosferze. Był to oczywisty podejrzany. „Niemal wszystko, co robimy, aby wygenerować energię powoduje zanieczyszczenie,” mówi profesor.

Spalanie paliwa emituje nie tylko niewidzialne gazy cieplarniane ogrzewające ziemską atmosferę; produkuje również widoczne zanieczyszczenie – drobne, lotne cząsteczki sadzy i innych substancji. Tworzą one mgłę, która spowija wiele naszych miast. Ramanathan zaczął się zastanawiać, „Czy za globalnym zaciemnieniem może stać atmosferyczne zanieczyszczenie?” Malediwy są idealnym miejscem, aby to sprawdzić. Zdają się być nieskażone, ale w rzeczywistości wyspy z północy zlokalizowane są w strumieniu brudnego powietrza napływającego z Indii. Tylko południowy kraniec długiego łańcucha wysp cieszy się czystym powietrzem pochodzącym aż z Antarktydy.

Zatem porównując północne wyspy z południowymi, Ramanathan i jego koledzy byli w stanie dokładnie przyjrzeć się znaczeniu zanieczyszczenia dla atmosfery i słonecznego światła. Projekt INDOEX był ogromną, międzynarodową inicjatywą. Przez cztery lata użyto każdej dostępnej techniki, aby pobrać i poddać monitoringowi próbki atmosfery Malediwów. Rezultaty projektu zaskoczyły wszystkich.

„Oszałamiającą częścią eksperymentu było to, że warstwa zanieczyszczeń o gęstości trzech kilometrów zredukowała ilość słonecznego światła, które docierało do oceanu o 10%,” mówi profesor Ramarathan. Spadek ten oznaczał, że zanieczyszczenie cząsteczkowe wywierało znacznie większy wpływ, niż zdawało się to być możliwe. „Nasze modele utwierdzały nas w przekonaniu, że ludzkie oddziaływanie na zaciemnienie wynosiło od 0.5% do 1%, zatem odkryliśmy wartość 10-krotnie wyższą.”

INDOEX wykazał, że cząstki zanieczyszczeń same blokowały część słonecznego światła. Jeszcze bardziej istotne było to, co robiły z chmurami. Przeobrażały je w gigantyczne lustra. Chmury składają się z kropel wody. Powstają one, kiedy znajdująca się w atmosferze para zaczyna się skraplać na powierzchni naturalnie występujących w powietrzu cząstek lotnych, zazwyczaj pyłku kwiatowego lub soli morskiej. Wzbierające krople stają się ostatecznie tak ciężkie, że spadają jako deszcz.

Ale Ramanathan odkrył, że zanieczyszczone powietrze zawiera znacznie więcej cząstek niż powietrze czyste – są to cząstki sadzy, popiołu i siarki. „Dostrzegliśmy, że w porównaniu z nieskazitelną masą powietrza znajdującą się na południe od Malediwów, w zanieczyszczonej masie północnej było 10 razy więcej cząstek,” wspomina profesor.

W zanieczyszczonym powietrzu miliardy wytworzonych przez człowieka cząstek zapewniły 10 razy więcej miejsc, wokół których mogły uformować się krople. Zatem zanieczyszczone chmury mieściły w sobie więcej kropelek wody – każda o wiele mniejsza od naturalnego odpowiednika. Większa liczba kropelek odbija w przestrzeń kosmiczną więcej światła niż mniej liczne krople duże i nie pozwala przedostać się słonecznemu ciepłu. Była to główna przyczyna zaciemnienia. „Globalne zaciemnienie, jakie widzieliśmy nad północnym Oceanem Indyjskim wywołały cząstki osłaniające ocean przed promieniami słonecznymi i rozjaśniające chmury,” tłumaczy Ramarathan. „Tak więc ta podstępna zupa z sadzy, siarczanów, azotanów, popiołu itd. na dwa sposoby spotęgowała globalne zaciemnienie.”

I kiedy klimatolog spojrzał na zdjęcia satelitarne, przekonał się, iż zaciemnienie występuje na całym świecie: nad Indiami; nad Chinami i Pacyfikiem; utrzymuje się nad Europą Zachodnią; rozciąga się aż po Afrykę; nad Wyspami Brytyjskimi.

Dopiero gdy uczeni zaczęli badać skutki globalnego zaciemnienia, dokonali najbardziej niepokojącego odkrycia: te bardziej odbijające chmury mogą zakłócić porządek opadów deszczu – z tragicznymi konsekwencjami.

Obóz Korem, Etiopia, listopad 1984

Obóz Korem, Etiopia, listopad 1984.

Przerwany monsun

W 1984 roku głód w Etiopii zaszokował świat. Częściowo spowodowały go dziesiątki lat suszy w Afryce Subsaharyjskiej, regionie znanym jako Sahel. Przez kolejne lata nie nadeszły letnie deszcze. Złożyło się na to wiele czynników, lecz pojawiły się dowody, iż jednym z najważniejszych było globalne zaciemnienie. Życiodajną siłę Sahelu od zawsze stanowiły sezonowe monsuny. Przez większą część roku jest tam zupełnie sucho, ale każdego lata słoneczny żar rozgrzewa oceany na północ od równika. Formujący się nad nim pas opadów zostaje w ten sposób skierowany ku północy, przynosząc deszcz Sahelowi.

Jednakże przez dwie dekady, od lat 70. do 80., pas tropikalnych opadów konsekwentnie nie docierał na północ i afrykańskie monsuny zawiodły. Dla klimatologów takich jak Leon Rotstayn z Organizacji Naukowych i Przemysłowych Badań Wspólnoty (CSIRO) zanik opadów od dawna był zagadką. Badacz widział, że zanieczyszczenia z Europy i Ameryki Północnej przenoszone są przez wiatry nad Atlantykiem, ale wszystkie modele klimatyczne sugerowały, iż powinny mieć niewielki wpływ na monsun. Rotstayn postanowił wówczas uwzględnić ustalenia z Malediwów dotyczące oddziaływania zanieczyszczeń na chmury.

„Kiedy pozwoliliśmy, aby właściwości chmur półkuli północnej zmieniły się w naszym modelu wskutek zanieczyszczenia z Europy i Ameryki Północnej, obłoki odbijały więcej słonecznego światła z powrotem w przestrzeń kosmiczną, co doprowadziło do schłodzenia oceanów na półkuli północnej,” mówi Rotstayn. „I ku naszemu zdziwieniu pasy tropikalnego deszczu przemieściły się w rezultacie na południe, od bardziej zanieczyszczonej półkuli północnej w kierunku półkuli południowej.”

W modelu Rotstayna zanieczyszczone chmury nie przepuszczały słonecznego ciepła, które było niezbędne do przeniesienia tropikalnych deszczów na północ. Zatem pas życiodajnych opadów nie dotarł nad Sahel. „Nasz model sugeruje, że panujące w Sahelu w latach 70. i 80. susze mogły być spowodowane przez aerozole przemysłowe z Europy i Ameryki Północnej, które wywarły wpływ na właściwości chmur i ochłodziły oceany półkuli północnej,” dodaje klimatolog.

Inne modele wskazują również na to, iż globalne ocieplenie było istotnym czynnikiem kataklizmu, który dotknął Sahel. Praca Rotstayna demonstruje jednak daleko idący wpływ zanieczyszczenia powietrza na opady i jego prawdopodobny udział w straszliwej suszy, jaka zniszczyła egzystencję ponad 50 milionów ludzi.

„Sahel jest tylko jednym z przykładów systemu monsunowego,” przypomina Ramanathan. „Pozwól, że zabiorę cię do innej części świata – Azji – gdzie ten sam monsun przynosi deszcz 3.6 mld ludzi, połowie globalnej populacji. Niepokojące jest to, że zanieczyszczenie powietrza może również wywrzeć negatywny wpływ na monsun azjatycki. Nie mamy wyboru: musimy zredukować emisje czynników zanieczyszczających, najlepiej wyeliminować je całkowicie.”

W Europie i Ameryce Północnej zanieczyszczenie atmosferyczne znajduje się już w fazie spadkowej. Tymczasem w krajach rozwijających się, jak chociażby w Chinach i Indiach, jakość powietrza ulega pogorszeniu. Skutki zdrowotne są zatrważające. Szacuje się, iż choroby układu oddechowego zabijają tam miliony osób rocznie. W rezultacie Chiny i Indie prawdopodobnie pójdą śladem państw rozwiniętych i postarają się ustabilizować emisje substancji zanieczyszczających.

Istnieje jednak straszliwy haczyk: aerozole przemysłowe przesłaniają pełne oddziaływanie globalnego ocieplenia.

Podczas gdy globalne zaciemnienie jest poważnym zagrożeniem, wygląda na to, że zmniejsza jeszcze większe niebezpieczeństwo: przyspieszone globalne ocieplenie.

Podwójne uderzenie

Z tym nowym rozumieniem zmagają się klimatyczni modelarze, tacy jak Peter Cox z Uniwersytetu Exeter.

„Najwyraźniej zmiana klimatu była dotychczas przeciąganiem liny między dwoma wyprodukowanymi przez człowieka czynnikami zanieczyszczającymi atmosferę,” wyjaśnia Cox. „Z jednej strony mamy gazy cieplarniane, które ciągną system w kierunku stanu cieplejszego, z drugiej zaś strony są cząstki zanieczyszczeń, które go ochładzają.” Konkurencja ta ma swojego zwycięzcę.

Coś, co dysponuje wystarczają siłą, aby popychać i przeciągać globalną temperaturę wywiera efekt określany przez badaczy mianem „klimatycznego wymuszania.” „Z uwagi na to, że pompujemy gazy cieplarniane, zapewniamy w istocie tzw. wymuszanie oddziałujące na system klimatyczny; efekt ocieplenia, który można mierzyć w watach na metr do kwadratu, podobnie jak mierzymy w watach moc żarówki. Zmusza to klimat do przejścia w stan cieplejszy,” tłumaczy Cox.

Gazy cieplarniane zatrzymują ciepło, tak więc poprzez ich dodawanie zwiększamy energię cieplną uwięzioną w atmosferze. To właśnie ta dodatkowa energia stale podwyższa globalną temperaturę. Lecz dla światowych klimatologów stało się jasne, iż efekt cieplarniany to nie jedyny wchodzący w grę czynnik. Jest jeszcze efekt chłodzenia, za który odpowiada globalne zaciemnienie. Pytanie brzmi: „Jak duży wywiera wpływ?”

Satelita Aqua

Satelita Aqua.

W 2002 roku NASA wystrzeliła satelitę Aqua. Na pokładzie znajdował się komplet instrumentów zaprojektowanych do pomiaru wpływu przemysłowych aerozoli na budżet energetyczny Ziemi. Obserwacje Aqua pozwoliły klimatologom oszacować w przybliżeniu, jaki całkowity efekt chłodzenia planety wywołuje globalne zaciemnienie. „Nasza kalkulacja wymuszania cząsteczkowego wynosi minus jeden i pół wata na metr do kwadratu,” mówi James Hansen, (ówczesny) dyrektor należącego do NASA Instytutu Badań Kosmicznych im. Goddarda. „Oznacza to chłodzenie o wartości przekraczającej jeden stopień Celsjusza.” Innymi słowy, ponad połowa efektu ocieplenia, za który odpowiadają nasze emisje gazów cieplarnianych, została przesłonięta przez efekt chłodzenia generowany przez zanieczyszczenie cząsteczkowe.

„Niefortunnym jest fakt, że w atmosferze znajdują się te małe cząstki, ponieważ nie mogliśmy uświadomić sobie wcześniej rzeczywistej siły efektu cieplarnianego. Mamy w związku z tym mniej czasu na dokonanie zmian, które są niezbędne, by spowolnić i ostatecznie zatrzymać wzrost emisji gazów cieplarnianych,” zauważa Hansen.

W ciągu ostatniego stulecia średnie temperatury wzrosły o 0.85 stopnia Celsjusza. Ten pozornie niewielki skok jest bardzo szybki jak na standardy planetarnej historii, lecz teraz stoimy w obliczu znacznie większego przyspieszenia. Jak na ironię nasze wysiłki redukowania czynników zanieczyszczenia atmosferycznego – z wielką korzyścią dla zdrowia – przy dalszym pompowaniu gazów cieplarnianych mogą zdaniem Petera Coxa stworzyć najgorszą z możliwych kombinacji względem globalnych temperatur. „Znajdziemy się w położeniu, w którym następuje spadek chłodzącego zanieczyszczenia, natomiast zanieczyszczenie ocieplające odnotowuje wzrost. Ten podwójny cios oznacza, iż otrzymamy gwałtowne ocieplenie,” ostrzega Cox.

Jeśli będziemy postępować tak, jak do tej pory – łącząc zanieczyszczenie powietrza ze wzrostem emisji gazów cieplarnianych – temperatura globalna może podnieść się o kolejne dwa lub nawet trzy stopnie Celsjusza przed połową stulecia. Dużo wcześniej, niż przewidują to aktualne modele. „Moim zdaniem,” mówi Hansen, „trzy stopnie Celsjusza nie stanowią poziomu niebezpiecznej ingerencji; to pułap gwarantujący katastrofę.”

James Hansen

James Hansen

Klimatolog NASA jest szczególnie zaniepokojony tym, co wzrost temperatury zrobi z pokrywą lodową Grenlandii. Nawet przy dzisiejszych wartościach temperatur pojawiają się oznaki, że trwa już proces poważnego topnienia. „Przeoczona została ogromna wrażliwość lądolodów na globalną temperaturę,” podkreśla Hansen. „Nie wyobrażam sobie, aby pokrywy lodowe zdołały przetrwać dłużej niż kilka stuleci przy ociepleniu Ziemi o trzy stopnie Celsjusza. Oznaczałoby to wzrost poziomu mórz o kilka metrów w skali wieku. Kiedy się rozpocznie, będzie nie do zatrzymania.”

Ziemia była cieplejsza o trzy stopnie 3 miliony lat temu, kiedy doszło do naturalnego zwiększenia koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze. Geologiczne dowody demonstrują, że topniejący lód podniósł poziom morza o 25 metrów. Jeżeli Ziemia ogrzeje się o trzy stopnie, nastąpi nie tylko przeobrażenie linii brzegowych. Z modeli klimatycznych wynika, iż dorzecze Amazonki stanie się znacznie bardziej suche i podatne na pożary. Pozostałości największego na świecie lasu tropikalnego po prostu strawiłby ogień i tym samym uwolnił więcej dwutlenku węgla, przyspieszając globalne ocieplenie.

Bez powrotu

Choć dzisiejsze modele prognozują maksymalne ocieplenie rzędu pięciu stopni Celsjusza przed końcem XXI wieku, Peter Cox uważa za jak najbardziej możliwy wzrost o 10 stopni Celsjusza przed rokiem 2100.

Wiele gatunków roślin nie przetrwałoby tak nagłej zmiany klimatu. W scenariuszu tym doszłoby do wymarcia drzew na całym świecie; najlepsze grunty rolne zostałyby zdewastowane przez susze i erozję gleby; rozpocząłby się głód. A na dalekiej północy pojawiłoby się ryzyko uwolnienia potężnego, naturalnego składu gazu cieplarnianego – większego niż wszystkie rezerwy ropy naftowej i węgla na planecie. „Zaistnieje niebezpieczeństwo destabilizacji tzw. ‚hydratów,’ które przechowują na oceanicznym dnie znaczną ilość metanu w postaci zamrożonej – dziesięć tysięcy miliardów ton – i wiemy, że ocieplenie ma w zwyczaju zaburzać ich równowagę,” przypomina Cox.

Jeśli tak się stanie, część lub całość tego zmagazynowanego metanu – gazu, którego zdolność zatrzymywania ciepła przez pierwsze dwie dekady po emisji jest 84 razy większa od potencjału cieplarnianego dwutlenku węgla – trafiłaby do atmosfery. Zdarzyło się tak 50 milionów lat temu, kiedy Ziemia była cieplejsza niż obecnie – średnia globalna temperatura przekroczyła w owym czasie wartość dzisiejszą o 25 stopni Celsjusza.

Dobitny konsensus naukowy zapowiada, że bez podjęcia pilnych działań celem zmniejszenia eksploatacji węgla, ropy i gazu, stworzymy świat diametralnie różniący się od tego, który był tak gościnny dla ludzkości. „Uważam, że mamy mniej niż dziesięć lat, aby uniknąć przekroczenia ‚punktu bez powrotu,’” powiedział [dekadę temu] Hansen.

agu_logoAnaliza opublikowana 20 maja 2013 przez Journal of Geophysical Research: Atmospheres prognozuje, że wystarczy jedynie 35% redukcja globalnych emisji aerozoli przemysłowych – wywołana upadkiem gospodarczym jednego z silników globalizacji: USA, Europy lub Chin – aby nastąpił niemal natychmiastowy wzrost średniej temperatury planety o dodatkowy 1°C.

NatureAzjatyckie zanieczyszczenie powietrza wpływa na pogodę świata [Texas AM Today, 21.01.2014]

Ekstremalne zanieczyszczenie powietrza w Azji wywiera wpływ na klimat i systemy pogodowe świata, ustaliło badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu A&M w Teksasie oraz Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA.

Wykorzystując modele klimatyczne i dane o aerozolach i meteorologii z ostatnich 30 lat, uczeni odkryli, iż zanieczyszczenie powietrza nad Azją, w znacznej części pochodzące z Chin, oddziałuje na globalne cyrkulacje powietrza.

„Modele pokazują wyraźnie, że zanieczyszczenia pochodzące z Azji wpływają na górne warstwy atmosfery i najwyraźniej potęgują siłę burz i cyklonów,” wyjaśnia jeden z autorów analizy, profesor Renyi Zhang. „Zanieczyszczenie oddziałuje m.in. na formowanie się chmur, opady, intensywność burz i inne czynniki kształtujące klimat.”

Pracę opublikował periodyk badawczy Nature Communications.

agu_logoOsłabienie monsunowych deszczów wywołane wzrostem zanieczyszczenia powietrza [Phys.org.,1.10.2014]

Emisje będące wynikiem działalności produkcyjnej człowieka odpowiadają za redukcję monsunowych opadów, którą odnotowano na przestrzeni ostatnich 50 lat, ustalili badacze Uniwersytetu Edynburskiego.

W drugiej połowie XX wieku poziom opadów zarejestrowany na półkuli północnej podczas letnich monsunów spadł aż o 10 procent, twierdzą autorzy badania.

Naukowcy odkryli, iż przyczyną są emisje drobnych cząstek z wytworzonych przez człowieka źródeł – znanych jako aerozole antropogeniczne. Wysokie stężenie aerozoli w atmosferze sprawia, że słoneczne ciepło odbijane jest z powrotem w przestrzeń kosmiczną, co obniża temperatury powierzchniowe Ziemi i zmniejsza opady.

Poziomy emisji aerozoli odnotowały od 1950 roku gwałtowny wzrost; ich najbardziej rozpowszechnionymi źródłami są elektrownie i samochody.

Zdaniem badaczy ich praca stanowi wyraźny dowód wywołanych przez człowieka zmian opadów atmosferycznych. Podczas letnich monsunów wywierają one wpływ na życie miliardów ludzi, głównie w Indiach, Azji Południowo-Wschodniej i niektórych częściach Afryki.

Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie Geophysical Research Letters.

agu_logoZanieczyszczenie powietrza odgrywa większą rolę w globalnych zmianach opadów deszczu [Phys.org, 29.01.2015]

Badanie Uniwersytetu w Reading ustaliło, że zanieczyszczenie powietrza odgrywa większą rolę w zmianie globalnych opadów deszczu, niż sądzono wcześniej.

Ozon jest gazem formującym się naturalnie w ziemskiej atmosferze, ale działalność człowieka spowodowała wzrost jego ilości w niższych warstwach atmosfery (składnik zanieczyszczeń powietrza z rur wydechowych pojazdów, działań przemysłowych i rolniczych) oraz spadek w stratosferze (zanikanie ozonu wskutek historycznych emisji freonu stosowanego w chłodnictwie i klimatyzacji).

Od dłuższego już czasu posiadamy wiedzę, iż poza wpływem na zdrowie ludzi zmiany w ilości ozonu przyczyniają się również do zmiany klimatu. Jest to dodatkowy czynnik potęgujący skutki ludzkich emisji dwutlenku węgla, które od wielu dekad są główną przyczyną zaburzenia klimatu.

Wcześniejsze badania pokazały, że zmiany w ilości ozonu wywołują efekt ocieplenia odpowiadający 20% oddziaływania dwutlenku węgla. W nowej pracy badawczej szczegółowe obliczenia wykazały, iż globalne zmiany opadów deszczu spowodowane w minionym stuleciu przez ozon mogą w ponad połowie pokrywać się z tymi, które przynoszą rosnące koncentracje dwutlenku węgla. Wynika to z różnic w sposobie, w jaki ozon absorbuje światło słoneczne i promieniowanie podczerwone emitowane przez Ziemię i jej atmosferę.

Dr Claire MacIntosh, szef zespołu badawczego z Zakładu Meteorologii Uniwersytetu w Reading, powiedziała: „Nasze nowe wyniki podkreślają kolejny aspekt wzajemnego powiązania między zanieczyszczeniem powietrza i zmianą klimatu. Odkryliśmy, że główny wpływ na globalne opady wywierają zmiany w ozonie będące wynikiem zanieczyszczenia powietrza, a nie zanikania tego gazu w stratosferze.”

Columbia UniversityAerozole przemysłowe maskują trend rosnącej intensywności huraganów [Climate Central, 15.08.2016]

Podczas dziesięcioletnich badań nad wpływem ocieplenia na huragany naukowcy ustalili, że ogrzewająca się planeta zwiększy ich intensywność. Mimo odnotowanego w minionym stuleciu wyraźnego wzrostu temperatur, ów trend nie przybrał jednolitej postaci. Badanie zamieszczone 15 lipca 2016 na łamach Science dowodzi, iż przyczyną tej sytuacji może być oddziaływanie aerozoli. Według autorów ocieplenie ostatecznie zwycięży i spotęgowana intensywność huraganów stanie się zjawiskiem globalnym.

Huragany żywią się ciepłymi wodami oceanu. Ciepło uwalniane przez odparowanie napędza konwekcję, która zasila burze. Warunkiem zaistnienia konwekcji jest niestabilna atmosfera: temperatury wyższych jej warstw muszą być chłodniejsze od tych, które panują niżej. Każdy huragan posiada maksymalną intensywność. Teoretyczne jej osiągnięcie zależy od różnicy temperatur między powierzchnią oceanu i górnymi warstwami atmosfery (tzw. intensywność potencjalna). Uzyskaniu maksimum mogą też zapobiec inne czynniki, takie jak suche powietrze i uskok wiatru.

Gazy cieplarniane (m.in. dwutlenek węgla) przechwytują coraz więcej ciepła. Oceany pochłaniają jego większość, zatem nagrzewają się szybciej od atmosfery. Oznacza to, że ocieplanie się planety powinno wzmagać potencjalną intensywność wszystkich huraganów. Jako że intensywność potencjalna zdaje się zmierzać za intensywnością rzeczywistą, „najpotężniejsze przyszłe burze przekroczą siłę wszystkich dotychczasowych,” czytamy w badaniu.

Od początku XX wieku średnia temperatura Ziemi zdążyła już wzrosnąć o ponad 1°C. Przy takiej wartości ocieplenia zarówno teoria, jak i modele klimatyczne sugerują, iż trend zwiększającej się intensywności huraganów powinien być już widoczny na całym świecie. Tymczasem go nie zaobserwowano. Niniejsza praca badawcza potwierdza wnioski sformułowane po raz pierwszy w analizie z 2006, skoncentrowanej na basenie Oceanu Atlantyckiego: powodem może być wpływ aerozoli. Cząstki te pochłaniają i odbijają światło słoneczne w przestrzeń kosmiczną.

Jak się okazuje, aerozole przemysłowe w większym stopniu ograniczają intensywność potencjalną huraganu niż wzrost globalnych temperatur powierzchniowych. „Dokładne przyczyny są niejasne, ale aerozole i gazy cieplarniane najprawdopodobniej oddziałują na fale światła o odmiennych długościach,” powiedział Adam Sobel, autor badania i dyrektor Inicjatywy na rzecz Ekstremalnej Pogody i Klimatu przy Uniwersytecie Columbii. Niepodważalne dowody na wzrost intensywności burz odkryto na Atlantyku, gdzie amerykańska Ustawa o Czystym Powietrzu oraz wysiłki państw europejskich znacząco zredukowały ilość aerozoli od 1970 roku.

Kombinacja zmniejszających się koncentracji aerozoli (konsekwencja gospodarczego spowolnienia oraz inicjatyw w ramach ochrony zdrowia publicznego) i stale rosnących emisji gazów cieplarnianych zlikwiduje efekt maskowania wzrostu intensywności huraganów.

Opracował: exignorant

Ten wpis został opublikowany w kategorii Klimat i oznaczony tagami . Dodaj zakładkę do bezpośredniego odnośnika.