Globalne ocieplenie

Globalne ocieplenie

Globalne ocieplenie jest prawdopodobnie skutkiem rozwoju przemysłu i motoryzacji. Wprawdzie podwyższenie temperatury jest niemal niezauważalne przez człowieka, ale wpływ ocieplenia na planetę może być katastrofalny w skutkach.

Rezultatem globalnego ocieplenia klimatu Ziemi mogą być susze, katastrofalne powodzie, huraganowe wiatry i pożary. Zauważalne zmiany mogą dotyczyć również świata roślin i zwierząt. Dla naukowców pytanie o przyczyny ocieplania się klimatu i poszukiwanie sposobów przeciwdziałania temu procesowi jest równie ważne jak przeciwdziałanie jego skutkom.

Jeśli przyczyną wzrostu temperatury na kuli ziemskiej nie byłaby działalność człowieka, odpowiedzi należałoby szukać w naturalnych procesach, jakie od milionów lat zachodzą na Ziemi. Geolodzy odkryli ślady co najmniej kilku epok lodowych, kiedy następował gwałtowny spadek temperatury, a znaczna część naszej planety pokrywała się lodem. Również w czwartorzędzie, młodszym okresie kenozoiku trwającym od około 2 milionów lat temu do dziś, lodowce pokryły ogromne obszary kuli ziemskiej. Młodsza epoka czwartorzędu, trwająca obecnie - holocen, traktowana jest przez wielu naukowców za jaszcze jeden interglacjał, czyli cieplejszy okres między dwoma glacjałami (zlodowaceniami), kiedy to lodowce zanikają lub ograniczają swój zasięg do małych obszarów. Na przestrzeni dziejów temperatura Ziemi wielokrotnie była znacznie wyższa niż obecnie. Wyraźne globalne ocieplenie klimatu miało na przykład miejsce w pliocenie, najmłodszej epoce trzeciorzędu od ok. 5 do ok. 2 mln lat temu, kiedy to poziom morza był o 30-35 metrów wyżej niż obecnie. Epoki lodowcowe są najprawdopodobniej wynikiem zmiany kąta nachylenia osi ziemskiej i jej orbity w stosunku do Słońca. Zmiany temperatury mogą mieć również związek z ilością wysyłanej w kierunku Ziemi energii słonecznej, ilością pyłu wulkanicznego w atmosferze i wreszcie w pewnym, choć ciągle trudnym do oszacowania stopniu z działalnością człowieka. A więc zarówno globalne ocieplenie jak i zlodowacenia są to naturalne procesy ziemskie.

Naukowcy dysponują dowodami, że w ciągu ostatnich 100 lat temperatura Ziemi wzrosła o 0,5 stopnia. Obecnie prawdopodobnie o 0,3 stopnia w ciągu 10 lat. Jeśli człowiek będzie nadal zanieczyszczał atmosferę, w XXI wieku średnia temperatura Ziemi może wzrosnąć od 1 do 5 stopni.

Jak to się dzieje?

Jedną z przyczyn wzrostu temperatury Ziemi jest nadmierne nagromadzenie w atmosferze pary wodnej, dwutlenku węgla, tlenku azotu, dwutlenku siarki i metanu. Znaczne ilości tych gazów dostają się do atmosfery również w wyniku procesów naturalnych. Jednak za wzrost koncentracji tych związków w atmosferze w ostatnim stuleciu odpowiedzialny jest głównie człowiek. Porównanie sposobu, w jaki nagromadzone w atmosferze gazy oddziałują na bilans cieplny Ziemi do procesów zachodzących w szklarni jest jak najbardziej adekwatne. Atmosfera ziemska, podobnie jak ściany szklarni, przepuszcza krótkofalowe promieniowanie Słońca (światło i promieniowanie ultrafioletowe), dzięki czemu znaczna część energii słonecznej dociera do powierzchni Ziemi. Tu zamieniana jest na ciepło czyli promieniowanie długofalowe, które Ziemia wypromieniowałaby z powrotem w przestrzeń kosmiczną, gdyby nie atmosfera, a właściwie para wodna i inne gazy, które są taką samą pułapką dla ciepła, jak ściana szklarni.

Część promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni Ziemi nie jest pochłaniana i zamieniana na ciepło, lecz ulega odbiciu i wraca w przestrzeń kosmiczną. Stosunek ilości promieniowania odbitego do ilości promieniowania padającego na daną powierzchnię określa się mianem albedo. Jego wartość zależy od charakteru powierzchni - szczególnie dużym albedo charakteryzuje się pokrywa i górna powierzchnia chmur. Dlatego im mniejsze stają się obszary pokryte wiecznym śniegiem, tym mniejsza część promieniowania ulega odbiciu i tym szybciej rośnie temperatura na Ziemi.

Koncentracja gazów

Naukowcy spierają się co do pochodzenia i przyczyn wahań ilości obecnych w atmosferze gazów cieplarnianych. Jednym z najważniejszych jest dwutlenek węgla. Dwutlenek węgla jest naturalnym składnikiem atmosfery powstającym w procesach oddychania, gnicia i spalania. Gaz ten jest wchłaniany przez rośliny w procesie asymilacji, w którym z wody i dwutlenku węgla pod wpływem światła słonecznego powstaje materia organiczna. Uzupełnieniem tego procesu jest oddychanie, w którym z materii organicznej i tlenu powstaje energia, woda i dwutlenek węgla wydalony do atmosfery. W ten sposób rośliny biorą udział w regulowaniu ilości CO₂  w atmosferze. Wahania stężenia CO₂  w warstwie przyziemnej są zatem często związane z metabolizmem roślin. W dzień jest go mniej niż w nocy w związku z intensywną asymilacją, więcej w pochmurny dzień i zimą, kiedy do Ziemi dociera mniej światła, a procesy asymilacyjne ulegają spowolnieniu. Duże ilości CO₂  magazynowane są przez wody mórz i oceanów. Między atmosferą i oceanami zachodzi wymiana CO₂, dzięki czemu stosunek ilości tego gazu w powietrzu i wodzie jest stały. Rola mórz i oceanów polega również na tym, że są one środowiskiem życia fitoplanktonu. Ma on tą samą zdolność do asymilacji dwutlenku węgla, co rośliny lądowe. Nadmiar fitoplanktonu może być jednak niebezpieczny. Co jakiś czas opinię publiczną alarmują doniesienia o toksycznych zakwitach fitoplanktonu na wodach przybrzeżnych, które mają związek z wyższą temperaturą wód morskich i nadmierną koncentracją zanieczyszczeń działających na plankton jak nawozy na rośliny uprawne.

Stężenie CO₂  w atmosferze wzrasta także na skutek działalności człowieka. W wielkich miastach przemysłowych ilość CO₂  osiąga nawet do 0,05-0,07% (średnie zanieczyszczenie CO₂  w atmosferze wynosi 0,03%), szczególnie w zimie przy pochmurnej pogodzie. Dwutlenek węgla jest ubocznym produktem spalania drewna i paliw kopalnych. Uzależnienie naszej cywilizacji od tych paliw jako podstawowego źródła energii w połączeniu z eksplozją demograficzną spowodowały wzrost ilości CO₂  emitowanego do atmosfery. Ogromne ilości tego gazu powstają również przy wypalaniu lasów - najpopularniejszym w wielu regionach świata sposobie zdobywania nowych pól i pastwisk.

Efektem spalania paliw kopalnych jest również emisja dwutlenku siarki. Silniki wszechobecnych samochodów wytwarzają tlenek azotu.

Metan (CH₄) jest produktem beztlenowej fermentacji celulozy pod wpływem bakterii metanowych. Środowiskiem życia tych organizmów są podmokłe gleby, zamulone dna zbiorników wodnych, bagna, ścieki komunalne i przewody pokarmowe przeżuwaczy oraz termitów. Część metanu uwięziona jest w regionach polarnych w wiecznej zmarzlinie (stale zamarznięta warstwa gruntu). W miarę ocieplenia klimatu i wytapiania pokrywy lodowej i wiecznej zmarzliny metan jest uwalniany do atmosfery. Istotnym źródłem metanu w atmosferze są również procesy zachodzące w przewodach pokarmowych zwierząt domowych. Szacuje się, że w ciągu ostatnich stu lat ilość metanu w atmosferze podwoiła się.

Freony to gazy stosowane w chłodziarkach oraz jako gazy nośne w opakowaniach aerozolowych. Po zużyciu opakowań, te bardzo trwałe gazy przedostają się do atmosfery i gromadzą w stratosferze na wysokości 20-25 km. Tu powodują rozbijanie zbudowanych z trzech atomów tlenu cząsteczek ozonu. Tak niszczona warstwa ozonowa przepuszcza do powierzchni Ziemi więcej promieniowania ultrafioletowego, co przyczynia się do globalnego ocieplenia klimatu.

Wpływ ocieplenia na ekosystem

Globalne ocieplenie klimatu może doprowadzić do topnienia pokryw lodowych. Przypuszcza się nawet, że pęknięcie, które pojawiło się w ostatnich latach w pokrywie lodowej Zachodniej Antarktydy jest właśnie wynikiem globalnego ocieplenia klimatu. Topnienie pokryw lodowych może spowodować podwyższenie się poziomu mórz i zagrożenia dla milionów ludzi żyjących na nisko położonych wybrzeżach mórz i w pobliżu ujść rzek. Szacuje się że poziom morza podnosi się o 6 cm w ciągu 10 lat. Jeśli temperatura na Ziemi będzie nadal wzrastać, miasta takie jak Rotterdam, London, Nowy Orlean czy Wenecja znajdą się pod wodą. Z praw fizyki wynika również, że wzrost temperatury wody powoduje wzrost jej objętości, co może jeszcze spotęgować efekt wywołany topnieniem lodu.

W miarę ocieplania się klimatu wiele regionów nawiedzają katastrofalne susze - obszary te stają się bardziej zagrożone pożarami. Przykładem może być trudny do opanowania pożar Parku Narodowego Yellowstone w 1992 roku, czy pożary regularnie nawiedzające obszary górskie krajów śródziemnomorskich. Pożary są wprawdzie naturalnym zjawiskiem w miejscach takich jak Yellowstone czy śródziemnomorska makia, wydaje się jednak, że powierzchnia obszarów suchych i częstotliwość pożarów w ostatnich latach wzrasta.

Człowiek, spalając coraz więcej paliw, wycinając lasy i zakładając na ich miejscu miasta, zakłady przemysłowe i pola uprawne, przyczyniła się pośrednio do globalnego ocieplenia i zmiany klimatu. W niektórych rejonach brakuje wody, co powoduje obniżenie plonów w wielu dotychczas żyznych rejonach świata. Charakterystyczne dla obecnych zmian klimatu jest również obserwowane od pewnego już czasu w wielu regionach świata częstsze pojawianie się katastrofalnych huraganów. Wzrost temperatury powoduje też uwolnienie wody uwięzionej dotychczas w wysokogórskich pokrywach śnieżnych, lodowcach i otoczonych lodowymi barierami jeziorach, co prowadzi do nasilania zjawisk powodziowych. Katastrofalne powodzie mają też związek z wycinaniem górskich lasów. Pozbawione roślinności stoki nie zatrzymują wody, są bardziej podatne na erozję i stanowią zagrożenie dla mieszkańców górskich miasteczek i wiosek. W maju 1998 roku w górach w okolicach Neapolu w południowych Włoszech pod błotną lawiną zginęło kilkaset osób. O skali zagrożenia najlepiej świadczy fakt, że góry stanowią 40% powierzchni lądów.

Nawet małe zmiany temperatur mają poważny wpływ na świat żywych istot. Wzrost temperatury powoduje migrację zwierząt i przesuwanie obszarów występowania roślin ku chłodniejszym dotychczas regionom - na północ na półkuli północnej i na południe na półkuli południowej.

Doskonałym przykładem takiej migracji jest zachowanie znanego zarówno w Europie, jak i Ameryce motyla - rusałki admirała. Do niedawna naukowcy uważali, że admirały nie zimują w Wielkiej Brytanii, przybywają tam dopiero wiosną z cieplejszych krajów Europy. Jednak od kilku lat liczne obserwacje potwierdzają fakt zimowania tego motyla (w postaci imago - dorosłego osobnika) w stosunkowo chłodnej Wielkiej Brytanii. Prawdopodobnie wyjaśnieniem tego zjawiska jest właśnie globalne ocieplenie klimatu.

Globalne ocieplenie a ptaki

Obecnie wiele gatunków ptaków zakłada gniazda wcześniej niż w przeszłości. Obserwacje 30 tysięcy dzikich ptaków w Wielkiej Brytanii w latach 1962-90 ujawniły, że aż 33 spośród 88 branych pod uwagę gatunków zakłada wcześniej gniazda i ma to związek z ocieplaniem się klimatu. Zjawisko to obserwuje się od połowy lat 70. Wcześniej ptaki wykazywały tendencję do późniejszego zakładania gniazd. Założenie gniazda wcześniej daje potomstwu więcej czasu na przygotowanie do jesiennych wędrówek, a gatunkom nie migrującym więcej czasu na przygotowanie się do okresu zimy.

Inicjatywy międzynarodowe

W latach 90 społeczność międzynarodowa podjęła próby ograniczenia emisji gazów do atmosfery.

W czerwcu 1990 roku podpisano protokół montrealski, w którym państwa - sygnatariusze zobowiązały się do wyeliminowania freonów z użycia do 2000r. Postanowienia te zostały włączone do ustawodawstwa Unii Europejskiej w formie kilku szczegółowych zapisów. Inicjatywa ta nie została podjęta przez kraje rozwijające się.

W 1993 roku 50 państw ratyfikowało postanowienia konwencji ONZ w sprawie zmian klimatycznych - państwa sygnatariusze zobowiązane są do końca wieku zredukować emisję gazów do atmosfery do poziomu z roku 1990. Według danych z lipca 1996 roku tylko Wielka Brytania, Niemcy, Holandia i Luksemburg miały szansę osiągnąć ten cel. Wielu naukowców uważa, że aby zatrzymać globalne ocieplenie należy zredukować emisję gazów w krajach rozwiniętych o 60%. Tak więc nawet osiągnięcie celów wytyczonych w roku 1993 nie pozwoli radykalnie poprawić sytuacji.

Dane amerykańskie wskazują, że w 1995 roku emisja gazów cieplarnianych w tym kraju ciągle rosła. W Stanach Zjednoczonych 85% razów to CO₂, przy czym aż 98% dwutlenku węgla pochodzi ze spalania węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego. Co prawda, na przykład Luksemburg emituje więcej CO₂  w przeliczeniu na jednego mieszkańca niż Stany Zjednoczone, ale za to od 1960 roku to niewielkie państwo zmniejszyło emisję tego gazu o połowę. Stany Zjednoczone wytwarzają najwięcej gazów, mają więc największy udział w globalnym ociepleniu.

Potrzeba przeciwdziałania wzrostowi temperatury Ziemi sprzyja propagandom zastosowania energii jądrowej. Energia wytwarzana w elektrowniach atomowych jest stosunkowo czysta, elektrownie atomowe mają niewielki udział w emisji gazów. Jednak pod innymi względami stanowią równie poważne zagrożenie dla środowiska.