Klimatyczny paradoks

Lód w Antarktyce topnieje obecnie dziesięć razy szybciej niż 600 lat temu. W ciągu minionych sześciu stuleci temperatura w Antarktyce wzrosła o 1,6 st.,  naprzemienne zamarzanie i topnienie warstw lodu jest najintensywniejsze (w tym okresie) w ostatnim półwieczu.  Wykazała to analiza odwiertu lodowego na głębokość 364 m. Wiercenie przeprowadzili na wyspie Jamesa Rossa naukowcy z Narodowego Uniwersytetu Australii i British Antartic Survey (West Antarctic Ice Sheet Drive). Wiadomość o tym zamieszcza najnowszy numer „Nature Geoscience".

Podobnie dzieje się w Arktyce. James Overland i Muyin Wang z National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) opublikowali na łamach „Geophysical Research Letters" raport, z którego wynika, że za 20 lat statki będą mogły przepływać przez Ocean Arktyczny. Pierwszy sygnał tej nowej sytuacji już jest – rosyjski tankowiec „Rzeka Ob" przepłynął Ocean Lodowaty i dotarł do Japonii – to pierwszy taki handlowy rejs na świecie.

Światowa Organizacja Meteorologiczna  ogłosiła, że dekada 2001–2011 była najcieplejsza od 1880 roku, odkąd prowadzone są regularne pomiary temperatury. W tej dekadzie średnia temperatura wyniosła 14,46 st. C; w dekadzie 1991 – 2000 osiągnęła 14,25 st. C, w latach 1981 – 1990 tylko 14,12 st. C. Jest to średnia  temperatura dla całej kuli ziemskiej, dla lądów i oceanów.

Ta rekordowo ciepła dekada zapisała się także ekstremalnymi zjawiskami meteorologicznymi, katastrofalnymi powodziami w Europie (2001 i 2005) i Afryce (2007), w Pakistanie i Australii (2010).  Huragan Katrina zabił w USA blisko 2500 osób. Bilans cyklonu Nargis w 2008 w Birmie to ponad 160 tys. zabitych. W najgorętszej dekadzie fala upałów ogarnęła Europę (2003) i Rosję (2010). A jednak, mimo ocieplenia, śnieżyce nękają Wyspy Brytyjskie, mrozy i śniegi utrzymywały się w Polsce jeszcze w kwietniu. Skąd ten paradoks?

Poważni naukowcy  już nie spierają się  z publicystami o to, czy istnieje zjawisko nazywane globalnym ociepleniem, teraz są na etapie odkrywania jego  mechanizmu. Nikt nie zaprzecza, że istnieją  naturalne przyczyny takie jak zmiana osi planety czy promieniowanie słoneczne. Ale oprócz tego, w wyniku działalności człowieka, do atmosfery emitowana jest potężna dawka dwutlenku węgla i metanu, co wzmaga efekt cieplarniany. Zgodnie z prawami fizyki ta dodatkowa energia musi znaleźć ujście.

Według szacunków odpowiada ona energii wyzwolonej  wybuchem miliona bomb atomowych, jakie zrzucono na Hiroszimę.

Dlatego naukowcy nie są zaskoczeni kurczeniem się powierzchni arktycznych lodów ani tym, że według raportu NOAA w roku 2012 na półkuli północnej stosunek dni rekordowo ciepłych do rekordowo zimnych wyniósł 7 do 1.

Biała powierzchnia arktycznych lodów odbija większość promieniowania słonecznego, natomiast topniejący lód odsłania wodę. W przeciwieństwie do białego lodu odbijającego promienie ciemny ocean pochłania słoneczną energię.  Dlatego rośnie temperatura wody powierzchniowej w oceanie i temperatura powietrza nad jego powierzchnią. W tych warunkach zwiększa się w Arktyce parowanie, para wodna, przenikając do atmosfery, dodatkowo wzmaga efekt cieplarniany.

To sprawia, że  zakłócony zostaje „stary układ",  ruch powietrza od bieguna północnego w kierunku równika, i odwrotnie. Zmienione parametry ruchu powietrza północ–południe i południe–północ powodują zmianę przebiegu tak zwanych prądów strumieniowych – są to potężne prądy wiejące na półkuli północnej z zachodu na wschód. To dzięki nim lot z Nowego Jorku do Warszawy trwa zazwyczaj około godziny krócej niż lot z Warszawy do Nowego Jorku. Prądy wieją z prędkością ok. 100 km/godz. na wysokości 12 km.

Jeśli trasa prądu strumieniowego przesuwa się z południa na północ, zabiera on ze sobą zjawiska atmosferyczne. To dlatego na północy Stanów  Zjednoczonych pojawiły się w 2012 r.  tropikalne sztormy.

Przesunięty nad Europę prąd strumieniowy powoduje anomalie: chłodniejsze lato w Hiszpanii i Francji, rekordowe opady w Wielkiej Brytanii, chłodne lato nad Bałtykiem i afrykańskie upały w Małopolsce i – także u nas – mroźną i śnieżną zimę w kwietniu.

Naukowcy przewidywali taką zimę już latem. Prof. Halina Lorenc z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej przypominała i ostrzegała, że prądy strumieniowe nad Europą, zablokowane z powodu globalnego ocieplenia, spowodują afrykańskie upały latem i syberyjskie mrozy zimą. Prof. Lorenc przypomniała, że zjawisko to zaznacza się już od kilku lat, ale ostatnio jego natężenie było większe. Stanie się to zresztą normą w kolejnych latach.

Z globalnym ociepleniem wiąże się też to, że Golfsztrom przesunął się na północ.

To niezwykłe zjawisko  badają Matthew Hornbach i Benjamin Phrampus z Southern Methodist University. Golfsztrom, zwany także Prądem Zatokowym, niesie wielkie masy ciepłej wody z regionu Florydy, wzdłuż wschodniego wybrzeża Ameryki Północnej, oddając po drodze ciepło. Następnie skręca na wschód i zagłębia się w Atlantyku na wysokości Grenlandii – to jest odgałęzienie północnoatlantyckie.

Hornbach i Phrampus sięgnęli po zdjęcia i dane satelitarne obrazujące poziom oceanu i temperaturę jego powierzchni. Okazało się, że w październiku 2011 roku główny nurt ciepłego prądu przesunął się o 200 km na północ w porównaniu z przeciętnym przebiegiem. Badacze posłużyli się też automatycznymi głębinowymi bojami umieszczonymi w nurcie prądu i dryfującymi wraz z nim. Wykazały one nienotowane dotychczas ocieplenie prądu. Boje umieszczone na wysokości płyty kontynentalnej Nowej Anglii wskazały, że między październikiem a grudniem 2011 roku temperatura oceanu na głębokości między 77 i 87 m, w nurcie prądu, sięgała 18 st. C, podczas gdy średnia temperatura mierzona wcześniej oscylowała około 13 st. C.

Hydrat metanu to krystaliczna forma wody i metanu, wygląda jak lód. Jest stabilny w warunkach wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury – a takie warunki panują w głębi oceanu, gdzie pokłady hydratu metanu przykryte są  warstwą dennych osadów. W temperaturze 18 st. pokłady są stabilne dopiero pod ciśnieniem panującym na głębokości 1500 m; w temperaturze 2 st. wystarczy  ciśnienie, jakie panuje na głębokości 300 m.

Hornbach i Phrampus sporządzili model komputerowy zachowania atlantyckich złóż hydratu metanu.  Wynika z niego, że  jeśli taka temperatura wody w Golfsztromie utrzyma się, nastąpi destabilizacja złóż, a do atmosfery przedostanie się metan, co  wzmocni globalne ocieplenie. Model wskazuje, że z atlantyckich złóż ocieplonych z powodu zmiany przebiegu Golfsztromu do atmosfery przeniknie cały metan z poruszonego regionu w ciągu 800 do 1000 lat.