Polityka - nr 28 (2409) z dnia 2003-07-12; s. 3-9

Raport

Zbigniew Jaworowski

Nowa epoka lodowa

Mimo powszechnego przekonania, że klimat się ociepla, co doprowadzi w  końcu do topnienia lodowców oraz zalania na świecie sporych obszarów przybrzeżnych i wielu wysp, nie brak głosów naukowców ostrzegających przed zbliżającą się nieuchronnie nową epoką lodową. Kto ma rację? – to dobry temat do rozważań na lato.

Od początku lat osiemdziesiątych klimatolodzy zaczęli głosić, że temperatura powietrza na naszym globie podnosi się wyżej i szybciej niż kiedykolwiek w  historii, a emisje przemysłowe dwutlenku węgla (CO2) doprowadzą wkrótce do katastrofalnego ocieplenia klimatu. Jego stężenie w  atmosferze miałoby, ich zdaniem, do 2100 r. ulec podwojeniu i  spowodować wzrost średniej temperatury na Ziemi o 1,9–5,2 st. C, a w  rejonach polarnych o ponad 12 st. C. Ci sami klimatolodzy kilka lat wcześniej twierdzili jednak, że pyły przemysłowe mogą sprowadzić nam na głowę nową epokę lodową. Duchowy wódz proroków ocieplenia klimatu Stephen Schneider z National Center for Atmospheric Research w  Boulder, Colorado, jeszcze w  1971 r. głosił na łamach „Science”, że pyły te obniżą wkrótce temperaturę o 3,5 st. C. Wszystko jedno – klęska ciepła czy zimna, winny jest zawsze grzeszny człowiek i  jego, rzekomo wroga planecie, cywilizacja.

Ten sam Schneider w  1989 r. radził: „Aby pobudzić wyobraźnię publiczności, musimy składać uproszczone dramatyczne oświadczenia i  nie wspominać o żadnych naszych wątpliwościach. Każdy z  nas musi znaleźć właściwą równowagę między skutecznością działania a uczciwością”. Ta polityka okazała się skuteczna: od 1997 r. każdy z  około 2000 amerykańskich klimatologów (tylko 60 z  nich miało doktorat) otrzymywał na badania średnio po milionie dolarów rocznie, a w  skali świata budżet roczny na badania klimatyczne sięga 5 mld dol. Rządy wielu krajów (ale np. nie USA, Australii i  Rosji) podpisały słynną konwencję z  Kioto mającą ograniczyć spalanie ropy, węgla i  gazu. Są obliczenia, z których wynika, że powszechne wprowadzenie jej w  życie obniżyłoby do 2050 r. temperaturę zaledwie o 1/20 stopnia Celsjusza, ale przyniosłoby drastyczny regres światowej ekonomii. W  samych tylko Stanach Zjednoczonych straty spowodowane przestrzeganiem ustaleń konwencji z  Kioto sięgałyby około 400 mld dol. rocznie. W  Europie Zachodniej i  Japonii około 2050 r. PKB zmniejszyłby się o 0,5 proc. w  porównaniu z  1994 r., a w  krajach Europy Wschodniej o 3 proc. Eksperci rządu Kanady uznali, że dla spełnienia ustaleń z  Kioto trzeba by wprowadzić kartki na benzynę.

Tymczasem okazuje się, że to, co dzieje się obecnie z  klimatem, nie jest niczym nadzwyczajnym, lecz naturalnym biegiem spraw planety. Naprzemienne cykle ciepłe i  zimne następowały po sobie od czasów niepamiętnych. W  minionym tysiącleciu wielokrotnie zdarzały się piećdziesięcioletnie okresy znacznie cieplejsze od jakiegokolwiek analogicznego okresu w  XX w., a gwałtowność zmian była większa niż obecnie obserwowana. Wynika to z  analizy ponad 240 publikacji, zleconej przez NASA zespołowi naukowców z  Harvard University. Zbadali oni tysiące wyników oznaczeń około trzydziestu tzw. pośrednich wskaźników temperatury, takich jak zapisy historyczne, pomiary grubości słojów drzew, zmiany izotopów w  rdzeniach lodowych, osadach jeziornych, drewnie, w  koralach, stalagmitach, skamieniałościach biologicznych i  celulozie zachowanej w  torfie, zmiany osadów oceanicznych, zasięg lodowców, temperatura odwiertów geologicznych, zmiany mikrofauny w  osadach, przesunięcia granicy lasów. Świadczą o tym również bardziej bezpośrednie pomiary temperatury zachowanej w  lądolodzie Grenlandii (patrz rys. niżej). Okresy zimne były latami klęsk ludzi i  katastrof ekosystemów. Na przykład ostatni okres zimny – tzw. Mała Epoka Lodowa – sprowadził epidemie głodu w  Europie, a w  Finlandii przyczynił się do wymarcia dwóch trzecich ludności. Natomiast okresy ciepłe przynosiły rozkwit roślin, zwierząt i  społeczeństw ludzkich.

Przyroda lubi ciepło

Przez lata wbijano nam w  głowę, że ocieplenie klimatu spowoduje serię katastrof: podniesienie poziomu oceanów, ekologiczną klęskę Arktyki, susze i  powodzie, katastrofy rolnicze, zwiększenie liczby i  gwałtowności huraganów, wybuch epidemii chorób zakaźnych i  pasożytniczych itd. Skutki ocieplenia mają być zawsze negatywne, nigdy korzystne. Czy na pewno?

Przyjrzyjmy się Arktyce. Na zlecenie Międzyresortowej Grupy Klimatycznej rządu Norwegii wraz z  trzema kolegami z  Norsk Polarinstitutt zbadałem wpływ ewentualnego ocieplenia klimatu na florę i  faunę Arktyki w  rejonie Svalbardu. Szczególnie obawiano się wyginięcia niedźwiedzi polarnych. Z  raportu, który opublikowaliśmy w  1990 r., wynika, że w  latach 1920–1988 na Spitsbergenie i  na sąsiedniej wyspie Jan Mayen temperatura obniżyła się prawie o 2 st. C, a więc stało się odwrotnie niż przewiduje dr Schneider i  jego wyznawcy. Założyliśmy jednak, że jakimś cudem Arktyka ociepli się o kilka stopni, a zawartość dwutlenku węgla w  powietrzu wzrośnie, i  zbadaliśmy, co by się wtedy stało z  roślinami, planktonem morskim, rybami, niedźwiedziami, reniferami, fokami i  milionami ptaków, które tam żyją.

Okazało się, że przy wyższym stężeniu CO2 i  wyższej temperaturze zawsze rośnie produktywność systemu ekologicznego Arktyki. Zapisy historyczne i  współczesne statystyki wskazują, że w  okresach cieplejszych łowiono więcej ryb w  Morzu Barentsa, zwiększały się też populacje reniferów, ptaków, fok i  niedźwiedzi. Przybywało masy roślinnej na lądzie dla reniferów, więcej było planktonu w  morzu, zatem więcej było ryb i  jedzenia dla ptaków i  fok, którymi z  kolei żywi się biały niedźwiedź. Wniosek: ocieplenie klimatu byłoby korzystne dla całego systemu życia w  Arktyce, a białych niedźwiedzi byłoby więcej niż teraz. Nasi międzyresortowi sponsorzy powiedzieli nam, co o tym myślą: „W  ten sposób nie zdobywa się pieniędzy na badania”. Mieli rację.

Propaganda strachu

Najbardziej ludzie boją się stopienia lodowców górskich i  części lądolodów Grenlandii i  Antarktydy, co miałoby podnieść poziom oceanów w  2030 r. o 29 cm, a w  2070 r. o 71 cm. Niektóre prognozy mówią o podwyższeniu oceanów nawet o 367 cm. Mają być zalane wyspy, wybrzeża, wielkie metropolie, a całe narody zmuszone do migracji. „New York Times” pisał 10 października 1991 r., że już w  2000 r. podnoszący się poziom oceanu zmusi do emigracji kilka milionów ludzi. To, że w  średniowieczu, gdy przez kilkaset lat było cieplej niż obecnie, nie zostały zalane atole Malediwów ani archipelagi Pacyfiku, jakoś nie przeszkadza głosicielom grozy ocieplenia. Poziom globalnego oceanu podnosi się już od setek czy tysięcy lat (przyczyny tego nie są jasne). W  ciągu ostatnich 100 lat podniósł się o 18 cm, jednak nie wydaje się, by dwudziestowieczne ocieplenie mogło go przyspieszyć. Okazuje się bowiem, że przy cieplejszym klimacie więcej wody odparowuje z  oceanu (a następnie w  postaci śniegu opada na lądolody Grenlandii i  Antarktydy), niż spływa do mórz z  topiących się lodowców.

Pomiary poziomu oceanu prowadzone w  latach 1900–1975 wskazują, że im wyższa średnia temperatura powietrza i  powierzchni mórz tropikalnych, tym niższy jest poziom oceanu. Od lat siedemdziesiątych lodowce Arktyki, Grenlandii i  Antarktydy przestały się cofać i  zaczęły przyrastać. Opublikowane w  styczniu 2002 r. w  „Science” wyniki badań satelitarnych naszego rodaka Sławomira Tulaczyka z  California University w  Santa Cruz wskazują, że szybkość spływu lodu antarktycznego uległa spowolnieniu, a nawet niekiedy zatrzymaniu, co wpłynęło na pogrubienie lądolodu (patrz: „Chłodno wokół ocieplenia”, POLITYKA 34/02).

Z  opracowania Polskiej Akademii Nauk autorstwa dr. hab. Macieja Maciejewskiego (1999 r.), które posłużyło jako materiał źródłowy do „Prognozy warunków obronności Rzeczpospolitej Polskiej w  latach 2001–2020”, wynika, że w  Polsce, gdzie na obszarze 38 proc. kraju mamy stały deficyt wód powierzchniowych, za skutek szkodliwy uznać należy zwiększenie opadów atmosferycznych o 23 proc., a także przedłużenie okresu wegetacyjnego o 60–120 dni. Możliwość podwojenia płodozmianów, a nawet zbierania rzodkiewki o 4 miesiące dłużej rzeczywiście sieje grozę.

Prasa ciągle pisze o wzrastającej częstości i  sile burz. Tymczasem fakty świadczą o czymś innym: w  Krakowie w  latach 1896–1995 liczba burz z gradobiciem i opadem powyżej 20 mm stale malała, a od 1930 r. mniej jest też burz w ogóle. W  latach 1813–1994 częstość i wielkość powodzi w  Krakowie nie tylko nie wzrosła, ale od 1940 r. zdecydowanie zmalała. Również z  danych pomiarowych z  portu w  Kołobrzegu z  lat 1901–1990 wynika, że nie wzrosła liczba sztormów. Podobnie działo się w  XX w . z  huraganami nad Atlantykiem i  na całym świecie (patrz rys. niżej).

Wbrew przewidywaniom

Dwutlenek węgla pochłania promieniowanie podczerwone, dając tzw. efekt cieplarniany. Jednak w  atmosferze głównym gazem cieplarnianym jest nie CO2, lecz para wodna odpowiedzialna za ponad 98 proc. tego efektu. Bez pary wodnej w  atmosferze średnia temperatura na Ziemi zamiast obecnej plus15 st. C wynosiłaby minus16,7 st. C i  wszystko, łącznie z  oceanami, zamarzłoby na kość. Na CO2 (jego stężenie w  powietrzu wynosi około 0,035 proc., czyli 350 jednostek objętości na milion jednostek powietrza) i  na inne śladowe gazy cieplarniane (metan, freony, ozon i podtlenek azotu) przypada zaledwie 2 proc. efektu cieplarnianego. W  pradawnych czasach stężenie CO2 w  powietrzu było znacznie wyższe niż dzisiaj i  wcale nie miało dramatycznego wpływu na temperaturę. W  eocenie, 50 mln lat temu, stężenie to było sześciokrotnie większe, a temperatura tylko o 1,5 st. C wyższa. 90 mln lat temu (w  kredzie) stężenie CO2 było ponad siedmiokrotnie wyższe, a w  karbonie (340 mln lat temu) prawie dwunastrokrotnie. Kiedy przed 440 mln lat (w  ordowiku) poziom CO2 był osiemnastokrotnie wyższy – na lądach obu półkul występowały lodowce.

Pod koniec XIX w. przemysł światowy emitował do atmosfery 13 razy mniej CO2 niż obecnie. Klimat jednak ocieplał się wówczas z  przyczyn naturalnych, wychodząc z pięćsetletniej Małej Epoki Lodowej panującej na Ziemi od około 1350 do 1880 r. W  tej epoce średnia temperatura globu była o 1 stopień niższa niż obecnie. Na zamarzniętej Tamizie odbywały się festyny, a przez Bałtyk jeździło się z  Polski do Szwecji saniami, nocując po drodze w  ustawionej na lodzie karczmie. Obrazy Pietera Breughela i  Hendricka Avercampa dobrze ilustrują tę epokę. W  górach Szkocji linia śniegu sięgała o 300–400 m niżej niż teraz. Zasięg lodu morskiego koło Islandii i  Grenlandii był tak wielki, że całkowicie odizolował dostęp do założonej na Grenlandii w  985 r. kolonii Wikingów. Nadejście Małej Epoki Lodowej doprowadziło do jej zagłady.

Przedtem było Ocieplenie Średniowieczne, które trwało ponad trzysta lat (900–1100 r.), a maksimum temperatury (1,5 st. C więcej niż obecnie) nastąpiło około 990 r., gdy powstawało państwo polskie. Granica lasów w  Kanadzie sięgała wtedy 130 km dalej na północ niż obecnie, a w  Polsce, Anglii i  Szkocji kwitły plantacje winogron nadających się do produkcji wina mszalnego – zmiotła je Mała Epoka Lodowa. Jeszcze wcześniej, 3,5–6 tys. lat temu, wystąpiło bardzo długie Ocieplenie Holoceńskie, kiedy średnia temperatura powietrza była o 2 st. C wyższa od współczesnej (patrz rys. niżej).

Ciągle jeszcze nie całkiem wyszliśmy z  Małej Epoki Lodowej. Do tej pory nie powróciły do wód Bałtyku ciepłolubne gatunki okrzemek, które królowały w  czasie Ocieplenia Średniowiecznego. Najszybciej temperatura podnosiła się na początku XX w., osiągając maksimum około 1940 r. Wtedy właśnie gwałtownie kurczyły się lodowce górskie i  arktyczne, ale ich odwrót z  rekordowych zasięgów w  najzimniejszym okresie Małej Epoki Lodowej zaczął się już dwieście lat wcześniej, około 1750 r., kiedy o emisjach przemysłowych CO2 nikomu się nie śniło. Atak lodowców na alpejskie wioski w  XVII i  XVIII w. (lód posuwał się niekiedy z  szybkością 20 m rocznie), niszczących domy i  pola, traktowany był jako nieszczęście. Ich cofanie się w  XX w. uznano jednak, niezbyt sensownie, za znak nadchodzącej klęski.

Od wyjątkowo gorących lat czterdziestych do 1975 r. klimat Ziemi oziębił się o około 0,3 st. C, pomimo że w  tym czasie roczna emisja przemysłowego CO2 zwiększyła się ponad trzykrotnie. Po 1975 r. pomiary stacji meteorologicznych wskazywały, że średnia temperatura globu znów zaczęła rosnąć mimo zmniejszenia „ludzkiej” emisji CO2. Okazuje się jednak, że był to tylko artefakt pomiarowy, spowodowany rozrostem miast i  wytwarzanym przez nie efektem „wysp ciepła”. Stacje meteorologiczne, niegdyś położone na peryferiach, zostały wchłonięte do miast, gdzie temperatura jest wyższa niż nizina wsi.

Poza miastami w  Stanach Zjednoczonych i  w  Europie zaobserwowano raczej spadek, a nie wzrost temperatury. Odnosi się to również do rejonów polarnych, gdzie modele przewidują największe podwyższenie temperatury powietrza, a w  rzeczywistości obserwuje się jej spadek: w  Arktyce o prawie 3 st. C od 1940 r., a na Biegunie Południowym o około 1,5 st. C od 1957 r. Również najbardziej obiektywne pomiary temperatury dolnej troposfery prowadzone od 1979 r. przez amerykańskie satelity (niezakłócane „wyspami ciepła”) aż do 1998 r. wskazywały nie na ocieplenie, ale raczej na lekkie ochłodzenie klimatu (0,14 st. C na dekadę – patrz rys. wyżej). W  1999 r. temperatura wzrosła wskutek zjawiska El Ni?o (cyklicznych zmian prądu morskiego płynącego od Antarktydy, wzdłuż Chile i  Peru, do równika), a od 2000 r. satelity zanotowały ponownie znaczne oziębienie.

Słońce i nie tylko

Zmiany temperatury atmosfery nie idą w  parze ze zmianami stężenia CO2 i  innych śladowych gazów cieplarnianych. Natomiast są zgodne ze zmianami aktywności Słońca, przebiegającymi w cyklach trwających po 11 i  około 90 lat. Wiadomo o tym było już od 1982 r., kiedy zauważono, że w  okresie od 1000 do 1950 r. temperatura powietrza ściśle zależała od cyklicznej aktywności naszej dziennej gwiazdy. W  1991 r. ukazały się dane z  lat 1865–1985 przedstawiające zadziwiającą zgodność temperatury półkuli północnej z  11-letnimi cyklami pojawiania się plam słonecznych będącymi miarą aktywności Słońca. Pomiary satelitarne wykazują, że zmiany promieniowania słonecznego mogą odpowiadać zmianom temperatury o 0,45 st. C.

Nagle w  1997 r. okazało się jednak, że to nie promieniowanie słoneczne ma decydujący wpływ na fluktuację zmian klimatu, lecz raczej promieniowanie kosmiczne. Było to wielkim zaskoczeniem, gdyż energia przynoszona przez nie do Ziemi jest wielokrotnie mniejsza od radiacji słonecznej. Tajemnica jego wpływu leży w  chmurach, które mają stukrotnie silniejszy wpływ na klimat i  temperaturę niż dwutlenek węgla. Nawet gdyby zawartość CO2 podwoiła się w  powietrzu, to jego skutek cieplarniany byłby anulowany przez zaledwie jednoprocentowy wzrost zachmurzenia. Po prostu większe zachmurzenie oznacza większe odbicie promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni naszej planety. W  owym 1997 r. duńscy uczeni H. Svensmark i  E. Friis-Christensen zauważyli, że zmiany pokrywy chmur mierzone przez satelity geostacjonarne pokrywają się idealnie ze zmianami intensywności promieniowania kosmicznego docierającego do troposfery: im więcej tego promieniowania, tym więcej chmur. Promienie te jonizują cząstki powietrza, zmieniając je w  jądra kondensacji pary wodnej, na których powstają kryształki lodu tworzące chmury.

Ilość promieniowania kosmicznego docierającego do Ziemi z  wnętrza galaktyki i  dalekiego kosmosu regulowana jest zmianami tzw. wiatru słonecznego. Tworzy go gorąca plazma wyrzucana z  korony słonecznej na odległość wielu średnic słonecznych, niosąca z  sobą zjonizowane cząstki i  pole magnetyczne. Pędząc ku krańcom Układu Słonecznego wiatr słoneczny odpycha od Ziemi i  osłabia promieniowanie kosmiczne. Gdy wiatr słoneczny się wzmaga, z  kosmosu dociera do nas mniej promieniowania, powstaje mniej chmur i  robi się cieplej. Kiedy ten wiatr słabnie – Ziemia staje się chłodniejsza. Tak więc Słońce otwiera i  zamyka nad nami parasol z  chmur regulujący klimat. Dopiero od kilku ostatnich lat astrofizycy i  fizycy atmosfery starają się poznać bliżej mechanizm jego działania. Może kiedyś nauczymy się rządzić chmurami?

Klimat zmienia się bezustannie. Naprzemienne cykle długich okresów zlodowaceń i  znacznie krótszych ciepłych okresów międzylodowcowych następują po sobie dość regularnie. W  ciągu ostatnich 2 mln lat typowa długość cykli klimatycznych wynosiła około 100 tys. lat, z  czego na epoki lodowe przypadało średnio po 90 tys. lat, a na epoki ciepłe po 10 tys. lat. Pomiędzy lodową a ciepłą fazą cyklu różnica temperatur wynosi 3–7 st. C. Obecna ciepła faza zapewne dobiega swego końca – jest już o 500 lat dłuższa od średniej. Przejścia pomiędzy ciepłymi i  zimnymi fazami klimatu są dramatycznie krótkie: trwają zaledwie 50, 20, a nawet 1–2 lata i  pojawiają się właściwie bez ostrzeżenia.

Co czeka Ziemię?

Trudno prorokować, kiedy nadejdzie nowa epoka lodowa i  lądolód zacznie pokrywać Skandynawię, Europę Środkową i  Północną, Azję, Kanadę, Stany Zjednoczone, Chile i  Argentynę warstwą lodu o grubości setek i  tysięcy metrów, a lodowce górskie w  Himalajach, Andach, Alpach, Afryce i  Indonezji znowu zejdą w  doliny. Niektórzy klimatolodzy twierdzą, że czeka nas to za 50–150 lat. Co stanie się z  Morzem Bałtyckim, jeziorami, lasami, zwierzętami, miastami, narodami i  całą infrastrukturą współczesnej cywilizacji? Zostaną zmiecione postępującym lodem, a potem pokryte zwałami moren. Będzie to klęska bez porównania cięższa od wszystkich przepowiedni zwolenników hipotezy ocieplenia klimatu przez człowieka. Zbliżająca się nowa epoka lodowa, a nie ocieplenie klimatu, jest prawdziwym wyzwaniem stojącym przed ludzkością, większym niż wszystkie inne w  historii.

Czy ludzkość jest w  stanie mu sprostać? To zależy od czasu, jaki nam jeszcze pozostał. Nie sądzę, byśmy w  ciągu następnych 50 lat zdobyli wiedzę i  środki umożliwiające rządzenie klimatem w  skali globu. Z  pewnością nie powstrzymamy oziębienia zwiększając przemysłową emisję CO2. Nigdy też nie będziemy mogli wpływać na aktywność Słońca. Wydaje mi się jednak, że w  następnych stuleciach nauczymy się regulować prądy morskie i  sterować chmurami, a to już mogłoby wystarczyć do rządzenia klimatem planety.

Nieżyjący już znany rosyjski klimatolog Michaił Budyko stwierdził w  1982 r., że w  przyszłości wystąpi drastyczny niedobór CO2 w  atmosferze i  jedno z  następnych zlodowaceń Ziemi mogłoby doprowadzić do zamarznięcia całej jej powierzchni – łącznie z  oceanami, a nisze życia zachowałyby się tylko na obrzeżu czynnych wulkanów. Hipoteza ta jest ciągle kontrowersyjna, ale w  1992 r. odkryto, że 700 mln lat temu Ziemia rzeczywiście przeżyła już taki kataklizm, zamieniając się w  tzw. snowball Earth – śnieżną kulę, białą od bieguna do bieguna, ze średnią temperaturą minus 40 st. C.

Załóżmy, że Budyko miał rację i  wszystko, aż do dna oceanów, kiedyś zamarznie. Czy ludzkość to przeżyje? Z  pewnością tak. Współczesna energetyka jądrowa oparta na rozszczepieniu atomów uranu i toru zapewniłaby ciepło i  energię elektryczną na około 10 tys. lat dla 5 mld ludzi. Natomiast zapas wodoru w  oceanie dla przyszłych reaktorów opartych na reakcji syntezy wystarczyłby na 6 mld lat. Moglibyśmy więc niemal wiecznie ogrzewać nasze miasta, fabryki i  szklarnie produkujące żywność na Ziemi zamienionej w  gigantyczny lodowiec. Myślę jednak, że geniusz późnych wnuków nie zadowoliłby się takim biernym rozwiązaniem i  przywróciłby na Ziemi ciepły klimat.

Zbigniew Jaworowski

Autor, prof. dr hab., jest przewodniczącym Rady Naukowej Centralnego Laboratorium Ochrony Radiologicznej w  Warszawie. Zimą 1957/1958 prowadził na Spitsbergenie oznaczenia CO2 w  powietrzu. W  latach 1972–1991 badał historię skażeń atmosfery globu przez pomiar pyłów zachowanych w  17 lodowcach w  Tatrach, Arktyce, na Antarktydzie, Alasce, w  Norwegii, Alpach, Himalajach, Ugandzie i  Andach. Opublikował około 20 prac na temat klimatu, większość dotyczyła pomiarów CO2 w  rdzeniach lodowych.

fotografie: BE&W, East News, Jacek Królak

Tagi

klimat, zlodowacenie, ocieplenie