Читать книгу Zmiany klimatu - Mark Maslin - Страница 15

Naukowcy przewidują, że kontynuacja obecnego poziomu emisji węglowych może doprowadzić do ogrzania planety od 2,8 do 5,6°C w ciągu kolejnych 85 lat, co według ekonomistów może nas kosztować do 20% światowego PKB. W świetle takiego zagrożenia niezbędne wydaje się zrozumienie historii zmian klimatu i dowodów, które je potwierdzają.

Pierwsze istotne badania naukowe o zmianach klimatu rozpoczęły się 50 lat temu. Przypisano im zgodnie z wymogami zimnowojennymi konkretne miejsce w ramach nauk o ziemi, jednak do lat 80. XX w. miały marginalne znaczenie. Od tego czasu zmiany klimatu stały się jednym z największych wyzwań naukowych i politycznych, przed jakimi stoi ludzkość.

Minęło już ponad sto lat od czasu, kiedy globalne ocieplenie zostało oficjalnie „odkryte”. Szwedzki naukowiec Svante Arrhenius w swojej pionierskiej pracy z 1896 r., potwierdzonej niezależnie przez Thomasa Chamberlina, obliczył, że działalność człowieka może, poprzez emisje dwutlenku węgla, znacząco przyczynić się do ogrzania Ziemi. Ten wniosek był pochodną innych badań dotyczących tezy, iż obniżenie poziomu CO₂ było podstawową przyczyną wielkich zlodowaceń. Badania Arrheniusa i Chamberlina nie zainteresowały innych badaczy, dlatego wkrótce podjęli oni inne wyzwania. Wynikało to z przekonania naukowców o tym, że na klimat wpływa cały szereg innych zjawisk, od plam na słońcu po prądy oceaniczne. Ograniczony wpływ człowieka wydawał się mało znaczący w porównaniu z potężnymi siłami astronomicznymi i geologicznymi. W latach 40. XX w. podejście to zostało potwierdzone badaniami o wpływie zmian orbity Ziemi na pojawianie się i zanikanie epok lodowcowych. Argumentowano również, że oceany mogą służyć wyrównywaniu poziomu CO₂ w atmosferze. W oceanach znajduje się aż pięćdziesiąt razy więcej tego związku niż w atmosferze, innymi słowy ocean może pochłonąć nasze zanieczyszczenia.

Ten lekceważący ton uległ zmianie w latach 40. XX w. dzięki znaczącemu udoskonaleniu spektroskopii w podczerwieni, używanej w pomiarach promieniowania długofalowego. Do tamtej pory eksperymenty wskazywały, że CO₂ blokował transmisję długofalowego promieniowania podczerwonego emitowanego przez Ziemię. Ponadto eksperymenty wykazały, że w przypadku podwojenia lub zwiększenia o połowę zawartości CO₂ w bardzo małym stopniu wpłynęłoby to na przechwytywanie promieniowania długofalowego. Tym samym uznano, że nawet mała ilość CO₂ może zablokować promieniowanie, a dodatkowa ilość tego gazu niewiele zmieni. Założono również, że para wodna może zatrzymywać promieniowanie w ten sam sposób co CO₂, a ponieważ jest jej znacznie więcej w powietrzu, uznano ją za bardziej istotną.

Druga wojna światowa przyniosła zdecydowaną poprawę technologii, prowadząc do rewizji podejścia do starych pomiarów przechwytywania promieniowania przez CO₂. W pierwotnych doświadczeniach wykorzystano ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza. Okazało się jednak, że w rozrzedzonej, górnej atmosferze nie występowała ogólna absorpcja i promieniowanie mogło przenikać przez nią do kosmosu. Udowodniono więc, że zwiększenie poziomu CO₂ przekłada się na zwiększenie pochłaniania promieniowania. Dodatkowo, okazało się, że para wodna absorbuje inne rodzaje promieniowania niż CO₂. W związku z tym odkryto także, że stratosfera jest prawie zupełnie pozbawiona pary wodnej. Ostatecznie wszystkie powyższe badania zostały w 1955 r. podsumowane przez Gilberta Plassa, który konkludował, że zwiększenie zawartości CO₂ w atmosferze spowoduje przechwycenie większej ilości promieniowania podczerwonego uniemożliwiając mu przedostanie się do przestrzeni kosmicznej, przyczyniając się tym samym do ocieplenia planety.

Wciąż pozostawał jednak argument o absorpcyjnych możliwościach oceanów, które po prostu „połkną” dodatkowy, antropogenicznie wyprodukowany, dwutlenek węgla. Pierwsze odmienne dowody pojawiły się w latach 50. XX w. Potwierdziły one, że przeciętny czas życia cząsteczki CO₂ w atmosferze wynosi ok. 10 lat zanim zostanie ona zaabsorbowana przez ocean. Ponieważ oceaniczna cyrkulacja wymienna trwa kilka stuleci zakładano, że nadwyżka CO₂ będzie bezpiecznie uwięziona w wodach oceanów. Roger Revelle, dyrektor Instytutu Ocanografii Scripps’a w Californii, uznał jednak, że uświadamianie sobie po jakim czasie cząsteczka CO₂ jest absorbowana do oceanu to za mało, należy również wiedzieć co dzieje się z nią później. Czy pozostaje w oceanie, czy wraca z powrotem do atmosfery? Ile dodatkowego CO₂ mogą przyjąć oceany? Obliczenia Revelle’a pokazały, że z powodu złożonej struktury chemicznej powierzchniowych wód oceanicznych większość CO₂ wraca do atmosfery. Było to wielkie odkrycie, które pokazało, że wbrew wcześniejszym przewidywaniom, oceany nie będą mogły stać się naturalnym zbiornikiem dla antropogenicznego CO₂. Teza ta wciąż zachowuje ważność, chociaż dyskusji podlega ilość CO₂, która co roku trafia do oceanów. Zakłada się, że jest to ok. ¼ corocznej antropogenicznej produkcji.

Charles Keeling, zatrudniony przez Rogera Revelle’a przyczynił się do kolejnego wielkiego kroku w debacie o globalnym ociepleniu. Na przełomie lat 50. i 60. XX w. użył on najnowocześniejszego sprzętu do pomiaru koncentracji CO₂ w atmosferze na Antarktydzie i na Mauna Loa. Dane Keelinga pokazywały, że od 1958 r. każdego roku krzywa zawartości CO₂ złowieszczo wzrasta stając się tym samym jednym z symboli globalnego ocieplenia (rysunek 3).