Jaka stąd nauka?

System klimatyczny jest czuły na wymuszenia. Niewielkie, specyficzne zmiany w dopływie czy odpływie energii wskutek sprzężeń obecnych w systemie mogą powodować znaczne skutki.

Jaką sytuację mamy teraz?

Otóż od około 5 tys. lat Ziemia, po szczytowym okresie ostatniego interglacjału zwanego holoceńskim maksimum klimatycznym, zaczęła powoli wychładzać się wskutek kolejnego cyklu Milankovicha. Nagle, około 150 lat temu trend łagodnego spadku temperatury się zatrzymał, a następnie gwałtownie odwrócił.

W ostatnich 150 latach średnia temperatura globu wzrosła o więcej, niż spadła przez 5000 lat.

Co się wydarzyło?

Słońce, choć fluktuujące w swoich cyklach 11 letnich i dłuższych związanych z wieloletnimi minimami i maksymami aktywności, świeci niezwykle stabilnie, jego moc rosła nieznacznie od XVIII wieku do lat 70-tych XX w., po czym zaczęła równie nieznacznie spadać. Żadna katastrofa kosmiczna nie zmieniła orbity naszej planety. Przyczyną tego szybkiego wzrostu temperatury globu jest jest coraz mniej efektywna chłodnica.

W ciągu ostatnich 200 lat stężenie CO2 w atmosferze wzrosło o 40 proc. i rośnie coraz szybciej, już o niemal 1 proc. wartości wyjściowej rocznie. W stosunku do systemu klimatycznego jest to wymuszenie, gdyż nie jest to CO2 rozpuszczony w oceanie czy zatrzymany w biosferze na powierzchni planety, tylko pochodzący ze spalania niektórych składników skał osadowych z głębi Ziemi.

Wzrost koncentracji CO2 i innych gazów cieplarnianych w powietrzu powoduje, że chłodnica zatrzymuje dziś więcej energii niż przed epoką przemysłową. W liczbach bezwzględnych efekt ten jest dwudziestokrotnie silniejszy niż zmiany w dopływie energii od Słońca w tym czasie i ponad 6 razy większy, niż zmiany w dopływie energii słonecznej między glacjałem i interglacjałem!

Jednocześnie emitując pyły, zmieniając własności chmur, wycinając lasy i zmieniając powierzchnię Ziemi przykręciliśmy nieco zawór, zwiększając albedo planety tak, że do systemu klimatycznego wpływa nieco mniej energii słonecznej niż 200 lat temu To kompensuje sporą część ocieplającego wpływu gazów cieplarnianych.

Okazało się, że potrafimy namieszać w systemie klimatycznym i zmieniać go szybciej niż procesy naturalne. Jak na razie w latach 1850-1980 odrobiliśmy już powolne ochłodzenie z ostatnich 5 tysięcy lat. Od 1980 r. podgrzaliśmy planetę o kolejne 0.35st.C.

Co dalej?

Spalając dostępne zasoby paliw kopalnych możemy wywołać wzrost temperatury w granicach 8-12st.C.

Spalamy szybko, coraz szybciej. Emisje gazów cieplarnianych rosną, w ciągu ostatniego ćwierćwiecza (a dokładniej rzecz biorąc w latach 1988-2014) zużyliśmy tyle paliw kopalnych, co od początku rewolucji przemysłowej do 1987 r.

Ta reguła, podwojenie co ok. 25 lat, działa od początku epoki przemysłowej. System klimatyczny nie nadąża ze zmianami, nierównowaga energetyczna narasta, zmiany przyspieszają. Gdybyśmy jakimś cudem dziś wyzerowali emisje, Ziemia i tak ogrzewałaby się nadal potrzebując kilkudziesięciu lat na powrót do równowagi. Ale to nierealny scenariusz: wpompowujemy do systemu klimatycznego węgiel usunięty z niego w przeszłości geologicznej, w tempie przekraczającym setki tysięcy razy tempo jego wcześniejszego usuwania.

W najbliższych latach i dziesięcioleciach nastąpi poważna zmiana klimatu. Jak poważna?

Zależy od nas. Kontynuując dotychczasowy trend w ciągu najbliższego stulecia przerzucimy klimat Ziemi do stanu przypominającego ten z czasów dinozaurów. Błyskawicznie wracamy do przeszłości sprzed dziesiątków milionów lat.

Czy przyroda wytrzyma narzucone tempo? Czy my je wytrzymamy?

A co będzie, jeśli dodatkowo wypuścimy dżina z butelki i uwolnimy uśpione i rosnące przez trwający miliony lat sen zimowy epok lodowcowych potężne procesy naturalne, które zwrócą atmosferze jeszcze więcej węgla w postaci CO2 i metanu gromadzonych w tym czasie pod wieczną zmarzliną i w klatratach na dnie oceanu? Czy powtórzymy, w nowej wersji, scenariusz wymierania zwany Paleoceńsko-Eoceńskim Maksimum Termicznym albo inny, jeszcze bardziej spektakularny z końca Permu?

Na pytanie, jaki próg ocieplenia trzeba przekroczyć, żeby uruchomiły się mechanizmy prowadzące do katastrofalnych scenariuszy nauka na razie nie potrafi dać jednoznacznych odpowiedzi. Słońce świeci dziś nieco mocniej niż 55 czy 250 milionów lat temu. Wydaje nam się, że w tych warunkach w miarę bezpieczną granicą jest ocieplenie się naszej planety o 2st.C powyżej stanu sprzed epoki przemysłowej. Poziom ten można utrzymać, jeśli większość paliw kopalnych zostawimy w głębi Ziemi. Jednak jesteśmy od tych paliw uzależnieni, a spalając je w obecnym rytmie bezpieczną granicę 2st.C przekroczymy w połowie XXI wieku.

W słynnej pracy naukowej z 1957 r., pokazującej jednoznacznie, że dwutlenku węgla w atmosferze przybywa wskutek spalania paliw kopalnych, jej autorzy Roger Revelle i Hans Suess pisali: „I tak ludzkość prowadzi teraz jedyny w swoim rodzaju eksperyment geofizyczny, który nie wydarzył się nigdy w przeszłości, ani nie będzie mógł być w przyszłości powtórzony. W ciągu kilku stuleci zwracamy atmosferze i oceanowi węgiel odłożony przez naturę w skałach osadowych w procesie który trwał setki milionów lat”. Dokąd nas ten eksperyment zaprowadzi?

Czy będziemy potrafili go przerwać, czy dokończy się sam?