Stan alarmowy: igramy z klimatycznymi punktami krytycznymi

Świadomość zmiany klimatu  – wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi spowodowanego wzrostem ilości gazów cieplarnianych w atmosferze – staje się coraz bardziej powszechna. Jednak nie wszyscy zdajemy sobie sprawę z realnego zagrożenia, jakie stanowi postępująca zmiana klimatu. Często odrzucamy od siebie myśl, że obserwowane zjawiska są efektem naszej działalności i że będą one postępować, jeśli nie zaczniemy działać. Wymagałoby to od nas zmian nawyków, bardziej przemyślanych działań na co dzień, co w konsekwencji oznaczałoby mniej wygodne życie. Czy można uznać, że mimo zmian nic nam nie zagraża i wszystko wróci do normy? Czy jednak postępująca zmiana klimatu sprawi, że nasza planeta zmieni się bezpowrotnie? Problem znany był już dwie dekady temu, kiedy to Międzyrządowy Zespół do spraw Zmiany Klimatu (IPCC) wprowadził termin klimatycznych punktów krytycznych. Określają one pewne progi, których przekroczenie może spowodować ogromne i często nieodwracalne zmiany w skali globalnej.

Ustalono wówczas, że takich zmian można się spodziewać dopiero wtedy, gdy globalna średnia temperatura będzie o 5°C przekraczała tę z okresu pre-industrialnego. Niemniej jednak, z raportu IPCC opublikowanego w 2018 roku wynika, że punkty krytyczne mogą być przekroczone już w przypadku wzrostu temperatury o 1 lub 2°C. Oznacza to, że znajdujemy się w stanie alarmowym, ponieważ atmosfera jest już globalnie cieplejsza o ponad 1°C. Badania przeprowadzone w ciągu ostatnich 10 lat wykazują, że niektóre z punktów krytycznych mogły już zostać przekroczone. Między innymi ten związany z rozpadem lądolodu zachodniej Antarktydy. Zarejestrowano mianowicie nieodwracalne wycofywanie się (topnienie) lodowców Antarktydy. Podobnie jest w przypadku pokrywy lodowej Grenlandii. W najbardziej pesymistycznym scenariuszu przewiduje się, że jeśli procesy topnienia będą utrzymywały się na tak wysokim poziomie, poziom morza może zwiększyć się o 3-4 m do końca stulecia lub nawet o 10 m na przestrzeni kolejnych tysięcy lat. Modele pokazują, że już w przypadku ocieplenia o 1,5°C (co możemy osiągnąć już w latach trzydziestych XXI wieku), pokrywa lodowa Grenlandii może być skazana na całkowite stopnienie. Jest to jedna z wielu zmian w ekosystemach spowodowanych zmianą klimatu oraz wpływem człowieka, które możemy zaobserwować. Przykłady mnożą się w zastraszającym tempie, potwierdzając że zmiany postępują i zwiększają swój zasięg. 

Jednym z kluczowych problemów wynikających z przekroczenia punktów krytycznych jest uruchomienie sprzężeń zwrotnych, nasilających zapoczątkowane przez nasze emisje dwutlenku węgla ocieplanie się klimatu. Przykładem jest uwalnianie z powrotem do atmosfery węgla zmagazynowanego w poszczególnych ekosystemach. Ocieplenie prowadzi przykładowo do wzmożonych pożarów północnoamerykańskich lasów borealnych, które zamieniają je z naturalnych magazynów węgla na jego źródło. Wzmożone emisje dwutlenku węgla i metanu to również efekt topnienia wieloletniej zmarzliny. 

Inną konsekwencją zmiany klimatu jest blaknięcie raf koralowych spowodowane zbyt wysoką temperaturą wód. Doprowadziło ono do utraty już ponad 50% koralowców Wielkiej Rafy Koralowej u wybrzeży Australii. Szacuje się, że w wyniku wzrostu średniej globalnej temperatury o 2 °C, zakwaszenia oceanu i zanieczyszczeń, blaknięciu ulegnie 99% koralowców, co oznaczałoby znaczną utratę  bioróżnorodności morskiej.

Kawałki zniszczonej rafy budują plażę, Sri Lanka 2020. Fot. W. Józefowicz. Rafy koralowe u wybrzeży Sri Lanki są w bardzo poważnym stopniu dotknięte blaknięciem.

Powyższe przykłady pokazują, że przekroczenie choćby jednego punktu krytycznego lub zbliżenie się do wartości progowej ma znaczący wpływ na klimat, a co za tym idzie, na globalny system. 

Największym zagrożeniem byłaby kaskada punktów krytycznych. Proces ten można porównać do efektu domina, gdzie popchnięcie pierwszej kostki powoduje lawinowe przewrócenie się wszystkich po kolei. Najnowsze badania wykazują, że przekroczenie punktów krytycznych w jednym systemie może zwiększać ryzyko przekroczenia ich w innych systemach. Tak więc, jeżeli nadal będziemy zbliżać się do punktów krytycznych, efekt kaskady stanie się coraz bardziej prawdopodobny. Prawdopodobnie przykładem takiego procesu może być obserwowany ciąg, w którym utrata lodu morskiego w Arktyce nasiliła regionalne ocieplenie, co w połączeniu  z topnieniem pokrywy lodowej Grenlandii powoduje napływ słodkiej wody do Północnego Atlantyku. To z kolei mogło się przyczynić do 15% spowolnienia Atlantyckiej Południkowej Cyrkulacji Wymiennej (AMOC), która jest kluczowym czynnikiem kształtującym klimat Europy oraz wschodu USA. Topnienie lodów Grenlandii i dalsze spowalnianie cyrkulacji mogłoby spowodować między innymi wyschnięcie Amazonki, zakłócić monsun we wschodniej Azji, jak również spowodować gromadzenie się ciepła na Oceanie Południowym, co przyspieszyłoby utratę lodu na Antarktydzie. 

Z danych geologicznych wiadomo, że już we wcześniejszych epokach warunki na Ziemi ulegały znaczącym zmianom w odpowiedzi na stosunkowo niewielkie zmiany orbity Ziemi. Obecnie system jest znacznie obciążony wysokim stężeniem dwutlenku węgla oraz temperaturą wzrastającą w tempie o rząd wielkości szybszym niż po ostatnim zlodowaceniu. Stężenie CO₂ w atmosferze sięga poziomu ostatnio odnotowanego około 4 miliony lat temu, w pliocenie, zmierzając do poziomu z eocenu, kiedy to temperatura była o 14 °C wyższa niż w okresie preindustrialnym. Mimo iż symulacja modeli klimatu z odległych epok jest wyzwaniem, może ona dostarczyć wielu informacji i pomóc w prognozowaniu przyszłych możliwych zmian klimatu. Potrzeba jednakże więcej danych o obecnych i przeszłych zmianach klimatu. Zbliżanie się do punktów krytycznych oraz obserwowane zmiany, w szczególności ekstrema pogodowe jak susze, pożary, powodzie, które oddziałują na nas bezpośrednio sugerują, że znajdujemy się w stanie globalnego zagrożenia utratą stabilności naszej planety. Taki stan wymaga natychmiastowego i kompleksowego działania, dla którego niezbędna jest współpraca międzynarodowa.

Opracowała Marzena Marszałek, na podstawie artykułu pt. ‚Climate tipping points — too risky to bet against’ opublikowanego w Nature.

Konsultacja naukowa: prof. dr hab. Wiesław Babik (Wydział Biologii UJ); dr Aleksandra Kardaś (Wydział Fizyki UW, Nauka o Klimacie)

---

Marzena Marszałek jest magistrantką na kierunku Ecology and Evolution w Instytucie Nauk o Środowisku na Wydziale Biologii UJ.