Bo w naturalnej atmosferze gazy cieplarniane występują w sposób naturalny i z tego powodu temperatura w warstwie najniższej jest mniej więcej o 32 stopnie wyższa od tej, która byłaby, gdyby tych gazów cieplarnianych w naszej atmosferze nie było.
Czyli fakt, że jest atmosfera o takim, a nie innym składzie, powoduje, że na Ziemi występują warunki do życia człowieka i do rozwoju świata przyrody takiego, jaki znamy. Oczywiście inny skład atmosfery innych planet Układu Słonecznego jest m.in. odpowiedzialny za inny rozkład temperatury na tych planetach. To zjawisko, które jest związane właśnie z ocieplającą rolą atmosfery w warunkach naturalnych, nazywamy naturalnym efektem cieplarnianym.
M.T.: Na czym ono dokładnie polega?
– Słońce jako źródło energii dla planet Układu Słonecznego wysyła w kierunku każdej planety, które krążą po orbitach wokół Słońca, określoną ilość energii. Ta ilość jest zdefiniowana i określona przez wielkość, którą nazywamy stałą słoneczną. I to promieniowanie jest promieniowaniem krótkofalowym, a więc o wysokiej częstotliwości. Dociera ono do atmosfery, przechodzi przez jej górne warstwy, przez jonosferę i dociera do stratosfery. Następnie dociera do troposfery, tej warstwy najbliżej powierzchni Ziemi, i w swojej drodze jest oczywiście przez składniki atmosfery w różny sposób zagospodarowywane, np. podczas przechodzenia przez stratosferę, gdzie jest bardzo dużo ozonu, część promieniowania z zakresu widma krótkofalowego, głównie pasma B, jest absorbowana. Pasmo B jest w stratosferze i tak naprawdę do troposfery dociera tylko pasmo A. To jest bardzo ważna rola ozonu w tym procesie, ponieważ pasmo A promieniowania ultrafioletowego jest oczywiście w jakimś stopniu szkodliwe dla organizmów żywych, ale ta szkodliwość jest mniejsza.
Promieniowanie ultrafioletowe pasma B jest już zabójcze dla organizmów. Właśnie dzięki ozonowi jest ono eliminowane w stratosferze. Promieniowanie słoneczne z zakresu głównie widzialnego, bo o takim się przede wszystkim mówi, jest oczywiście rozpraszane przez np. występujące w atmosferze chmury, które składają się w większości z drobinek wody i pary wodnej, choć nie tylko, bo w atmosferze znajdują się też gazy cieplarniane. Część promieniowania zostaje odbita i opuszcza troposferę, idąc z powrotem w przestrzeń kosmiczną, część jest rozproszona, czyli odbija się między chmurami, osłabia się, ogrzewa atmosferę, oczywiście troposferę na poziomie chmur, a część dociera do powierzchni Ziemi i ogrzewa jej powierzchnię. I teraz następuje proces transformacji tego promieniowania z krótkofalowego na promieniowanie cieplne długofalowe, ponieważ powierzchnia Ziemi po ogrzaniu – jak każde ciało o określonej temperaturze – emituje promieniowanie termiczne. Jest ono promieniowaniem długofalowym i jest emitowane z powierzchni Ziemi w kierunku atmosfery. Oczywiście część promieniowania długofalowego w atmosferze jest także rozpraszana. Tutaj dużą rolę odgrywają chmury – jeżeli one są, to promieniowanie długofalowe jest zatrzymywane między nimi a powierzchnią Ziemi i tak sobie wędruje, ogrzewając tę warstwę atmosfery. Najważniejszy jednak jest fakt, że promieniowanie długofalowe Ziemi jest pochłaniane przez gazy cieplarniane obecne w atmosferze, co powoduje ich ogrzewanie.
Zuzanna Zmarzły: Jakie konsekwencje wiążą się z ogrzewaniem atmosfery?
– Jeżeli będzie noc z chmurami, to temperatura w nocy nie spadnie mocno poniżej zera albo do niskich temperatur. A jeżeli będzie bezchmurna, to nastąpi silne wychłodzenie, ponieważ ta energia cieplna zostanie wyemitowana w przestrzeń kosmiczną. Strumień promieniowania, który dociera do powierzchni Ziemi w formie promieniowania krótkofalowego, musi się równać strumieniowi promieniowania, który opuszcza system klimatyczny w formie promieniowania długofalowego. To jest podstawowa zasada bilansu energetycznego, aby system był w równowadze, znana wam doskonale z fizyki. Teoria ta nie jest nowa z punktu widzenia fizycznego. Nie potrzeba żadnej wyższej matematyki i skomplikowanych obliczeń, aby dowieść, że gdyby atmosfera była całkowicie przezroczysta dla promieniowania krótkofalowego docierającego od powierzchni Ziemi, to ta temperatura byłaby rzędu -18 stopni Celsjusza.
M.T.: Obecnie dużo jest różnych teorii pseudonaukowych. Sporo osób kwestionuje badania naukowe. Jak pan myśli, czy to wynika ze strachu o stan planety czy może raczej z tego, że to na nas, ludziach, ciąży odpowiedzialność za spowodowane zmiany klimatyczne?
– Może nim odpowiem, wrócę jeszcze do zmian klimatu. Występuje naturalny efekt cieplarniany. Dlaczego ludzie go kwestionują, mówiąc, że zmiany są, ale nie występuje tzw. antropogeniczny efekt cieplarniany, który jest związany z większą niż w naturalnych warunkach koncentracją dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych? Mamy przecież procesy naturalnej zmienności klimatu, które są związane głównie z ruchem obrotowym Ziemi wokół Słońca, ze zmianą nachylenia równika niebieskiego Ziemi względem ekliptyki, z precesją osi obrotu Ziemi i ze zmianami aktywności słonecznej. Niemniej te naturalne cykle astronomiczne są długookresowe. Te naturalne zmiany klimatu wynikające z procesów astronomicznych są długookresowe, charakteryzują się zmiennością o okresach od trzydziestu paru do czterystu kilkudziesięciu tysięcy lat. Zostały one opisane przez serbskiego klimatologa Milutina Milankovicia. I teraz sceptycy mówią: „nie, nie ma żadnej zmiany antropogenicznej, to jest zmiana naturalna”. Tylko że my nie widzimy z obliczeń astronomicznych, żebyśmy wchodzili z przyczyn astronomicznych w tę fazę. A zmiana aktywności słonecznej, czyli zmiana strumienia energii słonecznej, która docierała do powierzchni Ziemi w okresie ostatnich 150–170 lat, zmieniła się w takim zakresie, który odpowiada wzrostowi temperatury przy powierzchni Ziemi zaledwie o jedną dziesiątą stopnia. Nie sądzę, że sceptycyzm wynika z tego, że ludzie odczuwają strach czy czują się odpowiedzialni. Raczej nie chcą przyjąć do wiadomości takich wyników prac naukowych.
To są wyniki potwierdzone nie tylko wieloletnimi obserwacjami, ale również symulacjami komputerowymi, ponieważ wiążą się dla ludzi z pewnymi utrudnieniami, obowiązkami, rezygnacją z czegoś itd. Teoria globalnego ocieplenia, jak powiedziałem, jest stara. Właściwie pochodzi z przełomu XVII i XVIII w., nie można jej jednak było jeszcze przez kilkadziesiąt lat potwierdzić doświadczalnie, bo nie było wystarczającej liczby pomiarów instrumentalnych temperatury i koncentracji dwutlenku węgla. Ale już pod koniec XIX w. znalazła ona potwierdzenie doświadczalne w wynikach pomiarów termometrycznych i nawet w gazetach z początku XX w. są takie przykłady, gdzie pisze się o tym, że temperatura Ziemi podniesie się w najbliższych latach o tyle i tyle, ale na to potrzeba spalenia takiej i takiej ilości węgla, co może nastąpić dopiero za kilkaset lat (400–500).
Maksymilian Szweda: Biorąc pod uwagę dzisiejsze zapotrzebowanie na węgiel, ile lat nam zostało?
– Nasze zapotrzebowanie na energię, a więc spalanie węgla i innych paliw kopalnych, zmieniło się tak drastycznie, że z tych czterystu kilkudziesięciu, pięciuset lat w pewnym momencie stało się tak, że mamy być może dwie dekady. Dlaczego? Jeżeli tak jest, to musimy ograniczyć spalanie paliw kopalnych. Producenci, sprzedawcy, dostarczyciele ropy, gazu, węgla nie byli z tego zadowoleni i negowali wyniki prac międzynarodowego zespołu ekspertów do spraw zmiany klimatu, tj. Intergovernmental Panel on Climate Change, w skrócie IPCC, który publikuje okresowe raporty na temat stanu systemu klimatycznego. Uczestniczyłem w dyskusjach w ramach tego panelu przez wiele lat. Pamiętam takie plenarne posiedzenia IPCC – a to organizacja międzynarodowa utworzona w ramach ONZ – podczas których kraje producenckie ropy naftowej wręcz odmawiały zaakceptowania każdego stwierdzenia, które odnosiło się do związku zmiany temperatury z emisją antropogenicznych gazów cieplarnianych. Dopiero w trzecim raporcie, który ukazał się w 2001 r., jest zapis, że nie podlega już dyskusji, że współczesny klimat ociepla się z powodu antropogenicznej działalności człowieka. Do producentów dotarło, że nie da się zakłamywać dalej nauki, mimo to blokują oni pewne dyskusje inaczej, nadal więc nie osiąga się postępu w sensie globalnym. Nie ma zgody wszystkich państw co do tego, żeby prowadzić ściśle określoną politykę klimatyczną. Jesteście na pewno jako ludzie młodzi zafascynowani samochodami i chcecie je prowadzić. Być może już nawet prowadzicie. I teraz pomyślcie sobie, że ktoś chce wam odebrać to prawo. Nie będziecie zadowoleni. Oczywiście ktoś może powiedzieć, że można wybrać samochód elektryczny, a może zasilany energią elektryczną, słoneczną albo wodorowy. Dzisiaj samochody elektryczne są już dostępne i jest ich na rynku bardzo dużo. Widać, że jest to pewna szansa w redukcji ilości emitowanych gazów cieplarnianych do atmosfery, ale to wymaga jeszcze dalszych prac i dalszego rozwoju. Silniki czy samochody wykorzystujące wodór już są. Jednak ich efektywność jest jeszcze niewystarczająca.
M.S.: Dlaczego w takim razie antropogeniczna emisja gazów cieplarnianych jest tak niebezpieczna, skoro istnieje ich pewien naturalny poziom w atmosferze?
– Naturalny poziom gazów cieplarnianych utrzymuje się w wyniku naturalnego obiegu węgla w przyrodzie. System ziemski jest w stanie tak zagospodarować wyemitowany do atmosfery dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane, że może utrzymać się prawie stała koncentracja naturalnych gazów cieplarnianych, która podlega niewielkiej sezonowej zmienności. Jest ich troszeczkę więcej w okresie, gdy aktywność biologiczna, czyli proces fotosyntezy, słabnie, a troszeczkę mniej, kiedy proces fotosyntezy się nasila, czyli wraz ze zmieniającymi się porami roku. Natomiast myśmy to zaburzyli, emitujemy coraz więcej dwutlenku węgla i niestety środowisko naturalne tego dodatkowego dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych nie jest w stanie zagospodarować. Nie ma ani mineralizacji tego, czyli wypłukiwania z atmosfery, absorpcji przez rośliny, zamieniania na węgiel uwięziony w glebie. Nie można rozpuścić specjalnie dużo więcej dwutlenku węgla w oceanach, bo to jest jego największy rezerwuar. Dlaczego nie można? Przede wszystkim dlatego, że temperatura górnych warstw oceanu się podnosi, a tym samym zdolność wody morskiej do rozpuszczania dwutlenku węgla zaczyna spadać. Jednocześnie wskutek wzrostu koncentracji ilości dwutlenku węgla rozpuszczonego w wodzie morskiej obserwujemy silniejsze jej zakwaszenie, co jest niebezpieczne dla ekosystemów morskich.
Lilia Szczepaniak: Wspomniał pan profesor o pracy w IPCC. Organizacja ta w 2007 r. otrzymała Pokojową Nagrodę Nobla, m.in. za wysiłki na rzecz upowszechniania wiedzy na temat zmian klimatu, a pan został wyróżniony dyplomem honorowym IPCC potwierdzającym istotny wkład w uzyskanie tej prestiżowej nagrody. Gratulujemy.
– To prawda. IPCC jako organizacja otrzymało jeden medal i jedną Nagrodę Nobla. Po tę nagrodę pojechało kierownictwo IPCC, czyli prezydent i sekretarz generalny organizacji, oraz przewodniczący trzech grup roboczych przygotowujących raporty. Ponieważ sala nie zmieści kilkuset naukowców, Norweski Komitet Noblowski wydał zgodę, aby IPCC wykonało replikę dyplomów. Takie dyplomy z własnym imieniem i nazwiskiem otrzymał każdy, kto uczestniczył w pracach nad co najmniej dwoma raportami. Natomiast sama nagroda naszą wspólną decyzją została przeznaczona na Fundusz Stypendialny im. prof. Bolina, pierwszego prezydenta IPCC, , dla wybitnych młodych naukowców w zakresie nauk o Ziemi i nauk o środowisku, głównie z krajów rozwijających się i najbiedniejszych.
Z.Z.: Jak pan ocenia aktualną sytuację klimatyczną w Polsce? To jest problem, który dotyczy nas najbardziej. Czy uważa pan, że zmieniła ona w diametralny sposób życie ludzi?
– Klimat Polski nie jest oderwany od klimatu globalnego, choć relacje klimat globalny – klimat regionalny – klimat lokalny nie są wszędzie identyczne. Klimat globalny jest kształtowany przez takie elementy jak oczywiście szerokość geograficzna, bo od niej zależy ilość energii dopływającej ze Słońca do danej strefy. Innym czynnikiem kształtującym klimat w skali co najmniej globalnej będzie rozkład mórz i oceanów oraz związana z tym cyrkulacja oceaniczna. Jeszcze innym, ale to już w skali regionalnej, będzie rozkład masywów górskich. Natomiast inne procesy mają znaczenie bardziej w skali lokalnej, np. klimat obszaru podmokłego będzie inaczej reagował na wzrost temperatury w wyniku wzrostu koncentracji gazów cieplarnianych, będzie się inaczej zmieniał, niż np. klimat terenów suchych i stepów. W jednym i drugim obszarze będą zachodziły oczywiście procesy wynikające ze wzrostu temperatury, jednak tempo przekształceń zmian klimatu na tych obszarach będzie całkiem inne i skala strat będzie dużo większa. W Polsce obserwujemy zmiany, które wcale nie są takie słabe. Trzeba tutaj powiedzieć jedno: mówimy o współczesnej zmianie klimatu, bo znamy jej powody, czyli to jest taka zmiana, która występuje w wyniku wzrostu koncentracji dwutlenku węgla, natomiast klimat jest opisany przez cały zespół elementów i zmiany dotyczą poszczególnych elementów. Dlatego też czasami w języku polskim trudno jest rozróżnić to pojęcie – zmiana klimatu jako jeden proces i zmiana klimatu odnosząca się do zmiany wartości czy cech elementów opisujących klimat. Elementami opisującymi klimat są oczywiście temperatura, wilgotność powietrza, opady, ciśnienie, prędkość wiatru, zachmurzenie, temperatura powierzchni wody i szereg innych czynników. Bez wątpienia temperatura w Polsce bardzo się podnosi. Co do wartości, to mogę was odesłać do publikacji Instytutu Meteorologii „Raport IMGW-PIB: Klimat Polski 2021″ (znajduje się na stronie www.klimat.imgw.pl). Pokazuje ona, jak silne były zmiany klimatu w Polsce. Szereg wykresów daje obraz tego, jak zmieniają się temperatury w Polsce od 1851 r. W przypadku temperatur obserwujemy bardzo silny wzrost. Staje się on tym silniejszy, im krótszy okres bierzemy pod uwagę. Możemy się posługiwać seriami pomiarowymi z poszczególnych stacji, a w przypadku tych historycznych serii, mających sto kilkadziesiąt lat – w większości z dużych miast. Jednak posługujemy się też serią uśrednioną obszarowo, która odnosi się do zmiany temperatury w Polsce. I tu dane pokazują, że im krótszy okres bierzemy pod uwagę, tym coraz szybsze jest to tempo. Ostatnie 30 lat to jest wręcz podwojenie tempa wzrostu temperatury w stosunku np. do tempa, jakie było charakterystyczne dla całego XX w. Jeżeli chodzi natomiast o opady, to zgodnie z teorią globalnego ocieplenia tych opadów jest w Polsce nieco więcej.
Z.Z.: Dlaczego?
– Dlatego, że jeżeli atmosfera jest cieplejsza, to możemy w niej zgromadzić nieco więcej wilgoci. Czyli jak mamy więcej wilgoci, to mogą wystąpić wyższe opady. Ale generalnie na ziemi ilość wody jest stała, ona nie powinna się zmienić, bo i atmosfera jako taka powoduje, że ten system jest zamknięty. Skąd więc się ta dodatkowa woda bierze w atmosferze? A chociażby z silniejszego parowania z powierzchni lądów i oceanów. W Polsce ilość opadów wzrasta od 1851 r., ale to tempo wzrostu jest naprawdę dość umiarkowane, a nawet słabe. Natomiast jak spojrzymy na ostatnie 30 czy 40 lat, to już te zmiany są różne w różnych regionach Polski. Są takie miejsca, gdzie temperatura i ilość opadów wzrastają, a są takie, gdzie maleją. Z punktu widzenia całego obszaru Polski w ostatnich 70 latach ilość opadów nieco zmalała. Możecie zapytać: „Jak to jest, że tu wzrasta, a tu maleje?”. To jest czysta statystyka i tzw. tempo zmian. Trendy zależą, dokładnie rzecz biorąc, od długości okresu, który bierze się pod uwagę. Dość powszechne przykłady to giełdowe zmiany kursów. Jak spojrzycie na zmiany wskaźników giełdowych, to od chwili uruchomienia pierwszej giełdy wartość indeksów giełdowych oczywiście systematycznie rośnie, czyli oznacza to, że na giełdzie warto inwestować. Ale jak spojrzy się na te wskaźniki w krótszych okresach, to można trafić na takie, kiedy one gwałtownie spadały, bo był kryzys itd. To pokazuje, jak należy rozumieć pewne statystyczne interpretacje serii czasowych. Stąd te różnice we wskaźnikach.
Rozmawiali: Lilia Szczepaniak, Maksymilian Szweda, Mikołaj Tański, Zuzanna Zmarzły – V LO w Toruniu
*Profesor Mirosław Miętus – fizyk, oceanograf i geograf, profesor, doktor habilitowany, były dyrektor Instytutu Geografii Uniwersytetu Gdańskiego, kierownik Zakładu Meteorologii i Klimatologii Instytutu Geografii Uniwersytetu Gdańskiego, od 2021 r. zastępca dyrektora Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Warszawie, stały przedstawiciel Polski w Światowej Organizacji Meteorologicznej (WMO)
Druga część wywiadu w kwietniowym numerze „Gazety Młodych”
Zgłoś naruszenie/Błąd
Pozytywnie
Neutralnie 
Negatywnie
Lubię to!
Super
Ekscytujący 
Ciekawy
Smieszny
Smutny
Wściekły
Przerażony
Szokujący
Wzruszający
Rozczarowany
Zaskoczony
Prawda
Manipulacja
Fake news
Oryginalne źródło ZOBACZ
Dodaj kanał RSS
Musisz być zalogowanym aby zaproponować nowy kanal RSS