Strona główna » Liceum » Pozostałe » Ekologia


Efekt cieplarniany (7)



Poprzednia praca: Święty Tomasz z Akwinu
Następna praca: Wolność w życiu człowieka



Treść: Powstawanie:
Podwyższenie temperatury powierzchni Ziemi spowodowane jest istnieniem atmosfery ziemskiej. Temperatura ta wynosi średnio 14 - 15 °C. Bez atmosfery byłaby mniejsza o około 30°C. Atmosfera przepuszcza do powierzchni Ziemi znaczną część promieniowania słonecznego (promieniowanie krótkofalowe, od 0,1 do 4 µm), a zatrzymuje znaczną część promieniowania wysyłanego przez powierzchnię Ziemi (promieniowanie długofalowe, od 4 do 80 µm). Dzieje się to według następującego schematu: promieniowanie słoneczne, docierające do powierzchni Ziemi, jest przez nią pochłaniane (tylko niewielka część zostaje odbita) i zamieniane na ciepło, a ogrzana powierzchnia Ziemi emituje promieniowanie, które w dużym stopniu jest pochłaniane przez atmosferę (głównie przez cząsteczki pary wodnej, dwutlenku węgla oraz przez kropelki wody w chmurach). Energia przekazana atmosferze jest przez nią wypromieniowana w postaci promieniowania długofalowego głównie z powrotem w stronę Ziemi (tzw. promieniowanie zwrotne)- to około 70 %, ale także w przestrzeń kosmiczną - około 30 %.
Przyczyny powstawania:
Promieniowanie zwrotne jest główną przyczyną występowania efektu cieplarnianego. Wskutek gospodarczej działalności człowieka zwiększa się stężenie w atmosferze substancji absorbujących długofalowe promieniowanie ziemskie. Do tych substancji zaliczamy parę wodną, dwutlenek węgla, metan, podtlenek azotu oraz freony. Są tak zwane gazy cieplarniane lub szklarniowe. Powstrzymują one część ciepła przed ucieczką w przestrzeń kosmiczną, działając na podobnej zasadzie jak dach w szklarni, dlatego to zjawisko nazywamy efektem cieplarnianym lub szklarniowym. Zanieczyszczając atmosferę przyczyniamy się do zwiększenia ilości gazów cieplarnianych. Paliwa kopalne, taki jak węgiel, ropa naftowa czy gaz ziemny uwalniają do atmosfery dwutlenek węgla. Ścinanie drzew i spalanie drewna także powoduje powstawanie dwutlenku węgla. Podczas wydobywania gazu ziemnego, jego część przedostaje się do atmosfery, a gaz ziemny zawiera do 95% metanu. Na dodatek w atmosferze występują także freony, które dodatkowo powodują powstawanie dziury ozonowej. Są to ważne gazy, które mogą zatrzymać olbrzymie ilości ciepła. Jednak gazy te są naturalnym składnikiem przyrody. Są one produkowane maturalnie, na przykład bydło wytwarza metan podczas procesu trawienia, wydziela się on także na obszarach bagnistych i podmokłych. Ludzie i zwierzęta wydalają dwutlenek węgla oddychając, a kiedy rośliny się rozkładają w ziemi, to wytwarzają się tlenki azotu. Także wulkany produkują dwutlenek węgla. Z nawozów używanych do użyźniania pól uprawnych wydzielają się podtlenki azotu. Utrzymanie na Ziemi stałej temperatury, wymaga zachowania istniejącej pomiędzy tymi gazami równowagi.
Skutki:
Podniesienie się temperatury na Ziemi o kilka stopni może spowodować daleko idące zmiany klimatyczne. Wzrost temperatury zakłóci równowagą klimatyczną i spowoduje zmiany pogody na całym świecie. Jedne miejsca staną się bardziej suche, inne natomiast będą bardziej wilgotne. I choć na większości obszarów klimat stanie się cieplejszy, będą też miejsca, gdzie się ochłodzi. Zmiany te będą miały wpływ na uprawę roślin na całym świecie. Roślinom, zwierzętom, a nawet ludziom może być trudno przystosować się do nowych, zmienionych warunków. I tak na przykład klimat Wielkiej Brytanii może się upodobnić do śródziemnomorskiego, panującego dziś w takich krajach, jak Grecja czy Hiszpania. Państwa będą musiały dostosować uprawy do zmian klimatu. Lody polarne Arktyki i Antarktydy mogą zacząć topnieć. Jasna powierzchnia pokrywy lodowej odbija światło słoneczne. Ale jeśli pokrywy lodowe stopnieją, odkryty w ten sposób ląd zacznie pochłaniać więcej ciepła. Jeśli stopnieją lody polarne, pingwinom i fokom zagrozi wyginięcie. Woda z topniejących lodowców Antarktydy i Grenlandii spłynie do morza. Na całym świecie poziom mórz może się podnieść, i to aż o 20 do 40 cm na początku stulecia. Terenu niżej położone, taki jak Bangladeszt czy Holandia, zaleje słona woda. Zbiory i ziemia zostaną zniszczone. Zatopione zostaną także inne miejsca. Leżące w pobliżu morza, jak na przykład część Florydy. Miejsca, gdzie dzisiaj są pola uprawne, będą niedługo suche, jałowe, pokryte warstwą pyłu pustkowia. Kiedy wzrośnie temperatura, trzeba będzie wprowadzić zmiany w rolnictwie. Wyższe temperatury, powodzie i susze mogą doprowadzić do niedoboru żywności w niektórych częściach świata. Kiedy zmienia się klimat oraz warunki pogodowe zmieniają także środowiska, w których żyją rośliny i zwierzęta. Rośliny i zwierzęta potrzebowały milionów lat, by przystosować się do warunków panujących w jakimś miejscu. Jeśli warunki te ulegną zmianie, wiele gatunków, jak na przykład może nie przetrwać tej zmiany. Jeśli lody Arktyki stopnieją, niedźwiedzie polarne i foki będą musiały sobie poszukać nowych terenów łowieckich. Kiedy podniesie się poziom mórz, zagrożenie obejmie także inne gatunki roślin i zwierząt. Jeśli znikną słone błota i rozlewiska u ujścia rzek, wiele ptaków brodzących straci miejsce do życia. Wzrost temperatury i topnienie lodu wpłynie także na prądy oceaniczne. Bogate w pokarm i żywe istoty morza mogą zamienić się w jałową, wymarłą wodną pustynię.
Przeciwdziałanie:
Stacje klimatyczne na całym świecie odnotowały stopniowe podnoszenie się temperatury powietrza. Stwierdziliśmy także wzrost ilości dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych w atmosferze. Naukowcy na Hawajach od ponad 30 lat mierzą ilość dwutlenku węgla w powietrzu. Posługując się laserami, osiągają bardzo dokładne wyniki. Na Grenlandii drążą otwory w lodzie i pobierają próbki uwięzionego tam powietrza. W latach 80. przeżyliśmy sześć najcieplejszych lat, jaki kiedykolwiek zanotowano. Na całym świecie rośliny, począwszy od maleńkiego planktonu, po olbrzymie drzewa, rosnące w lesie, pobierają dwutlenek węgla, a wydzielają tlen. Dlatego właśnie w atmosferze znajduje się wystarczająca ilość tlenu dla ludzi i zwierząt. Ale kiedy rośliny umierają, oddają dwutlenek węgla z powrotem do atmosfery. Aby go zużyć, muszą wyrosnąć nowe rośliny, gdyż w przeciwnym razie będzie się on gromadził w atmosferze. Równowaga gazów w atmosferze ziemskiej pozwala na zachowanie korzystnych dla życia warunków. Zbyt wiele dwutlenku węgla w atmosferze może sprawić, że Ziemia ulegnie przegrzaniu. Jest wiele rzeczy, które możemy zrobić, aby uniknąć groźby globalnego ocieplenia. Możemy a przykład korzystać z alternatywnych źródeł energii- promieniowania słonecznego, wiatru, energii geotermicznej- które nie powodują wydzielania dwutlenku węgla. Możemy także tak budować nasze domy, by do ich ogrzewania potrzeba było mniej energii. Możemy również zalesić z powrotem wycięte obszary. Las pobierze z atmosfery dwutlenku węgla i zapobiegnie jego gromadzeniu się. Aby uchronić się przed skutkami podniesienia poziomu morza, buduje się wału przeciwpowodziowe. Pozwalają one zmniejszyć ryzyko powodzi. Pływające tratwy produkują energię, wykorzystując ruch fal. U ujścia wielkich rzek możemy korzystać z siły pływów. Wiatraki produkują energię, wykorzystując siłę wiatru. Energia geotermiczna opiera się na wykorzystaniu ciepła, pobieranego z głębi skorupy ziemskiej. Odpowiednio zabezpieczone przed utratą ciepła domy zmniejszają zużycie paliw kopalnych. Energia słoneczna to wykorzystanie ciepła Słońca. Sadzenie nowych drzew wpływa na zwiększenie ilości tlenu w atmosferze.
Efekt szklarni - wstęp
Żyjemy w czasach przełomów. Rozpadają się imperia, kruszą się systemy polityczne, zmienia się mapa świata. Nawet najnowsze atlasy są już nieaktualne. Powstają dziesiątki nowych państw, święte do niedawna granice ulegają zmianom. Ale i geografia fizyczna musi zrewidować swoje mapy. Znane nam ze szkoły zarysy wielkich mórz śródlądowych (na przykład Morza Kaspijskiego) już od dawna nie odpowiadają rzeczywistości. Zasięgi lodowców górskich zmieniają się z niezwykłą szybkością. Nieaktualne są też mapy klimatyczne świata, bo klimat zmienia się szybciej niż cykl produkcyjny atlasów. Już w najbliższych dziesięcioleciach daleko idącym zmianom mogą ulec zarysy linii brzegowych wielu państw świata, niektóre zaś państwa (państewka, prawdę mówiąc) przypuszczalnie znikną w ogóle z powierzchni Ziemi. Już dziś przygotowuje się plany ewakuacji setek tysięcy ludzi z terenów, które mogą zostać zalane. Ostatnie lata przyniosły rekordowe upały na całym świecie i przejdą do historii jako najcieplejsze od wielu stuleci, być może nawet od końca ostatniej epoki lodowej. Ale i cała dekada lat osiemdziesiątych była pod tym względem rekordowa. Jak pisze John Gribbin w książce Hothouse Earth: „od czasu rozpoczęcia wiarygodnych pomiarów temperatury przed 100 laty sześć najcieplejszych lat odnotowaliśmy w ciągu ostatniej dekady – były to, w kolejności, lata 1988, 1987, 1983, 1981, 1980 i 1976. Globalne temperatury wzrosły o około 0,5°C od początku bieżącego stulecia”.1 Zdanie to, wyjęte z Raportu Badań Klimatycznych Uniwersytetu Wschodniej Anglii, zapisano w roku 1989, czyli przed rekordowymi upałami ostatnich paru lat. Wzrost temperatury będzie jeszcze większy, nawet o 1°C, jeśli uwzględnimy okres od roku 1850, kiedy to rozpoczęło się powolne ocieplanie klimatu. Świat, w którm żyjemy, jest niewątpliwie cieplejszy od znanego nam z przekazów historycznych. Jeden stopień może nie robi wrażenia, pamiętajmy jednak, co to oznacza: każdy dzień roku 1990 był średnio o jeden stopień cieplejszy niż przed ponad stu laty. Jak pisze Gribbin, gdyby ciepło to, z jakichś względów, skoncentrowane być miało w jednym tylko dniu, mielibyśmy temperaturę o 365°C wyższą niż normalnie. W tej temperaturze cały ołów świata byłby już w stanie płynnym. A takich zmian nie można lekceważyć. Nie wiemy, czy człowiek ma swój udział w tych zmianach. Być może są to naturalne fluktuacje, podobne do tych, jakie miały miejsce w przeszłości (będzie jeszcze o nich mowa w tym rozdziale). Ale fakt, że przypadają one na czasy bezprecedensowych przekształceń środowiska na całym świecie, jest być może znaczący. Od czasu, gdy Jim Hansen z NASA, niekwestionowany autorytet w dziedzinie zmian klimatycznych, powiedział w dramatycznym przemówieniu przed Kongresem Stanów Zjednoczonych w Waszyngtonie, że „możemy stwierdzić z 99-procentowym prawdopodobieństwem, iż obecne ocieplenie rzeczywiście wykazuje trend wznoszący, nie jest więc przypadkową fluktuacją”, ludzie odpowiedzialni za politykę zupełnie inaczej słuchają codziennych komunikatów meteorologicznych i prognoz pogody. I gotowi są wyciągać z nich często wielce kosztowne wnioski. Nie wszyscy jednak się z tym godzą. Zjawisko „efektu szklarni”, o którym tak wiele się ostatnio mówi, jest bardzo złożone i nie ma wciąż jednoznacznych dowodów, że wywołane zostało przez działalność człowieka. Z drugiej strony byłoby doprawdy dziwne, gdyby tak radykalne przeobrażenia, jakim podlega cała planeta, nie miały w ogóle wpływu na funkcjonowanie ziemskiego klimatu. Z czasów historycznych znamy zbyt wiele przykładów, gdy stosunkowo lokalne i niewielkie zmiany środowiskowe miały nieodwracalne i dramatyczne konsekwencje dla całych regionów. Nie budzi już raczej wątpliwości na przykład, że załamania cywilizacji Majów czy Mohendżo-Daro były spowodowane naruszeniem równowagi „ekologicznej” na zajmowanych przez nie obszarach. Dziś, gdy zmiany są nieporównanie większe i szybsze i gdy wywierają wpływ na całą planetę, musimy po prostu liczyć się z globalnymi konsekwencjami. Efekt szklarni byłby tylko jedną z nich. Wszystko wskazuje więc na to, że nadchodzą ciepłe czasy. Ilość dwutlenku węgla i innych gazów „szklarniowych” w atmosferze rośnie stale i wzrostu tego nie da się w najbliższych latach powstrzymać. A za tym, jeśli modele klimatyczne okażą się prawdziwe, nieuchronnie postępować winno ocieplenie. O tym, jaki jest mechanizm funkcjonowania ziemskiej „szklarni”, jakie są jej obecne i przwidywane konsekwencje, mówić będziemy w dalszej części. Najpierw jednak skoncentrujemy się na tych zmianach, które miały miejsce w przeszłości i które – choć nie były wywołane przez człowieka – mogą stanowić analogię przyszłych wydarzeń. Będzie zapewne dla wielu zaskoczeniem, że tym „modelowym” zdarzeniom niemal nieodmiennie towarzyszyły przeobrażenia, które kojarzą się nam jak najlepiej.
Klimat a historia Żyjemy w okresie polodowcowym, w interglacjale, na ruinach dawnego lodowcowego świata. Cała otaczająca nas geografia – rozmieszczenie jezior i skał, rzeźba powierzchni, roślinność – nosi niezatarte ślady tego niezwykłego i tak niedawno zakończonego okresu, kiedy to północna i częściowo środkowa Europa, a także północna Ameryka, znajdowały się pod potężnymi czapami lodowymi, które zamroziły ogromne połacie świata na dziesiątki tysięcy lat. Świat, w którym żyjemy, jest więc młody – liczy sobie dopiero 12 tysięcy lat. Okres, który nastąpił po ostatnim zlodowaceniu, nazywany jest holocenem. W porównaniu z epoką lodową jest on cieplejszy (średnio o kilka stopni) i bardziej wilgotny, gdyż wielka masa wody, która uwięziona była w czapach lodowych, krąży teraz swobodnie między hydro- i atmosferą. Choć mówimy o jednym okresie – holocenie – nie znaczy to wcale, że przez 12 tysięcy lat klimat nie ulegał zmianom. Przeciwnie. Podobnie jak w okresie glacjalnym okresy cieplejsze przeplatały się z chłodniejszymi (co odzwierciedla wprowadzony przez naukowców podział na stadiały, fazy itp.), tak i w okresie „ciepłym”, polodowcowym, klimat fluktuował. A zmianom klimatu towarzyszyły – będąc niemal ich odbiciem – gospodarcze, polityczne i społeczne zmiany w historii ludzkości. Dziś tworzy się już nowa gałąź wiedzy, historia klimatyczno-ekologiczna, zwana też środowiskową, która stara się uchwycić związek między zmianami środowiska naturalnego a głównymi etapami dziejów człowieka. Już teraz niektóre wojny i rewolucje, przemiany gospodarcze i polityczne tłumaczone bywają jako ekologiczne reakcje przystosowawcze lub odpowiedzi społeczeństw na – z pozoru nawet nieznaczne – zmiany klimatu i środowiska. Rodzi się nowy rodzaj determinizmu: kiedyś decyzjom wielkich jednostek czy logice zachowań mas ludzkich przypisywano sprawczą moc historii, dziś największe nawet przetasowania historyczne łączone bywają z zaledwie kilkustopniowymi zmianami klimatycznymi. I wydaje się, że w niektórych przynajmniej przypadkach trudno będzie się przed takim determinizmem obronić. Optimum klimatyczne W holocenie wystąpiły trzy wyraźnie cieplejsze okresy (nie licząc naszego). Pierwszy, zwany z angielska Altithermal albo optimum klimatyczne, zaczął się wkrótce po ustąpieniu lądolodów i zakończył około 5 tysięcy lat temu. Drugi, z przełomu er, trwał od roku 500 p.n.e. do 400 n.e. Trzeci, który przypadł na czasy historyczne, rozpoczął się około roku 800 i trwał do końca XII wieku. Wszystkie – jak zobaczymy – wpłynęły na losy człowieka, dwa odcisnęły piętno na naszej historii. Być może za 20 lat świat będzie cieplejszy o 1–2°C, niż jest dzisiaj, i może ta różnica nie wydaje nam się znacząca. W końcu różnice między porami roku sięgają nawet kilkudziesięciu stopni, a i w ciągu jednego dnia z łatwością dochodzić mogą do 20°. Ale to właśnie takie niemal nieuchwytne zmiany zachodzące w ostatnim tysiącleciu miały głęboki wpływ na rozwój cywilizacji i na niekiedy drastyczne wydarzenia, jakie mu towarzyszyły. Optimum klimatyczne zaczęło się wkrótce po ustąpieniu lądolodu i było najcieplejszym okresem przynajmniej w ciągu ostatnich 75 tysięcy lat, tzn. od czasu poprzedniego interglacjału, który był zapewne nieco cieplejszego niż obecny. Z badań palinologicznych (tzn. pyłków kopalnych) wynika, że borealne lasy iglaste (tajga) zachodniej Syberii i Kanady rozciągały się wówczas mniej więcej 300 km dalej na północ, a więc zajmowały obszary dzisiaj całkowicie bezleśne (tundrowe), porosłe tylko trawami, krzewami i mchem. Temperatura wód oceanicznych była na niektórych obszarach wyższa nawet o 6°C od dzisiejszej, oceany parowały więc silniej, co powodowało zwiększenie wilgotności powietrza. Wzmożone opady wypełniły po brzegi baseny i jeziora saharyjskie, a jezioro Czad na przykład przybrało rozmiary prawdziwego morza, rozlewając się na obszarze porównywalnym z dzisiejszym Morzem Kaspijskim. Wtedy to właśnie zazieleniła się Sahara i Bliski Wschód. Wspaniałe ryty naskalne i malowidła świadczą o tym, że tereny te tętniły życiem i występowała na nich fauna typowa dla dzisiejszej sawannowej Afryki. Kolejne, rozciągające się na tysiąclecia, odmiany stylistyczne tej naskalnej galerii pod gołym niebem pokazują jednak obraz terenu coraz bardziej suchego: od bogactwa dzikiej, a później udomowionej zwierzyny na początku, aż po ostatnie – powstałe tuż przed odejściem ludzi i zwierząt – malowidła przedstawiające już tylko wielbłądy, najbardziej wytrzymałe zwierzęta prawdziwej pustyni. (Do dziś gdzieniegdzie tylko na wilgotniejszych obszarach pustyni pozostały przy życiu relikty dawnych czasów – najstarsze drzewa oliwne, których korzenie zdążyły przez stulecia wrosnąć niewiarygodnie głęboko, aż do warstwy wodonośnej, oraz drobne populacje krokodyli nilowych, zupełnie izolowane od zewnętrznego świata)
Małe optimum klimatyczne Około 5 tysięcy lat temu okres cieplejszy był już w odwrocie. Temperatury zaczęły spadać, wydłużyły się lodowce górskie, lasy szpilkowe wycofały się na południe, obniżył się poziom morza, obszary dzisiejszych pustyń na powrót zaczęły przypominać pustynie. Dla populacji ludzkich przyszły ciężkie czasy – przynajmniej na północy. Wtedy to (około 2500 lat temu) w mroźnej znów Skandynawii narodziła się legenda o Ragnarok jako – być może – odległe wspomnienie dawnego, dobrego i ciepłego świata, po którym przyszła skuta lodowym mrozem rzeczywistość. Nie jest zapewne przypadkiem, że następne, niewielkie tym razem ocieplenie, przypadające na okres od 500 roku p.n.e. do 400 roku n.e., zbiegło się w czasie z rozkwitem cywilizacji rzymskiej, i nie jest może bez znaczenia, że jej upadkowi towarzyszyło kolejne, ponownie dość łagodne, oziębienie, które w Europie zakończyło się dopiero około roku 700. Rozpoczęło się wtedy nowe ocieplenie – znów niewielkie, krótkotrwałe i – brzemienne w skutki. Przyniosło ono spektakularne wydarzenia, takie jak rozkwit cywilizacji nordyckiej, wielkie wyprawy Wikingów, kolonizację Islandii, odkrycie Grenlandii i wreszcie – dotarcie do Ameryki (Labradoru). Czyżby świat ciepły był zawsze światem dobrym? Dzieje wypraw Wikingów i całego apogeum kultury normańskiej to niezwykły przykład powiązań historii i klimatu. Historia ta zaczęła się na dalekiej północy, bo tylko tam cieplejszy klimat przynieść może radykalną odmianę, a nie jedynie poprawę życia (dla wielu roślin okres wegetacji musi być odpowiednio długi, by mogły być uprawiane; nawet kilkudniowe wydłużenie tego okresu przy jednoczesnym choćby niewielkim ociepleniu, może okazać się przełomem). Tak więc około VIII wieku, gdy klimat złagodniał, cywilizacja skandynawska weszła w okres niezwykłego rozwoju. Szybko zresztą przekroczyła granice nordyckiego świata. Normanowie byli ludem bardzo ruchliwym. Część z nich pożeglowała na zachód północnymi szlakami, zdobywając kolejno Islandię, Grenlandię, wreszcie Amerykę. Inni, korzystając z rzecznych szlaków Europy, zapuszczali się daleko na południe i wschód, patronując nawet narodzinom nowych struktur państwowych na Wschodzie (w tym Rosji – hipoteza warezkiego, czyli normańskiego pochodzenia linii Rurykowiczów jest dość mocno ugruntowana). Wpływy normańskie sięgały daleko, obejmując całą Europę, a poprzez szlaki śródziemnomorskie sięgając na tereny zdominowane przez Arabów i Bizancjum. Mniej lub bardziej krótkotrwałe państwa o normańskich korzeniach powstały daleko na południu Europy – na Sycylii, w Italii i Hiszpanii. Również państwo Wandalów w Afryce Północnej wiązać można z ich aktywnością. Według Gribbina, jeśli Europa należała między rokiem 900 i 1100 do kogokolwiek, to właśnie do Normanów. A niewiele być może brakowało, by do nich należała również Ameryka. Ekspansja Wikingów szlakami północnego Atlantyku odbywała się od IX wieku. Islandia została odkryta około 850 roku, podczas bardzo krótkotrwałego ochłodzenia, kiedy lodowce wyspy zeszły aż do wybrzeży (stąd nazwa – kraina lodu). Na Grenlandię (krainę zieleni) Wikingowie zawitali mniej więcej 100 lat później, kiedy małe optimum klimatyczne było w swym apogeum, a brzegi lodowej wyspy się zazieleniły. Do dziś więc w nazwach Islandii i Grenlandii pobrzmiewają echa drobnych wprawdzie, ale jakże wymownych zmian klimatycznych sprzed tysiąca lat. Około roku 900 na Islandii panowały już na tyle dobre warunki życia, że przybywający na wyspę Wikingowie nie musieli już powracać do kraju. Populacja Islandii szybko się powiększała, a dobre wulkaniczne gleby w połączeniu z łagodniejszym klimatem umożliwiły rozwój szybko rosnącej ludności. Jako państwo niepodległe Islandia przetrwała 400 lat (870–1262) – niemal dokładnie tyle, ile trwało małe optimum klimatyczne. I choć skandynawska ludność wyspy pozostała – musiała nie tylko utracić swą niezależność i strukturę państwową, ale też zmienić radykalnie sposób gospodarowania i zwyczaje. Lata 1270–1390 to okres stopniowego, ale wyraźnie już odczuwalnego oziębienia klimatu. Nastąpił wówczas upadek rolnictwa i hodowli na wyspie – okres wegetacji stawał się już zbyt krótki, by zboża mogły zakończyć cykl życiowy przed nadejściem zimowych mrozów. Zmieniając radykalnie tryb życia i migrując z wnętrza wyspy na wybrzeża, ludność Islandii zdołała zaadaptować się – nie bez ofiar – do nowych warunków: odtąd nie ziemia, lecz morze miało stać się głównym źródłem pożywienia wyspiarzy. Dopiero ostanio, wraz z ponownym ociepleniem, rolnictwo wraca na wyspę (a Islandia, nawiasem mówiąc, ponownie odzyskała niepodległość). Historia normańskiej populacji na Grenlandii jest krótsza i bardziej dramatyczna. Po okresie jej rozkwitu we wczesnym średniowieczu (kolonizacja wyspy zaczęła się w roku 982), rozpoczął się stopniowy, lecz nieubłagany jej upadek. Po pięćsetletniej obecności na wyspie, osłabiona, wyniszczona i najwidoczniej niezdolna do adaptacji w nowych warunkach populacja ta wymarła. Jej ostateczny upadek związany był z nadejściem szczególnie chłodnego klimatu, który negatywnie wpłynął na całą historię Europy i dał początek okresowi znanemu dziś jako „mała epoka lodowa”. Po grenlandzkich Normanach pozostały tylko nieliczne obiekty archeologiczne, zachowane w wiecznej zmarzlinie mumie dawnych mieszkańców i – powietrze wypełniające próżnie w lodach i pozwalające odtwarzać skład dawnej atmosfery. Historia upadku nordyckiej kolonii na Grenlandii jest tragiczna i stanowić może pouczające memento. Coraz bardziej odcinani przez lody od swych terenów rolnych i hodowlanych na lądzie oraz od szlaków łączących ich ze skandynawską Europą na morzu, Grenlandczycy trwali uporczywie w swych dawnych zwyczajach i trybie życia. Ostatni biskup na Grenlandii zmarł w 1378 roku i nie miał już następcy (a jeszcze w połowie XIV wieku Kościół był w posiadaniu 2/3 najlepszych ziem; ta typowo europejska struktura własności na Grenlandii zupełnie się nie sprawdziła). Kontakty z resztą skandynawskiego świata stawały się coraz trudniejsze; po roku 1408 ustały całkowicie. Pozostali na wyspie ludzie przeżyli jeszcze sto lat, trzy pokolenia, i ta kurcząca się i zmniejszająca populacja (pod każdym względem, gdyż szkielety wydobywane z pochówków ukazują ludzi coraz niższych: w czasach Eryka Rudego, w drugiej połowie X wieku, ich przeciętny wzrost wynosił 177 cm, na początku zaś XV wieku obniżył się do 164 cm) ostatecznie wymarła. Ostatni potomek Wikingów zmarł na Grenlandii około roku 1500. Gdy w 1540 roku jeden ze statków norweskich zepchnięty przez sztormy przybił do brzegu, nie znalazł już nikogo żywego, tylko leżące na śniegu, zamarznięte ciało – w europejskim tkanym ubraniu, zupełnie nie pasującym do panujących warunków. Tak zmarł ostatni hodowca bydła i owiec na Grenlandii, który nie chciał, lub nie potrafił, porzucić trybu życia nie przystającego do zmieniających się warunków klimatycznych. Odtąd na wyspie pozostali już tylko Eskimosi – koczownicy, ubierający się w ciepłe skóry zwierzęce, obeznani z północną przyrodą i mroźnym klimatem – którzy przybyli na wyspę na długo przed Normanami
„Mała epoka lodowa” Średniowieczne ocieplenie klimatu, które na Islandii i Grenlandii zaowocowało rozwojem gospodarczym i którego efektem było też, pośrednio, odkrycie Ameryki przez Wikingów, wpłynęło na życie i kulturę całej Europy. W czasie, gdy na wyspach północy rozkwitało rolnictwo, w Anglii pogoda pozwalała na uprawę winnej latorośli; jej pnącza zniknęły z wyspy po roku 1250, by powrócić dopiero w obecnym ciepłym stuleciu. Podobny rozkwit przeżywało zresztą rolnictwo całej północnej Europy, a pośrednio jego wynikiem był rozwój miast hanzeatyckich i handlu, który w średniowieczu osiągnął swe apogeum. Wszystko to jednak w drugiej połowie XIII stulecia stawało się z wolna przeszłością. Okres pomiędzy średniowiecznym optimum klimatycznym a kolejnym ociepleniem, które rozpoczęło się w XIX wieku, czyli okres blisko 600 lat, to czasy zwane umownie „małą epoką lodową”. Kiedy w połowie XIX wieku badacze alpejscy zaobserwowali, że wysokie doliny górskie nie są do końca wypełnione lodowcami, choć poniżej ich jęzorów zachowały się bardzo świeże ślady ich niedawnej działalności, uznano, że przed niewielu laty klimat musiał być chłodniejszy, skoro masy lodów mogły schodzić tak nisko. Niedługo potem przeniesiono te obserwacje w góry Szkocji, a wkrótce rozszerzono je na ślady lodowców, czytelne również na wielkich nizinnych obszarach Europy. W taki sposób pod koniec XIX wieku narodziła się teoria lodowcowa, która zrewolucjonizowała nasze myślenie o niedawnych dziejach geologicznych Europy i świata. Wydarzenia te odnosiły się do historii mierzonej dziesiątkami tysięcy, a nie setkami lat. Ostatni lądolód kontynentalny ustąpił z Europy przed ponad 10 tysiącami lat i od tego czasu tylko lodowce wysokogórskie przypominać mogą wygląd Europy w plejstocenie. Dopiero niedawno jednak okazało się, że okres, w którym rozwijały się nowożytne nauki o Ziemi, jest nietypowy nawet dla ogólnie ciepłych, polodowcowych czasów ostatniego tysięclecia. Pojęcie „mała epoka lodowa” jest stosunkowo nowe. Powstało, kiedy zorientowano się, że jeszcze na początku XIX wieku, a przede wszystkim w ciągu poprzednich 300 lat, klimat był znacznie chłodniejszy, lodowce górskie znacznie dłuższe, a takie zjawiska, jak zamarzanie rzek, wiosenne i jesienne przymrozki czy nawet zamarzanie całych mórz (zwłaszcza Bałtyku) – znacznie częstsze niż obecnie. Jednocześnie zdano sobie sprawę, jak istotny wpływ miały te wahania pogodowe na losy człowieka. Mała epoka lodowa trwała od końca małego optimum klimatycznego aż do początków XIX wieku (choć ze stuletnią ciepłą przerwą – też bardzo ważną w historii Europy). Surowe zimy i znaczne perturbacje upraw rolnych wystąpiły w Europie w XIV i XV wieku. Był to zarazem okres ogólnego upadku gospodarczego na wielu obszarach Europy i Azji, czas wielkich epidemii (w tym tragedii Czarnej Śmierci – epidemii dżumy, która w latach 1348–1350 pochłonęła miliony ofiar, ponad 1/3 populacji starego kontynentu), masowych rewolt i zamieszek.1 Czy zmiana średniej temperatury o 0,5–1°C może istotnie mieć tak dramatyczne konsekwencje? Wszystko wskazuje na to, że tak. Zresztą średnia jest tu wartością bardzo mylącą, gdyż jeden szczególnie mroźny dzień w okresie wzrostu roślin lub nieco tylko chłodniejsze lato mogą wyrządzić więcej szkód niż nawet najmroźniejsza zima. Ale i zimy w tym czasie były niezmiernie surowe. Zdarzały się lata, że Bałtyk był cały skuty lodem – od Polski do Szwecji; zachowało się wiele opisów wypraw na saniach z Gdańska do Sztokholmu. Regularnie zamarzała Tamiza, co dziś wydaje się niewiarygodne. Zdarzały się też katastrofalne okresy głodu – zwłaszcza w krajach północnych. Koniec średniowiecza sprawiał wrażenie przygnębiające. „Te perturbacje klimatyczne – pisze historyk klimatu i cywilizacji Gustaf Utterstrøm w książce The Ends of the Earth – stanowić musiały podłoże, na którym rozwinęły się gwałtowne ruchy społeczne, które w drugiej połowie XIV wieku wstrząsnęły Europą od Londynu po Saloniki, od Majorki po Niderlandy, chociaż gdy badamy każdą z tych rewolt z bliska, dostrzegamy tylko przyczyny lokalne i lokalne osobliwości”.2 A potem wszystko się odmieniło. Jeszcze w 1460 roku cały Bałtyk znajdował się pod lodem i aż do końca marca przejść można było suchą stopą na jego drugi brzeg. Ale był to ostatni tak mroźny rok. Tamiza przestała zamarzać nawet wcześniej – po raz ostatni w 1434 roku. Potem przyszło ocieplenie, a z nim rozkwit Renesansu. Trwało to niemal równo 100 lat, potem mrozy wróciły na kolejnych 250 lat. W roku 1546 południowy Bałtyk zamarzł ponownie. W roku 1540 pod lodem znalazła się Tamiza. Tym razem uderzenie mrozów było może jeszcze silniejsze. W Alpach lodowce górskie zaczęły schodzić daleko w dół. W Szwecji w niektórych latach uprawy w ogóle przestały dawać plony; szczególnie pamiętne są lata 1596–1603, 1649–1652, 1675–1677 i 1695–1697. Zapiski kronikarskie z tamtych czasów przynoszą nieraz wstrząsające opowieści o dużych połaciach kraju odciętych przez całe miesiące od reszty świata i o ludziach borykających się z dojmującym głodem i zimnem. Ekspansja Szwecji na południe, do krajów zasobniejszych w żywność, jaka miała w tym czasie miejsce (i którą odczuliśmy na własnej skórze), pozostawała zapewne w jakimś związku z tą zmianą klimatu. Południe Europy także nie było bezpieczne. Klęska głodu dotknęła Sycylię w 1591, Francję zaś w 1587 roku. W latach 1590–1600 całą śródziemnomorską Europą i imperium otomańskim wstrząsały wybuchające na tym tle rewolty. Nienotowane mrozy wystąpiły też w Niderlandach – znalazło to wyraz we wspaniałej sztuce holenderskiej tego okresu. Przedstawiane przez nią sceny zimowe, dziś trudne do wyobrażenia, stały się nawet jednym z głównych motywów malarstwa pejzażowego. Jeden z wielkich malarzy tego czasu, nieznany z nazwiska, otrzymał nawet przydomek „mistrza zimowych krajobrazów” – tak często śnieżne pejzaże gościły na jego płótnach. Podobne zmiany zanotowano też na Dalekim Wschodzie, gdzie prowadzone skrupulatnie kroniki pozwalają dobrze uchwycić tendencje klimatyczne. W Tokio na przykład najzimniejsze okresy przypadały na lata 1450–1500 oraz około 1600–1700, kiedy to temperatura zimowa była o 0,5°C niższa od średniej ostatnich 100 lat. Niemal dokładnie w tych samych okresach szczególnie surowe zimy zanotowano w Chinach, choć najmroźniejsza dekada przypadła tam na lata 1711–1720. Pierwsze bezpośrednie i wiarygodne dane dotyczące temperatury i jej zmian pojawiają się jednak dopiero po roku 1760, kiedy to zaczęto używać w tym celu termometrów i powołano instytucje zajmujące się rejestrowaniem zjawisk pogodowych. Początkowo nie było ich wiele, ale i tak możemy dzięki nim prześledzić dokładny, dokonywany rok po roku, zapis zmian w ciągu ostatnich 200 lat. Co ważniejsze, możemy porównać dane uzyskane za pomocą instrumentów pomiarowych z różnymi metodami pośredniego odczytu temperatury, które stosowane są dla okresów wcześniejszych. Porównanie takie wykazuje, że i pośrednie metody badań temperatury – takie jak analiza pyłkowa, badania izotopów tlenu z lodowców, analiza dokumentów pisanych (na przykład kronik handlowych czy administracyjnych), badanie grubości słojów przyrostowych drzew, czy wreszcie wspomniana już analiza przedstawień elementów pogodowych w malarstwie (podobna skądinąd do analizy rytów i malowideł naskalnych z czasów prehistorycznych) – dostarczają niezłych i w miarę precyzyjnych danych, umożliwiających rekonstrukcję warunków klimatycznych. Obraz, jaki się stąd wyłania, przynajmniej w przypadku nowożytnej Europy, jest w swoich zarysach spójny i wskazuje niedwuznacznie na paralelizm zmian cywilizacyjnych i klimatycznych na tych obszarach. Okresy cieplejsze towarzyszyły nieodmiennie sukcesom gospodarczym i ekspansji terytorialnej, okresy chłodniejsze – gospodarczemu, cywilizacyjnemu i kulturowemu regresowi. A obecny ciepły okres, który zaczął się około roku 1850 i trwa do dziś, towarzyszy największym osiągnięciom cywilizacjnym ludzkości od czasu, kiedy człowiek pojawił się na Ziemi. Czyżby więc nowy rodzaj determinizmu? Czy klimat rzeczywiście kieruje naszą historią, przynajmniej jeśli patrzeć z odpowiednio dalekiej perspektywy? Nie to jest tu dla nas najważniejsze. Jakaś forma oddziaływania klimatu na historię jest bardzo prawdopodobna i można ją uznać za niemal udowodnioną. Ciekawszy problem stanowi jednak charakter tego determinizmu, czyli ustalenie tych parametrów klimatycznych, które towarzyszą zmianom postrzeganym jako korzystne. Otóż wydaje się niemal pewne, że to właśnie ocieplenie wywołuje pozytywne cywilizacyjnie zmiany (oczywiście, z tysiącem zastrzeżeń, na które nie ma tu niestety miejsca; w szczególności pamiętać trzeba, że rozumowanie to odnosi się do stref umiarkowanych), podczas gdy okresom ochłodzenia towarzyszą wydarzenia dramatyczne. Dziś, jak wiemy, stoimy w obliczu kolejnego ocieplenia, wywołanego, przynajmniej częściowo, przez człowieka. Tym razem jednak niemal wszyscy biją na alarm. Czy to nie paradoks? Czy naprawdę jest się czego obawiać? Zanim odpowiemy na to pytanie, zobaczmy najpierw, na czym w istocie polega mechanizm działania ziemskiej „szklarni”
Słońce i planety
Całe ciepło docierające do powierzchni Ziemi pochodzi od Słońca. Skorupa ziemska jest grubą, skutecznie izolującą warstwą, dlatego też ani roztopione jądro, ani znacznie płyciej położona, również częściowo roztopiona warstwa astenosfery (górnego płaszcza Ziemi), nie mają swego udziału w ogólnym bilansie temperatury na powierzchni. Klimat Ziemi napędzany jest zatem ciepłem pochodzącym spoza naszej planety, jednakże mechanizm funkcjonowania klimatu zależy już od lokalnych, ziemskich uwarunkowań. W szczególności obecność na Ziemi „warstwy życia” (biosfery) wywierała na niego w dziejach rosnący wpływ. Aby zrozumieć ten złożony proces, musimy się teraz cofnąć w czasie o parę miliardów lat, a także rozejrzeć nieco w najbliższym sąsiedztwie naszej planety. W cechach Ziemi musi bowiem być coś wyjątkowego, jeśli tylko na niej powstać mogło i utrzymać się przez tak długi czas życie. Gdyby tylko Słońce wpływało na temperatury panujące na powierzchni Ziemi, wówczas planety położone w takiej samej od niego odległości powinny mieć jednakowe temperatury. Tak jednak nie jest. Ziemia i Księżyc krążą wokół Słońca po bardzo podobnych orbitach i otrzymują na jednostkę powierzchni identyczną ilość ciepła, a przecież temperatury panujące na ich powierzchniach są diametralnie różne. Po części związane jest to z tempem obrotu każdego z ciał wokół swej osi. Księżyc wiruje znacznie wolniej i każdy jego „dzień” jest równy czterem ziemskim tygodniom. Nic więc dziwnego, że jego strona wystawiona na tak długie działanie promieni słonecznych rozgrzewa się do około 100°C, podczas gdy na pogrążonej w długotrwałym mroku półkuli temperatura spada do –150°C. Czy znaczy to jednak, że szybciej obracający się Księżyc (powiedzmy: raz na 24 godziny) miałby temperaturę taką jak Ziemia? Nie. Średnia temperatura jego powierzchni nie zmieniłaby się, a to właśnie ona pokazuje, jak bardzo różne są te dwa ciała niebieskie. Otóż, średnia temperatura panująca na Księżycu wynosi –18°C, na Ziemi zaś 15°C. Różnica 33°C jest miarą naszego, ziemskiego, naturalnego efektu szklarni. Energia słoneczna dociera do Ziemi w postaci promieniowania. Promienie o długościach fal w zakresie 0,4–0,7 mikrometrów są widoczne dla oka i dlatego mówimy, że światło słoneczne wypromieniowywane jest w zakresie spektrum widzialnego. Dodatkowo niewielka część, około 7%, emitowana jest w postaci jeszcze krótszych fal nadfioletowych, pewna zaś drobna część w zakresie dłuższych fal podczerwonych (promieniowanie to, zwane również cieplnym, jest wprawdzie niewidoczne dla oka, ale rejestruje je nasza skóra, odczuwając ciepło) i bardzo długich fal radiowych. Niewidzialne promieniowanie, poza radiowym, w większości nie dociera jednak do powierzchni Ziemi. Fale nadfioletowe absorbowane są w stratosferze, głównie przez warstwę ozonową, natomiast promieniowanie podczerwone pochłaniane jest głównie przez parę wodną. Tak więc to światło „widzialne” ogrzewa powierzchnię Ziemi, podobnie jak ogrzewa też powierzchnię Księżyca i innych planet. Dodatkowo przechwytywane jest też przez „żywą powierzchnię Ziemi” – rośliny, które przystowowały się do wykorzystywania zawartej w nim energii do produkcji związków organicznych budujących ich ciała. Pod wpływem światła słonecznego powierzchnia Ziemi ogrzewa się do 20–30°C. Przy tej temperaturze emituje ona promieniowanie w zakresie fal dłuższych niż światło, w podczerwieni. Na Księżycu promieniowanie cieplne uchodzi w przestrzeń, oziębiając jego powierzchnię. Na Ziemi jednak jest ono absorbowane w atmosferze przez parę wodną i dwutlenek węgla, które nagrzewają się i same wypromieniowują fale podczerwone, zwracając je ku powierzchni. W ten sposób ciepło nie ucieka, Ziemia zaś ogrzewa się – i mamy efekt szklarni (analogia ze szklarnią używaną w rolnictwie jest jednak zawodna – tam nie promieniowanie, lecz ciepłe powietrze zatrzymywane jest przez szybę szklarni i nie może unieść się do góry; zwrotna radiacja fal cieplnych odgrywa minimalną rolę). Sprawność ziemskiej „szklarni” zależy od koncentracji gazów „szklarniowych” w atmosferze. Im więcej dwutlenku węgla, pary wodnej, metanu i innych gazów, tym bardziej nagrzewać się będzie powierzchnia Ziemi. Obecnie ilość dwutlenku węgla w powietrzu jest bardzo niewielka, wynosi około 0,03%. W przeszłości geologicznej było jednak inaczej. Pierwotna atmosfera Ziemi (podobnie jak Wenus czy Marsa) była w ogromnej większości zbudowana z tego gazu, tak więc efekt szklarni musiał być wtedy znacznie potężniejszy. Historia tych trzech planet potoczyła się jednak odmiennie. Dwutlenek węgla pozostał w atmosferze Wenus, podnosząc z czasem jej temperaturę do ponad 500°C. Jego stężenie jest tak wielkie, że dziś ciśnienie na powierzchni planety niemal stukrotnie przewyższa ciśnienie na Ziemi, a temperatura wystarcza do roztopienia wielu metali. Inaczej jest na Marsie. I ta planeta z początku musiała mieć znacznie gęstszą atmosferę zbudowaną z dwutlenku węgla, a i jej temperatura, choć znacznie niższa, wystarczała, by utrzymać wodę w stanie płynnym. Jest prawdopodobne, że rozpuszczający się w wodzie dwutlenek węgla wiązał się z jonami wapnia i wytrącał w postaci wapieni, które gromadziły się w skorupie. W ten sposób atmosfera marsjańska przerzedzała się i temperatura spadała. Proces ten zachodził lawinowo, aż osiągnięty został próg, poniżej którego dwutlenek węgla zaczął zamarzać, tworząc widoczne do dziś z Ziemi białe czapy lodowe na biegunach. Mars jest dziś wymarłą lodową pustynią i nic nie może tego stanu odwrócić, bo raz uwięziony dwutlenek węgla (w wapieniach lub w „suchym lodzie”) nie może już do atmosfery powrócić.1 Gdyby Mars był większą planetą, jak Ziemia lub Wenus, wówczas jego ciepło wewnętrzne wystarczyłoby do zainicjowania ruchu płyt litosfery i pogrążające się coraz głębiej osady wapienne topiłyby się, uwalniając dwutlenek węgla w procesach wulkanicznych. W ten sposób naturalny efekt szklarni mógłby się utrzymać podobnie jak na Ziemi. Mars jednak jest małą planetą
Tylko Ziemia
Na Ziemi wcześnie powstały warunki do istnienia wody w stanie płynnym, a więc i do wychwytywania dwutlenku węgla z atmosfery oraz odkładania go w formie wapieni. Ze względu jednak na wielkość naszej planety wcześnie zapoczątkowany też został proces ruchu płyt litosfery i związany z nim wulkanizm. Dzięki temu uwięziona w wapieniach część dwutlenku węgla stale wracała do atmosfery, podtrzymując funkcjonowanie szklarni, choć na odpowiednio niskim poziomie (bo pewna, i to spora, część dwutlenku węgla pozostawała w wapieniach). Gdyby więc tylko ten proces odpowiedzialny miał być za klimat na Ziemi, wówczas powierzchnia planety stale by się ogrzewała. W połączeniu ze wzrostem ilości energii słonecznej, docierającej do powierzchni Ziemi (Słońce jest dziś, jak się zdaje, o 25% jaśniejsze niż 4,5 miliarda lat temu, gdy powstało, i rozgrzewa się nadal), mogłoby to spowodować przekroczenie granicy 100°C, odparowanie oceanów, ustanie wytrącania się wapieni i nakręcenie spirali cieplarnianej – aż do osiągnięcia nowej równowagi na poziomie uniemożliwiającym powrót bardziej znośnych warunków. Mamy więc w istocie tylko dwa stabilne stany klimatyczne – gorącego piekła Wenus i mroźnej pustyni Marsa – bo oba są wynikiem samowzmacniających się procesów, zatrzymujących się po osiągnięciu równowagi wzajemnie znoszących się sił. Tylko na Ziemi żaden z tych stanów nie został osiągnięty i nasza planeta wciąż, po prawie 4 miliardach lat, cieszyć się może łagodnym klimatem sprzyjającym istnieniu życia. Dlaczego? Po części dlatego, że jej cechy astronomiczne są wyjątkowo korzystne. Odpowiednia odległość od Słońca i szybkość obrotu wokół osi zapewniają otrzymywanie nie za dużych, ale i nie za małych ilości energii. Z kolei odpowiednia wielkość planety zapewnia funkjconowanie mechanizmu geotektonicznego, dzięki któremu dwutlenek węgla może krążyć między powietrzem, wodą i litosferą. To właśnie los wygrany na kosmicznej loterii – los, który pozwala zwolennikom zasady antropicznej mówić o uprzywilejowaniu Ziemi, jakby celowym przygotowaniu jej do potrzeb życia. Ale sam łut szczęścia to za mało. Słońce się nagrzewa, a mimo to na Ziemi nadal panują korzystne warunki. Zawdzięczamy do dodatkowemu czynnikowi, który usuwa z powietrza nadmiar dwutlenku węgla. Czynnikiem tym jest życie.
Życie zmienia klimat
W sensie biochemicznym życie uważać można za mechanizm wychwytywania dwutlenku węgla z atmosfery i przekształcania go, z pomocą energii promieni słonecznych, na związki organiczne budujące ciała wszystkich istot. Proces ten jest jednak odwracalny, gdyż obok organizmów produkujących materię organiczną istnieją też formy rozkładające ją ponownie na proste substancje, w tym na dwutlenku węgla. Same procesy życiowe zmniejszyłyby więc ilość tego gazu w atmosferze, ale byłaby to zmiana niewielka (równa ilości dwutlenku węgla uwięzionego w biomasie) i, co więcej, niezmienna (zakładając, że i biomasa pozostawałaby stała). Spowodowałoby to wprawdzie obniżenie początkowej temperatury, ale nie mogłoby sprowadzić jej do odpowiednio niskich wartości, a także wywołać reakcji na stopniowy wzrost ilości energii słonecznej docierającej do Ziemi. Na szczęście krążenie węgla w biosferze nie odbywa się w obiegu zamkniętym. Część tego pierwiastka wypada z obiegu, bądź w postaci węglanów wapnia, tworzących się na dnie mórz, bądź w postaci złóż węglowych (torf, węgiel kamienny, ropa naftowa, gaz ziemny itp.), gromadzących się głównie na lądach lub w ujściach rzek. W ten sposób ilość eliminowanego węgla może być znacznie większa i – co najważniejsze – może być regulowana: istnieją mechanizmy, dzięki którym życie na Ziemi jest w stanie zwiększać lub zmniejszać ilość uwięzionego w skałach węgla
Ziemska szklarnia epoki lodowej
Nie miejsce tu na opis szczegółów tych niezwykle złożonych procesów (zwłaszcza zakres regulacji składu atmosfery przez żywe organizmy wymagałby znacznie szerszego potraktowania). Chodzi tu tylko o przedstawienie mechanizmu działania ziemskiej szklarni, i to po to, by zrozumieć zmiany zachodzące na Ziemi obecnie, nie zaś w odległej przeszłości. Klimat czwartorzędu, okresu, w którym żyjemy, jest zresztą bardzo specyficzny, być może niepodobny do żadnego istniejącego w przeszłości. Po pierwsze dlatego, że odpowiada on okresowi lodowcowemu, a ten zdarzał się średnio co około 200 milionów lat. Po drugie – bo jest to niezwykły okres lodowcowy, w którym czapy lodowe istnieją na obu biegunach, a to, być może, nie zdarzyło się jeszcze nigdy. Interesować nas tu zresztą będzie nie tyle klimat czwartorzędu, co wpływ, jaki na fluktuacje klimatu wywierać mogą zmiany, choćby nieznaczne, składu atmosfery. Zmiany te nie są wielkie, a nawet wydawać się mogą śmiesznie małe. W końcu jeśli obecne stężenie dwutlenku węgla wynosi 0,03%, to nawet jego dwukrotne zwiększenie (do 0,06%) nie przekroczy jeszcze choćby dziesiątej części procenta. Cóż to jest wobec kilkudziesięciu procent dwutlenku węgla w pierwotnej atmosferze Ziemi? A jednak porównanie takie jest mylące. Efekt szklarni wzmaga się wprawdzie wraz ze wzrostem ilości dwutlenku węgla (i innych gazów), ale nie jest to bynajmniej wzrost liniowy. Dwutlenek węgla (a jeszcze bardziej metan, ozon czy para wodna) sprawnie absorbują promieniowanie cieplne (choć w nieco różnych zakresach), tak że nawet niewielka ilość tych gazów wychwycić może znaczną część lub nawet całość promieniowania podczerwonego. Później nawet wielokrotne zwiększenie ilości gazów szklarniowych w powietrzu nie zwiększy już ich wpływu na temperaturę. I dlatego największe znaczenie mają zmiany ich stężenia wtedy, gdy jest ich bardzo mało, nie zaś wówczas, kiedy jest ich dużo. Kopalne powietrze, minione klimaty Jeśli przedstawiony tu model ziemskiej szklarni jest poprawny i nawet niewielkie zmiany stężenia gazów szklarniowych wywołują znaczące zmiany klimatu, wówczas epoka lodowa powinna idealnie nadawać się do testowania tej hipotezy. Podczas czwartorzędu klimat zmieniał się wielokrotnie i gwałtownie, a i w obrębie poszczególnych glacjałów i interglacjałów występowały, jak widzieliśmy, istotne skoki temperatury. Wystarczyłoby więc porównać skład powietrza z poszczególnych okresów różniących się temperaturą i sprawdzić, czy w okresach chłodniejszych ilość gazów szklarniowych była istotnie mniejsza, a w cieplejszych – większa. Brzmi to prosto. Skąd jednak wziąć powietrze z dawno minionych okresów? Okazuje się, że jest to możliwe. Podczas formowania się lodu w czapach lodowych gąbczasta zrazu masa śniegu ulega zgnieceniu, więżąc przy okazji znajdujące się w niej powietrze. Lód przyrasta nierównomiernie: szybciej w zimie, wolniej (lub wcale) w lecie. Dlatego z czasem formuje się wyraźna struktura warstwowa, w której każda warstwa odpowiada dokładnie jednemu rokowi. Pozwala to na datowanie „kopalnego” powietrza z lodu – i to z ogromną dokładnością. Wystarczy teraz, by lód z lądolodów był odpowiednio stary (sprzed co najmniej 100 tysięcy lat w najniższych pokładach), by można było odtworzyć atmosferę przynajmniej ostatniego zlodowacenia i okresu interglacjalnego (lodowce górskie nie nadają się do tego celu, bo choć są one nieraz odpowiednio stare, to tworzący je lód jest stale odnawiany i rzadko liczy sobie więcej niż kilkaset lat). Choć idea wykorzystania kopalnego powietrza, uwięzionego w lodach polarnych, do wyjaśnienia problemu efektu szklarni wydaje się prosta i oczywista, to pierwsze badania tego typu zaczęły się niedawno i uwieńczone zostały powodzeniem dopiero w roku 1982. Przedtem mało kto zdawał sobie sprawę z tego, jak silny może być związek między klimatem a temperaturą Ziemi. Dokładne badania przeprowadzone przez szwajcarskich naukowców z uniwersytetu w Bernie wykazały, że około 20 tysięcy lat temu, a więc w okresie maksimum ostatniego zlodowacenia, zawartość dwutlenku węgla w powietrzu wynosiła zaledwie od 180 do 240 ppm (części na milion), wobec 280 ppm na początku XIX wieku i 350 ppm dziś. Wykazano też, że zawartość tego gazu w powietrzu zaczęła rosnąć niemal dokładnie w czasie rozpoczęcia deglacjacji, czyli tajania wielkich północnych czap lodowych, ustabilizowała się zaś na normalnym, przedindustrialnym poziomie wkrótce po ustąpieniu wielkich lodów. Takich badań wykonano już wiele, poddając analizie lód z obu lądolodów polarnych. Wszystkie one (wiercenie koło stacji „Wostok” na Antarktydzie przebiło lód ostatniego zlodowacenia i dotarło do lodu z poprzedniego, cieplejszego niż dziś, interglacjału) wykazały tę samą, uporczywie powtarzającą się prawidłowość: w okresach zimnych było mniej dwutlenku węgla niż w okresach ciepłych, a w okresach szczególnie zimnych było go szczególnie mało. W wynikach tych nie ma pozornie nic dziwnego. Skoro przyjęliśmy, że zawartość dwutlenku węgla w atmosferze wpływa na temperaturę Ziemi, to wykrycie prostej zależności – im mniej tego gazu, tym niższa temperatura (i odwrotnie) – powinno być przyjęte jako piękne, co prawda, ale zrozumiałe i oczekiwane potwierdzenie teoretycznych rozważań. Tymczasem odkrycie to okazało się pod pewnym względem wielce kłopotliwe. Czy zimniej znaczy lepiej? Kłopot wynika z faktu, że dwutlenek węgla jest nie tylko gazem szklarniowym, lecz także gazem biogennym. Jego koncentracja w atmosferze zależy od ilości i aktywności żywych organizmów, przy czym zależność powinna być dość prosta: im więcej życia na Ziemi (tzn. im większa biomasa), tym więcej węgla uwięzionego w ciałach organizmów (i tym więcej odprowadzonego do litosfery), czyli – tym mniej w atmosferze. Wolno się więc spodziewać, że zawartość dwutlenku węgla w powietrzu stanowi pewien wskaźnik „jakości” warunków na Ziemi: im go mniej, tym „lepsze” (cokolwiek by to miało znaczyć) panują warunki, gdyż bujniej może się życie rozwinąć. I tak dochodzimy do paradoksu. Zimne okresy lodowcowe byłyby, w skali globalnej, okresami korzystniejszymi dla życia, natomiast ciepłe interglacjały oznaczałyby nadejście niekorzystnych warunków. Zupełnie odwrotnie, niż można by się było spodziewać. Pozostaje pytanie, dlaczego właściwie życie jako całość miałoby woleć okresy zimne, glacjalne, od ciepłych, a więc wedle ludzkich kryteriów – korzystniejszych? Nie ma na nie dobrej odpowiedzi. W każdym razie można spekulować, że wraz z obniżaniem się poziomu morza w czasie glacjałów, odsłaniane są znaczne połacie zatopionego wcześniej lądu, i to często w tropikach (na przykład ogromny obszar malajsko-australijski). Na tak powiększonym obszarze lądowym rozwija się intensywna działalność biologiczna – oto pierwsza odpowiedź. Według drugiej, dzisiejsze oceany, zwłaszcza w strefach polarnych, są mało produktywne, choć relatywnie żyzne, gdyż czynnikiem limitującym liczebność planktonu jest żelazo, konieczne do syntezy chlorofilu i hemoglobiny. Otóż w czasie glacjałów, przy intensywniejszej cyrkulacji powietrza, wiatry dostarczały znad bardziej odsłoniętych wtedy lądów dużych ilości pyłów zawierających żelazo. Mogło to zwiększać produktywność mórz, a więc pobudzać również „pompę” planktonową, odprowadzającą węgiel w postaci wapiennych pancerzyków na dno oceanów. Tak czy inaczej, człowiek, zwiększając ilość gazów szklarniowych, podwyższa tylko tę i tak już niezdrową „gorączkę” biosfery. I choćby z tej przyczyny powinien tego unikać. Jednak takie rozumowanie mało kogo przekona. Po pierwsze, niewielu ludzi jest skłonnych przedkładać interesy planktonu polarnego lub tropikalnych organizmów błotnych, czy nawet interesy biosfery jako takiej (bo cóż to właściwie znaczy?), nad swe własne interesy. Po wtóre zaś, wszystko, co wiemy o naszej historii, wskazuje na to, że właśnie w ciepłych okresach żyło nam się lepiej niż w zimnych, więc obawiać się raczej powinninśmy mrozów niż upałów. Może więc idące ciepłe czasy są raczej szansą niż zagrożeniem
Czy cieplej znaczy gorzej?
Najprostsza odpowiedź brzmi następująco: z ludzkiego punktu widzenia nie ma klimatów lepszych i gorszych, jest po prostu stan, do którego ludzka cywilizacja w ciągu ostatnich kilku tysięcy, a najbardziej w ciągu ostatnich kilkuset lat, przystosowała się, i każda zmiana przynieść może katastrofalne skutki. Michaił Budyko, pierwszy uczony, który zwrócił uwagę na możliwość nadejścia „klimatu szklarniowego”, dowodził niedawno, że perspektywa ocieplenia jest korzystna, gdyż wielkie tundrowe obszary Syberii i Kanady oraz wielkie pustynne tereny Sahary będą mogły się zazielenić i zostać wykorzystane w celach rolniczych. Budyko sugerował nawet, że powinniśmy aktywnie wzmagać efekt szklarni, by zmiany te przyspieszyć. Na szczęście niemal wszyscy odrzucili te pomysły. Budyko się myli, i to pod każdym względem. Po pierwsze dlatego, że trudno z wysokości kilkuset metrów nad poziomem morza skazywać na śmierć dziesiątki milionów ludzi żyjących na obszarach, które muszą zostać zalane w wyniku podniesienia się poziomu wód w morzach. A tak się składa, że są to obszary położone w deltach wielkich rzek, a więc najżyźniejsze i dlatego też najgęściej zaludnione (Bangladesz, delta Nilu, Holandia, również i nasze Żuławy). A co powiedzieć przedstawicielom państw, które w całości znikną z powierzchni Ziemi – nawet jeśli nie są to państwa duże ani stare? (Chodzi tu o atole koralowe, nierzadko wystające w najwyższym miejscu 2–3 m ponad powierzchnię wody. Niedawno wiele z nich uzyskało niepodległość). Co zrobić z zabytkowymi miastami, takimi jak Wenecja czy Aleksandria, które muszą zginąć, jeśli morze podniesie się o spodziewany metr lub więcej (o Wenecji wspomniany już John Gribbin tak pisze: „To piękne miasto już dziś można spisać na straty. Jest już po prostu za późno, by uratować je przed zalaniem, a pieniądze wydane na powstrzymanie fal, to pieniądze wyrzucone w błoto...”). Co począć z portami, drogami, nadbrzeżami, plażami (i ich turystycznym zapleczem)? Wyliczyć można właściwie wszystko, bo cała cywilizacja jest swoistym odbiciem warunków, w jakich przyszło jej żyć. Argumenty Budyko można by ewentualnie przyjąć, przeliczając wartości ludzkich cywilizacji na wydajność w kwintalach z hektara – zakładając, że jego przepowiednie rolne by się sprawdziły. Ale i to jest mocno wątpliwe. Czego nie wiemy? Największe zagrożenia związane z efektem szklarni wynikają z tego, że nie możemy przewidzieć, co stanie się z klimatem, jeżeli nasz „globalny eksperyment” prowadzić będziemy dalej. Słabo jeszcze rozumiemy mechanizm ziemskiego klimatu i choć skład atmosfery (a w szczególności zawartość gazów szklarniowych) z pewnością wywiera na niego znaczny wpływ, to wynikających stąd bezpośrednich i pośrednich efektów nie umiemy dokładnie przewidzieć. Oczywiście, im więcej tych gazów, tym wyższa jest średnia temperatura Ziemi. Ale reguła ta nie dotyczy wszystkich regionów w równej mierze (na niektórych temperatura może nawet się obniżyć, co już obserwujemy) i nie mówi też, o ile stopni temperatura ta miałaby się podnieść. W tym miejscu pojawia się drugi powód do niepokoju. Musimy wziąć pod uwagę sprzężenia zwrotne, a dokładniej – dodatnie sprzężenia zwrotne, które – jak wiadomo – mogą prowadzić prosto do katastrofy. Zasadą wszelkich sprzężeń dodatnich jest to, że jakakolwiek zmiana stanu wywołuje skutki prowadzące do dalszego odchylenia od stanu pierwotnego, i tak do końca, to znaczy albo do zupełnego załamania się układu (czyli katastrofy), albo do osiągnięcia nowego stanu, w którym wpływ sił przeciwnych dalszym zmianom przeważa nad siłami działającymi dotąd. W ten sposób nawet drobne i zdawałoby się niegroźne zmiany początkowe szybko mogą ulec wzmocnieniu i doprowadzić do następstw, wobec których wydawać się mogą całkiem niewinnie. O działaniu sprzężeń dodatnich była już mowa przy rozpatrywaniu ewolucji klimatu na Wenus i Marsie. W jednym przypadku efektem końcowym było rozgrzane piekło, w drugim – mroźna pustynia, a oba stanowiłyby prawdziwą katastrofę dla jakiegokolwiek życia, gdyby takie na którejś z tych planet zaistniało. Ale i na Ziemi takich przykładów nie brakuje. Najprostszy z nich to przypadek albedo. Kiedy klimat ulega niewielkiemu ociepleniu, wówczas powierzchnia terenów pokrytych w zimie śniegiem zmniejsza się (choćby nieznacznie). Im mniej jednak obszarów śnieżnych, tym mniej promieni słonecznych odbijanych jest z powrotem do atmosfery i tym bardziej nagrzewa się powierzchnia Ziemi. Gdy zatem śnieg taje, dodatkowa część promieniowania ulega pochłonięciu (przez glebę lub wodę morską) i Ziemia nieznacznie się ociepla. Wówczas topnieje jeszcze więcej śniegu, Ziemia ogrzewa się jeszcze bardziej itd., aż do stopienia całego śniegu. Oczywiście, dość wcześnie włączają się siły przeciwstawne, ale mechanizm ten z pewnością wywierał pewien wpływ na klimat w okresach przejściowych między okresem lodowcowym i międzylodowcowym. Kiedy Ziemia się ociepla, wzrasta też temperatura wody morskiej. W cieplejszej wodzie rozpuszcza się mniej gazów, gdy więc jej temperatura rośnie, część gazów (w tym dwutlenek węgla) uchodzi do atmosfery, wzmacniając efekt szklarni. Powoduje to dalsze ocieplenie wody morskiej, ucieczkę dwutlenku węgla do atmosfery na jeszcze większą skalę itd., aż do osiągnięcia nowej równowagi. Inna przyczyna wzmacniania niewielkich zmian wywoływanych efektem szklarni może się również wiązać z czynnikami geograficznymi. Czasze lodowe wschodniej Antarktydy i Grenlandii są bardzo grube, a ich krawędzie sięgają do morza. A zatem przyrost lub ubytek lodu nie zmieniają początkowo zasięgu lodów (jedynie jego miąższość) i albedo czasz lodowych się nie zmienia. Inaczej rzecz się ma z lodami Oceanu Lodowatego oraz zachodniej Antarktydy. Tu pokrywa lodowa jest bardzo cienka (na Oceanie Lodowatym jej grubość sięga kilku metrów) i w razie ocieplenia zmniejsza się z obu stron – od góry i od dołu. Może to doprowadzić do szybkiego jej stopienia. Proces ten obserwuje się już od paru lat.1 I chociaż stopienie całego pływającego lodu nie podniesie poziomu morza (bo wzrost ilości wody kompensowany jest przez zmniejszenie jej wyporu), to odsłonięta powierzchnia mórz pochłania znacznie więcej promieni. Podnosi to z kolei ogólną temperaturę obszarów polarnych i przyczynia się w ten sposób do stopienia dodatkowych ilości śniegu na otaczających lądach itd. I ten proces może więc doprowadzić do katastrofy. Czas na podsumowanie. Tym, co niepokoi nas najbardziej, nie jest żaden przewidywany scenariusz przyszłych zmian, lecz to, że zmian tych nie umiemy przewidzieć.2 Żyjemy w okresie destabilizacji dotychczasowego układu pogodowego, a duża liczba dodatkowych sprzężeń uwikłanych w te przeobrażenia sprawia, że przyszłe zmiany mogą być szybkie i dramatyczne. Według różnych scenariuszy, średnia globalna temperatura Ziemi może wzrosnąć do roku 2030 o 3,5°C lub nawet 5°C. Na niektórych obszarach przyrost ten może być znacznie większy, przy czym odnosi się on do dzisiejszych temperatur, i tak wyższych od wartości sprzed rewolucji przemysłowej. Spowodować to może podniesienie się poziomu morza co najmniej o 50 cm. Zmiany te można porównać do tych, które zakończyły ostatnią epokę lodową, tyle że tym razem zachodzić będą ze znacznie większą prędkością. Nie trzeba specjalnej wyobraźni, by zrozumieć, że przestawienie całej gospodarki światowej i przystosowanie jej do nowych warunków może być nadzwyczaj kosztowne. Jeśli, jak chce James Lovelock, Ziemia jest – choćby w metaforycznym sensie – żywą planetą, to może też – jeszcze bardziej metaforycznie – zapadać na zdrowiu (czyli być wytrącaną z pożądanego przez biosferę stanu). Skoro tak, to, jak przy każdej chorobie, i w tym przypadku obowiązuje zasada Hipokratesa: przede wszystkim nie szkodzić. I nawet jeśli Lovelock nie ma racji, zasada ta powinna nas obowiązywać
Czy człowiek może zniszczyć życie na Ziemi?
Katastrofy są dziś w modzie i geologia pokazująca, jak często nawiedzały one Ziemię w przeszłości, walnie się do tego przyczyniła. Wiele współczesnych koncepcji geologicznych przewyższyło pod tym względem nawet dziewiętnastowiecznych katastrofistów spod znaku Georgesa Cuviera, Williama Bucklanda czy Jeana Louisa Agassiza. Opisane przez tych uczonych gigantyczne zalewy, potopy i zlodowacenia nie robią już na nas wrażenia. Tylko żyjący na przełomie XVII i XVIII wieku przyrodnik William Whiston, ze swymi kometami przesuwającymi oś obrotu Ziemi, zmieniającymi klimaty i niszczącymi całe ziemskie życie w ogniu powszechnym, nie ustępuje rozmachem swych wizji uczonym końca XX wieku. W modzie też jest dzisiaj „wielka ekologia” – i przekonanie, że człowiek niebezpiecznie zabawia się z całą biosferą. Z tych dwóch mód czy tendencji narodził się, bo musiał się narodzić, strach, że nasza działalność może wkrótce doprowadzić do rozregulowania mechanizmu biosfery, do wielkiego wymierania organizmów i ostatecznie do zagłady nas samych. Zewsząd słyszymy ostrzeżenia przed skutkami naszych działań, a przekonanie, że człowiek jest najmądrzejszym organizmem dla życia na ziemi od początku jego istnienia, przyjęło się już dość powszechnie. Czy tak jest w istocie? Katastrofy dawne i nowe Lęki kończącego się millenium nie wzięły się znikąd – to pewne. Nie trzeba nikogo przekonywać, że istotnie „źle się bawimy” i że już zbieramy ponure żniwo tej zabawy („antropogenne” wymieranie gatunków na wielką skalę jest faktem oczywistym). Tu jednak chciałbym pokazać, że być może przesadzamy trochę z przekonaniem o własnej wszechmocy i że, co więcej, katastrofy w dziejach Ziemi mogą być postrzegane z odpowiedniej perspektywy jako tyleż niszczące, co twórcze. Że nawet, poniekąd, są one motorem postępu i że my sami zapewne zawdzięczamy im swoje istnienie. Nie ma więc w końcu tego złego, co by na dobre nie wyszło, tyle że trudno przypuszczać, by wyszło to na dobre akurat nam. Źródła współczesnego neokatastrofizmu, podobnie jak jego odpowied...


Widzisz tylko część pracy, aby zobaczyć całość, musisz się zalogować.

Nie masz jeszcze u Nas konta? Na co czekasz? ZAREJESTRUJ SIĘ JUŻ TERAZ

Zapomniałeś hasła? Skorzystaj z formularza przypominającego hasło.


Czytano: 2831 , autor: Mafej , Ocena: 66.68

      Blip Śledzik Twitter Facebook Buzz Wykop

Inne podobne teksty do tytułu Efekt cieplarniany (7)

Efekt cieplarniany - słownik
Efekt cieplarniany i dziura ozonowa
Efekt cieplarniany (10)


Losowe teksty z tej samej kategorii

Cykle biogeochemiczne w biosystemach
Wady i zalety energetyki jądrowej
Lasy tropikalne i ich zagrożenia.
Katastrofy ekologiczne: wyciek ropy w Kuwejcie
Kwaśne deszcze (4)
Ochrona przyrody (2)
Dzikie wysypiska- na przykładzie Szwajcarii
Ekorozwój
Recykling... (3)
FOSFORY SA Gdańsk zanieczyszczenia


Wasze komentarze

Brak komentarzy dla danej pracy.




Zmień kategorię:

Zobacz także:

Pozostałe
Geografia Geografia
Biologia Biologia
Ekologia Ekologia
Historia Historia
Inne Inne
Leśnictwo Leśnictwo
Muzyka Muzyka
Plastyka Plastyka
PO PO
Przedsiębiorczość Przedsiębiorczość
Religia Religia
Sport Sport
Wiedza o kulturze Wiedza o kulturze
WOS WOS

A A A A - zmień wielkość czcionki


Oceń pracę:

Ocena pracy wynosi 66.68.

Informacje o pracy:

⇒Dodano: 2008-11-06 11:00:00
⇒Czytano: 2831
Autor: Mafej


Dodatkowe opcje:

Drukuj stronę
ZGŁOŚ NARUSZENIE
Wyślij znajomemu
Dodaj do ULUBIONYCH



Dodaj komentarz:

Tytuł:

Treść: