Według informacji opublikowanych przez NASA lato 2023 roku było najcieplejszym od 1880 roku [1], kiedy to rozpoczęto systematyczne prowadzenie pomiarów temperatury globalnej. I chociaż ciepłe czy wręcz gorące lato powinno budzić pozytywne skojarzenia, to nie jest to dobra informacja dla naszej planety.

Postępujący wzrost temperatury na Ziemi jest przyczyną zmian klimatycznych. Jednym ze skutków takich procesów jest topnienie pokrywy lodowej stref polarnych i górskich. Uwalniana w ten sposób woda zasila morza i oceany powodując wzrost ich poziomu. Na razie dzieje się bardzo powoli, o kilka centymetrów każdego roku. Jednak w dłuższej skali czasowej wiele terenów przybrzeżnych może ulegać stałemu lub okresowemu zalaniu.

Zmiany poziomu mórz

Poziom wód w oceanach i morzach ulegał zmianom na przestrzeni czasu. W jednych epokach geologicznych wzrastał, w innych - spadał. Takie długookresowe zmiany poziomu wód następujące w skali całego globu związane są z obiegiem wody w przyrodzie oraz ze zmianami objętości basenów oceanicznych na skutek ruchu płyt skorupy ziemskiej i wypiętrzania kontynentów. Drugim z ważnych czynników wpływających na poziom wód jest panująca na Ziemi temperatura.

Woda na Ziemi odbywa swą nieustanną podróż z miejsca w miejsce i przez różne stany skupienia. To, czy występuje jako płynna woda, para wodna czy lód uzależnione jest od aktualnej w danych czasach temperatury w danym miejscu naszej planety.

Efekt cieplarniany

W obiegowej opinii utrwaliło się przekonanie, że efekt cieplarniany jest czymś niekorzystnym i groźnym dla Ziemi. Owszem, jednak wymaga to komentarza. Problemem nie jest obecność gazów cieplarnianych w atmosferze ziemskiej, tylko ich ciągle wzrastająca ilość.

Zawartość gazów cieplarnianych (takich jak dwutlenek węgla, metan, tlenek azotu, para wodna) jest naturalną cechą atmosfery ziemskiej. Co więcej ich obecność powoduje równowagę temperatury, przyczyniając się do rozwoju życia na naszej planecie.

Ciepło docierające do powierzchni Ziemi ze Słońca podlega częściowemu odbiciu w atmosferze, reszta dociera do powierzchni Ziemi. Następnie energia z powierzchni wypromieniowywana jest jako ciepło. Jednak atmosfera stanowi barierę zapobiegającą wydostawaniu się energii cieplnej z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Bez tej dodatkowej warstwy, osłaniającej Ziemię niczym ciepły szal, jej powierzchnia byłaby narażona na wychłodzenie do temperatur tak niskich, że o życiu i rozwoju organizmów nie byłoby mowy. Problemem jest natomiast wciąż wzrastające stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze skutkujące “ponadprogramowym” wzrostem temperatury. Warstwa izolacyjna Ziemi (ilość gazów cieplarnianych) może być więc za mała, jak i za duża. Obecnie zbliżamy się do tej drugiej skrajności. A to z kolei jest już zjawiskiem niekorzystnym dla życia na Ziemi.

Naturalnym źródłem pewnych ilości dwutlenku węgla uwalnianego do atmosfery jest aktywność wulkanów, a metan uwalniany jest między innymi z bagien. Jednak od czasu rozwoju cywilizacji, a następnie rewolucji przemysłowej, główny wkład w produkcję gazów cieplarnianych ma aktywność ludzka. Zwiększona ilość gazów cieplarnianych powstrzymuje wypromieniowywanie ciepła na zewnątrz atmosfery ziemskiej, a w efekcie temperatura przy powierzchni wzrasta. [2], [3], [4]

Przyczyny wzrostu poziomu mórz

Dlaczego wzrost temperatury miałby być czymś niekorzystnym? Jednym z powodów jest fakt, że wzrost temperatury przy powierzchni Ziemi bezpośrednio przekłada się na los pokrywy lodowej. Woda uwalniana z topniejących lądolodów i pokrywy śnieżnej spływa do mórz i oceanów. Dodatkowo wzrost temperatury powoduje ogrzewanie wody. Ta w wyniku rozszerzalności cieplnej zwiększa swoją objętość, co również wpływa na dalsze podnoszenie poziomu wody w akwenach.

Z uwagi na to, że topnienie lodowców jest procesem rozłożonym w czasie, następuje przesunięcie w czasie między przyczyną, jaką jest wzrost temperatury, a skutkiem, w postaci wzrostu poziomu mórz. Dlatego efekty obecnego wzrostu temperatur przyczynią się do wzrostu tempa topnienia lodowców na przestrzeni kolejnych dziesięcioleci. Podobnie potencjalne zmniejszenie tempa wzrostu temperatur, na przykład na skutek działań w zakresie modernizacji energetyki czy ochrony środowiska, nie spowoduje natychmiastowego wyhamowania wzrostu poziomu mórz. Dlatego tym bardziej nie możemy odkładać zmian w czasie.

Należy też rozróżnić dwie sytuacje. Bryły lodu pływające w toni wodnej - takie, jak góry lodowe, które oddzieliły się od lądolodu - topniejąc nie powodują wzrostu poziomu wody w akwenie, w którym się znajdują. Dzieje się tak dlatego, że woda uwolniona z topniejącej bryły lodu zajmuje dokładnie tę samą objętość, co zanurzona część bryły lodowej (matematyczne uzasadnienie, dlaczego tak się dzieje znajdziecie oglądając film). Odmiennie wygląda sytuacja w przypadku topnienia lodowców spoczywających na skalnym podłożu kontynentów. Uwalniana z nich woda zasila rzeki lub bezpośrednio morza i oceany. A to powoduje wzrost poziomu wody w tych zbiornikach.

Temperatura rośnie

Według analizy prowadzonej przez naukowców z Goddard Institute of Space Studies, należącego do NASA, średnia globalna temperatura na Ziemi wzrosła od 1880 r. co najmniej o 1,1° C. Większa część tego ocieplenia przypada na okres od 1975 roku [5]. Jest to efekt następującego w ostatnich 250 latach ciągłego zwiększenia koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze w wyniku działań ludzkich polegających między innymi na spalaniu paliw kopalnych, ale także na wycinaniu lasów, pochłaniających dwutlenek węgla. Można by pomyśleć, że to „zaledwie” 1,1° C, jednak już taki wzrost leży u podstaw zmian klimatycznych, których efekty odczuwamy na własnej skórze każdego roku. Coraz częściej mierzymy się z gwałtownymi załamaniami pogody, powodziami, olbrzymimi upałami czy suszami.

Tempo wzrostu poziomu mórz

Obecnie co roku poziom oceanów podnosi się o... kilka milimetrów. Wydaje się, że to niewiele, jednak tak niewielkie wzrosty po dziesięcioleciach dadzą już znaczną zmianę. Co za tym idzie najniżej położone tereny oraz wybrzeża, przy braku wdrożenia rozwiązań przeciwpowodziowych, z biegiem czasu będą narażone na podtopienia a nawet całkowite zalanie. W dłuższej skali czasowej z mapy świata może zniknąć wiele miast, a nawet znaczna część terytoriów niektórych państw.

Od 1880 roku, kiedy rozpoczęto prowadzenie pomiarów, do czasów obecnych, poziom wód wzrósł średnio o około 21-24 cm. [6] W latach 1901-1970 średnie tempo wzrostu poziomu morza wynosiło 1,3 mm na rok. Jednak zjawisko to przyśpieszyło i w latach 1971-2006 było to już 1,9 mm na rok, a w okresie 2006-2018 nawet 3,7 mm na rok. [7]

W zależności od zastosowanego modelu i przyjętych założeń przewidywany wzrost poziomu mórz do 2100 roku może wynieść od kilkudziesięciu centymetrów do 1 m lub nawet przekroczyć tę wartość. W kolejnych stuleciach może być to już wzrost o kilka metrów. [8]

Dla porównania, kalkuluje się, że całkowite stopnienie pokrywy lodowej Grenlandii spowodowałoby wzrost poziomu mórz o 7 m w porównaniu do stanu obecnego. [9]

Wzrost poziomu mórz nie będzie jednak trwał w nieskończoność, ponieważ na Ziemi istnieje skończona ilość wody. Teoretycznie wraz ze stopieniem całej pokrywy lodowcowej i wiecznej zmarzliny cała zmagazynowana w nich woda trafiłaby do oceanów i dalszy wzrost mógłby być związany już tylko z rozszerzalnością termiczną wody. Przyjmuje się, że stopnienie wszystkich lodowców spowodowałoby wzrost poziomu mórz o 60 m [10]. Byłoby to jednoznaczne ze zniknięciem wielu obszarów (zwłaszcza przybrzeżnych, wyspiarskich oraz nizinnych) pod wodą, jednak nie spowodowałoby drastycznego zmniejszenia powierzchni lądów oraz ich głównych zarysów.

Wzrost poziomu mórz i oceanów niesie za sobą wiele konsekwencji. Są nimi na przykład: utrata terenów mieszkalnych, rolniczych, przemysłowych, zwiększenie częstotliwości i siły sztormów, niszczenie infrastruktury przybrzeżnej, erozja wybrzeży, zmiany w środowisku naturalnym, a także znaczna utrata terytoriów dla małych wysp, dla których bez mała każdy metr kwadratowy przekłada się na realne korzyści z turystyki.

Wszystko to brzmi przerażająco, ale też bardzo ogólnie, prawda? A przecież wszystkie te zjawiska dotyczą bardzo konkretnych miejsc. Żeby łatwiej to sobie wyobrazić warto skorzystać z ogólnodostępnych narzędzi informatycznych, przy pomocy których każdy może przeprowadzić symulacje i dowiedzieć się czy jego ulubionej plaży lub miastu grozi zniknięcie pod wodą. Poniżej przykłady takich aplikacji. Najpierw jednak kilka słów o zasadach ich działania.

W oparciu o mapy hipsometryczne lądów można precyzyjnie wskazać tereny, które ulegną zalaniu w momencie podniesienia poziomu mórz o konkretny przedział (np. które tereny ulegną zalaniu po wzroście poziomu wód np. o 10 cm, 1 m, 5 m itd.). Nie uwzględniają one wpływu infrastruktury przeciwpowodziowej poszczególnych rejonów, zmieniającej rzeczywistą sytuację poszczególnych terenów. Natomiast przewidzenie skali czasowej, w której nastąpi taki wzrost jest kwestią modeli matematycznych bazujących na dotychczasowych danych na temat poziomu mórz i tempa ich zmian, a także na podstawowych prawach fizyki i szeregu informacji na temat zależności i zmian w systemie klimatycznym Ziemi.

W myśl zasady, że jeden obraz jest w stanie opisać więcej niż tysiąc słów zachęcamy do samodzielnego przeprowadzenia symulacji.

• Prognozy obszarów narażonych na zalewanie do 2100 roku w przypadku braku osłony przeciwpowodziowej
• Mapa obszarów narażonych na zalewanie przy konkretnych progach wzrostu poziomu mórz przy braku ochrony przeciwpowodziowej
• Narzędzie do wizualizacji przewidywanych wzrostów poziomu mórz według raportu IPCC 6th Assessment Report (AR6)

Bibliografia:

[1] www.nasa.gov/news-release/nasa-announces-summer-2023-hottest-on-record/

[2] climatekids.nasa.gov/greenhouse-effect/

[3] youtu.be/SN5-DnOHQmE

[4] www.geolsoc.org.uk/factsheets

[5] earthobservatory.nasa.gov/world-of-change/global-temperatures

[6] www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-global-sea-level

[7] www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_SPM.pdf

[8] www.ipcc.ch/report/ar6/syr/downloads/report/IPCC_AR6_SYR_SPM.pdf

[9] sealevel.nasa.gov/news/178/greenlands-rapid-melt-will-mean-more-flooding

[10] sealevel.nasa.gov/understanding-sea-level/global-sea-level/ice-melt