Nauka o klimacie Aleksandra E. Kardaś 8,6
ocenił(a) na 102 lata temu Super. Wreszcie poskładałem do kupy całą klimatyczną układankę i polecam książkę każdemu, kto chce zrozumieć skąd cała ta panika klimatyczna wokół nas. Czy wszyscy aktywiści działający na rzecz ochrony klimatu znają fakty przedstawione w tej książce? Pewnie nie. Czy znają je politycy? Na pewno nie. Ale warto je znać. A są to takie informacje jak:
1. Albedo Ziemi - Ziemia w ciemnym kolorze pochłania więcej promieniowania niż w jasnym kolorze. Czyli zanik lodu powoduje zwiększone nagrzewanie planety. Co ciekawe - jeśli na skutek wzrostu stężenia CO2 ten lód już się stopi, to aby "schłodzić" Ziemię, nie wystarczy zredukować atomsferyczne CO2 do stężenia wyjściowego. Zmiana albedo sprawi, że Ziemia będzie i tak chłonęła więcej promieniowania słonecznego i i tak się będzie nagrzewać. Jest to jeden z przykładów dodatnich sprzężeń zwrotnych, jakich w systemie klimatycznym wiele, a z jakich nie zdajemy sobie sprawy.
2. Fajnie opisany jest sposób działania warstwy cieplarnianej CO2 w atmosferze na przykładzie efektu szklarni: promieniowanie termiczne emitowane z Ziemi jest na pewnej wysokości pochłaniane przez CO2, a następnie... wypromieniowywane w losowym kierunku... Więc połowa wraca na Ziemię! Co z tego wynika? O ile bez CO2 całe promieniowanie termiczne ulatywało z Ziemi, to teraz nie dość, że nie ulatuje, to jeszcze jest zawracane do Ziemi. Energia dopływająca do Ziemi ze Słońca i wtórnie emitowana z cząsteczek CO2 jest wyższa niż ta, która Ziemię opuszcza! Ziemia gromadzi energię, a więc nagrzewa się. Trwać to będzie aż do momentu gdy promieniowanie termiczne, którego siła wzrośnie z temperaturą, zrównoważy ponownie dopływ energii do powierzchni planety. Tak działa CO2 na temperaturę Ziemi.
3. Co ciekawe, CO2 "zawraca" energię termiczną do planety przed osiągnięciem stratosfery. Zatem stratosfera jest słabiej ogrzewana i stygnie. Ten fakt ma duże znaczenie w określeniu tego, co jest aktualnie źródłem zmian klimatu: np. aktywność słoneczna nie powinna podgrzewać powierzchni Ziemi kosztem temperatury stratosfery!
4. W książce opisywana jest też rola oceanów w kompensowaniu zmian stężenia CO2 w atmosferze. Mianowicie, CO2 rozpuszcza się w wodzie i tam reaguje z węglanem wapnia (jony CO3(2-) -> 2HCO3(-),wytrącając jego stężenie ze stanu równowagi, na osiągnięcie której potrzeba następnie wiele czasu. Skutkiem tego jest ograniczenie wapnia dostępnego dla skorupiaków i koralowców w oceanach i ich wymieranie. Ponadto, "pojemność" oceanów na wchłanianie CO2 może wkrótce się wyczerpać, a zmiany klimatu przyspieszą.
5. Wieczna zmarzlina - zamarznięte tereny północnej Eurazji, koło podbiegunowe. Co stanie się, gdy one rozmarzną? Otóż materia organiczna, która tam jest zgromadzona zacznie się rozkładać. A co wtedy? Wtedy pojawi się CO2 z rozkładu tej materii i da dodatkowy wkład do stężenia atmosferycznego.
6. A co CO2 robi jeszcze oprócz efektu cieplarnianego? Ogłupia nas. Możliwości intelektualne człowieka spadają z rosnącym poziomem CO2 w atmosferze. Zauważalne efekty występują już przy stężeniach 50% większych niż aktualnie w atmosferze.
7. Ale przecież kiedyś było więcej CO2 w atmosferze... Co z nim się stało? Ziemia posiada termostat węglowy. Ze wzrostem temperatury, rośnie ilość pary w atmosferze, a z nią deszcze. W kropelkach deszczu CO2 się rozpuszcza i reaguje ze skałami wapiennymi, tworząc osady, które ostatecznie (w skali setek milionów lat),wracają do płaszcza Ziemi. Ten proces jest zbyt powolny dla nas.
8. A jak kiedyś Ziemia przetrwała przy wysokich stężeniach CO2, np. powyżej 1000ppm? Otóż moc słońca setki milionów lat temu była niższa niż obecnie. Moc Słońca od początku wzrosła o około 30%. Tak więc w początkach historii Ziemi potrzebny był silny efekt cieplarniany aby ją dogrzać, obecnie jest on zbędny i szkodliwy.
9. Rozbuchana szklarnia: co dzieje się z niekotnrolowanym efektem cieplarnianym pokazuje przykład Wenus: temperatura rośnie, a bilans energii dopływającej i odpływającej z planety wciąż się nie zgadza. Wreszcie wyparowują oceany, a woda z tej pary pod wpływem choćby promieniowania kosmicznego rozbija się na wodór i tlen. Wodór ulatuje w kosmos i... planeta bez wody staje się niezdatna do życia.
10. Czy czeka nas zagłada? Niekoniecznie - geoinżynieria. Jedną z ciekawych obserwacji klimatycznych jest efekt działania wulkanów: wulkany emitują do atomsfery CO2, co zwiększa efekt cieplarniany. ALE: emitują też do stratosfery pyły, które zwiększają albedo Ziemi: Ziemia odbija promienie słoneczne, które nie docierają do powierzchni. Ziemia staje się chłodniejsza. Można zatem próbować rozpylać sztuczne aerozole w stratosferze i tak ją przyciemnić. Innymi pomysłami jest aktywne usuwanie CO2 z atmosfery.
Innym podejściem związanym z albedo jest wytwarzanie nad oceanem sztucznych chmur czy spienianie oceanicznej wody.
Jednym ze skutecznych "urządzeń" do usuwania CO2 są rośliny fotosyntezujące. Ale one zrzucają liście, które gniją, a potem zgromadzony w nich węgiel wraca do atmosfery...
Ale można taką biomasę zabezpieczyć tak, aby węgiel nie wrócił do atmosfery. Problem: taki sposób wiązania CO2 to powolny proces.
11. Ciekawy jest temat zmian poziomu morza w miarę ocieplania się klimatu. Wraz z topieniem się lądolodów Antarktydy, Grenlandii można spodziewać się wzrostu poziomu oceanów o kilkadziesiąt metrów. Ale co ciekawe, niekoniecznie w Europie. Dlaczego? Bo obecnie lądolód Grenlandii przyciąga do siebie wodę grawitacyjnie! Po stopieniu, wprawdzie wzrośnie globalny poziom mórz, ale spadnie grawitacyjny efekt Grenlandii.
12. A skąd w ogóle wiadomo o tym jak Ziemia reaguje na zmiany CO2? W książce oprócz metod opartych na prawach fizyki, podawany jest zapis paleoklimatyczny i sposób określania zawartości CO2 w atmosferze i temperatury (np. poprzez pęcherzyki gazu w rdzeniach lodowych, skład izotopowy lodu, kopalnej materii organicznej).
Ogółem, mnóstwo ciekawych, ważnych wiadomości, polecam! Pozdrawiam też Szymona Malinowskiego, z którym ze 20 lat temu zdarzało mi się "dyskutować" na grupie pl.sci.fizyka :)