Klimat zmieniał się zawsze... cz 16 Bilans energii

Podsumujmy dotychczas zebrane informacje i zobaczmy, czy wszystko do siebie pasuje. Wymuszanie radiacyjne gazów cieplarnianych jest znane dość dokładnie – wynosi ono 3 W/m2. Ochładzający wpływ aerozoli szacujemy na -1,2 W/m2. Efektywnie ogrzewamy więc Ziemię z siłą 1,8 W/m2. Część z tego ociepliła już klimat planety o obserwowane 0,75°C, co (na podstawie znanej czułości klimatu) odpowiada wykorzystaniu wymuszania radiacyjnego równego 1 W/m2. Według tych szacunków Ziemia nie ogrzała się jeszcze do punktu równowagi, do którego brakuje 0,8 W/m2. Powinniśmy więc obserwować, że Ziemia pochłania więcej energii, niż oddaje w kosmos. Możemy to zrobić na dwa sposoby.

Za pomocą obserwacji prowadzonych za pomocą satelitów możemy porównującymi ilość energii docierającej do Ziemi i opuszczającej ją. Okazuje się, że Ziemia otrzymuje od Słońca 0,9 W/m2 więcej energii, niż emituje. W granicach błędu pomiaru i niedokładności siły działania aerozoli jest to doskonała zgodność z wartością 0,8 W/m2

Możemy to sprawdzić jeszcze inaczej. Z zasady zachowania energii wynika, że ta energia musi gromadzić się w układzie. Czy możemy to zaobserwować? Dodatkowa energia powoduje nagrzewanie się atmosfery, gleby i oceanów. Atmosfera ma niewielką pojemność cieplną, gleba jest dobrym izolatorem i nagrzewa się powoli, więc zdecydowana większość tej dodatkowej energii magazynowana jest w oceanach, które zwiększają swoją temperaturę.

Ogrzewanie się Ziemi

Ogrzewanie się Ziemi – szczególnie oceanów względem poziomu z roku 1950. (IPCC 2007)

Nagrzewają się zarówno powierzchniowe warstwy wody, jak i głębiny oceaniczne, co od roku 2003 mierzymy za pomocą tysięcy zautomatyzowanych boi sieci Argo, które dokonują pomiarów temperatury i zasolenia wody. Boje te zanurzają się na głębokość 2 kilometrów, po czym wynurzają się na powierzchnię i przekazują dane za pomocą łączności satelitarnej.

Rozmieszczenie boi Argo

Rozmieszczenie sieci boi Argo w oceanach we wrześniu 2007 roku.

Sieć Argo pozwoliła na precyzyjne określenie ilości gromadzącej się w oceanach energii.

Magazynowanie ciepła w górnej warstwie oceanów

Magazynowanie ciepła w górnej, liczącej 2000 metrów warstwie oceanów w okresie 2003-2008 na podstawie danych sieci Argo.

Wzrost energii gromadzonej przez oceany odpowiada pochłanianiu 0,77 W/m2, a po doliczeniu kolejnych kilku setnych wata pochłaniania energii prze lądy i atmosferę, również otrzymujemy wynik w granicach 0,8-0,9 W/m2.

Dla uproszczenia możemy to podsumować w następujący sposób – wyemitowane przez nas gazy cieplarniane działają obecnie wymuszaniem radiacyjnym równym 3 W/m2 (co prowadziłoby do wzrostu temperatury powierzchni o 3*0,75=2,25°C), jednak aerozole blokują około 1 W/m2, więc wprowadzone przez nas zaburzenie wynosi około 2 W/m2 (co doprowadziłoby do ogrzania się powierzchni o 2*0,75=1,5°C). Oceany nagrzewają się powoli, na razie więc temperatura powierzchni wzrosła o 0,75°C. Druga połowa ocieplenia „jest więc w drodze”. Gdybyśmy więc ustabilizowali koncentrację dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych na obecnym poziomie przy zachowaniu emisji cząsteczkowych, to temperatura wzrosłaby jeszcze o następne 0,75°C, czyli o 1,5°C łącznie. Gdybyśmy utrzymali koncentrację gazów cieplarnianych na obecnym poziomie i zaprzestali emitowania aerozoli, to działanie pełnych 3 W/m2 doprowadziłoby do wzrostu temperatury powierzchni o 2,25°C.

Naturalne zmiany wymuszanie radiacyjnego, związane ze zmianami orbity Ziemi, nie wynoszą nawet 1 W/m2. Tak słaby czynnik był w stanie zmieniać klimat planety w tak olbrzymim stopniu jedynie dzięki wspomaganiu ze strony potężnych dodatnich sprzężeń zwrotnych – zmian powierzchni pokrywy lodowej i wyzwalania gazów cieplarnianych z oceanów. Powolna była też skala czasowa zmian czynnika wymuszającego – liczona w dziesiątkach tysięcy lat cykli orbitalnych. Taka też była skala czasowa zachodzących zmian.

Nasz obecny wpływ na klimat jest o rząd wielkości większy od naturalnego, a jego skala czasowa jest liczona w dziesiątkach lat, a nie dziesiątkach tysięcy lat, tempo zmian jest tak zawrotne, że nie znajduje precedensu w historii.

Działające w cyklu epok lodowcowych powolne potężne sprzężenia zwrotne wciąż są aktywne, odpowiadając – jak zwykły to robić od milionów lat – na zewnętrzne zaburzenia temperatury. Z wykresu zmian temperatur w cyklu epok lodowcowych można zauważyć, że o ile narastanie lądolodu i spadek temperatury były zjawiskiem długotrwałym, to ocieplenia i rozpad lądolodu przebiegały bardzo szybko – i nic w tym dziwnego – o ile narastanie lądolodu jest związane z powolną akumulacją masy opadów, to jego roztapianie się i rozpad jest szybkim procesem, napędzanym przez dodatnie sprzężenia zwrotne. Jeszcze niedawno wydawało nam się, że lodowce reagują powoli na zmiany temperatury. Dziś nie jesteśmy już tego tacy pewni.

Następna część: Utrata masy przed lądolody

Dodaj komentarz

Kod
grakalkulator kalkulator zuzycia ciepla

Informacje

Linkownia

Wykonanie PONG, grafika GFX RedFrosch.



logowanie | nowe konto