Ostatnimi czasy obserwuje się symptomy ogromnych zmian w Arktyce, a koncentracja metanu w tych rejonach osiągnęła nigdy wcześniej nie występujący, niesłychanie wysoki poziom.
Wynika to z faktu, że sztucznie przyspieszany jest naturalny, liczony w milionach lat rytm Ziemi, co jest konsekwencją szybko postępującej, zmiany akumulacji energii w atmosferze. Obecnie proces ten przeniósł się poniżej poziomu wód oceanicznych, objął też wieczną zmarzlinę, zajmującą znaczne połacie półkuli północnej. To z kolei wywiera zwrotny wpływ na procesy zachodzące na powierzchni Ziemi.
Zjawisko widać szczególnie wyraźnie na przykładzie „drugiego” najważniejszego gazu cieplarnianego powodującego obecną zmianę klimatu – metanu. Jego przyszły wpływ na klimat może być dużo większy, niż się na pierwszy rzut oka wydaje. A to z kilku kluczowych przyczyn.
Po pierwsze: przyspiesza proces uwalniania metanu z wiecznie (w każdym razie w skali tysięcy lat) zamarzniętych depozytów geologicznych, które – w normalnej sytuacji byłoby powolne. Po drugie: zjawisko to uruchamia przyspieszającą, radykalną geologicznie, zmianę atmosfery globu.
Metan
Metan, czyli CH4 posiada znaczny potencjał jako gaz cieplarniany, gdyż każda wyemitowana tona metanu jest wielokrotnie bardziej skuteczna w absorbowaniu i wtórnej emisji promieniowania, niż tona jego bardziej znanego kuzyna – CO2.
Co do globalnego bilansu akumulacji energii netto – zjawiska trochę myląco, ale bardzo powszechnie zwanego „zmianą klimatu” – to uważa się, że CH4 odgrywa rolę mniej krytyczną, niż CO2.
Rysunek 1. Wymuszanie radiacyjne długo żyjących gazów cieplarnianych względem poziomu odniesienia w 1750 roku. NOAA.
Tym niemniej metan odgrywa jednak ogromną rolę w procesie wychwytu energii (ciepła) w atmosferze, stanowiąc bardzo niekorzystny i często niezrozumiany należycie składnik zjawiska zmiany klimatu.
Chyba jeszcze bardziej interesujące – aczkolwiek rzadko dostrzegane znaczenie ma fakt, że ogólny procentowy wzrost stężenia metanu atmosferycznego w odniesieniu do epoki przedindustrialnej jest również znacznie większy, niż całkowity procentowy przyrost stężenia CO2 w tym samym okresie. Całkowita koncentracja metanu atmosferycznego wzrosła od około 750-800 ppb [części na miliard] do ponad 1800 ppb, czyli ponaddwukrotnie, podczas gdy koncentracja dwutlenku węgla wzrosła od około 280 lub 290 ppm [części na milion] do około 400 ppm, a zatem o mniej niecałe 50%.
Rysunek 2. Zmiany stężeń CO2 i CH4 w ostatnich 10 000 lat. Powiększenie z rysunku 2. „0” oznacza 1 rok n.e. Źródło EPA.
Obecna koncentracja metanu, podobnie zresztą, jak koncentracja CO2, znacząco „skoczyła” w górę, w porównaniu z długoterminowym, geologicznym historycznym wzorcem globalnym. I do tego istnieje poważne ryzyko, że te koncentracje nie tylko pozostaną wysokie (co powoduje, że obecnie prowadzone oszacowania przyszłego wpływu metanu są dalece niedoszacowane), ale że będzie szybko rosnąć – możliwe, że w formie „eksplozji” w rozumieniu najbliższej przyszłości i w geologicznej skali czasu.
Rysunek 3. Wieczna zmarzlina. Science World Report 2014 via ClimateState
Poziom koncentracji metanu w Arktyce ‘wyskoczył’ znacznie, znacznie wyżej i szybciej niż się spodziewano. A to zjawisko z kolei stanowi coraz silniejszy sygnał zmian zachodzących w Arktyce, a więc sygnał, który może zwiastować dość ponury scenariusz.
Metan, a ograniczenia naszych wyobrażeń
Jak wynika z badań podsumowanych przez EPA, w ciągu ostatniego co najmniej miliona lat, zanim nastała rewolucja przemysłowa, poziom metanu atmosferycznego nigdy nie przekroczył 800 ppb [części na miliard]. W ostatnim sześćdziesięcioleciu odnotowaliśmy raptowny skok tego stężenia do obecnej wartości około 1800 ppb. W geologicznej skali czasowej jest to po prostu eksplozja.
Rysunek 4. Zmiany stężeń CO2, CH4 w ostatnich 800 000 lat. „0” oznacza 1 rok n.e. Źródło EPA.
Wpływy zwiększonego wtórnego promieniowania cieplnego energii zatrzymanej ponad powierzchnią Ziemi przez gazy cieplarniane, przy ich rosnącej koncentracji, prowadzi do globalnego gromadzenia się energii w systemie klimatycznym. Nagrzewają się oceany i grunt (w którym przyspieszają procesy rozkładu materii organicznej), ciepło topi też lód, który odsłania ciemny ląd i wodę, przez co mniejsza ilość światła słonecznego jest odbijana z powrotem w przestrzeń kosmiczną w postaci promieniowania krótkofalowego, które zasadniczo nie jest wychwytywane ani absorbowane przez gazy cieplarniane, a zamiast tego, w końcu nastąpi wypromieniowanie energii w paśmie promieniowania podczerwonego, które będzie wtórnie wychwytywane przez gazy cieplarniane.
Na to wszystko nakłada się nieliniowość natury wzmocnienia radiacyjnego netto, wskutek czego obecność gazów cieplarnianych których kilkaset ppm CO2 i ppb CH4 oraz małe ilości kilku innych gazów cieplarnianych wystarczają na to, aby utrzymywać na globie stan średniej temperatury, na poziomie około 14oC, co zapobiega doprowadzeniu Ziemi do postaci pozbawionej życia zamarzniętej kuli lodu o średniej temperaturze -18oC. Jednak na całe szczęście podwojenie opisanych wartości stężeń nie spowoduje po prostu wywindowania średniej temperatury Ziemi do 46oC, co z kolei zmieniłoby Ziemię w piec. Ten poglądowy opis jest w bardzo dużym stopniu uproszczony, ale ukazuje stopień złożoności zjawiska.
Uproszczenie to pozwala uwypuklić niekorzystny fakt, że wystarczająco duży wzrost koncentracji gazów cieplarnianych, poza innymi efektami, prawdopodobnie w ostatecznym efekcie podwyższy temperaturę Ziemi „tylko” o kilka stopni, w zależności od istniejących sprzężeń zwrotnych i innych zjawisk, ale to wystarczy, aby zrozumieć, że rośnie zakres ryzyka wystąpienia skutków końcowych, w postaci dużych, jeśli nie radykalnych, zmian klimatycznych.
Dzieje się tak całkowicie wbrew dawnym poglądom, jakoby człowiek nie był w stanie wystarczająco silnie wpływać na swoje środowisko globalne. To przekonanie pokutuje jeszcze w wielu pojedynczych i seryjnych opracowaniach literaturowych, w których próbuje się podtrzymywać ów archaiczny pogląd.
Ponadto, ponieważ więcej pierwiastkowego węgla pozostaje w depozytach geologicznych, w postaci związanej w metan, w wiecznej zmarzlinie oraz jeszcze obecnie zamarzniętym, ale już powoli topniejącym dnie mórz, niż tegoż węgla przebywa w atmosferze (i setki razy więcej, niż pierwiastkowego węgla związanego w metan) a także prawdopodobnie półtora raza więcej niż węgla w wiecznej zmarzlinie na stałym lądzie, (który będzie emitowany zarówno jako dwutlenek węgla jak i jako metan), więc realistycznie rzecz ujmując, naszym prawdziwym problemem nie jest to, ile zwierząt w naszej hodowli bydła przeżuwa pokarm, nie są problemem mokradła, składowiska odpadów, wycieki gazu ziemnego lub wydobycie paliw kopalnych, czy też transport, a w obecnej chwili dominujące znaczenie ma postępujący trend wzrostowy temperatury oceanu i topnienie pokrywy lodowej, a także niepewny, ale potencjalnie olbrzymi efekt klimatyczny na obszarach, które byłyby potencjalnie zamarznięte przez długi okres czasu, stanowiąc depozyt gazowego metanu, a także innych związków węgla.
A zatem, postępujące ocieplenie będzie powodować znaczny wzrost koncentracji metanu, co w miarę upływu czasu będzie nabierać znaczenia większego, niż mogłoby się w pierwszej chwili wydawać, chociaż to tradycyjnie właśnie metan jest postrzegany „łagodniej”, niż dwutlenek węgla, dzięki swej mniejszej koncentracji i krótszemu okresowi trwałości.
Innymi słowy, kluczowego znaczenia nabierze średnia koncentracja gazu obserwowana w funkcji czasu. Dlatego przyszłe średnie poziomy stężeń mają o wiele większe znaczenie, niż efekty oddziaływania metanu standardowo prognozowane w oparciu o dzisiejsze jego poziomy stężeń i przy założeniu jego krótkiego okresu trwałości.
Powyższe stwierdzenie zapewne nabiera jeszcze większego znaczenia, niewykluczone, że znacznie większego. Jeśli bowiem kiedykolwiek nastąpi jakiś bardzo duży dopływ gazu do atmosfery w krótkim czasie, lub gdy wystąpi szybka seria takich emisji, w okresie czasu wystarczająco krótkim na to, aby znacząco zaistniał wzmocniony krótkoterminowy efekt wychwytu energii.
Jeśli uwzględnić olbrzymie ilości metanu obecnego w strefach przydennych płytkich mórz, a także gigantyczne ilości węgla zmagazynowanego w wielkich połaciach wiecznej zmarzliny na półkuli północnej, który to węgiel w dużej części ulotni się jako metan, w miarę topnienia wiecznej zmarzliny, jak to już się pomału dzieje, to wielki, ciągły, a wręcz narastający dopływ metanu do atmosfery staje się wysoce prawdopodobny, w ciągu względnie krótkiego (geologicznie) okresu czasu, podczas gdy już zachodzą pewne narastające procesy uwalniania metanu w wyniku samych zmian w atmosferze, bardziej niż w wyniku będących jeszcze pod jakąś (choćby teoretyczną) kontrolą, bezpośrednich emisji człowieka.
Wielu naukowców uważa, że ma miejsce krótki okres szybkich zmian geologicznych, będących wynikiem obecnego ogromnego i rosnącego bilansu energetycznego Ziemi z powodu emisji do atmosfery pojemnej i trwałej pułapki gazowej, wywołującej długotrwałą akumulację ciepła. Tak więc istniejąca i rosnąca emisja metanu zwiększa znacząco podażową stronę równania bilansu energii. Ta dostawa ciepła z kolei w ciągu minionych kilkuset lat, a szczególnie w okresie ostatnich 50 lat, zwiększyła bieżące koncentracje samego tylko dwutlenku węgla, podnosząc je do wartości prawdopodobnie nie spotykanej na Ziemi od wielu milionów lat.
A w razie szybkiej (geologicznie) zmiany klimatu, co może nastąpić w każdej chwili i jest coraz bardziej możliwe w miarę ocieplania się oceanów ze znaczną szybkością, w miarę ubywania lodu na obu biegunach, co też przyspiesza, szybkiego uwolnienia znacznych ilości metanu, z jego dużym potencjałem ociepleniowym, w porównaniu do dwutlenku węgla, znacząco nasili zakres przekształcania klimatu, być może w kierunku jego całkowitej i fundamentalnej przebudowy.
Mamy tu do czynienia z sytuacją, która mocno przerasta naszą wyobraźnię, jako że mamy tendencje do samoograniczenia wyobrażeń do skali, jaką sami możemy obserwować na co dzień, i nie potrafimy ogarnąć wyobraźnią tego, co w istocie znaczy mająca trwać wiele setki tysięcy lat zmiana składu i własności atmosfery, wprowadzona w bardzo krótkim czasie geologicznym. Nie wyobrażamy sobie, co to w rzeczywistości oznacza dla bilansu energetycznego Ziemi. Na domiar złego, dostępne są setki milionów wpisów internetowych i niezliczone inne działania usiłujące zdezawuować samą ideę ocieplenia, wmawiają przestarzałe poglądy, wbrew rozumowi i nieustannie wtłaczające do obiegu informacyjnego nieracjonalne, destrukcyjne argumenty i stwierdzenia, wszystko w oprawie bezmiernej, pustej retoryki. Wciąż postrzegając problem, jako „abstrakcję”.
Jednak już teraz widać wyraźnie, że fundamentalna zmiana klimatyczna, która wystąpi daleko później, niż jej początkowa przyczyna, jaką są zmiany bilansu energii naszej planety, przestała być abstrakcją.
Michał Pyka na podst. Is the Risk of Methane Being Greatly Under Underestimated?
