Ekstremalne powodzie, przedłużające się susze, fale piekielnych upałów, potężne opady deszczu i tym podobne. Czy tylko wydaje się, że zaczęły być w ostatnich latach normą? Nie – jak wynika z danych zebranych przez firmę reasekuracyjną Munich Re (patrz część 1) one rzeczywiście stały się częstsze. Ale czy to wynik antropogenicznej zmiany klimatu, czy tylko naturalnych zmian? W końcu notowano powodzie i susze od początków ludzkości, zanim węgiel, ropa i gaz umożliwiły obecny uprzemysłowiony świat.
Do niedawna naukowcy mogli tylko mówić, że ekstremalne zjawiska są „spójne” ze zmianą klimatu spowodowaną przez gazy cieplarniane, które emituje człowiek. Jednak teraz zaczynają mówić, że ryzyko tych zjawisk wzrosło z powodu zmian w atmosferze spowodowanych przez człowieka – i że wiele poszczególnych zjawisk nie wystąpiłoby tak samo bez globalnego ocieplenia. Powód: sygnał zmiany klimatu w końcu wynurza się z „szumu” – ogromnej naturalnej zmienności pogody.
Naukowcy porównują zwykłe zmiany z rzucaniem kostkami. Dodawanie gazów cieplarnianych zmienia „wyważenie” kostek, premiując ścianki z wysoką liczbą oczek zwiększając prawdopodobieństwo kataklizmów pogodowych. Jednak powiedzieć, że zmieniło się wyważenie kostek to za mało. Jak wyjaśnia Steve Sherwood, jeden z kierujących Climate Change Research Center z australijskiego University of New South Wales: „Jest bardziej tak, jakby namalowano dodatkową kropkę po każdej stronie, tak że jest 2 – 7 zamiast 1 – 6. Kiedy rzucamy dwiema kostkami jest większa szansa wyrzucenia 11 i 12, a poza tym można już wyrzucić 13.”
Dlaczego? Działa podstawowa fizyka: dzięki CO2 i innym gazom cieplarnianym wypuszczanym do atmosfery planeta od początku epoki przemysłowej ociepliła się już o 1 stopień. A na każdy stopień Celsjusza ocieplenia ilość wilgoci w powietrzu wzrasta o 7%, wyjaśnia Peter Stott, szef monitorowania klimatu w brytyjskim Centrum Hadleya. – Sytuacja wygląda dość dramatycznie – mówi. W niektórych miejscach wzrost jest dużo większy. Dane zgromadzone przez Gene’a Takle, profesora meteorologii na uniwersytecie stanowym Iowa, wskazują, że w ciągu ostatnich 50 lat wilgotność w lecie w stolicy stanu, Des Moines wzrosła aż o 13 procent.
Fizyka nadmiaru deszczu
Zwiększona wilgotność atmosfery musi prowadzić do większej ilości deszczu. To oczywiste. Ale modele klimatu przewidują, że to nie taki sobie deszcz. „Całkowite opady rosną tylko o 2-3% na stopień ocieplenia, ale ekstremalne ulewy aż o 6 do 7%”, stwierdza Stott. Przyczyna znowu sprowadza się do fizyki. Deszcz pada, kiedy atmosfera tak się schładza, żeby para wodna się skropliła. „Jednakże, z powodu rosnącej ilości gazów cieplarnianych w troposferze, chłodzenie radiacyjne jest mniej efektywne, bo mniej promieniowania może uciec w kosmos. Dlatego globalne opady zwiększają się wolniej, około 2 do 3% na każdy stopień ocieplenia”. Ale z powodu nadwyżki wilgotności, jeśli opady się zdarzą (zarówno deszcz i śnieg), częściej będą to opady intensywne.
Iowa jest jednym z wielu miejsc, które pasują do wzorca. Takle udokumentował 3- do 7-krotnego zwiększenie częstości dużych opadów na terenie stanu, w tym powódź 500-lecia na Mississippi w 1993, powódź z 2008 w Cedar Rapids, oraz wydarzenie w Ames, kiedy boisko koszykarskie Hilton Coliseum zalało 2,5 m wody. – Nie można powiedzieć, że na pewno powódź w Ames była spowodowana zmianą klimatu, ale można powiedzieć, że kostki są obciążone po stronie takich zdarzeń – mówi Takle.
A wydaje się, że w mediach jest coraz więcej takich wiadomości, od bezprecedensowej powodzi w Rijadzie, do potężnych burz śnieżnych, które zdemolowały amerykański Północny Wschód na początku 2011 roku, i zalania na przełomie 2010/2011 w Australii obszarów wielkości Niemiec i Francji. To „nieszczęście na skalę biblijną”, jak nazwały je australijskie władze, rozeszło się falami po światowej gospodarce: zalanie niezwykle produktywnych kopalń węgla podbiło jego ceny na rynkach światowych.
Bardziej burzliwa pogoda
Zdaniem wielu naukowców, więcej pary wodnej i energii w atmosferze, wraz z cieplejszymi oceanami, oznacza też silniejsze huragany. Rzeczywiście rok 2010 był pierwszym od wielu dekad, gdy na Atlantyku powstały jednocześnie 2 huragany czwartej kategorii, Igor i Julia. W dodatku zmienione warunki zwiększają prawdopodobieństwo silniejszych burz z gwałtownymi prądami wznoszącymi, takie jak 23 lipca w Vivian (Południowa Dakota), w której kawałki gradu wybijały w dachach dziury wielkości piłek do softballa – i kulę lodu o rekordowej średnicy 20 cm, i to po częściowym stopieniu. – Nigdy nie widziałem takiej burzy, i mam nadzieję, że nigdy nie spotka mnie coś takiego – mówi LesScott, rolnik z Vivian, który znalazł tę gradową kulę.
Ocieplanie planety zmienia też ścieżki globalnej cyrkulacji. Naukowcy wiedzą, że Słońce w okolicach równikowych ogrzewa mokre powietrze, co powoduje jego wznoszenie. Wznosząc się, powietrze się ochładza i oddaje większość wody w deszczach tropikalnych. Na wysokości 10 – 16 km osuszone powietrze przemieszcza się w stronę biegunów, opadając gdy osiągnie strefę podzwrotnikową, zwykle na szerokości półwyspu Dolnej Kalifornii. To zjawisko, znane jako komórka Hadleya, jest przyczyną pustynnienia, pasatów i prądów strumieniowych.
Na cieplejszej Ziemi suche powietrze dociera dalej w kierunku biegunów zanim opadnie, jak przewidują modele klimatu, co jeszcze bardziej wysuszy takie tereny jak południowy zachód USA i obszar śródziemnomorski. Taka powiększona komórka Hadleya także skieruje burze dalej na północ. Czy modele mają rację? Richard Seager z Lamont-Doherty Earth Observatory na Columbia University obserwuje trend wysuszania związany ze zmianą klimatu na Południowym Zachodzie, „i prawdopodobnie widać pewne dowody że to już się zaczęło. To zwiększa wiarygodność modeli”. Istotnie, inne badania wykazują nie tylko, że komórka Hadleya się powiększyła, ale nawet bardziej niż przewidywały prognozy.
Taka zmiana w cyrkulacji może wyjaśniać zarówno obecną 11-letnią suszę na Południowym Zachodzie, jak i pierwsze miejsce Minnesoty wśród stanów USA pod względem tornad w zeszłym roku. 26 października 2010 roku obszar Minneapolis doświadczył rekordowo niskiego ciśnienia dzięki burzy, którą Paul Douglas, dyrektor generalny WeatherNation w Minnesocie, przezwał „landicane”. – Myślałem, że okna mi wylecą. Łapałem tornada i wlatywałem w huragany, ale nigdy nie spotkałem czegoś takiego – wspomina. Jednak, jak dodaje, zjawisko to ma sens w kontekście zmiany klimatu. – Z każdym dniem i tygodniem następna część układanki trafia na swoje miejsce. Wygląda na to, że częstsze kataklizmy stały się regułą, nie tylko w USA ale i w Europie oraz Azji.
Przypisywanie zjawisk pogodowych zmianom klimatu
Czy naprawdę odpowiedzialna jest ludzkość? Tu włącza się kiełkujący kierunek badań analizujący powiązania pomiędzy zmianami klimatu a zjawiskami pogodowymi, zapoczątkowany między innymi przez Petera Stotta. Idea polega na szukaniu tendencji w przebiegu temperatury lub opadów, które dowodzą ogólnych zmian w klimacie. Gdy istnieją, staje się możliwe wyliczenie, na ile zmiana klimatu przyczyniła się do zjawisk ekstremalnych. Mówiąc bardziej technicznie, prawdopodobieństwo konkretnego rozkładu temperatury albo opadów ma kształt podobny do krzywej dzwonowej. Zmiana klimatu przesuwa krzywą. To z kolei zwiększa prawdopodobieństwo obserwowania bardziej skrajnych warunków pogodowych w ogonie rozkładu. Jakkolwiek codzienne wahania pogody są ogromne, wprowadzone przez człowieka przesunięcie zwiększa siłę i liczbę zjawisk na krańcu skali. Deke Arndt z NOAA przedstawia to bardziej malowniczo: „Pogoda zadaje ciosy, ale klimat trenuje boksera”. Z całkowitego przesunięcia wykresu można wyliczyć zwiększone szanse kataklizmów z powodu zmiany klimatu.
Ta idea wisiała w powietrzu już w 2003 roku, kiedy Stott znosił największą falę upałów w historii Europy, będąc na wycieczce po Włoszech i Szwajcarii z okazji rocznicy ślubu. Jednym z uderzających skutków był brak melodyjnych dzwoneczków na szyjach krów w szwajcarskich górach. „W górach nie było wody, więc pasterze musieli zabrać wszystkie krowy na dół”. Postanowił sprawdzić po powrocie do biura w Exeter, czy zdoła zrzucić część winy na zmianę klimatu. „Nie spodziewałem się pozytywnych wyników”, mówi.
Jednak udało mu się. Sygnał globalnego ocieplenia był w Europie dość wyraźny, nawet w danych do 2000 roku. W pionierskiej pracy w Nature Stott z kolegami wywnioskował, że szanse na taką falę gorąca jak w 2003 podwoiły się z powodu zmiany klimatu. Dane zgromadzone od tej pory wskazują na prawdopodobieństwo jej wystąpienia co najmniej 4-krotnie większe, niż w epoce przedprzemysłowej. „Jesteśmy bardzo świadomi ryzyka błędnego przypisania” mówi Stott. „Nie chcemy wskazywać poszczególnych zdarzeń mówiąc, że to należy do zmian klimatu, kiedy naprawdę mogą być skutkiem zwykłej zmienności. Ale za niektórymi zdarzeniami, takimi jak upały w 2003, stoją solidne dowody.”
Przypadek: Huragan Katrina
Następne wydarzenie ze składową z globalnego ocieplenia, jak uważa Kevin Trenberth, szef badań klimatu w NCAR w Boulder, to huragan Katrina. Trenberth obliczył, że połączenie ogólnego ocieplenia, podniesionej wilgotności i większej temperatury powierzchni morza oznaczało, że „4 do 6% opadów – dodatkowy cal – w Katrinie było spowodowane globalnym ociepleniem”. To może nie wydawać się dużo, ale mogło być kroplą, która przepełnia czarę, albo przerywa wał. Poza tym jest to ostrożne oszacowanie. „Nadmiarowe ciepło wyzwolone przy kondensacji może dodać siły burzy, a w pewnym momencie burza nabiera rozpędu. Tak z pewnością było w Nashville”. Tak więc wkład zmiany klimatu w Katrinę mógł być 2 razy wyższy od tego, który wskazują obliczenia Trenbertha. Mocniejsze wiatry wraz z dodatkową energią czynią burze bardziej niszczycielskimi.
Ta nauka nie jest pozbawiona kontrowersji. Następny przykład: upały w Rosji w 2010 roku, które zniszczyły jedną czwartą zbiorów pszenicy i zakryły niebo dymem pożarów. Co do właściwej przyczyny meteorologicznej nie ma wąpliwości. „Zablokowała się cyrkulacja atmosferyczna” wyjaśnia Mike Hoerling, meteorolog z Earth System Research Laboratory, należacego do NOAA, także w Boulder. „Prąd strumieniowy przesunął się na północ, przynosząc dłuższy okres wysokiego ciśnienia i ustalenia pogody”. Ale co wywołało tę blokadę? Hoerling szukał długoterminowego trendu na zachodzie Rosji, który mógł zwiększyć szanse fali upałów, tak jak Stott zrobił dla zdarzenia z 2003. Niczego nie znalazł. „Najlepszym wyjaśnieniem jest czarny łabędź – coś, co się pojawiło z niczego”.
Pomyłka, odpowiada Trenberth. Widzi on proste wyjaśnienie w rozszerzeniu gorącego i suchego klimatu śródziemnomorskiego na zachodnią Rosję, co zgadza się z przewidywaniami zmiany klimatu – a to także wzmocniło monsun w Pakistanie. „W ogóle nie zgadzam się z Martym – i nie pomoże mówienie, że nie można łączyć fali upałów ze zmianą klimatu. Można powiedzieć to, że jak z Katriną, bez globalnego ocieplenia to by nie wyglądało tak samo „.
Jednak nawet ta dyskusja nie jest tak wielka jak się wydaje na początku. Nie kwestionuje się tego, że upały w Rosji są zapowiedzią tego, co przewidują modele klimatu. Nawet Hoerling widzi w nich wgląd w nadchodzące katastrofy. Do 2080 roku takie zjawiska mają się zdarzać średnio co 5 lat: „To dzwonek na pobudkę. Tego rodzaju zjawiska radykalnie zwiększą częstość występowania.”
Tłumaczenie: Łukasz Dudek
Źródło: Scientific American
