Jak naukowcy mogą przewidzieć, co się stanie w przyszłości?
Jeśli wiemy, co się wydarzyło w przeszłości, często możemy przewidzieć, co się wydarzy w przyszłości. Jeśli wiesz, że padało w każdy wtorek przez ostatnie pięć lat, możesz zaryzykować przypuszczenie, że będzie padać również w następny wtorek – i możesz mieć rację. Prognozowanie pogody jest nieco bardziej skomplikowane, ale zasadniczo oznacza wykorzystanie danych z przeszłości do przewidywania przyszłości. Prognozowanie klimatu Ziemi – długoterminowych wzorców pogodowych dla całej planety – jest jeszcze bardziej skomplikowane.
Naukowcy tworzą prognozy klimatu za pomocą tak zwanego modelu obliczeniowego. Jest to duży i bardzo złożony program działający na superkomputerze (jednym z najpotężniejszych komputerów na świecie). Jest to w istocie zbiór równań matematycznych, które opisują, jak działają różne części klimatu. Każde równanie zawiera zmienne (ilości, które się zmieniają), takie jak temperatura, opady, ilość dwutlenku węgla i poziom morza, i pokazuje, jak jedna z tych rzeczy wpływa na pozostałe. Wszystkie równania razem wzięte opisują w przybliżeniu, jak działa klimat. Jak naukowcy mogą być tego pewni? Przechodzą oni przez proces zwany „kalibracją modelu”. Jeśli uruchomią model z danymi np. z 1900 roku i poproszą go o przeniesienie się o 50 lat do przodu, powinien on przewidzieć pogodę w 1950 roku. Naukowcy mogą porównać przewidywania modelu z danymi z 1950 roku i zobaczyć, jak model sobie radzi. Jeśli przewidywania modelu są dokładne, można go uruchomić w przyszłości, aby sprawdzić, co się wydarzy w 2050, 2100, a nawet później. Im dalej w przyszłość, tym model będzie mniej dokładny.
Jednym z powodów, dla których niektórzy ludzie są sceptycznie nastawieni do globalnego ocieplenia, jest to, że wątpią, by modele komputerowe były wystarczająco dobre, by modelować klimat dziesiątki lat w przyszłość. Aby stworzyć model komputerowy, naukowcy muszą przyjąć pewne założenia na temat tego, jak działa klimat. Ponieważ klimat jest bardzo złożony, a komputery mają tylko taką moc, założenia te są zwykle uproszczeniami. Sceptycy obawiają się, że modele obliczeniowe są zbyt surowe i proste i mogą nie odzwierciedlać tego, jak rzeczy funkcjonują w rzeczywistości. Ale w miarę upływu czasu, gdy klimatolodzy mają coraz więcej danych do pracy, a komputery stają się coraz bardziej wydajne – modele stają się coraz lepsze. Jak dobre są ich prognozy? Badanie opublikowane w 2019 r. wykazało, że modele klimatyczne dokładnie przewidziały ostatnie 50 lat globalnego ocieplenia.
Więcej o tym, jak naukowcy tworzą komputerowe modele klimatu, można przeczytać w świetnym artykule BBC NewsModels’key to climate forecasts’ autorstwa dr Vicky Pope z brytyjskiego HadleyCentre. Jeśli chcesz zrobić coś jeszcze lepszego, wejdź na stronęClimateprediction.net i uruchom swój własny mini model klimatu. Wykorzystując „czas wolny” swojego komputera, będziesz mógł pomóc niektórym z czołowych naukowców świata w stworzeniu jeszcze lepszych modeli naszego klimatu.
Zdjęcie: Model, który obecnie uruchamiam dla Climateprediction.net, aby pomóc naukowcom poprawić ich pomysły na temat globalnego ocieplenia.Mój komputer przetwarza niektóre dane dla roku 1811, gdy to czytasz! Ponad 47 000 komputerów na świecie zajmuje się tym projektem, który działa podobnie jak SETI@home.
Jakie będą skutki zmian klimatycznych?
Jak Ziemia się ociepla, oceany również się ocieplają – bardzo powoli, ale znacząco. Woda rozszerza się w miarę ogrzewania, więc gdy oceany są ogrzewane, woda w nich zawarta zajmuje większą objętość, a to sprawia, że poziom mórz się podnosi. Morza podnoszą się również, gdy topią się lodowce i pokrywy lodowe, wprowadzając więcej wody do oceanów. Podnoszenie się poziomu mórz jest jednym z głównych skutków globalnego ocieplenia. Może cię to nie martwić, jeśli mieszkasz w centrum kraju lub na wysoko położonych terenach – na przykład w Kolorado lub Montanie w USA, albo w Birmingham w Anglii. Ale jeśli mieszkasz w pobliżu poziomu morza na Florydzie lub w Kalifornii, w kraju takim jak Bangladesz lub na nisko położonej wyspie, takiej jak Malediwy na Oceanie Indyjskim, istnieje coraz większa (ale jak dotąd wciąż bardzo niewielka) szansa, że Twój dom zniknie pod wodą. Obecnie poziom mórz na świecie podnosi się o 3 cm (nieco ponad 1 cal) na dekadę. Scientists think sealevels could rise on average by anything from 10 cm to 1 m (4 in to 3ft) by 2100.
Another very obvious consequence of global warming is that the North and South Poles are warming dramatically. WedługArctic Climate Impact Assessment (ACIA), lód morski w Arktyce zmniejszył się o około 8 procent w ciągu ostatnich 30 lat, co oznacza, że obszar lodu wielkości Norwegii, Szwecji i Danii (lub Texas i Arizona) razem zniknął. Kilka lat temu naukowcy ostrzegali, że do 2100 roku biegun północny może być tak ciepły, że latem lód zniknie całkowicie; teraz ostrzegają, że może to nastąpić niebawem.Antarktyda, na biegunie południowym, zawiera około 90 procent światowego lodu. Tutaj niektóre lodowce topnieją w szybkim tempie, odprowadzając wodę do oceanów i powodując obawy o wzrost poziomu morza na dużą skalę. Ale dokładny efekt zmian klimatycznych jest złożony: prowadzą one również do większych opadów śniegu, co powoduje tworzenie się lodowców w niektórych miejscach, a jednocześnie ich erozję w innych. Gdyby cały lód Antarktydy miał się stopić, oszacowano, że poziom mórz na świecie podniósłby się o 80 metrów! Na szczęście, to jest mało prawdopodobne, aby się zdarzyć. Topniejący lód Antarktydy przyczynia się tylko do około 15 procent wzrostu poziomu morza, który jest obecnie w toku.
Dlaczego te rzeczy mają znaczenie?
Ekosystemy w różnych regionach naszej planety są precyzyjnie zrównoważone. W regionach polarnych, na przykład, rośliny i zwierzęta są przystosowane do życia w ekstremalnym zimnie, przy niewielkiej ilości światła słonecznego i prawie żadnych opadów. W tropikach rośliny i zwierzęta są przyzwyczajone do znacznie cieplejszego i bardziej wilgotnego klimatu. Ponieważ globalne ocieplenie nabiera tempa, w wielu częściach Ziemi klimat ulegnie znacznej zmianie. Bieguny mogą stać się zbyt ciepłe dla wielu żyjących tam stworzeń. Gdyby zmiany klimatu następowały powoli, wszystko miałoby czas na przystosowanie się: rośliny lubiące chłód mogłyby stopniowo przesuwać się na północ i rosnąć na wyższych szerokościach geograficznych. Ale przy stosunkowo szybkich zmianach klimatu rośliny i zwierzęta mogą nie być w stanie przystosować się wystarczająco szybko i wiele z nich wyginie.
Rozważmy Arktykę, gdzie średnie temperatury wzrosły w ostatnich latach dwukrotnie szybciej niż w pozostałej części świata. Niedźwiedzie polarne dependon lodu morskiego do polowania i przemieszczania się z jednego miejsca do drugiego. Jeśli wszystkie lato lód morski znika, jak przewidywano, niedźwiedzie polarne mogą być unable tosurvive. Setki milionów ptaków wędrownych latać do Arktyki każdego lata do rozmnażania i gniazdowania. Ale globalne ocieplenie zmieni rośliny, które mogąthrive w Arktyce. Około 50 procent siedlisk lęgowych dla niektórych ptaków może zniknąć, zagrażając gatunków, które zależą od nich.Caribou (renifery) są już w spadku w wielu miejscach, ponieważ ichtundra siedliska zaczynają znikać.
Photo: Czy karibu rzeczywiście zmierzają ku wyginięciu? Zdjęcie autorstwa Karen Laubenstein dzięki uprzejmości US Fish & Wildlife Service.
I nie tylko Arktyka zostanie dotknięta: zmiana klimatu utrudni życie roślinom i zwierzętom na całym świecie. W tropikach, na przykład, oceany ocieplenie oczekuje się zabić części raf koralowych, z katastrofalne skutki dla złożonych, kolorowe ekosystemy, które zależą od nich. Niektóre prognozy mówią, że zmiany klimatyczne mogą spowodować wyginięcie 30-40 procent światowych gatunków.
Jaki wpływ zmiany klimatyczne będą miały na ludzi?
Ludzie, oczywiście, też są zwierzętami i, choć często o tym zapominamy, również jesteśmy częścią złożonego globalnego ekosystemu. To, co dzieje się na biegunie północnym, może wydawać się odległe i nieistotne, ale my prawdopodobnie odczujemy skutki zmian klimatu znacznie bliżej domu. Bardziej nieregularne wzorce pogodowe mogą oznaczać znacznie większe szkody spowodowane sztormami i utratę obszarów przybrzeżnych na skutek podnoszenia się poziomu mórz; branża ubezpieczeniowa od wielu lat obawia się skutków zmian klimatycznych. EpizodyEl-Niño są bardziej intensywne i długotrwałe, zdarzają się już około trzy razy częściej niż sto lat temu i oczekuje się, że w przyszłości ich częstotliwość wzrośnie dwukrotnie. Zgodnie z niektórymi przewidywaniami, powodzie spowodowane zmianami klimatu mogą sprawić, że do 2100 r. około 100-200 milionów ludzi zostanie na stałe pozbawionych domów. Jak na ironię, nawet w świecie rosnącego poziomu mórz i często bardziej gwałtownych opadów, o wiele więcej ludzi będzie cierpieć z powodu poważnych niedoborów wody.
Będą też inne skutki. Zmiany w klimacie sprawią, że w niektórych miejscach łatwiej będzie uprawiać żywność, a w innych trudniej. Może dojść do wzrostu produkcji w niektórych częściach Stanów Zjednoczonych, ale kraje takie jak te w Afryce mają na tym stracić. Ogólnie rzecz biorąc, najbiedniejsi ludzie na świecie ucierpią najbardziej. Przewiduje się, że szkodniki i choroby rozprzestrzenią się znacznie dalej, aby skorzystać z globalnego ocieplenia. Komary, na przykład, rozmnażają się szybciej w cieplejszym klimacie, rozprzestrzeniając choroby wśród większej liczby ludzi. W ocieplającym się świecie, niektórzy naukowcy wierzą, że malaria będzie rozprzestrzeniać się znacznie szerzej; według niektórych szacunków, dwie trzecie ludzi na świecie może być zagrożonych – w porównaniu do zaledwie 45% zagrożonych obecnie.(Ale nauka jest złożona, ponieważ w grę wchodzi wiele innych czynników.)
Zdjęcie: Mosquitoes are expected to extend their rangenorth, putting more people at risk from malaria.Picture by National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) courtesy ofNational Institutes of Health Image Gallery.
What can we do to stop global warming?
Krótka odpowiedź jest prosta: aby zmniejszyć wpływ zmian klimatycznych, musimy ograniczyć globalne ocieplenie. Oznacza to zmniejszenie emisji dwutlenku węgla i może oznaczać mniejsze zużycie energii lub bardziej efektywne jej wykorzystanie (robienie tych samych rzeczy przy mniejszym zużyciu energii lub lepszej technologii). W praktyce redukcja emisji jest zarówno bardzo prosta, jak i bardzo trudna.
Dla każdego z nas redukcja osobistej emisji dwutlenku węgla jest bardzo prosta. Możesz wymienić żarówki w swoim domu (takie, które wytwarzają światło nagrzewając się) i zamiast nich używać energooszczędnych świetlówek. Możesz zmienić firmę energetyczną, aby więcej energii elektrycznej pochodziło z odnawialnych źródeł energii. Możesz też jeździć na rowerze, spacerować lub jeździć autobusem od czasu do czasu zamiast używać samochodu. Możesz założyć sweter zamiast włączać ogrzewanie, otworzyć okna zamiast używać klimatyzacji i prowadzić samochód, pamiętając o oszczędności paliwa. Ale czy one wystarczą?
Zdjęcie: Solar panels like these couldhelp us to tackle global warming by producing energy without emitting carbon dioxide.
The real problem is that the global trends are working against us.Developing countries like India and China are becoming more affluent aspeople there escape from poverty. Więcej ludzi kupuje samochody i dąży do takiego samego stylu życia, jakim cieszą się ludzie w Stanach Zjednoczonych i Europie. Przy wciąż rosnącym globalnym zużyciu energii i paliw kopalnych, poważne zmiany klimatyczne wydają się niemal nieuniknione. Nie oznacza to jednak, że powinniśmy zrezygnować z prób ich powstrzymania. Dzięki zdecydowanym wysiłkom międzynarodowym możemy być w stanie powstrzymać wzrost emisji dwutlenku węgla do 2100 roku. Jeśli uda nam się utrzymać poziom dwutlenku węgla w atmosferze poniżej 550 ppm (około dwa razy więcej niż przed rewolucją przemysłową i około 45% więcej niż obecnie), powodzie spowodowane zmianami klimatycznymi w krajach nisko położonych, takich jak Bangladesz, zmniejszą się nawet o 80-90%.
Podczas gdy jednostkom łatwo jest wpłynąć na globalne ocieplenie, rządom przychodzi to o wiele trudniej. Jedną z obaw jest to, że środki mające na celu zmniejszenie emisji dwutlenku węgla mogą oznaczać mniejsze zużycie energii i mogą zaszkodzić wzrostowi gospodarczemu. Więc jeśli jeden kraj dobrowolnie stara się oczyścić swoje działania, istnieje obawa, że może znaleźć się w niekorzystnej sytuacji ekonomicznej w stosunku do innych narodów. To dlatego Stany Zjednoczone odmówiły poparcia międzynarodowego traktatu w sprawie zmian klimatu, zwanego protokołem z Kioto. Traktat ten wykluczał kraje rozwijające się, takie jak Chiny, a rząd USA uważał, że wszystkie kraje powinny wziąć w nim udział.
Przez cały czas, gdy światowe rządy debatują i nie zgadzają się ze sobą, globalne ocieplenie stale się pogłębia. Im dłużej trwa osiąganie porozumień, tym gorzej będzie się działo. W październiku 2006 r. rząd brytyjski opublikował raport wybitnego ekonomisty, Sir Nicholasa Sterna. Raport Sterna dowodził, że sensowne jest zainwestowanie pieniędzy i zajęcie się zmianami klimatycznymi już teraz, ponieważ koszty odkładania działań na później będą większe jutro. (To tak, jakby teraz pójść do dentysty po plombę, żeby później nie wypadły nam zęby). Stern twierdzi, że globalna działalność gospodarcza (mierzona czymś, co nazywa się produktem krajowym brutto, czyli PKB) może spaść nawet o 20 procent, jeśli skutki zmian klimatycznych będą naprawdę poważne. Dla porównania, zainwestowanie w środki mające na celu powstrzymanie zmian klimatycznych już teraz kosztowałoby tylko jeden procent PKB – 20 razy mniej. Wraz z publikacją raportu Sterna naukowcy, ekonomiści i politycy wreszcie zaczęli mówić tym samym językiem.
Co ciekawe, niektórzy znani sceptycy zmian klimatycznych zmienili teraz swoje stanowisko. Kilka lat temu profesor Richard Muller z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley miał wyraźne wątpliwości co do globalnego ocieplenia, więc założył Berkeley Earth Surface Temperatureproject, aby uczciwie i z otwartym umysłem przetestować dowody – tak jak można by oczekiwać od dobrego naukowca. Do lipca 2012 roku ogłosił w New York Times znacznie silniejszą wiarę w zmiany klimatu spowodowane przez człowieka niż nawet oficjalny werdykt IPCC: „Globalne ocieplenie jest prawdziwe… a ludzie są prawie całkowicie jego przyczyną.”
Mimo to rządy nadal się wahają i odkładają zdecydowane działania. W grudniu 2015 roku, na międzynarodowym szczycie w Paryżu (COP21), 195 narodów ostatecznie uzgodniło porozumienie, aby spróbować ograniczyć globalny wzrost temperatury do mniej niż 2°C. Podczas gdy negocjatorzy gratulowali sobie doniosłego osiągnięcia, krytycy szybko zwrócili uwagę, że niewiele się zmienia: świat nadal zmierza w kierunku znacznie wyższego wzrostu temperatury i potencjalnie niszczycielskiej zmiany klimatu. Jeden z najbardziej wpływowych klimatologów świata, James Hansen, określił porozumienie paryskie jako „oszustwo… fałsz… bezwartościowe słowa. Nie ma żadnych działań, tylko obietnice. Tak długo, jak paliwa kopalne wydają się być najtańszymi paliwami, będą nadal spalane.” A temperatury będą nadal rosły. Od 2013 roku w każdym styczniu dziennikarze piszą ten sam nagłówek: w ten czy inny sposób zmierzono, że ubiegły rok był „najgorętszy w historii”.” W styczniu 2017 r. naukowcy odkryli, że rok 2016 był najgorętszym rokiem w historii; w styczniu 2018 r. ujawnili, że rok 2017 był najgorętszym rokiem w historii bez El Niño;i, gdy połacie południowej Australii stanęły w płomieniach pożaru buszu, rok 2019 został ogłoszony drugim najgorętszym rokiem w historii.Globalne ocieplenie oznacza o wiele więcej takich nagłówków w przyszłości.Pod koniec 2018 roku Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC) ostrzegł, że mamy teraz zaledwie 12 lat na ograniczenie globalnego ocieplenia do 1,5 stopnia, co „wymagałoby szybkich, dalekosiężnych i bezprecedensowych zmian we wszystkich aspektach społeczeństwa.”
Zegar tyka.
Nawet przy wszystkich tych ostrzeżeniach pozostaje wyraźny brak pilności w rozwiązywaniu problemu zmiany klimatu. Co będzie potrzebne, abyśmy obudzili się w obliczu globalnego ocieplenia? A kiedy w końcu to zrobimy, czy będzie już za późno?
