W ciągu ostatniego roku zmiana klimatu przyspieszyła. Padają kolejne rekordy temperatur, rekordowo niski jest zasięg lodu morskiego czy pokrywy lodowej na Wielkich Jeziorach. O to, dlaczego tak się dzieje, zapytaliśmy prof. dr hab. Szymona Malinowskiego z Instytutu Geofizyki Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.
Jakub Jędrak, SmogLab: Kiedy patrzymy na wykresy pokazujące na przykład temperatury powierzchniowe oceanu, czy na jakieś inne miary tego, jak szybko ociepla się klimat, to widzimy, że w 2023 roku stało się coś dziwnego, coś ekstremalnego. Na ile tę różnicę możemy przypisać cyklicznemu, naturalnemu zjawisku, który się nazywa El Niño, a na ile to po prostu jest już postępująca w bardzo szybkim tempie zmiana klimatu?
Prof. Szymon Malinowski: To jest pytanie, na które trudno prosto odpowiedzieć w tej chwili. Aczkolwiek El Niño odpowiada tylko za część tej zmiany. Bo teraz mamy dwa aspekty tej postępującej zmiany klimatu. Jeden aspekt jest taki, że do tej pory część globalnego ocieplenia mieliśmy zamaskowaną przez obecność aerozoli atmosferycznych i ich oddziaływania z chmurami.
Profesor Szymon Malinowski: ten efekt pokazują pomiary satelitarne
Chodzi nam tutaj o aerozole emitowane przez człowieka?
Przez człowieka, tak, tak.
I ponieważ zmieniliśmy w ostatnich latach paliwo do statków, które stało się mniej zasiarczone, no to jakby część tej maski opadła. My nie do końca jeszcze rozumiemy, jaka część. Więc to jest jedno zjawisko, które jest dosyć istotne, oprócz El Niño.
Czyli nie tylko rośnie koncentracja gazów cieplarnianych w atmosferze, która utrudnia ucieczkę energii w postaci promieniowania długofalowego w kosmos, ale także wpuszczamy więcej promieniowania słonecznego, bo chmury są mniej białe i jest mniej aerozolu. I to dotyczy szczególnie oceanów. Bo właśnie ta duża zmiana to było paliwo używane przez statki w ruchu oceanicznym, w transporcie morskim. Więc to jest coś, co podejrzewamy, to jest nasza pierwsza hipoteza.
Druga hipoteza jest taka – i też była przewidywana w różnego rodzaju rozważaniach teoretycznych, że w miarę jak ociepla się klimat, to tzw. stratyfikacja oceanu robi się coraz bardziej stabilna. To znaczy, że wody powierzchniowe słabiej mieszają się z wodami głębinowymi.
W związku z tym energia zaabsorbowana zostaje w warstwach powierzchniowych oceanu. Z tym że ten drugi efekt to na razie jest moja spekulacja. Nie widziałem jeszcze nigdzie dyskusji naukowej na ten temat.
Natomiast jeśli chodzi o ten pierwszy efekt, to dane bezpośrednie z pomiarów satelitarnych pokazują spadek albedo (parametr fotometryczny określający zdolność odbijania światła przez daną powierzchnię – przyp. red.) i wzrost absorpcji promieniowania słonecznego. Szczególnie nad Północnym Atlantykiem i Północnym Pacyfikiem gdzie ruch statków jest bardzo duży. Tu nie ma jeszcze artykułów naukowych na ten temat, bo to jest stosunkowo nowa rzecz.
Oceany podgrzewają się przez lepsze normy jakości paliw dla statków?
To jest bardzo ciekawe, co mówisz. Pamiętam, że kilka lat temu dyskutowano planowane zaostrzenie norm jakości paliw okrętowych. Ono było planowane właśnie pod względem zawartości związków siarki i ich wpływu na jakość powietrza. Czyli to, co potocznie ludzie nazywają smogiem. Już wtedy pojawiały się przewidywania, o ile to oczyszczenie paliw z siarki zwiększy wymuszanie radiacyjne. Czyli o ile ociepli klimat Ziemi. Po pierwsze, wydawało mi się, że ta wartość nie jest bardzo duża. Nie podejrzewałbym, że ona może odpowiadać za aż tak znaczącą część różnicy w średnich temperaturach oceanu, jaką obserwujemy na przykład między 2022 a 2024 rokiem. Po drugie, wydawało mi się, że to jednak jest dosyć łatwe do obliczenia.
To jest bardzo trudne do obliczenia. Bo tutaj chodzi o oddziaływanie aerozolu z chmurami, a nie o bezpośredni wpływ aerozolu, nie o jego oddziaływanie z promieniowaniem.
A wpływ aerozolu chmury to jest to, co daje największy zakres błędów czy niepewności w oszacowaniach. I nawet jeśli sobie popatrzymy na takie proste wykresy w Summary for policymakers (podsumowaniu dla decydentów – przyp. red.) z pierwszej części raportu IPCC, tam jest taki rysunek, który pokazuje, jak ociepliliśmy atmosferę wskutek emisji gazów cieplarnianych i jak ochłodziliśmy wskutek emisji aerozolu i oddziaływań aerozolu z chmurami. Ponieważ to oddziaływanie, o którym mówimy, jest bardzo szybkie, bo jak tego aerozolu zabraknie, te chmury natychmiast się zmieniają, to się dzieje w cyklu godzin i dni, to efekt tego jest bardzo szybki, mało odłożony w czasie.
A dodatkowo, jeśli kwestia jest taka, że jak się nagrzewa powierzchnia oceanu, to jest bardziej stabilna i się gorzej miesza, to ten efekt też dosyć szybko powinien występować. Więc to jest troszeczkę inaczej, niż jesteśmy przyzwyczajeni do tej pory.
Nowe analizy w ciągu najbliższych miesięcy
Rozumiem, czyli pojawiają się zjawiska jakościowo nowe, których wcześniej nie było.
One były zamaskowane. To jest właśnie clue tego problemu. Myśmy prawdopodobnie w naszych ocenach wzrostu przyszłych temperatur nie docenili tempa i rozmiaru tego zjawiska.
Teraz chodzi Ci o zmniejszenie mieszania warstw oceanicznych?
Nie, o aerozole. Jestem bardzo blisko tych badań. Jako fizyk chmur, który zajmował się stratocumulsami morskimi i badał ich własności np. w kontrastach aerozolowych i wie, jak bardzo delikatne równowagi tam występują. Więc ten fragment jestem sobie w stanie dobrze wyobrazić. Choć oczywiście potwierdzenie tego wymaga dużej liczby obserwacji, symulacji numerycznych i sprawdzenia, czy ta hipoteza jest prawdziwa.
To drugie trochę jestem sobie w stanie wyobrazić. Ale to już jest pytanie dla ludzi, którzy zajmują się powierzchniową warstwą oceanu. Myślę, że to może być stosunkowo szybko do sprawdzenia dzięki analizie pomiarów z ARGO, z tych próbników nurkujących i seagliderów. I na pewno ludzie nad tym pracują. Myślę, że w ciągu najbliższych kilku miesięcy pojawią się pierwsze prace z analizami.
Mam jeszcze dwa pytania. Pierwsze jest takie, że już mówimy o oceanie to pojawiają się od dawna głosy, że w miarę postępującego globalnego ocieplenia zostanie zaburzona cyrkulacja oceaniczna. Nie mówimy teraz już jedynie o pionowym mieszaniu.
To też jest z tym związane. Zaburzenie tej cyrkulacji polega właśnie na zmniejszeniu pionowego mieszania, a szczególnie w obszarach, gdzie zamarza słona woda. Na przykład dotyczy to północnego Atlantyku.
- Czytaj także: Ciągle pada? To efekt coraz cieplejszych oceanów
Profesor Malinowski: na to pytanie nikt do końca nie potrafi odpowiedzieć
I jakie mogą być lokalnie dla północno-zachodniej Europy, czy w ogóle dla Europy, konsekwencje? Mówi się, że grozi nam lokalne ochłodzenie, nawet o kilka stopni Celsjusza.
To jest bardzo dobre pytanie, na które nikt nie potrafi do końca odpowiedzieć. Natomiast moim zdaniem konsekwencje będą mniejsze, niż się o tym mówi. Ostatnio pokazały się nowe prace, które pierwszy raz dowodzą, że takie stopniowe zmniejszenie zamarzania wody zimą na Północnym Atlantyku przez wytrącanie solanki z lodu morskiego, napędza tę cyrkulację. To może w pewnym momencie doprowadzić do w miarę szybkiego jej zatrzymania czy znacznego spowolnienia.
Dotychczasowe informacje na temat podobnych zdarzeń dotyczyły przeszłości i sytuacji, kiedy coś się nagle działo. Na przykład taki słynny przypadek – to było wylanie się dużej ilości słodkiej wody z roztopowego jeziora Agassiz na terenie Ameryki Północnej, na Atlantyk w młodszym Dryasie, około 10 tys. lat temu. Zdarzenia, które zdają się występować właśnie w zapisie dookoła Grenlandii, są prawdopodobnie związane z tego typu szybkimi procesami.
Natomiast to o czym mówiłem wcześniej, to była bardzo skomplikowana symulacja numeryczna, gdzie stopniowo spowalniano tą cyrkulację przez dodawanie słodkiej wody z topniejącej Grenlandii i po pewnym czasie, przy pewnej ilości tej wody ta cyrkulacja gwałtownie osłabła. Gwałtownie to znaczy w ciągu kilkunastu lat modelowych, żeby nie było tak, że to w ciągu roku.
„Nie wydaje mi się żeby katastroficzne warianty były realistyczne”
W skali ziemi, w skali systemu geologicznego jest to oczywiście bardzo gwałtowne i mimo wszystko konsekwencje pewnie będą dość ponure?
Więc jakie do końca będą konsekwencje? Na pewno dotknie to wybrzeża europejskie północnego Atlantyku, to znaczy Norwegię, Wielką Brytanię, Islandię, być może Spitsbergen. Jak się to przeniesie w głąb lądu, to nie do końca wiadomo. I pamiętajmy, że teraz stan atmosfery i w szczególności ogrzanie półkuli północnej i wysokich szerokości półkuli północnej jest dużo większy niż kiedyś. To ze względu na efekt wzmocnienia arktycznego. W tamtym regionie dodatkowo „zdjęliśmy maskę” z ocieplenia przez gazy cieplarniane.
Czyli ubytek lodu morskiego?
Tak, tak. W związku z tym nie wydaje mi się, żeby te takie strasznie katastroficzne warianty, które czasami krążą w sieci, były realistyczne.
Co nie zmienia faktu, że nasza sytuacja nie jest wesoła, jak rozumiem?
Nie, oczywiście, że tutaj główną przyczyną jest globalne ocieplenie. Problemem są emisje gazów cieplarnianych. Także, jak widać, aerozole też są problemem. Powinniśmy panować nad jednymi i nad drugimi.
Na pewno ostatnie pytanie, które się narzuca tutaj pewnie wielu osobom: jeżeli zmniejszyliśmy emisję związków siarki, ponieważ chcieliśmy chronić jakość powietrza i robimy to de facto od dekad, bo to, o czym mówiliśmy, czyli oczyszczanie paliwa okrętowego to jest ostatnia odsłona tego procesu, który polega na…
Może nie ostatnia, ale jedna z odsłon.
Będziemy rozpylać chmury? Profesor Malinowski odpowiada
Tak, ostatnia, w sensie najnowsza. Ale jak wiemy, ten proces postępował od lat 70-tych, polegał na oczyszczaniu spalin ze związków siarki, dlatego że te spaliny, związki siarki powodowały kwaśne deszcze, miały negatywny wpływ na ludzi, na środowisko. W takim razie, czy nie moglibyśmy tego procesu w jakiś sposób odwrócić? Mówi się coraz częściej o geoinżynierii. Mówiłeś o niej w niedawnej wypowiedzi dla SmogLabu w rozmowie z Hubertem Bułgajewskim. Wspomniałeś, że mamy różne sposoby ograniczania ilości promieniowania słonecznego docierającego do Ziemi. I jednym z nich właśnie jest celowe i zamierzone rozpylanie siarczanów lub innych aerozoli po to, żeby zmniejszyć ilość promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi.
Tak, ja mówiłem o różnych modelach geoinżynierii. To, co jest mi bliskie, to są te właśnie inne aerozole. To znaczy aerozole, których i tak jest bardzo dużo nad morzem, czyli aerozol soli morskiej i rozpylanie w tym miejscu, gdzie straciliśmy aerozole siarkowe ze spalin. To też wybieli chmury. To jest działanie lokalne, szybko odwracalne.
Wybielanie chmur, czyli odsłona geoinżynierii
I tego typu działanie nie grozi jakimiś wielkimi niestabilnościami w skali globu, bo w każdej chwili to można wyłączyć. Krótko mówiąc, jakby zamiast tych statków, które zmieniały chmury, zmieniasz te chmury rozpylonymi kropelkami wody morskiej. To jest pomysł Johna Lathama którego znałem, fizyka atmosfery i fizyka chmur z Manchesteru i z National Centre of Atmospheric Research, w USA tak zwany cloud whitening, wybielanie chmur, który ma długą historię naukową, ponad 30 lat.
Są koledzy, którzy próbują zdobyć pieniądze na demonstrator technologii, na zrobienie prostego eksperymentu w tym zakresie. Na razie bezskutecznie, bo dużo bardziej sexy jest posypywanie wysokich warstw atmosfery, stratosfery, to znaczy rozpylanie siarki, stworzenia aerozolu siarkowego bądź wapiennego, który działa tak jak wybuchy wulkanów. To nie jest łatwe do wyłączenia i może mieć mnóstwo różnych ubocznych skutków, szczególnie dotkliwych dla cyklu hydrologicznego.
Prof. Szymon Malinowski: ten pomysł trzeba bardzo dobrze sprawdzić
Czyli po prostu dla opadów?
Dla opadów, tak.
No dobrze, to właściwie odpowiedziałaś na moje pytanie. Czyli na razie nawet nie ma tej technologii na poziomie małej skali modeli, które mogłyby pokazać jej wykonalność, stosowalność, i nie mówimy w ogóle o żadnych projektach w dużej skali?
To nie jest tak źle, bo to powinno być stosunkowo proste, aczkolwiek jest tam kilka różnych niejasności, które wymagają wyjaśnienia. Jak za duże te kropelki się rozpyli, to one mogą wręcz nie tylko wybielać chmury, ale skracać ich życie…
Co będzie miało efekt przeciwny do zamierzonego?
Tak, będzie miało efekt przeciwny do zamierzonego, w związku z tym to trzeba bardzo dobrze sprawdzić i to wtedy powinno być, to jest jedno z możliwych, że tak powiem, takich kół ratunkowych, których moglibyśmy sobie kilka rzucić po to, żeby kupić trochę czasu, żeby sobie poradzić z problemem emisji.
No właśnie, bo to nie jest przecież rozwiązanie problemu, to jest tylko kupienie sobie trochę czasu. Bardzo Ci dziękuję za rozmowę.
Czytaj także: Prof. Szymon Malinowski: to się nie ma prawa zdarzyć – myślimy – bo jeszcze nigdy się nie zdarzyło
