Arktída a Antarktída v oblasti zmeny podnebia APuZ
Polárne oblasti sú jedným z najdôležitejších systémov včasného varovania v globálnom klimatickom systéme. Zmeny tam budú mať znateľný vplyv na podnebie, geopolitiku a ekosystémy na celom svete.
úvod
September 1912, severné pobrežie Svalbardu: „Sedíme tu ako v pasci na myši; v zátoke je priestor voľnej vody, ale východ je blokovaný ľadom šok z toho alebo toho smeru. “[1]
O 95 rokov neskôr, rovnaké ročné obdobie, to isté miesto: nikde ani stopa po ľade. Len otvorená voda, mierne špliechajúce sa vlny, mierny dážď. Sezóna topenia v Arktíde sa skončila 16. septembra 2007, počas ktorej sa morský ľad rozšíril na 4,3 milióna štvorcových kilometrov - čo je takmer o polovicu viac ľadu ako v 50. rokoch a asi o 1,4 milióna štvorcových kilometrov menej ako v predchádzajúcom roku. K takémuto poklesu morského ľadu o štvornásobok rozlohy Nemecka v priebehu jedného roka nedochádza ani pri najpesimistickejších modelových výpočtoch pre Medzivládny panel pre zmenu podnebia [2]. „New York Times“ informoval, že Severný ľadový oceán by pravdepodobne mohol byť bez ľadu už v lete 2013. V Nemecku sa pozornosť sústredila na otázku, či mali Knutovi príbuzní šancu na prežitie vo voľnej prírode. [3]
Do akej miery sú takéto predpovede desivé, čo je vedecky dokázané? Aký vplyv majú ľudia na zmeny v arktickom klimatickom systéme, aké geopolitické, ekologické a humanitárne účinky by mohli mať? A prečo sú pre nás v strednej Európe rozhodujúce zmeny vo vysokých zemepisných šírkach?
Týmto otázkam sa budeme podrobnejšie venovať tu [4]. Najskôr je potrebné podrobnejšie preskúmať úlohu polárnych oblastí v klimatickom systéme Zeme. Pre klimatické udalosti na našej planéte majú oveľa väčší význam, ako naznačuje ich vzdialené umiestnenie: Cyklus doby ľadovej je veľmi pravdepodobne vážne ovplyvnený klimatickými procesmi v polárnych oblastiach a výška hladiny mora priamo súvisí s množstvom ľadu v polárnej krajine Spolu s čerstvou vodou sú niektoré z hlavných kontrolných mechanizmov globálneho obehu oceánov vo vysokých zemepisných šírkach. Polárne oblasti tvoria akýsi systém včasného varovania pre zemské podnebie; klimatické zmeny tu vedú k zmenám oveľa skôr a silnejšie ako v miernych šírkach alebo v trópoch.
Je za to zodpovedné predovšetkým množstvo mechanizmov, prostredníctvom ktorých zmeny v systéme polárneho podnebia zvyšujú (pozitívna spätná väzba) alebo oslabujú (negatívna spätná väzba) zmenu podnebia. Niektoré z týchto mechanizmov spätnej väzby stále nie sú dostatočne pochopené, čo sa považuje za hlavný dôvod, prečo je mimoriadne ťažké predpovedať zmeny podnebia v polárnych oblastiach, a v súčasnosti sú v niektorých prípadoch oveľa rýchlejšie, ako predpovedajú klimatické modely, s možnými globálnymi účinkami. [5]
Stúpanie morskej hladiny
Asi najzrejmejší je vplyv polárnych oblastí na výšku hladiny mora. Počas poslednej doby ľadovej pred takmer 10 000 rokmi bolo na pevninu naviazaných oveľa viac vody ako v súčasnosti, takže hladina mora bola asi 120 metrov pod dnešnou úrovňou. Ústup týchto ľadovcov v dôsledku rýchleho oteplenia vysokých zemepisných šírok na konci doby ľadovej viedol k zvýšeniu hladiny mora o jeden až štyri centimetre ročne, ktoré bolo z veľkej časti dokončené pred takmer 2000 rokmi. [6] Rast hladiny mora takmer o 18 centimetrov v 20. storočí, ktorý bol asi desaťkrát rýchlejší ako v predchádzajúcich storočiach, bol primárne spôsobený otepľovaním oceánov a s tým spojeným rozširovaním morskej vody; príspevok z topiaceho sa ľadovca a vnútrozemského ľadu bol doteraz pravdepodobne relatívne malý. [7]
Oceánsky obeh
Možný pokles polárnych ľadových čiapok má nielen vplyv na hladinu mora, ale môže mať aj trvalý vplyv na globálny obeh oceánov. Napríklad Európe dnes prospieva skutočnosť, že veľké množstvo tepla sa prenáša z rovníka smerom do Európy v oceáne severnou vetvou Golfského prúdu, takzvaným severoatlantickým prúdom. Tento prenos tepla prispieva k tomu, že v západnej Európe je podstatne teplejšie ako na rovnakej zemepisnej šírke na západnom pobreží Severnej Ameriky.
Severoatlantický prúd je poháňaný okrem iného aj klesajúcou masou vody pri východnom pobreží Grónska: oceánska voda sa tu kontaktom so studenou atmosférou tak ochladila, že je ťažšia ako voda dole a padá do hlbín ako v gigantickom výťahu. potom sa presunúť späť na juh blízko dna oceánu. V dôsledku tohto potápavého pohybu je voda „nasávaná“ z juhu na povrch, čo vysvetľuje súčasnú silu severoatlantického prúdu.
Iba v polárnych oblastiach možno oceánsku vodu kontaktom so studenou atmosférou tak ochladiť, že je dosť ťažká na to, aby klesla na dno oceánu. Počas tohto rozsiahleho potopenia, ktoré má ústredný význam pre globálny obeh oceánov, sa nielen voda transportuje dole do hlbokého mora, ale aj oxid uhličitý rozpustený vo vode: asi polovica CO2 emitovaného ľuďmi je v súčasnosti stále absorbovaná oceánmi. Masy potápajúcej sa vody transportujú časť rozpusteného plynu do hlbín oceánov, kde na jednej strane už nemôžu vyvinúť žiadny priamy skleníkový efekt, ale na druhej strane prispievajú k prekysleniu oceánov. Ak by sa klesajúci pohyb morskej vody v polárnych oblastiach oslabil, mohlo by sa v budúcnosti z atmosféry do oceánov uvoľňovať menej oxidu uhličitého. To by urýchlilo zvýšenie atmosférickej koncentrácie CO2. [10]
Tento efekt je v rozpore, aspoň čiastočne, so skutočnosťou, že pokles morského ľadu by viedol k väčšej ploche otvorenej vody v Severnom ľadovom oceáne, ktorá by mohla absorbovať oxid uhličitý z atmosféry. Ktorý z týchto dvoch účinkov bude v teplejšom podnebí krátkodobo dôležitejší, je diskutabilné. Z dlhodobého hľadiska je pravdepodobnejšie, že v dôsledku nástupu nasýtenia a oteplenia vody sa absorpcia CO2 oceánmi v polárnych oblastiach zníži - ďalší príklad „pozitívnej spätnej väzby“, ktorá posilňuje zmenu podnebia.
Spätná väzba na ľadové albedo
Aj na pevnine vedie pokles oblastí pokrytých snehom alebo ľadovcom k pozitívnej spätnej väzbe, pretože uvoľnená zem môže efektívne absorbovať slnečné žiarenie a svojím otepľovaním prispievať k ďalšiemu poklesu snehovej alebo ľadovej oblasti. Z toho vyplýva obava, že ak dôjde k prekročeniu kritického limitu rozlohy grónskej oblasti bez ľadu, ďalšie topenie vnútrozemského ľadu možno len ťažko zastaviť: Na neodvolateľné spustenie procesu topenia vnútrozemského ľadu, ktorý trvá už celé storočia, by preto mohla stačiť iba krátka zahrievacia fáza.
Permafrost a suchozemská vegetácia
Pozemné oblasti polárnych oblastí, ktoré nie sú pod ľadom, tiež hrajú dôležitú úlohu v klimatickom systéme Zeme a aj tu môžu zmeny viesť k efektom spätnej väzby s globálnymi účinkami. V permafroste arktickej krajiny je viazané obrovské množstvo uhlíka. Horná vrstva týchto pôd sa už v lete topí, pričom viazaný uhlík sa čiastočne uvoľňuje vo forme metánu a oxidu uhličitého. V budúcnosti sa očakáva, že globálne otepľovanie zvýši hĺbku topenia, a tým pokles permafrostu v Arktíde. Uvoľňovanie uhlíka, ktorý je dnes v týchto pôdach stále viazaný, tiež zvýši koncentráciu skleníkových plynov v atmosfére, čo by mohlo viesť k ďalšiemu zníženiu permafrostu v dôsledku zvýšeného otepľovania, ktoré to spôsobuje - opäť pozitívna spätná väzba. Za posledných tridsať rokov bolo namerané arktické oteplenie permafrostu asi o jeden až dva stupne Celzia v hĺbke 20 metrov. [11]
Významné zmeny boli pozorované aj v arktickej suchozemskej vegetácii. Satelitné merania ukazujú, že vegetácia tundry v Severnej Amerike sa za posledné dve desaťročia stala zelenšou, čo naznačuje väčšie rozšírenie kríkov. Naproti tomu severské lesy, ktoré sa po rozsiahlom ničení tropických dažďových pralesov považujú za najväčšiu prírodnú lesnú oblasť na zemi, mali v Amerike menej zelenej farby ako predtým, najmä za posledných desať rokov. To naznačuje, že stromy sú vystavené zvýšenému suchu a lesným požiarom. [12]
V teplejšom podnebí sa boreálny (severný) les pravdepodobne rozšíri ďalej na sever a oddeľuje atmosférický uhlík. To predstavuje zmierňujúci účinok „negatívnej spätnej väzby“, ktorý by mohol potenciálne spomaliť globálne otepľovanie. Posledné modelové výpočty však ukazujú, že stmavnutie povrchu krajiny, ktoré by spôsobilo rozšírenie lesov, by tiež absorbovalo toľko dodatočného slnečného žiarenia, že čistým účinkom zväčšovania lesných plôch na ďalekom severe by bolo väčšie otepľovanie zemskej klímy. Okrem toho sa riziko lesných požiarov v Arktíde môže v niektorých regiónoch v nasledujúcich desaťročiach viac ako zdvojnásobiť, čo by mohlo spôsobiť uvoľnenie významného množstva oxidu uhličitého.
Dôsledky nad rámec zmeny podnebia
Na bezprostredný nárast lodnej dopravy v Arktíde sa enviromentalisti pozerajú s obavami, pretože ropné škvrny môžu mať ďalekosiahlejšie následky vo vysokých zemepisných šírkach ako v teplejších oblastiach. Aj 14 rokov po nehode ropného tankera „Exxon-Valdez“ na Aljaške našli vedci na postihnutých plážach značné množstvo ropy, ktorá naďalej predstavuje nebezpečenstvo pre zvieratá, ktoré tam žijú. [13] V prípade nehody v blízkosti prívalového ľadu sa značné množstvo oleja uskladní v morskom ľade a pomocou driftu sa dopraví do vzdialených oblastí. Očakáva sa tiež, že znečistenie ovzdušia v Arktíde sa prudko zvýši z lodnej dopravy. [14]
Pokles morského ľadu má trvalý dopad na mnoho pôvodných obyvateľov žijúcich v Arktíde. Závisia od prítomnosti morského ľadu, aby si dokázali zachovať svoj tradičný životný štýl a tým aj svoju kultúrnu identitu. S úpadkom tradičných loveckých oblastí na morskom ľade sa Inuiti mohli v budúcnosti čoraz viac zameriavať na rybolov a tak si zachovať určitú samostatnosť aj v teplejšom podnebí. Miera prispôsobivosti však silne závisí od rýchlosti, s akou dôjde k možným zmenám. To platí aj pre šance na prežitie živočíšnych druhov, ako sú tuleň krúžkovaný a ľadový medveď, ktorých životný cyklus je prispôsobený prítomnosti morského ľadu. Pri súčasnej rýchlosti arktických zmien podnebia sa zdá pochybné, či tieto živočíšne druhy dokážu zmeniť svoje správanie dostatočne rýchlo na to, aby v lete prežili v arktickej oblasti bez ľadu.
Klasifikácia posledných zmien
Od roku 1990 bola priemerná teplota v Arktíde vždy nad priemernou teplotou minulého storočia s rastúcim trendom. V roku 2005 bola priemerná teplota Arktídy o dva stupne Celzia vyššia ako dlhodobá stredná hodnota a pozorované otepľovanie v Arktíde za posledných niekoľko desaťročí bolo okolo dvojnásobne vyššie ako namerané globálne otepľovanie. V súvislosti s takýmito trendmi vyvstáva otázka, do akej miery sú spôsobené ľuďmi, pretože napríklad teploty v Arktíde okolo roku 1940 boli o 1,5 stupňa vyššie ako priemerná teplota v 20. storočí.
Podrobná analýza odhalí veľké kvalitatívne rozdiely medzi týmto skorším a dnešným teplým obdobím. Oteplenie v polovici minulého storočia malo oveľa regionálnejší charakter ako dnes, čo ovplyvňuje celú Arktídu. Klimatické simulácie výrazne naznačujú, že obdobie otepľovania v 30. a 40. rokoch bolo primárne spôsobené prirodzenými zmenami slnečného žiarenia. Naopak, dnešné otepľovanie je možné simulovať iba pomocou klimatických modelov, ak sa pri výpočtoch zohľadní umelé zvýšenie koncentrácií skleníkových plynov. Čo sa týka optimistickejšieho emisného scenára („scenár IPCC B2“), klimatické modely predpovedajú do konca tohto storočia oteplenie Arktídy o štyri až šesť stupňov, pričom v niektorých regiónoch sa na zimu predpovedá oteplenie o viac ako desať stupňov. [15 ] Takýto nárast teploty za celé storočie je ďaleko za prirodzenými výkyvmi nedávnej geologickej histórie.
Rozsah morského ľadu tiež podlieha prírodným výkyvom. Prevažujúce veterné systémy majú silný vplyv na množstvo ľadu vyvezeného z Arktídy. Tieto prevládajúce veterné systémy sú opísané v takzvanom NAO indexe („North Atlantic Oscillation Index“). Pozitívnejší index NAO v minulosti viedol k výraznejším búrkam v Arktíde, a tým k zvýšeniu vývozu ľadu a zníženiu rozsahu ľadu v lete. Index NAO bol od polovice 90. rokov menej pozitívny, rozsah ľadu však naďalej klesal. V posledných rokoch preto pokusy vysvetliť pokles ľadu z hľadiska prirodzenej variability často dosiahli svoje hranice.
Pri zvažovaní šancí na prežitie ľadových medveďov sa niekedy poznamenáva, že by bez problémov prežili aj skoršie teplé obdobia zemskej klímy, inak by medzičasom vyhynuli. Je prehliadané, že ľadové medvede sú veľmi mladý druh, ktorý sa oddelil od grizly iba pred asi 200 000 rokmi. Od tej doby je Arktída trvale pokrytá morským ľadom, čo je zrejmé z vyšetrenia jadier sedimentov na dne oceánu. [16] Do akej miery prežije ľadový medveď vo voľnej prírode, je otázne - koniec koncov, modelové výpočty Svetovej správy o klíme predpovedajú, že pokles arktického morského ľadu bude pokračovať. [17] V súčasnosti stále panuje veľká neistota v odhadovaní časového bodu, v ktorom by mohol byť Severný ľadový oceán v lete prakticky bez ľadu. V závislosti od vývoja budúcich emisií skleníkových plynov by sa tento časový bod mohol dosiahnuť už v roku 2030, a ak bude v tohtoročnom poklese pokračovať ešte podstatne skôr. Konzervatívne modelové výpočty nepredpovedajú, že v lete bude ľadový oceán bez ľadu pre „stredný“ emisný scenár Medzivládneho panelu pre zmenu podnebia („scenár IPCC A1B“).
Záverečné poznámky
Naše rastúce poznatky o fungovaní globálneho klimatického systému naznačujú, že polárne oblasti možno považovať za systém včasného varovania aj za regulátor podnebia pre našu planétu. Zmeny, ktoré možno v týchto regiónoch očakávať v dôsledku zmeny podnebia, budú mať nielen miestne, ale aj globálne dôsledky, hlavne preto, že zmeny v polárnych oblastiach môžu významne prispieť k zvýšeniu globálneho otepľovania a jeho následkom.
Pokles morského ľadu v Arktíde, ktorý by za pár desaťročí mohol viesť k tomu, že by sa v lete v Severnom ľadovom oceáne nachádzal prakticky bez ľadu, bude mať nielen vážne klimatické účinky, ale povedie aj k výrazným posunom v arktickom ekosystéme a vyvolá množstvo geopolitických otázok. Zmeny na vnútrozemskom ľade Grónska a Antarktídy majú priamy vplyv na hladinu mora a v budúcnosti by mohli významne prispieť k zvýšeniu hladiny mora. Globálna cirkulácia oceánu a tým aj množstvo tepla prenášaného do Európy severoatlantickým prúdom tiež priamo závisí od procesov vo vysokých zemepisných šírkach.
„Strašné pochybnosti neumožňujú vznik pevnej dôvery,“ uvádza sa v denníku, ktorý bol citovaný na začiatku. Možno sa však nakoniec ukáže, že významné zmeny pozorované v arktickom klimatickom systéme budú šťastím: Možno svetovému spoločenstvu ukážu možné účinky zmeny podnebia tak jasne, že sa nakoniec prinúti prijať účinné opatrenia na ochranu podnebia. To znamená, že existuje tiež šanca, že vysoké zemepisné šírky si v budúcnosti zachovajú svoju mystiku.