Coś dzieje się na biegunach. Wpłynie na naszą przyszłość

Od lat wiele mówi się o zmianach klimatycznych na Ziemi, niestety czasem błędnie wrzucając wszelkie dyskusje do puszki z napisem ocieplenie bez dopisku globalne. Proces ten, który jest wymuszony przez szybki rozwój cywilizacji człowieka, trzeba rozumieć w skali całej planety. To tak jak z lodówką. Gdy w środku ustawimy termostat na niższą temperaturę, z tyłu lodówki będzie wydobywało się jeszcze więcej ciepła niż wcześniej.

Ostatnie 12 miesięcy globalnie zaliczamy do najcieplejszych w historii pomiarów, w Polsce luty 2024 jest rekordowo ciepły, ale jeśli tak będzie działo się dalej, to może okazać się, że za kilkadziesiąt, kilkaset lat północna Europa będzie bardzo zimnym kontynentem (spadek średnich temperatur sięgnąłby 5 do 15 stopni w ciągu stulecia, obecnie temperatury podnoszą się o 0,2 stopnia na dekadę), a regiony Amazonii staną się suche. Odpowiedzialne za to może stać się zmiana układu prądów w Atlantyku odprowadzających ciepło z południowej półkuli Ziemi. To tak zwana Atlantycka Południkowa Cyrkulacja Wymienna (AMOC).

Południowa Grenlandia, okolice Nanortalik. Są one jedynie około 500 km bliższe północnemu biegunowi niż Jastrzębia Góra nad Bałtykiem.

W efekcie nastąpi zakłócenie prądu zatokowego, grzejącego Europę bardziej niż to wynika z szerokości geograficznych na jakich się znajduje, który stanowi część układu AMOC. Wyobraźcie sobie, że obecne status quo w dystrybucji ciepła poprzez AMOC oznacza, że odpowiada on za transport nawet 75% ciepła z półkuli południowej. Oczywiście nie panikujmy nadmiernie, bo nie stanie się to z dnia na dzień, a także raczej nie w 2025 roku jak sugerują niektóre źródła. Ten rok to jedynie graniczna data dla bardzo szerokiego przedziału dat, w którym coś może się wydarzyć.

AMOC w obecnej postaci może się wyłączyć, ale nie wiemy kiedy

Na razie nie wiadomo, kiedy dokładnie nastąpi załamanie się AMOC. Z jednej strony są kalkulacje, które każą spodziewać się zmian (cyrkulacji prądów w obecnej postaci, która przenosi ciepłą wodę na północ, a potem po jej wychłodzeniu wycofuje niezamarzniętą część ją dnem oceanu na południe) jeszcze w XXI wieku. Inna grupa naukowców odsuwa krytyczny moment na kolejne stulecia.

Symulacje superkomputerowe sugerują, że nastąpić to może dopiero za około 1750 lat (symulacja obejmowała 2200 lat). Kluczowe jest tu przekroczenie punktu zwrotnego, który zależy od tego jak dużo wody słodkiej trafia do południowej części oceanu Atlantyckiego. Źródłem tej wody są między innymi topniejące lodowce na północy. Topnienie jest realne, obserwacje wysokości Grenlandii wskazują, że ubytek masy z lodowców prowadzi do stopniowego wybrzuszania się mas skalnych tworzących tę wyspę.

Czego dokładnie nie wiemy? Tego jakie są wszystkie procesy, które prowadzą do ocieplenia, jak wygląda dystrybucja ciepła na Ziemi, a szczególnie w rejonach biegunowych. Umiejętność określenia tych zmiennych w modelach prądów atlantyckich pozwoliłaby zawęzić margines błędu i dokładniej ocenić, na jakim etapie zmian jesteśmy. Na ich początku, czy już blisko przesilenia.

Bo to, że prąd grzejący północ Europy, ale częściowo też i Amerykę Północną, kiedyś może się wyłączyć nie jest tylko teorią. Obserwacje geologiczne wskazują, że tak zdarzało się już w przeszłości. Co ciekawe, cykliczność jest znacznie powszechniejsza. Istnieje teoria, wedle której obszar zwany dziś Saharą, co pewien czas zmienia się z suchego w wilgotny i tak dalej. Marna to dla nas jednak pociecha, gdyż zmiany klimatyczne potrafią zachodzić w bardzo długiej skali, a jednocześnie, gdy już nastąpią efekt staje się odczuwalny na przestrzeni dekad.

Misja PREFIRE, czyli dwa satelity, które zbadają okolice biegunowe Ziemi

W uściśleniu wiedzy, która pozwala tworzyć realne prognozy klimatyczne, pomocne są obserwacje Ziemi wykonywane z orbity. Obserwujemy już północną i południową półkulę, jednak wciąż niewiele wiemy o tym, co dzieje się w okolicach biegunów. A tam przecież znajdują się największe masy wody słodkiej, która jest uwięziona w postaci lodu. I to dlatego zaaprobowana przez NASA misja PREFIRE, która już w maju tego roku poleci w postaci dwóch niewielkich satelitów na orbitę Ziemi, jest tak ważna.

Każdy z dwóch satelitów PREFIRE będzie ważył jedynie 3 kilogramy. Znajdą się w nich ziminiaturyzowane wersje instrumentów, które pozwoliły sondzie Mars Climate Sounder badać klimat Czerwonej Planety. (fot: NASA)

To niesamowite, że nie trzeba wiele, wystarczą nanosatelity, byśmy po raz pierwszy w historii dowiedzieli się jak ciepło ucieka z Ziemi w globalnej skali, z naciskiem na okolice polarne. Nazwa PREFIRE to skrót od Polar Radiant Energy in The Far-InfraRed Experiment, czyli eksperyment obserwacji w dalekiej podczerwieni energii wypromieniowywanej w regionach polarnych.

Jaki jest cel misji PREFIRE?

Ucieczka ciepła może wydawać się dziwnym określeniem, ale chodzi tu o ziemski balans ciepła. Nasza planeta otrzymuje bowiem pewną ilość ciepła ze Słońca, cześć pochłania, część oddaje z powrotem w kosmos. Pochłonięta energia powinna być równoważona przez wypromieniowaną, a wpływ na to mają zarówno procesy naturalne jak i działalność człowieka. Zachwianie tej równowagi jest tym co tak martwi klimatologów.

Budżet energetyczny Ziemi. Jak widać część promieniowania słonecznego jest od razu zwracana w przestrzeń kosmiczną, ale emisji zachodzi w podczerwieni. Dane dla 10 lat obserwacji. (fot: NASA)

Analiza obserwacji satelitów PREFIRE posłuży ocenie tego w jakim stopniu ciepło, które dostarczają w stronę biegunów prądy oceaniczne i powietrzne, jest wypromieniowywane w podczerwieni. Około 60% energii, która ucieka w kosmos z regionów polarnych nie było dotychczas dokładnie pomierzone.

Dane misji PREFIRE staną się wskazówką do określenia w jakim faktycznie stopniu następuje utrata lodu w Arktyce. To jak efektywnie wypromieniowywane jest ciepło w okolicach Arktyki i Antarktyki jest kluczowym parametrem, który wpłynie na wyniki symulacji zmian klimatycznych. Dokładniejsze modele to mniej stresu, mniej sensacyjnych doniesień, choć niewątpliwie nie należy zastanawiać się nad tym, czy unikniemy kryzysu klimatycznego, a tym jak z nim sobie poradzić. Bo Ziemia w historii miała wiele trudnych z naszej perspektywy momentów, a jednak wychodziła z tego obronną ręką. 

Źródło: phys.org, NASA, inf. własna, fot: Unsplash.com