Wyobraź sobie, że wtaczasz na wzgórze piłkę. Kiedy wchodząc popchniesz piłkę trochę do przodu, stoczy się z powrotem do twoich rąk.
Jeśli jednak przetoczysz piłkę przez szczyt wzgórza, będzie toczyć się nadal i ci ucieknie. Szczyt wzgórza jest tutaj „punktem krytycznym”, w którym wystarczy delikatnie popchnąć piłkę, żeby stoczyła się i nie zatrzymała!
Analogia punktu krytycznego
Normalnie systemy ziemskie działają podobnie, jak piłka u stóp wzgórza – jeśli lekko je popchniemy, delikatnie je zmieniając, ostatecznie wrócą do pierwotnego stanu. Jeśli jednak doprowadzimy do dużej zmiany systemu ziemskiego, na przykład zwiększając ilość gazów cieplarnianych (GHG) w atmosferze, piłka przesunie się na szczyt wzgórza, więc każde kolejne pchnięcie spowoduje ogromną i nieodwracalną zmianę. To tak zwany „punkt krytyczny” – więcej emisji niż nasza planeta jest w stanie przyswoić, co powoduje zmiany klimatu.
Przekroczenie punktu krytycznego jest nieodwracalne, ponieważ nie można po prostu wrócić do pierwotnego stanu systemu klimatycznego, odwracając małą zmianę. Wywołuje to nieuniknioną zmianę, która może być nagła i natychmiastowa lub opóźniona i nadejść dopiero po latach.
Czy przekroczyliśmy jakieś punkty krytyczne?
Do niedawna naukowcy uważali, że jest mało prawdopodobne, że przekroczymy jakiekolwiek klimatyczne punkty krytyczne na skalę światową w tym stuleciu. Teraz jednak pojawia się coraz więcej dowodów i zgodności co do tego, że jesteśmy bliżej przekroczenia punktów krytycznych, niż sądziliśmy.
Mapa niektórych punktów krytycznych
Punkt krytyczny 1: Oscylacje południowe El Niño (ENSO)
Zwykle na południowym Oceanie Spokojnym występują silne wiatry, które wieją w kierunku zachodnim z Ameryki Południowej do Australii. Pchają one ciepłą wodę powierzchniową na zachód, powodując, że zimna woda z głębin oceanu podnosi się na wschodzie.
Silne wiatry zachodnie
Ciepła woda powierzchniowa z oceanu powoduje, że powietrze się podnosi, zwiększając ilość chmur i opadów deszczu na zachodzie, i prowadząc w efekcie do przepływu powietrza w atmosferze. Wzmacnia on silne wiatry.
Stały przepływ powietrza
Skąd więc bierze się El Niño? Mniej więcej co 2-7 lat, zachodnie wiatry zaczynają się osłabiać z powodu nietypowej zmiany w dystrybucji ciśnienia na powierzchni południowego Oceanu Spokojnego.
Słabsze wiatry zachodnie
Z powodu słabszych wiatrów mniej ciepłej wody pchane jest na zachód, przez co mniej zimnej wody płynie na wschód. W efekcie na środku Oceanu Spokojnego pojawia się gorąca woda.
Przepływ powietrza El Niño
To zjawisko zwane El Niño. Powoduje zmianę wzorców ruchu wiatru i powietrza w atmosferze, wywołując efekty na całym świecie. Należą do nich wzmożone susze w Indonezji, Indiach i niektórych częściach Brazylii, a także wzmożone powodzie w Peru . Podczas El Niño w sezonie 2015/2016 ponad 60 milionów ludzi doświadczyło trudności z dostępem do wystarczającej ilości jedzenia. Poniższa mapa pokazuje wzorce pogodowe, których możemy spodziewać się podczas zjawiska El Niño:
Wpływ El Niño na opady atmosferyczne
Jeśli globalne ocieplenie spowoduje, że oceany będą wchłaniać więcej ciepła, warstwa ciepłej wody powierzchniowej może pogłębić się tak bardzo, że ENSO przekroczy punkt krytyczny. To by sprawiło, że El Niño byłoby na stałe intensywniejsze i częstsze. Poziom globalnego ocieplenia wymagany, żeby przepchnąć ENSO przez punkt krytyczny, prawdopodobnie zostanie osiągnięty w tym stuleciu, a efekty będą odczuwalne przez kolejne tysiąc lat.
Poza wzmożeniem powodzi w Peru El Niño zwiększy też susze w Amazonii. To sprawia, że przekroczenie kolejnego punktu krytycznego, który stoi przed nami, jest jeszcze bardziej prawdopodobne.
Punkt krytyczny 2: Utrata amazońskiego lasu deszczowego
Amazonia jest tak duża, że uwalnia ogromną ilość wody do atmosfery – ponad 6 bilionów ton rocznie! Dzieje się to podczas procesu zwanego fotosyntezą, w którym drzewa łączą wodę z gleby oraz CO₂ z atmosfery, tworząc dla siebie pożywienie. Żeby zabrać CO₂ z atmosfery, drzewa muszą otworzyć małe wgłębienia w liściach, co jednak oznacza, że ucieka z nich sporo wody. Woda ta trafia do atmosfery i staje się chmurami. Utrzymuje to zimną temperaturę powietrza i tworzy więcej deszczu, dzięki któremu drzewa rosną.
Drzewa i cykl hydrologiczny
Z powodu znacznej utraty drzew do atmosfery trafi mniej wody. W miarę załamywania się cyklu hydrologicznego, niektóre obszary Amazonii będą robiły się coraz suchsze. Tak się już dzieje w południowej i wschodniej Amazonii, gdzie pory suche trwają dłużej co najmniej od dwóch dekad.
Globalne ocieplenie zwiększy te szkody. Wraz z wylesianiem doprowadzi do częstszych pożarów lasu, lokalnych suszy i powodzi, oraz zniszczy bioróżnorodność.
Amazonia przekroczy punkt krytyczny, kiedy cykl hydrologiczny będzie tak zniszczony, że obszary lasu przestaną wytwarzać wystarczająco dużo deszczu, żeby las deszczowy mógł rosnąć. Zostanie on bezpowrotnie utracony i przekształcony w zdegradowane sawanny.
Punkt krytyczny Amazonii
Jeśli mierzymy punkt krytyczny tylko przez pryzmat globalnego ocieplenia, wiele badań sugeruje, że temperatury musiałyby wzrosnąć o 4°C, żeby środkowy, południowy i wschodni amazoński las deszczowy przekroczył swój punkt krytyczny.
Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę wysuszające efekty wylesiania, niektórzy twierdzą, że punkt krytyczny osiągniemy nawet wcześniej, przy wylesieniu rzędu 20-40%. To szczególnie niepokojące, ponieważ od 1970 roku wycięliśmy już 17% amazońskiego lasu deszczowego!
Punkt krytyczny 3: Zniknięcie pokrywy lodowej Oceanu Arktycznego latem
Nie jest – w rzeczywistości każdego roku około 9 milionów km² (mniej więcej połowa całej pokrywy lodowej) znika między marcem a wrześniem, ale zamraża się ponownie podczas zimy.
Bardzo prawdopodobne jednak jest, że między 1979 a 2018 rokiem ilość lodu w każdym miesiącu spadała. We wrześniu dochodzi do największej zmiany w pokrywie lodowej w ostatnich 1000 latach. Tracimy około 83 000 km² rocznie od roku 1979! Znaczenie tego zjawiska można zobaczyć na poniższym wykresie!
Utrata pokrywy lodowej Oceanu Arktycznego we wrześniu
To wysokie temperatury letnie zwiększają topnienie lodu. Przyczyną jest także pętla zwrotna. Oznacza ona, że topnienie lodu sprawia, że topnieje jeszcze więcej lodu. Kiedy tak się dzieje, odkryte zostaje więcej powierzchni oceanicznej. Ma ona ciemniejszy kolor niż lód, wchłania więc więcej światła słonecznego. Dlatego im więcej lodu topnieje, tym cieplejsza staje się powierzchnia oceaniczna, przez co prawdopodobieństwo topnienia większej ilości lodu jest jeszcze większe!
Pętla zwrotna topnienia lodu
Pokrywa lodowa na Oceanie Arktycznym przekroczy punkt krytyczny, kiedy temperatury wzrosną tak bardzo, że dalszej utraty lodu morskiego nie da się już zatrzymać. Doprowadzi to do sytuacji w przyszłości, kiedy latem nie będzie więcej pokrywy lodowej na Oceanie Arktycznym. To jeden z najbardziej niespodziewanych i prawdopodobnych punktów krytycznych odkrytych przez prognozy oparte na modelu klimatu.
Naukowcy przewidują, że istnieje 10-35% szans, że wzrost globalnej temperatury o 2°C nieuchronnie spowoduje wolne od lodu pory letnie do 2100 roku. Co dodatkowo pogarsza sytuację, ostatnie utraty pokrywy lodowej na Oceanie Arktycznym były znacznie większe, niż wskazywały na to prognozy oparte na modelu klimatu, więc punkt zwrotny dla letniego lodu może być przekroczony o wiele wcześniej, niż prognozowały modele. Niektórzy naukowcy uważają, że już go przekroczyliśmy!
Utrata arktycznej pokrywy lodowej znacząco uszkodzi miejscową dziką przyrodę i bezpieczeństwo żywnościowe/wodne rdzennej ludności. Może też wpłynąć na wzorce pogodowe na dużych obszarach półkuli północnej, oddziałując na znacznie więcej osób. Naukowcy nie są jednak zgodni co do dynamiki tej relacji.
Punkt krytyczny 4: Topnienie lądolodu antarktycznego i grenlandzkiego
Inny związany z lodem punkt krytyczny to topnienie lądolodów w Grenlandii i na Antarktydzie. Lądolody to ogromne obszary lodu, które pokrywają ląd; jeśli stracą za wiele lodu, przekroczą punkt krytyczny, od momentu którego nie będzie już można powstrzymać pozostałego lodu przed topnieniem. To by doprowadziło do kilkumetrowego podniesienia się poziomu mórz w ciągu kolejnych paru stuleci.
Bardziej szczegółowo omówimy to w rozdziale poświęconym zmienności poziomu morza!
Czy możemy ufać prognozom punktów krytycznych?
Nie osiągnięto porozumienia co do tego, czy jakiekolwiek punkty krytyczne zostaną przekroczone przed rokiem 2100 ze względu na brak danych i trudności, z jakimi borykają się modele klimatu w przedstawianiu tych procesów. Dlatego też prognozy dotyczące przekroczenia konkretnego punktu krytycznego są bardzo niepewne.
Choć najlepsze modele klimatu potrafią obecnie brać pod uwagę wiele nagłych zmian klimatycznych, pewne procesy pozostają niewyjaśnione. Niektóre modele nie uwzględniają na przykład sprzężeń zwrotnych, które powodują kurczenie się lądolodów lub uszkodzenia roślinności.
Sprzężenia zwrotne lądolodów i roślinności z większym prawdopodobieństwem będą mieć znaczący wpływ na punkty krytyczne w przyszłych stuleciach, bo ich reakcja jest dość wolna i nie widzimy natychmiast ich efektów. Wykluczenie ich z modeli oznacza, że może być nawet więcej lądowych punktów krytycznych.
Więcej sprzężeń zwrotnych, więcej punktów krytycznych
Podsumowanie
Wielu naukowców twierdzi, że globalne ocieplenie o 2°C jest bezpieczną granicą, która zapobiegnie przekroczeniu punktów krytycznych.
Ostatnio jednak najwybitniejsi naukowcy zajmujący się tą dziedziną orzekli, że powinniśmy utrzymywać globalne ocieplenie dużo poniżej 2°C, żeby uniknąć przekroczenia jakichkolwiek punktów krytycznych. Kiedy testowano 37 potencjalnych punktów krytycznych, modele klimatu przewidziały, że 18 z nich nastąpi poniżej 2°C! (Pamiętaj, że już ociepliliśmy naszą planetę o 1,1°C).
Ryzyko jest jeszcze większe, ponieważ wielu ekspertów uważa, że w większości przypadków, kiedy jeden punkt krytyczny zostanie przekroczony, z większym prawdopodobieństwem przekroczony zostanie następny. Oznacza to, że wiele punktów krytycznych może nastąpić w tym samym czasie. To tak jakby uruchomić reakcję łańcuchową!
Dlatego naukowcy zalecają podjęcie natychmiastowych międzynarodowych działań w sprawie niezrównoważonych praktyk (takich jak spalanie paliw kopalnych i wylesianie), żeby uniknąć ryzyka punktów krytycznych.
. Jeśli jednak doprowadzimy do dużej zmiany systemu ziemskiego, na przykład zwiększając ilość gazów cieplarnianych (GHG) w atmosferze, piłka przesunie się na szczyt wzgórza, więc każde kolejne pchnięcie spowoduje ogromną i nieodwracalną zmianę
