Ziemia “pociemniała” i ma to wiele do czynienia z chmurami – tak wynika z opublikowanych niedawno wyników badań naukowych. Chmury to pana dziedzina, więc jest pan najlepszą osobą, która mogłaby tę kwestię wyjaśnić. Co się takiego dzieje z chmurami, co sprawia, że Ziemia staje się bardziej podatna na ogrzewanie?
Prof. Szymon Malinowski, fizyk atmosfery: Fakt, że albedo Ziemi robi się coraz mniejsze, czyli że Ziemia mniej odbija promieniowania słonecznego, które na nią pada, “ciemnieje” właśnie, jest dobrze dokumentowany od lat, przez szereg różnych obserwacji. Tego efektu w pewnym sensie się spodziewaliśmy, ale niekoniecznie rozumieliśmy wszystkie jego mechanizmy i zaskoczył nas jego rozmiar.
Dlaczego albedo Ziemi się zmniejsza?
W miarę jak rosło spalanie paliw kopalnych, rosła też emisja pyłów – aerozolu – do atmosfery. Część tych aerozoli, to cząsteczki PM 10 i PM 2,5 [wielkości do 10 i 2,5 mikrometra – red.], kojarzone z walką ze smogiem. Zawieszone w powietrzu aerozole odbijają promieniowanie słoneczne, są też jądrami kondensacji, czyli skraplania pary wodnej i wpływają na własności chmur. Jeśli mamy dużo jąder kondensacji, to ta sama ilość wody w chmurze jest rozłożona na więcej małych kropelek. Taka chmura silniej odbija promieniowanie słoneczne.
Czyli emitując szkodliwe pyły nie tylko pogarszaliśmy jakość powietrza i swoje zdrowie, ale także zmienialiśmy chmury?
Tak, takich cząsteczek jest wiele różnych rodzajów, w tym aerozoli powstających wskutek emisji siarki ze spalania zasiarczonego wêgla czy paliwa. W latach 90. XX wieku zaczęliśmy walczyć o czyste powietrze, najpierw na Zachodzie, potem na coraz większych obszarach globu i zaczęła spadać ilość aerozolu atmosferycznego. Czyli z jednej strony spalając paliwa kopalne i inne, jak biomasa, dodawaliśmy gazów cieplarnianych do atmosfery, czyli utrudnialiśmy ucieczkę energii w kosmos. A z drugiej strony dodawaliśmy tych aerozoli do atmosfery, czyli trochę mniej energii słonecznej wpuszczaliśmy.
Czyli zanieczyszczając powietrze, paradoksalnie być może, trochę hamowaliśmy efekt ocieplenia wywołany innymi naszymi działaniami podgrzewającymi atmosferę?
Tak, w ten sposób rosnący efekt cieplarniany był częściowo maskowany.
Ale nie ma tu mowy o żadnym równoważeniu.
Nie, część wzrostu temperatury była tak jakby odłożona do momentu, do którego się pozbędziemy aerozoli. A ich jest się dużo łatwiej pozbyć niż dwutlenku węgla.
Wystarczy założyć odpowiednie filtry na kominy fabryczne na przykład.
Filtry na kominy to raz, zaczęliśmy też zmieniać kopciuchy na mniej emisyjne piece, poprawiać jakość samych paliw, żeby zawierały mniej siarki, po prostu walczyć o czyste powietrze na rożne sposoby. Zawartość aerozoli oraz ich wpływ na chmury zaczęły spadać i globalne ocieplenie przyspieszyło. Jak wspominałem, to już wiedzieliśmy. To, co nas zaskoczyło w ostatnich latach, to kwestia bardzo szybkiej zmiany. Coś się stało i nagle tempo tego procesu wzrosło. Mimo różnych działań w skali globalnej wciąż emitujemy więcej CO2 i zwiększamy efekt cieplarniany. A z drugiej strony pozbywamy się coraz skuteczniej “maski” aerozolowej.
No i teraz gdzie tutaj są chmury?
Prawdopodobnie, przynajmniej w części, na chmury wpłynęła uzgodniona międzynarodowo bardzo duża redukcja zawartości siarki w paliwach statków. Chodziło o poprawę jakości i zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska.
Tylko zmiana paliwa do statków może mieć tak duży wpływ?
Statków pływa po morzach i oceanach naprawdę bardzo dużo, nad czym może się na co dzień nie zastanawiamy, bo w końcu w kontekście transportu najczęściej patrzymy na drogi. A z obserwacji i badań widać, że największe zmiany pojawiły się w chmurach nad morzami i oceanami co ma istotny wpływ na ocieplenie. Powierzchnia oceanu jest ciemna, zatem pochłania dobrze energię słoneczną. A kiedy są nad nią zawieszone chmury, szczególnie te niskie, stratocumulusy, 500-700 metrów nad oceanem, powierzchnia ta robi się jasna. Chmury odbijają bardzo dużą część promieniowania słonecznego. Zatem zniknęło częściowo jedno ze źródeł dużej ilości jąder kondensacji, jest mniej chmur, powierzchnia planety nad morzami “pociemniała” i ogrzewają się szybciej.
Do tego dokłada się jeszcze jeszcze jedna rzecz, też już opisywana w raportach IPCC. Wraz ze wzrostem średniej temperatury zmienia się cyrkulacja globalna, ma miejsce rozszerzanie tzw. komórki Hadleya, dzięki której ciepło przenoszone jest z równika w kierunku zwrotników. To obszar występowania stałych wiatrów, passatów, wiejących ze zwrotników, od północy i południa w kierunku równika, w którym się zbiegają, w tzw. pasie ciszy. Nazwę tę nadali żeglarze, bo często wiatry w tym pasie są bardzo słabe. Ale również często występują tam intensywne burze, napędzające cyrkulację atmosferyczną. Im na Ziemi jest cieplej, tym bardziej cała cyrkulacja rozszerza się w kierunku biegunów, razem ze wszystkimi układami chmur. Krańcowe części komórki Hadleya charakteryzują się dużą ilością niskiego zachmurzenia, przemieszczają się na coraz krótsze od równika równoleżniki.
Jeśli dobrze rozumiem, to skrajne warstwy się tak jakby “ściaśniają”. Pas z nisko zawieszonymi nad oceanami chmurami – odbijającymi promieniowanie słoneczne – ma zatem coraz mniejszą powierzchnię.
Tak, a do tego dokłada się zmiana kąta padania promieni słonecznych. Podsumujmy: zmieniają się cyrkulacje atmosferyczne i związane z nimi chmury, same chmury też zmieniamy wskutek efektu aerozolowego. To nakładające się na siebie elementy, tyle że one nie muszą się dodawać w prosty sposób, jakoś ze sobą współdziałają, ale tego jeszcze do końca nie rozumiemy. Jest też jeszcze parę innych subtelności. Niemniej obserwujemy spadek albedo, wzrost dopływu energii słonecznej, szczególnie do powierzchni oceanów, przyspieszone jej ogrzewanie i szybszy wzrost średnich globalnych temperatur globalnych. Przypominam, że cały czas towarzyszy temu rosnące utrudnianie ucieczki energii w kosmos. W efekcie globalne ocieplenie, napędzane z jednej strony wzrastającym efektem cieplarnianym, a z drugiej spadkiem albedo, przyspieszyło gwałtownie.
Chciałem podkreślić jeszcze jeden wątek: politycy w swoich wypowiedziach często mieszają walkę o czyste powietrze z walką z globalnym ociepleniem. Ja jestem oczywiście za czystszym powietrzem, bo to ogromnie ważne dla naszego zdrowia. Ale zamiast zamieniać jedne piece na inne, wprawdzie lepsze, ale też emisyjne, powinniśmy ograniczać źródła emisji CO2, zachęcać do oszczędności energii. Przeznaczane na walkę ze smogiem środki lepiej wkładać w działania, które jednocześnie ograniczają emisję aerozoli i redukują emisje gazów cieplarnianych. I to nawet nie jest kwestia kosztów, tylko braku świadomości.
W ostatnich latach zmieniła się nieco narracja denialistów. Nie ma tak wyraźnego zaprzeczania zmianom klimatu – bo je już po prostu widać. Głównym argumentem stało się za to powątpiewanie, że to człowiek odpowiada za te zmiany.
Zmienia się struktura denializmu, jednak najgorszy jest wzrost dezinformacji. Przez wprowadzanie nieskutecznych metod ograniczania wzrostu temperatury i jednocześnie przy rosnącej dezinformacji spada poparcie społeczne dla działań podejmowanych dla ochrony klimatu, czyli dla naszego bezpieczeństwa.
Czy ma pan jakiś argument, który wykorzystuje pan do zbijania takiej argumentacji wątpiącej w rolę człowieka? Podnoszącej, że przecież w przeszłości planeta też się silnie ocieplała, zanim my się na niej pojawiliśmy?
Ja bym w takiej sytuacji po prostu odbił argument. Każda zmiana klimatu w przeszłości i ta obecna również, miała i ma swoją przyczynę fizyczną, a przyczyny te rozumiemy. Jeśli ktoś wątpi czy nie uznaje tej wiedzy, niech poda, z naukowym uzasadnieniem i powołaniem się na konkretne dane, co według niego jest przyczyną obserwowanego obecnie globalnego ocieplenia. Odpowiadając “czynniki naturalne” ten ktoś przyznaje się wprost że nie wie, nie rozumie i tylko mąci.
W takich dyskusjach, także internetowych, w mediach społecznościowych, jest często dużo emocji. Ciężko przebić się przez nie z racjonalnym argumentem.
To problem nie tylko mediów społecznościowych, ale mediów w ogóle i jest związany z mechanizmem ich działania. Jest kłopot z rzetelnym informowaniem, szczególnie w mediach społecznościowych, które zresztą są takimi tylko z nazwy. Jest dużo badań, które pokazują, że skutecznym sposobem zarabiania pieniędzy z takich źródeł jest wzbudzanie kontrowersji. Tak długo, jak obieg informacji, który mamy w społeczeństwie, jest poddawany takim filtrom, które polaryzują, tak długo problem dezinformacji będzie narastał. Myślę też, że my nie wyewoluowaliśmy odpowiednio, by móc przetwarzać tak ogromną liczbę informacji, jakie do nas dziś docierają i wyłaniać z nich te prawdziwe. To jest wielki problem i trzeba się nim zająć na każdym poziomie, począwszy od prawnego.
Powiedział pan, że wpływamy na to, że chmury się zmieniają. Czym te chmury się różnią od tych, które były wcześniej, przed zmianami klimatu? Jak te chmury się zmieniają?
Przypomnijmy sobie szkolne ilustracje, pokazujące cykl hydrologiczny: woda paruje, kondensuje, potem spada z chmur w postaci opadów i znów paruje. My wpływamy na chmury na każdym etapie tego procesu. Na to, ile skąd wody może wyparować, zmieniając powierzchnię Ziemi, na przykład poprzez wycinanie lasów czy osuszanie mokradeł. Zmieniamy też mechanizmy powstawania opadów, które zależą także od jąder kondensacji i krystalizacji. Gdy podnosimy temperaturę oceanów wskutek globalnego ocieplenia, zwiększamy parowanie z mórz, rośnie zawartość pary wodnej w atmosferze, która jest silnym gazem cieplarnianym, ale jednocześnie także zmieniamy proces formowania się chmur, które odbijają w kosmos promienie słońca. Świat to szereg procesów o bardzo skomplikowanych powiązaniach. Coraz lepiej je znamy i znamy główne mechanizmy, które nimi rządzą, ale przy tych drobniejszych i przy powiązaniach tych procesów czeka nas jeszcze bardzo dużo zaskoczeń.
A co sądzi pan o pojawiających się pomysłach z zakresu geoinżynierii klimatu? Czy są realne i sensowne?
Są realne, mogą nam kupić trochę czasu, zamaskować znowu na jakiś czas to globalne ocieplenie – tym razem robilibyśmy to świadomie – ale go nie zlikwidują. Najlepsze byłyby metody, które są kontrolowalne, łatwe do włączenia i wyłączenia. Na przykład wspomniane procesy chmurowe. John Latham, brytyjski fizyk atmosfery, przedstawił pomysł “wybielana chmur” przez rozpylanie aerozolu soli morskiej – zamiast siarkowego. To jest taki bezpieczny rodzaj geoinżynierii, bo gdyby się okazało, że coś jest nie tak, to łatwo byłoby go wyłączyć.
Są też inne pomysły, bardzo szeroko kolportowane przez takich ludzi jak Bill Gates, Elon Musk czy niektórzy politycy, polegające na “udawaniu” wybuchów wulkanów, czyli wrzucaniu do stratosfery, wysoko, drobnego aerozolu siarkowego. To technicznie możliwe, dużo łatwiejsze i tańsze niż “wybielanie chmur”. Takie metody mają jednak pewien poważny negatywny skutek, który znamy z obserwacji atmosfery po wybuchach wulkanów i modelowania numerycznego: wpływają na cykl hydrologiczny i na przykład ograniczają monsuny. A monsun to dostawa wody dla rolnictwa dla kilku miliardów ludzi. Mamy w tym wypadku leczenie objawowe, które w dodatku jest leczeniem dżumy cholerą. Nie wkładajmy zatem wszystkich pomysłów geoinżynieryjnych do jednego worka.
Kiedy rozmawiałam z panem kilka lat temu – w czerwcu 2020 roku – tuż przed premierą filmu “Można panikować”, mówiliśmy sporo o strachu, obawach, lęku. Czy teraz ma pan może trochę więcej nadziei? Że temat zmian klimatu przebił się mocniej do świadomości społecznej, że ludzie się – mówiąc kolokwialnie – “ogarną”, że coś się ruszyło?
Wyglądało na to, że najpierw się ruszyło, a potem przyszedł COVID i za nim rosnąca dezinformacja. Najpierw w sprawie pandemii, potem globalnego ocieplenia, zwłaszcza po ataku Putina na Ukrainę. W pewnym sensie jesteśmy w dużo większym dołku, niż byliśmy kilka lat temu. 2025 to będzie albo pierwszy rok późnego antropocenu – jeśli się “ogarniemy”, albo pierwszy rok schyłkowego antropocenu. A to dlatego, że będzie pierwszym rokiem, w którym przekroczymy poziom wzrostu temperatury globalnej o 1,5 stopnia względem epoki przedprzemysłowej. Technicznie to nie jest jeszcze złamanie porozumień paryskich, do tego liczy się średnia wieloletnia, jednak fizycznie 1,5 stopnia więcej to jest po prostu 1,5 stopnia więcej.
W swojej działalności edukacyjnej, np. w ramach Nauki dla Klimatu, zajmuje się pan m.in. prostowaniem klimatycznych mitów. Który z nich jest pana zadaniem najgroźniejszy?
Najbardziej niebezpieczny mit jest taki, że człowiek nic nie znaczy wobec natury. Że zmiana klimatu nie może być skutkiem tego, co my robimy. Ten mit po pierwsze zabiera wszystkie motywacje do jakiegokolwiek działania. A poza tym pokazuje świat kompletnie nieprawdziwy. Dzisiejsza planeta Ziemia jest zdominowana przez człowieka, kontrolujemy, choć często nieświadomie, wiele procesów, w oceanie, w atmosferze, na powierzchni w krajobrazie. One nie działają niezależnie od siebie, wybiórczo, one oddziałują, wiążąc wiele elementów naszej rzeczywistości.
Czy po latach pracy, prowadzącej także do pesymistycznych wniosków dotyczących wpływu człowieka na klimat i kierunku procesów zmiany klimatu, nadal patrzy pan na chmury – obiekty swoich badań – z fascynacją?
Ależ absolutnie! Gdy patrzę na chmury, widzę je nieco inaczej niż przeciętny człowiek, ale to jest zdecydowanie wciąż fascynacja. W miarę jak człowiek rozumie coraz więcej powiązań, w które chmury są uwikłane, zaczyna zdawać sobie sprawę, że to jest cud natury. To dość unikalny element związany z naszą planetą. Z jednej strony zjawisko banalne, którego się często nie zauważa nawet, z drugiej fenomen w skali kosmicznej, bo prawie nigdzie indziej na planetach takie chmury jak na naszym niebie nie występują.
A ma pan jakieś ulubione chmury?
Ja powiedziałbym, że mam takie chmury, które lepiej rozumiem i mam takie, które rozumiem gorzej. Lepiej rozumiem właśnie te niższe, które składają się z wody, mniej rozumiem chmury lodowe, które są wyżej. I jak patrzę na chmury, to oczywiście wiem, która chmura z czego się składa.
Czym zajmuje się pan teraz aktualnie w swojej pracy naukowej?
Z zespołem jesteśmy najlepsi w pomiarach temperatury w chmurach. Potrafimy mierzyć ją co trzy milimetry, między kropelkami. Obecnie prowadzimy z kolegami z USA projekt w tym zakresie właśnie. Wspólnie latamy samolotem i próbujemy coraz lepiej zmierzyć i zrozumieć to, co się w chmurach dzieje. A los każdej kropelki zależy od tego, co jest blisko niej – czyli jąder kondensacji. I z tych wielu losów plecie się los całej chmury. Bo przecież nie z każdej chmury pada deszcz, a jak pada, to czasem dużo, a czasem mniej. Płyny to ciecze i gazy – tutaj mamy ciecz i gaz – bada je dziedzina fizyki, która nazywa się mechaniką płynów. Tutaj mamy zatem ciecz i gaz, które oddziałują ze sobą termodynamicznie. Wpływają na strumienie promieniowania, a do tego w świecie nauki mamy pewną nierozwiązaną zagadkę. Jest takie podstawowe równanie opisujące dynamikę płynów – równanie Naviera-Stokesa – którego cały czas nie potrafimy dobrze rozwiązać, robimy to w przybliżeniu. My, przy okazji naszych aktualnych badań chmur coraz bardziej posuwamy też do przodu dynamikę płynów. To jest dla mnie bardzo satysfakcjonujące.