Klimat Ziemi od zawsze ulega nieustannym zmianom. Możemy wymienić kilka rodzajów czynników wpływających na globalne zmiany klimatów:

  • astronomiczne (zmiany parametrów orbity),

  • astrofizyczne (wynikają ze zmiennej aktywności Słońca),

  • hydrologiczne (zmiana cyrkulacji wód w oceanach i zasięgu lądolodów),

  • tektoniczne (ruchy skorupy ziemskiej i przemieszczenie kontynentów),

  • sejsmologiczne i wulkaniczne (erupcje wulkanów i silne trzęsienia ziemi).

  • antropogeniczne (działalność człowieka),

Czym jest efekt cieplarniany

Źródłem życia na Ziemi jest promieniowanie Słońca zwane krótkofalowym, które swobodnie przedostaje się przez atmosferę i dociera do powierzchni Ziemi. Nasza planeta, ogrzewając się, sama staje się źródłem promieniowania. Ogrzana powierzchnia Ziemi zaczyna emitować promieniowanie długofalowe, które częściowo wydostaje się w przestrzeń kosmiczną, a częściowo jest przechwytywane przez gazy obecne w atmosferze - przede wszystkim parę wodną, ale również dwutlenek węgla, metan, tlenki azotu, ozon i freony. Gazy te zapobiegają nadmiernej ucieczce ciepła z Ziemi w przestrzeń kosmiczną, dlatego związki te nazywamy gazami cieplarnianymi.

Naturalny efekt cieplarniany Ziemi ma zasadnicze znaczenie dla podtrzymywania życia. Nasilenie koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze w ostatnich dwóch stuleciach spowodowane jest działalnością człowieka. Skutkuje on tym, że w systemie Ziemia‑atmosfera pozostaje więcej energii cieplnej. Następuje wzrost średniej temperatury powietrza na kuli ziemskiej. Mamy zatem do czynienia z globalnym ociepleniem.

RD3JxmOjwg5DZ
Uproszczony bilans energetyczny Ziemi, kolorem żółtym oznaczono promieniowanie krótkofalowe, a czerwonym długofalowe.
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=24719629", licencja: CC BY 4.0.

Gaz cieplarniany to gaz, który pochłania promieniowanie i emituje energię w termicznym zakresie podczerwieni. Gazy cieplarniane powodują efekt cieplarniany. Zaliczamy do nich: parę wodną, dwutlenek węgla, metan, tlenek diazotu i CFC (freony).

gazy cieplarniane - opisy do rozwinięcia
para wodna

Para wodna – najpowszechniejszy gaz cieplarniany zwiększający swoją objętość wraz z ocieplaniem atmosfery. Powoduje on tym samym wzrost obecności pokrywy chmur oraz opadów atmosferycznych. Para wodna jest najsilniejszym gazem cieplarnianym dzięki obecności wiązania hydroksylowego, które silnie absorbuje promieniowanie w obszarze dalekiej podczerwieni (ale nie w bliskiej podczerwieni).

dwutlenek węgla

Dwutlenek węgla (ditlenek węgla) – rzadszy ale bardzo ważny składnik atmosfery. Jest uwalniany w drodze naturalnych procesów – takich jak oddychanie czy erupcje wulkanów – oraz w wyniku działalności człowieka (wylesianie, zmiany użytkowania gruntów i spalanie paliw kopalnych). Od czasu rewolucji przemysłowej ludzie zwiększyli stężenie COIndeks dolny 2 w atmosferze o ponad jedną trzecią.

metan

Metan – węglowodór pochodzący zarówno ze źródeł naturalnych, jak i działalności człowieka, w tym z rozkładu odpadów na składowiskach, rolnictwa (zwłaszcza uprawa ryżu), a także z procesów trawienia przeżuwaczy i przetwarzania obornika związanego z hodowlą zwierząt domowych. W porównaniu aktywności cząsteczkowej metan jest znacznie bardziej aktywnym gazem cieplarnianym niż dwutlenek węgla, ale także znacznie mniej częstym w atmosferze.

tlenek diazotu

Tlenek diazotu - znaczący gaz cieplarniany wytwarzany przez uprawę gleby, zwłaszcza wykorzystanie nawozów mineralnych i organicznych, spalanie paliw kopalnych, produkcję kwasu azotowego oraz spalanie biomasy.

CFC (freony)

CFC – chloro- i fluoropochodne węglowodorów alifatycznych. To związki całkowicie syntetyczne używane w przemyśle, stosowane jako chłodziwo oraz składnik pianek polimerowych. Obecnie w znacznym stopniu regulowane w produkcji i uwalnianiu do atmosfery na mocy Konwencji wiedeńskiej i Protokołu montrealskiego w związku z ich szczególną właściwością objawiającą się niszczeniem warstwy ozonowej. Są niebezpiecznymi gazami cieplarnianymi, gdyż silnie absorbują ciepło w oknach atmosferycznych. Przykładem jest freon.

Wpływ efektu cieplarnianego - film edukacyjny
R1PFXUJ58NX6B
Film nawiązujący do treści materiału - dotyczy wpływu efektu cieplarnianego na klimat Ziemi.

Możliwe skutki wzrostu efektu cieplarnianego

  • Zwiększenie częstości występowania ekstremalnych zjawisk atmosferycznych takich jak susze, okresy upałów przerywane intensywnymi deszczami, burze, trąby powietrzne szkwałyszkwałyszkwały burzowe.

  • Zwiększenie nakładów finansowych na ochronę przed ekstremalnymi zjawiskami atmosferycznymi oraz kosztów walki z ich skutkami.

  • Podniesienie się poziomu mórz i oceanów, co w przyszłości spowoduje zalanie gęsto zaludnionych wybrzeży kontynentów i wysp. Wymusi to tzw. migracje klimatyczne ludności w głąb lądu. Nastanie konieczność relokacji znacznej części działalności gospodarczej człowieka.

  • Zalanie lub zasolenie znacznych obszarów rolniczych świata.

  • Zwiększenie obszarów pustynnych i półpustynnych.

  • Wzrost temperatury powietrza spowoduje z jednej strony spadek wydatków na ogrzewanie, z drugiej natomiast wzrost zużycia energii (produkowanej głównie z paliw kopalnych) na klimatyzację.

  • Powiększenie się obszarów występowania chorób tropikalnych. Częstsze fale upałów zagrażać będą osobom starszym, małym dzieciom, osobom chorym na choroby serca, układu krążenia i układu oddechowego oraz podatnym na stres klimatyczny.

  • Wzrost temperatury powietrza spowoduje wydłużenie okresu wegetacyjnego, wzrost plonów roślin ciepłolubnych, takich jak kukurydza, soja czy słonecznik, przy jednoczesnym spadku plonów np. ziemniaka. Całkowita produkcja żywności może początkowo wzrosnąć pod warunkiem zapewnienia dostatecznej ilości wody, której zasoby będą maleć ze względu na wzmożone parowanie.

  • Zmiana turystycznej mapy świata - kurorty narciarskie przeżyją recesję, obszary położone nad chłodnymi dotąd morzami mogą doświadczyć wzmożonego ruchu turystycznego Zmiany te będą miały niebagatelne znaczenie zwłaszcza dla krajów tzw. monokultury turystycznej.

szkwały

Globalne ocieplenie klimatu

W wyniku spalania paliw kopalnych uwalniane są do atmosfery duże ilości dwutlenku węgla i innych gazów mających zdolność pochłaniania promieniowania cieplnego Ziemi (tzw. gazów szklarniowych). Wzrost zawartości tych gazów powoduje wzrost naturalnego efektu cieplarnianego atmosfery ziemskiej i w konsekwencji ocieplenie klimatu. Globalne ocieplenie klimatu prowadzi między innymi do wzmożonego topnienia pokryw lodowcowych i podniesienia się poziomu wód oceanicznych.

W lodowcach uwięzione są zasoby słodkiej wody umożliwiającej przeżycie człowiekowi. Topnienie lodowców uwalnia zasoby słodkiej wody np. do otaczających góry lodowe słonych oceanów, pomniejszając w ten sposób zapasy ludzkości.  Topniejące lodowce w konsekwencji pozostawiają po sobie niestabilne zbocza i osuwiska, mokry topniejący śnieg zwiększa swoją masę i częściej osuwa się w postaci lawin. Ponadto spływająca z gór woda jest przyczyną podtopień i powodzi, które niszczą pogórskie miejscowości. Zjawisko to powodu zanim bioróżnorodności np. pingwinów.

Poniższa mapa przedstawia konsekwencje globalnego ocieplenia.

REVEELZ8YZl7X
Mapa przedstawiająca obszary zalane po podniesieniu się poziomu mórz o 60 m
Źródło: Englishsquare.pl sp. z o.o., CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/.

Pesymistyczne prognozy mówią o podniesieniu się poziomu mórz w dalszej przyszłości nawet o 60 metrów. W takiej sytuacji stolica Niemiec znajdzie się na dnie wielkiego rozlewiska, podobnie jak znaczne obszary północnych Niemiec. W Polsce utracimy całą infrastrukturę na wybrzeżu, w tym miasta. Nie będzie już Gdańska, nie będzie Szczecina, zniknie gazoport w Świnoujściu. Wyraźnemu skróceniu ulegnie nasza lądowa granica z Niemcami, a Bałtyk stanie się morzem szeroko otwartym do Morza Północnego i Atlantyku. Pod powierzchnią morza znajdzie się obwód królewiecki, Wenecja, Holandia i znaczna część Belgii.

Ekstremalne zjawiska atmosferyczne

Globalne ocieplenie prowadzi do coraz większej intensywności i częstotliwości ekstremalnych zjawisk pogodowych na całym świecie. Wzrost średniej temperatury globu powoduje topnienie lodowców, podnoszenie się poziomu mórz oraz zakłócenia w systemach klimatycznych. To z kolei skutkuje bardziej gwałtownymi huraganami, długotrwałymi suszami czy ulewnymi opadami deszczu powodującymi powodziepowódźpowodzie błyskawiczne czy gradobiciami. Zjawiska te mają poważne konsekwencje dla środowiska, gospodarki oraz życia ludzkiego.

powódź
R1X9JRdaPcchY
Opad atmosferyczny przybierający postać nieregularnych bryłek lodu
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
RmSALyxvDONre
Aby ocenić siłę trąby powietrznej, posługujemy się skalą Fujity–Pearsona.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Szczególnie warto zwrócić uwagę na susze, z którymi w naszym kraju borykamy się już od wielu lat a które dawno już przestały być tylko problemem „Afryki”. Susza to długotrwały okres bez opadów atmosferycznych lub z nieznacznym opadem w stosunku do średnich wieloletnich wartości. Powoduje przesuszenie gleby, zmniejszenie lub całkowite zniszczenie upraw roślin alimentacyjnych (a co za tym idzie - klęskę głodu), zmniejszenie zasobów wody pitnej, a także zwiększenie prawdopodobieństwa katastrofalnych pożarów. Szacuje się, że od lat 70. XX w. powierzchnia terenów dotkniętych suszą uległa podwojeniu. Trend ten jest wyjątkowo groźny, dotyka bowiem terenów już dziś ubogich w opady i sąsiadujących z wielkimi pustyniami (Saharą, Kalahari, Sonorą, Mojave, Atakamą, pustyniami w Australii i innymi).

R1KDYkZHasUG7
Przedłużająca się susza może doprowadzić do klęski głodu.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Wzmożona intensywność ekstremalnych zjawisk pogodowych ma poważne skutki zarówno dla ludzi, jak i dla środowiska. Poniżej wymieniono tylko kilka przykładów:

  • Dla człowieka:

Fale upałów: W 2021 roku fala upałów w Kanadzie doprowadziła do setek zgonów z powodu udaru cieplnego

Powodzie: W 2021 roku powodzie w Niemczech i Belgii zniszczyły tysiące domów, infrastruktury i spowodowały śmierć wielu osób

Susze: W regionach takich jak Afryka Subsaharyjska, długotrwałe susze prowadzą do niedoboru wody, co zagraża rolnictwu i powoduje głód

Niszczycielskie huragany: W 2024 roku Huragan Helene uderzył w region Big Bend na Florydzie. Spowodował katastrofalne powodzie w Karolinie Północnej i południowych Appalachach, zniszczenia infrastruktury oraz zalanie wybrzeży Florydy. Spowodował 150 bezpośrednich ofiar śmiertelnych.

  • Dla środowiska:

Pożary lasów: W Australii podczas „Czarnego Lata” w latach 2019‑2020 spłonęło ponad 18 milionów hektarów lasów, niszcząc ekosystemy i zabijając miliony zwierząt.

Podnoszenie się poziomu mórz: Topnienie lodowców przyspiesza erozję wybrzeży i zagraża siedliskom przybrzeżnym

Zniszczenie ekosystemów: Huragany, takie jak Katrina, niszczą rafy koralowe i zmieniają lokalne ekosystemy.