3 000 mil oceanicznej żeglugi, czyli pożytki z gapienia się na chmury [ROZMOWA]

Wojciech Kość, OKO.press: Dla porządku zacznijmy od podstaw: jak przebiegała trasa Pańskiego rejsu przez Pacyfik?

Prof. Szymon Malinowski: Od razu powiedzmy, że nie była to wyprawa naukowa, aczkolwiek jako fizyk atmosfery nie mogłem uciec od obserwacji i zastanawiania się nad rolą Oceanu Spokojnego w kształtowaniu ziemskiego klimatu.

Były to po prostu trzy miesiące żeglugi na Pacyfiku – od Kanału Panamskiego do Wyspy Wielkanocnej z przystankiem na Wyspach Galápagos. Ogółem 3 000 mil morskich, czyli 5 500 km. Z wszelkimi przygodami, jak choćby — zanim w ogóle zaczęliśmy — naprawa naszej łodzi uszkodzonej w Panamie przez uderzenie pioruna.

Warto wiedzieć, że w porze deszczowej — czyli od października do listopada — Panama, szczególnie po stronie karaibskiej, należy do miejsc o jednej z najwyższych częstotliwości wyładowań atmosferycznych na świecie.

Mimo że nasza łódź – oceaniczny jacht – wszystkie możliwe odgromowe instalacje miała sprawne, to jednak uderzenie spowodowało sporo szkód. Trzeba było część elektroniki wymienić, a pozostałe urządzenia dokładnie sprawdzić. Dopiero potem mogliśmy wyruszyć na Pacyfik przez Kanał Panamski.

Nie jest to prostu kanał, jego część stanowi sztuczne jezioro. Obok historycznych i całkiem niedawno wybudowanych zespołów śluz jest kluczowym elementem infrastruktury kanału. Zmiany w rozkładzie opadów spowodowane rozregulowaniem klimatu mają wpływ na wody powierzchniowe i związaną z nimi infrastrukturę. Jak to wygląda w przypadku Kanału Panamskiego, globalnie strategicznej drogi wodnej?

Kanał Panamski to bardzo ciekawe miejsce. Jego główna część znajduje się prawie 30 metrów powyżej poziomu oceanu. Sztuczne jezioro, o którym Pan mówi, nazywa się Gatún i powstało w 1913 roku na skutek wybudowania ogromnej tamy na rzece Chagres. Żeby wpłynąć na Gatún, pokonuje się trzy śluzy po stronie karaibskiej, czyli od strony Oceanu Atlantyckiego. To historyczne Śluzy Gatuńskie i właśnie przez nie płynęliśmy. Potem są jeszcze trzy śluzy w dół po stronie pacyficznej. Całość zajęła 48 godzin.

Ostatnio poziom wody w jeziorze Gatún jest rzeczywiście bardzo zmienny. Kilka lat temu obniżył się o prawie trzy metry ze względu na bardzo małe opady. Groziło to całkowitym wstrzymaniem żeglugi przez Kanał Panamski, ponieważ każdy proces śluzowania wymaga ogromnych ilości wody i jej niedobór bezpośrednio ogranicza przepustowość kanału.

W związku z tym przy rozbudowie przeprawy o nowe większe śluzy zainwestowano mnóstwo pieniędzy, by oszczędzać i regulować wodę, bo sytuacja hydrologiczna kanału robi się niestabilna. Na szczęście podczas naszego rejsu wody było pod dostatkiem.

Następny przystanek – Wyspy Galápagos.

Nie tak szybko… To jest 1 000 mil morskich, czyli blisko 2 000 kilometrów, które przepłynęliśmy w 10 dni. Jeszcze po pacyficznej stronie Kanału Panamskiego, właściwie tuż obok mariny, w której zacumowaliśmy przed wypłynięciem na otwarty ocean, znajduje się placówka Smithsonian Institute, Centro Natural Punta Culebra, która bada biologię Zatoki Panamskiej. W trakcie naszego pobytu tam ukazała się praca napisana przez badaczy instytutu, która doniosła o pierwszej w historii obserwacji zatrzymania tzw. upwellingu w Zatoce Panamskiej w styczniu 2025 roku

Upwellingu?

Upwelling to zjawisko wypływu wód zimnych i bogatych w substancje organiczne wód głębinowych na powierzchnię, dzięki któremu wody przybrzeżne obfitują w życie biologiczne.

Okazało się, że rok temu upwelling nie wystąpił. Dlaczego i jakie to może mieć konsekwencje?

Wiąże się to z globalnym ociepleniem i zaburzeniem cyrkulacji oceanicznej w obszarze wschodniego Pacyfiku. To z kolei skutek osłabienia pasatu północno-wschodniego nad Przesmykiem Panamskim, a także silnego zjawiska La Niña (które jednak już nieco osłabło w czasie naszego rejsu i w styczniu 2026 upwelling na szczęście pojawił się ponownie). Regularny coroczny upwelling jest ważnym mechanizmem podtrzymującym produktywność łowisk i bioróżnorodność w wodach Zatoki Panamskiej i ochronę tamtejszych raf koralowych przed przegrzaniem.

Pasat z Karaibów

La Niña i El Niño – piszę o tych zjawiskach niemal co miesiąc w tekstach na temat kolejnych danych klimatycznych z unijnego Copernicusa. Dochodzimy więc do spraw interesujących z punktu widzenia globalnych mechanizmów klimatycznych. Tak więc fizyk atmosfery pod żaglami na Oceanie Spokojnym w czasie La Niñy – wychodzi na nocną wachtę i…?

I wie, że płynie dzięki pasatowi z Karaibów. Przez Przesmyk Panamski – który jest takim obniżeniem terenu między oboma Amerykami – północno-wschodni pasat z Karaibów może łatwo „przelać się” na stronę Pacyfiku i wiać nad Zatoką Panamską. Przez pewien czas płynęliśmy z tym wiatrem. Następnie weszliśmy w tzw. wewnątrztropikalną strefę konwergencji…

Co to takiego?

Globalnie to obszar, gdzie spotykają się dwa systemy wiatrów pasatowych: z północnego wschodu i południowego wschodu. Z tym, że w tym konkretnym regionie konwergencja, czyli zbieżność, ma nietypowy charakter, polegający na tym, że… często jej nie ma.

Bliskość wybrzeża Ameryki Południowej i potężnych Andów sięgających 5 000 – 6 000 m n.p.m. silnie wpływa na cyrkulację powietrza. Wysokie góry dosłownie przegradzają znaczną część dolnych warstw atmosfery i hamują przepływ prądów powietrznych. W efekcie w pobliżu wybrzeża Peru i Ekwadoru pas zbieżności jest słabo „zasilany” z południowego wschodu i burze, charakterystyczne dla strefy zbieżności w innych częściach globu, występują tam rzadko.

Dopiero dalej od wybrzeży Ameryki Południowej wpływ Andów jest mniej odczuwalny i daje o sobie znać pasat południowo-wschodni. Wyspy Galápagos leżą w miejscu, gdzie spotykają się oba systemy pasatowe. Mimo położenia przy równiku klimat jest tam wyraźnie łagodniejszy niż w Panamie, gdzie po stronie karaibskiej temperatura wody i powietrza nad lądem sięga ponad 30°C przy wilgotności przekraczającej 90%.

Tymczasem w rejonie Galápagos woda ma tylko ok. 25°C. Mówiliśmy przed chwilą o upwellingu, czyli wypływie chłodnej wody z głębin na powierzchnię. Tak więc upwelling u wybrzeży Peru i Ekwadoru wynosi na powierzchnię te chłodne wody, które następnie są transportowane na zachód przez prąd równikowy, napędzany przez zbiegające się w pobliżu równika pasaty z północnego i południowego wschodu, o których wspomniałem. Dlatego na Wyspach Galápagos jest chłodniej.

Czy właśnie na tym polega La Niña? Upwelling chłodniejszych wód i ich „przepychanie” na zachód? Domyślam się, że jej wpływ nie ogranicza się tylko do części równikowego pasa Pacyfiku?

Tak, La Niña ma ogromny wpływ na Pacyfiku.

A ponieważ Pacyfik to jedna trzecia globu i prawie połowa oceanu światowego…

No właśnie. Wpływ zjawisk La Niña – a także El Niño, który jest w pewnym sensie odwrotnością La Niñy – wykracza daleko poza równikowy Pacyfik, choć w Europie jest słaby. Natomiast w krajach pacyficznych takich jak Indonezja, Filipiny czy północna Australia oraz na wybrzeżach obu Ameryk jest bardzo duży.

W czasie La Niña im dalej na zachód, tym bardziej początkowo chłodne wody ocieplają się pod wpływem zbiegających się wzdłuż równika pasatów, a powietrze nad nimi wzbogaca się w parę wodną. W okolicach Azji Południowo-Wschodniej wody są najcieplejsze, a powietrze najbogatsze w wilgoć. Stąd okres deszczowy w tym rejonie świata.

Natomiast w czasie El Niño upwelling wzdłuż wybrzeża południowoamerykańskiego jest słaby, pasaty wieją niemrawo, a prąd równikowy słabnie. W związku z tym wody powierzchniowe Pacyfiku już stosunkowo niedaleko wybrzeży Ameryki Południowej są stosunkowo ciepłe, a bardzo ciepłe na środku oceanu. Centrum opadów i aktywności burzowej przenosi się więc na środkowy, a nawet wschodni Pacyfik.

Planetarna chłodnica

Czy dla żeglarzy ma znaczenie, czy płyną Pacyfikiem w trakcie La Niñy lub El Niño?

Musiałbym mieć oczywiście porównanie i pływać tam wiele razy, natomiast przypuszczam, że w trakcie El Niño, kiedy te pasaty są słabsze, nasza podróż z Panamy do Galápagos i z Galápagos na Wyspę Wielkanocną byłaby dłuższa z powodu słabszych wiatrów. Już teraz, przy słabnącej La Niña, mieliśmy kilka dni bardzo słabych wiatrów. Ale wiatr to tylko jeden element zmienności cyrkulacji nad Pacyfikiem. Drugi, powiązany, to temperatura powierzchni oceanu i zachmurzenie z nią związane.

Powtórzę, że Andy tworzą bardzo silną fizyczną barierę między dolnymi warstwami atmosfery nad Atlantykiem i Pacyfikiem. Poza obniżeniem w rejonie Przesmyku Panamskiego pasaty mają utrudnioną drogę ze wschodu na zachód globu. Z kolei wiatry zachodnie na 30–40 stopniach szerokości południowej – na wysokości środkowego i południowego Chile – również generalnie nie przenoszą mas powietrza z Pacyfiku na Atlantyk.

Stosunkowo chłodna woda z wyższych szerokości geograficznych, niesiona dryfem wiatrów zachodnich, jest przez barierę kontynentu południowoamerykańskiego odchylana na północ, co skutkuje wspomnianym już upwellingiem wzdłuż wybrzeża. W efekcie powierzchniowe wody oceaniczne na południowo-wschodnim Pacyfiku są chłodniejsze niż na dużej części obszarów tropikalnych i subtropikalnych dalej na zachodzie.

Nad tymi stosunkowo chłodnymi wodami konwekcja w atmosferze jest słaba, tworzy się dużo długo utrzymujących się i zawieszonych stosumkowo nisko nad powierzchnią chmur. Chmury te odbijają dużo energii słonecznej z powrotem w przestrzeń kosmiczną, co powstrzymuje nagrzanie wód powierzchniowych i wzmocnienie konwekcji…

To mają być refleksje człowieka na wakacjach w tropikach?!

Krótko mówiąc, ten obszar Oceanu Spokojnego pełni rolę jednej z największych „chłodnic” naszej planety. Są hipotezy, potwierdzone symulacjami numerycznymi, że w miarę postępów globalnego ocieplenia i wzrostu temperatury wód powierzchniowych obszar zajmowany przez te chmury warstwowe się zmniejszy, co będzie kolejnym tzw. sprzężeniem dodatnim przyspieszającym obecną zmianę klimatu.

Co można wyczytać z tych chmur?

Dla mnie bardzo interesujące było, że te chmury wykazywały pewien cykl dobowy, o którym bardzo mało jest w literaturze.

Mało? Przecież Ziemia jest pod obserwacją tysięcy satelitów 24 godziny na dobę…

Tak, ale nie trzeba satelitów, ale sond meteorologicznych, których w tamtym regionie jest bardzo niewiele, i obserwacji z powierzchni, których w praktyce nie ma.

Są oczywiście obserwacje satelitarne, ale te o wysokiej rozdzielczości prowadzone są z tak zwanych satelitów synchronicznych ze Słońcem, czyli takich, które nad danym obszarem przelatują stale o tej samej porze dnia czy nocy. Z nich nie da się odczytać cyklu dobowego. Są jeszcze satelity geostacjonarne, ale te z kolei mają niewystarczającą rozdzielczość i pewnych rzeczy nie są w stanie zarejestrować.

Dopiero jak się powoli płynie przez ocean — powiedzmy te 100 mil morskich dziennie — jest się w stanie zaobserwować regularne, codzienne zmiany. Na przykład w cyklu dobowym zachmurzenie, o którym przed chwilą wspomniałem i które obserwowałem po prostu siedząc na łodzi i gapiąc się w niebo.

Na czym ów cykl polega?

Przede wszystkim chodzi o stopniową wieczorną przemianę chmur typu cumulus w stratocumulusy. Te drugie „zalegają” po nocy i stopniowo rozpraszane są w ciągu dnia przez słońce, przechodząc w cumulusy. I tak co 24 godziny. Druga charakterystyczna rzecz to, że w dolnej warstwie atmosfery mogłem zaobserwować dwie lub nawet trzy słabo ze sobą powiązane warstwy chmur, które mocno ograniczają wymianę pomiędzy powierzchnią morza a wyższymi warstwami atmosfery.

Gdyby zamiast jednej łodzi profesora Malinowskiego na wakacjach znalazła się tam większa liczba instrumentów pomiarowych, to czego moglibyśmy się nauczyć?

Przede wszystkim moglibyśmy lepiej poznać mechanizm działania „planetarnej chłodnicy” i poprawić jeden z ważnych elementów modeli klimatycznych. Od dawna wiemy, że najsłabszą stroną modeli klimatu jest reprezentacja chmur. Oczywiście ta reprezentacja jest lepsza w obszarach, gdzie wykonano więcej badań, ale bardzo brakuje regularnych obserwacji chmur nad otwartym oceanem na południowej półkuli.

Aktualnie informacje uzyskane z satelitów weryfikujemy na podstawie pomiarów naziemnych. A co jeśli tych pomiarów mamy za mało albo wcale? W tej chwili jest trochę tak, że pewne rzeczy zgadujemy, czy może lepiej: przyjmujemy, że są podobne, jak gdzie indziej. A tak wcale być nie musi, bo każdy region naszej planety ma swoją specyfikę.

El Niño daje kopa

Przejdźmy jeszcze raz z pokładu łodzi na poziom globalny. Jak rozumiem, La Niña słabnie i za chwilę znajdziemy się w tzw. fazie neutralnej po której ma nastąpić El Niño. Czyli przejdziemy od fazy chłodniejszej do cieplejszej, a globalny wzrost temperatury dostanie kopa?

Tak, obserwujemy słabnięcie zjawiska La Niña i tak naprawdę jesteśmy już w fazie neutralnej. Prognozy mówią nam, że pod koniec tego roku i prawdopodobnie także w przyszłym roku jest możliwe bardzo silne El Niño. Gdy jest La Niña, woda na Pacyfiku od wybrzeży Ameryki Południowej do mniej więcej środka oceanu jest stosunkowo chłodna, a potem coraz cieplejsza w kierunku Azji południowo-wschodniej. W momencie, kiedy będziemy mieć El Niño, plama cieplejszej wody jest znacznie większa ze względu na słabszy upwelling u wybrzeży Ameryki Południowej. To z kolei prowadzi do tego, że średnia temperatura globu rośnie szybciej w czasie El Niño.

Miejmy nadzieję, że El Niño nie okaże się aż tak silne…

Niestety jest to pewien samonapędzający się mechanizm. Ogólnie rzecz biorąc, im cieplejsza powierzchnia oceanu, tym więcej pary wodnej nad nią. A im więcej pary wodnej – tym cieplej, bo para wodna to silny gaz cieplarniany. Tak więc wraz z postępującym globalnym ociepleniem będziemy mieć do czynienia z coraz silniejszym efektem El Niño. Z kolei La Niña staje się słabsza niż kiedyś. Temperatury wód powierzchniowych są większe niż podczas poprzednich takich zjawisk.

W efekcie pojawiają się „dziury” w tej naszej planetarnej chłodnicy, co dalej napędza wzrost temperatury. Obserwacje satelitarne i pomiary temperatury wód oceanicznych pokazują, że tempo ogrzewania naszej planety przyspieszyło dwukrotnie w ciągu ostatnich kilkunastu lat, pomimo tego, że emisje gazów cieplarnianych rosną wolniej. To, o czym rozmawialiśmy wyżej, jest jedną z przyczyn tego przyspieszenia.