Ziemia cieplejsza aż o 5°C do końca wieku? Gorący spór naukowców o tempo kryzysu klimatycznego

Wpływ człowieka na wzrost temperatury Ziemi jest bezdyskusyjny. Nie aktywność Słońca i nie wybuchy wulkanów, jak często głoszą internetowi „znawcy”, tylko spalanie węgla i gazu powoduje, że Ziemię otula coraz grubsza warstwa termoizolacji, czyli coraz szybciej zwiększa się stężenie dwutlenku węgla (CO2) w atmosferze.

Beztroska emisja tego gazu już doprowadziła do ocieplenia klimatu o nieco powyżej 1°C względem epoki sprzed rewolucji przemysłowej.

Tempo wzrostu koncentracji CO2 w atmosferze jest bezprecedensowe. Na progu holocenu, gdy kończyła się ostatnia epoka lodowa, koncentracja CO2 w atmosferze wzrosła z ok. 180 do 270 cząsteczek na milion cząsteczek powietrza (ppm) przez 10 tys. lat – a więc ok. 1 ppm na 100 lat. W drugiej dekadzie XXI wieku tempo wzrostu przyspieszyło 200-krotnie do 2 ppm rocznie!

Chronocyklem do roku 2100

Klimatolodzy spierają się, o ile – choćby w przybliżeniu - ociepli się Ziemia na koniec wieku. Chodzi o tzw. czułość klimatu. By ją oszacować, naukowcy budują tzw. modele klimatu, czyli stopniowo coraz bardziej złożone programy komputerowe symulujące klimat i procesy na niego oddziaływające.

To najlepsza znana nauce metoda prognozowania zmian klimatycznych. Z prostego powodu: nie da się przeprowadzać eksperymentów na realnym klimacie. Tym bardziej nie da się – niczym w projekcie inżynierii temporalnej jak z opowiadań Stanisława Lema - wysłać chronocyklem satelitów meteorologicznych do roku 2100, by sprawdzić, jak bardzo popsuliśmy klimat naszej planety.

– tłumaczy OKO Press Piotr Florek, polski naukowiec pracujący w brytyjskim Met Office Hadley Centre, czyli odpowiedniku naszego Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej.

„Określenie wartości czułości klimatu ma krytyczne znaczenie dla określenia ryzyka związanego z emisją antropogeniczną, oraz tego jak szybko powinniśmy redukować tę emisję” – mówi Florek.

Zagubiony jak komputer w chmurze

Od 25 lat istnieje projekt naukowy, który zajmuje się koordynowaniem badań wykonywanych przy pomocy modeli klimatu oraz przeprowadzanych w nich symulacji. Ów projekt to Coupled Model Intercomparison Project (CMIP), czyli Projekt Porównywania Modeli Sprzężonych. „Modele sprzężone" to historyczna nazwa modeli klimatu złożonych z więcej niż jednego komponentu.

Obecnie dobiega końca szósta faza projektu, określana skrótem CMIP6. Symulacje przeprowadzane w ramach tego projektu, wraz z ich analizą i opartymi o nie wnioskami, są omawiane w kolejnych raportach ONZ-owskiego Międzyrządowego Panelu ds. Zmian Klimatu (IPCC). Wyniki CMIP6 będą omawiane w szóstym raporcie IPCC, który ukaże się w przyszłym roku.

Niepewność wynika z faktu, że nawet najdoskonalsze modele wciąż nie potrafią dobrze poradzić sobie z pozornie banalnym zjawiskiem, od tysięcy lat towarzyszącym nam i inspirującym rozmaite marzenia. Kto, siedząc nad rzeką w ciepły dzień, nie patrzył na chmury?

„Gdy emitujemy gazy cieplarniane albo zmienia się dopływ energii ze słońca, zmieniają się chmury. Chmury podnoszą lub obniżają średnią temperaturę globu. Dostarczają wodę w postaci ulewy lub drobnego deszczu. Chmury są sercem systemu klimatycznego” – mówił niedawno w wywiadzie dla OKO Press Szymon Malinowski, fizyk atmosfery z Uniwersytetu Warszawskiego.

– mówi Florek.

„Najlepsze, co można zrobić, to budować coraz doskonalsze modele klimatu i sprawdzać, jak zachowują się symulowane chmury w wirtualnym świecie, a następnie ocenić, na ile ich zachowanie i symulowane procesy są realistyczne i wiernie odzwierciedlają fizykę świata, który mamy tu i teraz” – dodaje naukowiec.

Bez paniki!

W 2017 roku niektóre modele uczestniczące w projekcie CMIP6 pokazały alarmujące wyniki. Według symulacji przeprowadzonych wówczas przez kilka europejskich i amerykańskich grup badawczych, czułość klimatu może wynieść od 4,5°C do 5,5°C w roku 2100. Biorąc pod uwagę półtorastopniowy zakres niepewności, górna granica ocieplenia mogłaby osiągnąć 6°-7°C! Oznaczałoby to totalną katastrofę cywilizacji ludzkiej już za kilkadziesiąt lat, za życia naszych dzieci i wnuków.

Co prawda nadal większość symulacji wskazywała na ocieplenie o 3°C plus minus 1,5°C, ale „modelarze” zaczęli zastanawiać się, dlaczego niektóre modele przewidują dużo większe ocieplenie? Rozwiązanie zagadki komplikował fakt, że większą czułość klimatu przewidywały modele nowej generacji, bardziej zaawansowane, a więc – zdałoby się – lepsze.

Badacze sięgnęli więc po metodę zaproponowaną w 2007 roku przez Tima Palmera i Marka Rodwella, wtedy pracowników Europejskiego Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody ECMWF.

Palmer i Rodwell zaproponowali następującą prostą hipotezę badawczą: jeśli model klimatu zawiera poważne błędy w odwzorowaniu "szybkiej" fizyki – czyli procesów rządzących np. zachowaniem chmur – to będzie mniej lub bardziej czuły, niż powinien na zmiany ilości dwutlenku węgla. A jeśli tak - to będzie też gorzej przewidywał pogodę. A ponieważ prognozy pogody można łatwo zweryfikować, więc w ten sposób można będzie oddzielić lepsze modele klimatu od gorszych.

W 2020 roku klimatolodzy z Met Office zastosowali metodę Palmera i Rodwella, żeby sprawdzić, czy da się w ten sposób wytłumaczyć wysoką czułość ich własnego modelu. Jak się okazało, model przewidywał pogodę równie dobrze, co odzwierciedlał długoterminowe ocieplenie klimatu. Co za tym idzie – dawał pewne podstawy do twierdzenia, że czułość klimatu jest w istocie wyższa, niż uważali naukowcy.

O wynikach napisał mainstreamowy „The Guardian”. Jednoznaczny ton artykułu – w wolnym tłumaczeniu zatytułowanego „Najgorsze scenariusze globalnego ocieplenia mogą być zbyt łagodne” - rozpętał na nowo dyskusję o czułości klimatu.

Jednak sam Palmer w artykule w „Nature” z końca maja stwierdził, że testowanie trafności modeli klimatycznych poprzez prognozowanie pogody wymaga dalszej pracy. Jednym z istotnych zastrzeżeń poczynionych przez Palmera jest fakt, że Met Office jest jednym z niewielu ośrodków naukowych dysponującym podobnymi modelami pogodowymi i klimatycznymi. „Ogólnie rzecz biorąc, modele pogodowe nie korespondują z klimatycznymi” – napisał Palmer.

- napisał na Twitterze Reto Knutti, profesor fizyki klimatu na Politechnice Federalnej w Zurychu.

Nie oznacza to, że mamy nie przejmować się przewidywaną przez większość modeli istotnie mniejszą czułością klimatu na poziomie ok. 3°C, ostrzega Florek.

“Warto podkreślić - bo niewątpliwie stanie się to przedmiotem niezrozumienia i celowych przeinaczeń, że czułość klimatu o wartości 3°C wystarczyłaby do spowodowania katastrofalnego ocieplenia w pod koniec XXI wieku, jeśli nie podejmiemy szybkiej redukcji emisji” – mówi polski naukowiec.