Ziemia ociepla się na skutek emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Co jednak może wielu zaskoczyć, są miejsca gdzie ociepla się bardzo szybko. W innych zaś zmiany są prawie niewidoczne.
Globalne ocieplenie na Ziemi zachodzi nierównomiernie. Dziś świat jest cieplejszy o 1,2oC, a jeszcze 15 lat temu był cieplejszy o 0,7oC w odniesieniu do epoki przedindustrialnej. Są jednak obszary, które ocieplają się wyraźnie szybciej i to nawet 3-4 krotnie. Tymi obszarami są strefy polarne, a szczególnie Arktyka.
Od lat mówi się o tak zwanym arktycznym wzmocnieniu lub amplifikacji. To zjawisko polegające na tym, że pewne mechanizmy prowadzą do silniejszego trendu ocieplenia niż gdziekolwiek indziej.
Ilustruje to ten wykres. Widzimy, że w Arktyce temperatury rosną wyraźnie szybciej niż na całym świecie. Zjawisko to zaczęło zachodzić w latach 90. XX wieku i przyspieszyło w tym stuleciu. Nowe badanie pokazuje, że Arktyka ociepla się prawie cztery razy szybciej niż reszta globu. Dziś temperatury w tej części świata są o około 3oC wyższe niż w 1980 roku.
Jest to zjawisko niepokojące, gdyż w tej części świata znajdują się mechanizmy, które mogą doprowadzić do jeszcze większego ocieplenia. Takim sprzężeniem jest np. metan, który zalega pod dnem syberyjskiego szelfu kontynentalnego. Ocieplenie dna może rozmrozić metan i uwolnić go do atmosfery, powodując dodatkowe znaczne ocieplenie całej planety.
Dlaczego Arktyka ociepla się o wiele szybciej?
Najczęściej wymienianą przyczyną są zmiany w powierzchni lodu morskiego. Lód morski Arktyki jest dość wrażliwy na zmiany temperatur, bo jest dość cienki – ma jedynie kilka metrów grubości i znajduje się na powierzchni oceanu. Inaczej jest z lądolodem, który jest gruby, znajduje się na lądzie i wnosi się z tego tytułu na wysokość ponad 3 km. Choć i lądolody ostatnio też zaczynają się coraz mocniej topić, ale zmiany są póki co wolniejsze niż w przypadku lodu morskiego.
Lód morski jest pokryty jasną warstwą śniegu, która odbija około 85 proc. padającego promieniowania słonecznego z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Na otwartym oceanie sytuacja jest odwrotna. Jako najciemniejsza naturalna powierzchnia na planecie, ocean pochłania 90 proc. promieniowania słonecznego. Zachodzi tu zjawisko albedo powierzchni – czyli stosunek promieniowania odbitego do pochłoniętego.
Pokryty lodem morskim Ocean Arktyczny działa jak duży odblaskowy koc, zmniejszając pochłanianie promieniowania słonecznego. Powierzchnia lodu morskiego imituje ląd, wychładza się tak jak ląd. Zimą lód morski ma temperaturę powierzchniową taką samą wręcz jak lądy północnej Syberii, czyli nawet -50oC. Gdy lód morski topnieje, tempo wchłaniania wzrasta, co skutkuje dodatnim sprzężeniem zwrotnym, w którym szybkie tempo ocieplenia oceanów dodatkowo wzmacnia topnienie lodu morskiego. Przyczynia się w ten sposób do jeszcze szybszego ocieplenia oceanów. Ta pętla sprzężenia zwrotnego jest w dużej mierze odpowiedzialna za wyżej wspomniane wzmocnienie Arktyki i jest wyjaśnieniem, dlaczego Arktyka ociepla się o wiele bardziej niż reszta planety.
Mamy tu do czynienia z dużą, wręcz ogromną nierównowagą energetyczną, z którą wiążą się duże zmiany powierzchni lodu morskiego. Średnio pokrywa lodowa w Arktyce jest o jedną trzecią mniejsza niż 30 lat temu. 30-35 proc. obszarów tego regionu powinno być pokrytych lodem, a nie jest.
Odpowiedź na pytanie dlaczego Arktyka ociepla się szybciej niż reszta świata, można zobrazować również w inny sposób. Wystarczy popatrzeć właśnie na te miejsca, które w okresie październik-kwiecień powinny być pokryte lodem. Miejsca te zamiast mieć około -20 czy -30oC mają 0oC, a więc powietrze nad nimi też jest ciepłe.
Tam, gdzie lód pojawia się najpóźniej, tam temperatury są zdecydowanie wyższe. Na tej mapie można łatwo zorientować się gdzie jest lód, a gdzie go nie ma lub pojawił się kilka dni wcześniej. Tam, gdzie występuje stała pokrywa lodowa jest z reguły najzimniej. Teraz wyobraźmy sobie co się stanie w sytuacji, gdy w ogóle we wrześniu nie będzie lodu? Cały obszar Oceanu Arktycznego będzie w odcieniach niebieskich, a na obrzeżach w zielonych – czyli temperatury będą dodatnie. To będzie ogromne ocieplenie o kilkanaście stopni. Miejsce zimnego lodu zastąpi ciepła woda. To dopiero będzie wzmocnienie arktyczne.
Na Antarktydzie jest podobnie, ale w mniejszym stopniu
Na Antarktydzie też obserwowane jest podobne zjawisko, ale zachodzi ono w dużo mniejszym stopniu niż w Arktyce. Powodem jest to, że w ostatnich dziesięcioleciach tamtejszy lód morski na Oceanie Południowym nie zmniejszał się tak, jak w Arktyce. Jednak duże ocieplenie zaobserwowano na Półwyspie Antarktycznym. Przyczyn jest wiele, od kurczącej się pokrywy lodowej po ocieplenie Oceanu Południowego. I tu kłania się też inne zjawisko, które też częściowo tyczy się Arktyki.
Chodzi o konwekcję, czyli unoszenie się ciepłego powietrza. Konwekcja dużo intensywniej zachodzi w tropikach niż w strefach polarnych. W tropikach ciepłe, wilgotne masy powietrza są stale przenoszone w wyższe warstwy atmosfery (skutkiem ubocznym jest powstawanie potężnych chmur i burze), a na wysokości kilku kilometrów unoszone są przez wiejące tu stale antypasaty i wędrują w stronę biegunów. Chociaż na równiku jest gorąco, to cały czas działa tu system chłodzący związany z globalną cyrkulacją atmosfery i w rezultacie temperatury rosną wolniej niż w w strefach polarnych, szczególnie niż w przypadku Arktyki.
Różnice między lądami a oceanami
Poza strefami polarnymi obserwujemy duże różnice w tempie ocieplenia lądów i oceanów. Istnieje duża różnica między tymi dwoma obszarami naszej planety. Według NOAA w 2022 roku lądy były 1,29oC cieplejsze niż w XX wieku, podczas gdy oceany jedynie o 0,69oC. Oceany były prawie dwa razy chłodniejsze w stosunku do średniej wieloletniej niż lądy.
Dlaczego tak się dzieje? Przede wszystkim dlatego, że oceany to woda. Ogromna ilość wody, która jest bezwładna termicznie. Woda nagrzewa się dłużej niż ląd. Wystarczy zrobić eksperyment na samym sobie i wejść do jeziora pod koniec maja. Mamy już 25oC, ale woda w jeziorze wciąż ma tylko 15oC, jeszcze się nie nagrzała. Ze względu na swoje właściwości oceany magazynują ciepło, a potem oddają je do atmosfery.
Druga sprawa jest taka, że oceany będąc cieczą poddawaną różnym siłom, jak wiatr czy ruch orbitalny Ziemi – znajdują się w nieustannym ruchu. Będąc w ruchu woda cały czas przemieszcza się. To przemieszczanie się ma różną postać, jest to też mierzone i określane za pomocą różnych cykli klimatycznych oceanów, jak np. dobrze nam znana faza ENSO. Woda opada na większe głębokości, potem znów unosi się na powierzchnię. Z większych głębokości na powierzchnię trafia woda, która jeszcze się nie ogrzała, a na dno idzie woda, która się ogrzała. W wyniku tych ruchów powierzchnia oceanów pozostaje relatywnie chłodna, bo następuje zjawisko wymiany wód. Gdyby oceany były w bezruchu, ogrzałyby się tak jak lądy. Równikowe obszary Pacyfiku czy Atlantyku nagrzałyby się tak jak Sahara, a globalne ocieplenie przybrałoby koszmarne rozmiary.
Z tego też powodu obserwujemy różnice w ocieplaniu się półkuli północnej i południowej. Na południowej jest więcej wody niż lądu, więc tempo zmian jest wolniejsze. I tu też warto posłużyć się przykładem z ostatniego roku. Według NOAA półkula północna była w zeszłym roku o 1,1oC cieplejsza od średniej XX wieku. Południowa zaś „tylko” o 0,61oC. No i w przypadku półkuli północnej stawkę podbija właśnie Arktyka. Co więcej, z racji ocieplającej się Arktyki szybko też ocieplają się takie obszary jak północna Europa, bo arktyczne masy powietrza wpływają na temperatury obszarów leżących wokół niej.
