Arctica și Antarctica în schimbările climatice APuZ

Regiunile polare sunt unul dintre cele mai importante sisteme de avertizare timpurie din sistemul climatic global. Modificările de acolo vor avea efecte vizibile asupra climei, geopoliticii și ecosistemelor din întreaga lume.

introducere

Septembrie 1912, coasta de nord a Svalbardului: „Stăm aici ca într-o capcană de șoareci; în golf un spațiu de apă liberă, dar ieșirea este blocată de gheață un șoc din această sau aceea direcție. "[1]

95 de ani mai târziu, aceeași perioadă a anului, același loc: nicio urmă de gheață nicăieri. Doar apă deschisă, valuri ușoare, ploi slabe. Un sezon de topire în Arctica s-a încheiat pe 16 septembrie 2007, timp în care gheața marină s-a extins la 4,3 milioane de kilometri pătrați - aproape jumătate din cantitatea de gheață din anii 1950 și cu aproximativ 1,4 milioane de kilometri pătrați mai puțin decât în anul precedent. O astfel de scădere a gheții marine de patru ori mai mare decât suprafața Germaniei în decurs de un an nu are loc chiar și în cele mai pesimiste modele de calcule pentru IPCC. New York Times a raportat că Oceanul Arctic ar putea fi lipsit de gheață încă din vara anului 2013. În Germania, accentul sa mutat asupra întrebării dacă rudele lui Knut au avut șanse de supraviețuire în sălbăticie. [3]

În ce măsură sunt astfel de previziuni sperietoare, ce este dovedit științific? Ce influență au oamenii asupra schimbărilor din sistemul climatic arctic, ce efecte geopolitice, ecologice și umanitare ar putea avea? Și de ce schimbările latitudinilor înalte sunt de o importanță decisivă pentru noi în Europa Centrală?

Aceste întrebări vor fi discutate mai detaliat aici. [4] În primul rând, rolul regiunilor polare în sistemul climatic al Pământului trebuie examinat mai detaliat. Acestea au o importanță mult mai mare pentru clima de pe planeta noastră decât sugerează locația lor îndepărtată: ciclul epocii glaciare este foarte probabil influențat serios de procesele climatice din regiunile polare, iar înălțimea nivelului mării este direct legată de cantitatea de gheață din pământul polar. Împreună cu apa proaspătă, unele dintre principalele mecanisme de control ale circulației oceanelor globale se află la latitudini mari. Regiunile polare formează un fel de sistem de avertizare timpurie pentru clima terestră; schimbările climatice aici duc la schimbări mult mai timpurii și mai puternice decât în latitudinile temperate sau în tropice.

O serie de mecanisme sunt în primul rând responsabile de acest lucru, prin care schimbările climatice polare cresc (feedback pozitiv) sau slăbesc (feedback negativ) schimbările climatice. Unele dintre aceste mecanisme de feedback sunt încă slab înțelese, ceea ce este considerat a fi principalul motiv pentru care schimbările climatice din regiunile polare sunt extrem de dificil de previzionat și în prezent sunt, în unele cazuri, mult mai rapide decât cele prevăzute de modelele climatice - cu posibile efecte globale. [5]

Creșterea nivelului mării

Probabil cea mai evidentă este influența regiunilor polare asupra înălțimii nivelului mării. În ultima eră glaciară, cu aproape 10.000 de ani în urmă, era mult mai multă apă care urma să aterizeze sub formă de ghețari decât este astăzi, astfel încât nivelul mării era cu aproximativ 120 de metri sub nivelul actual. Retragerea acestor ghețari datorită încălzirii rapide a latitudinilor înalte la sfârșitul epocii glaciare a dus la o creștere a nivelului mării de la unu la patru centimetri pe an, care a fost în mare parte finalizată în urmă cu aproape 2000 de ani. [6] Creșterea nivelului mării de aproape 18 centimetri în secolul al XX-lea, care a fost de aproximativ zece ori mai rapidă decât în secolele precedente, a fost cauzată în primul rând de încălzirea oceanelor și de expansiunea asociată a apei de mare; contribuția de la topirea ghețarului și a gheții interioare a fost probabil până acum relativ mică. [7]

Circulația oceanului

Un posibil declin al calotelor polare nu numai că are un impact asupra nivelului mării, dar ar putea avea și un efect de durată asupra circulației oceanelor globale. De exemplu, Europa beneficiază astăzi de faptul că cantități mari de căldură sunt transportate de la ecuator spre Europa, în ocean, cu ramura nordică a Golfului, așa-numitul curent al Atlanticului de Nord. Acest transport de căldură contribuie la faptul că este semnificativ mai cald în Europa de Vest decât pe aceeași latitudine de pe coasta de vest a Americii de Nord.

Curentul Atlanticului de Nord este condus, printre altele, de masa scufundată a apei de pe coasta de est a Groenlandei: aici apa oceanului s-a răcit atât de mult prin contactul cu atmosfera rece, încât devine mai grea decât apa de dedesubt și cade în adâncuri ca într-un lift gigantic pentru a ne deplasa apoi înapoi spre sud, lângă fundul oceanului. Ca urmare a acestei mișcări de scufundare, apa este „aspirată” de la sud la suprafață, ceea ce explică puterea actuală a curentului Atlanticului de Nord.

Numai în regiunile polare apa oceanului poate fi răcită atât de mult prin contactul cu atmosfera rece, încât devine suficient de grea pentru a se scufunda pe fundul oceanului. În timpul acestei scufundări pe scară largă, care are o importanță centrală pentru circulația oceanelor globale, nu numai că apa este transportată în adâncuri, ci și dioxidul de carbon dizolvat în apă: aproximativ jumătate din CO2 emis de oameni este în prezent absorbit de oceane. Masele de apă care se scufundă transportă o parte din gazul dizolvat în adâncurile oceanelor, unde pe de o parte nu mai poate dezvolta niciun efect direct de seră, dar pe de altă parte contribuie la acidificarea oceanelor. Dacă mișcarea scufundării apei de mare în regiunile polare ar slăbi, în viitor ar putea fi eliberat mai puțin dioxid de carbon din atmosferă în oceane. Acest lucru ar accelera creșterea concentrației atmosferice de CO2. [10]

Acest efect este contrar, cel puțin parțial, faptului că o scădere a gheții marine ar duce la o zonă mai mare de apă deschisă în Oceanul Arctic, care ar putea absorbi dioxidul de carbon din atmosferă. Care dintre aceste două efecte va fi mai important pe termen scurt într-un climat mai cald este discutabil. Pe termen lung, datorită apariției saturației și încălzirii apei, absorbția de CO2 de către oceanele din regiunile polare este probabil să scadă - un alt exemplu de „feedback pozitiv” care întărește schimbările climatice.

Feedback de albedo de gheață

Și pe uscat, o scădere a zonelor acoperite de zăpadă sau gheață de gheață duce la un feedback pozitiv, deoarece terenul care este eliberat poate absorbi în mod eficient radiația solară și, prin încălzirea sa, poate contribui la declinul suplimentar în zona de zăpadă sau gheață. De aici, teama că, dacă se depășește o limită critică a suprafeței de teren fără gheață din Groenlanda, topirea în continuare a gheții interioare poate fi cu greu oprită: o posibilă doar fază scurtă de încălzire ar putea fi, prin urmare, suficientă pentru a iniția în mod irevocabil un proces de topire vechi de secole al gheții interioare.

Permafrost și vegetație terestră

Zonele terestre ale regiunilor polare care nu sunt sub gheață joacă, de asemenea, un rol important în sistemul climatic al Pământului și, de asemenea, schimbările pot duce la efecte de feedback cu efecte globale. Cantități uriașe de carbon sunt legate în permafrostul pământului arctic. Stratul superior al acestor soluri se dezgheță deja vara, o parte din carbonul legat fiind eliberat sub formă de metan și dioxid de carbon. În viitor, se preconizează că încălzirea globală va crește adâncimea de topire și, astfel, o scădere a permafrostului în Arctica. Eliberarea carbonului care este încă legat în aceste soluri astăzi va crește, de asemenea, concentrația de gaze cu efect de seră în atmosferă, ceea ce ar putea duce la o scădere suplimentară a permafrostului datorită încălzirii crescute cauzate de acest lucru - din nou un feedback pozitiv. În ultimii treizeci de ani, a fost măsurată o încălzire a permafrostului la nivelul întregii zone arctice de aproximativ unu până la două grade Celsius, la o adâncime de 20 de metri. [11]

S-au observat schimbări considerabile și în vegetația terestră arctică. Măsurătorile prin satelit arată că vegetația tundrei din America de Nord a devenit „mai verde” în ultimele două decenii, ceea ce indică o răspândire mai mare a tufișurilor. În schimb, pădurile nordice, care sunt considerate a fi cea mai mare suprafață naturală de pădure de pe pământ după distrugerea extensivă a pădurilor tropicale tropicale, au fost mai puțin verzi în America decât înainte, în special în ultimii zece ani. Acest lucru indică stresul copacilor din cauza creșterii secetei și a incendiilor forestiere. [12]

Într-un climat mai cald, este probabil ca pădurea boreală (nordică) să se răspândească și mai spre nord, sechestrând carbonul atmosferic. Acesta reprezintă un efect atenuant de „feedback negativ”, care ar putea încetini încălzirea globală. Cu toate acestea, calculele recente ale modelului arată că întunecarea suprafeței terestre, care ar cauza răspândirea pădurilor, ar absorbi, de asemenea, atât de multă lumină solară, încât efectul net al creșterii suprafețelor forestiere din nordul îndepărtat ar fi o încălzire mai mare a climatului terestru. În plus, riscul de incendii forestiere în Arctica se poate dubla în unele regiuni în următoarele câteva decenii, ceea ce ar putea provoca eliberarea unor cantități semnificative de dioxid de carbon.

Consecințe dincolo de schimbările climatice

Creșterea iminentă a traficului maritim în Arctica este privită cu îngrijorare de ecologiști, deoarece deversările de petrol pot avea consecințe mult mai mari la latitudini mari decât în regiunile mai calde. Chiar și la 14 ani de la accidentul petrolierei „Exxon-Valdez” din Alaska, oamenii de știință au găsit cantități semnificative de petrol pe plajele afectate, ceea ce reprezintă în continuare o amenințare pentru animalele care locuiesc acolo. [13] În cazul unui accident în vecinătatea gheții de pachet, cantități considerabile de ulei sunt depozitate în gheața de mare și transportate în zone îndepărtate cu derivarea gheții. Poluarea aerului în Arctica este, de asemenea, de așteptat să crească brusc din cauza transportului maritim. [14]

Declinul gheții marine are un impact de durată asupra multor popoare indigene care trăiesc în Arctica. Acestea depind de prezența gheții marine pentru a-și putea menține stilul de viață tradițional și, astfel, identitatea lor culturală. Cu o scădere a zonelor de vânătoare tradiționale pe gheața de mare, inuții s-ar putea concentra din ce în ce mai mult pe pescuit în viitor și astfel să mențină un anumit grad de independență chiar și într-un climat mai cald. Gradul de adaptabilitate, însă, depinde în mare măsură de viteza cu care vor avea loc posibile schimbări. Acest lucru se aplică și șanselor de supraviețuire a speciilor de animale, cum ar fi foca inelată și ursul polar, al căror ciclu de viață este adaptat prezenței gheții marine. Având în vedere rata actuală a schimbărilor climatice arctice, pare îndoielnic dacă aceste specii de animale își pot schimba comportamentul suficient de repede pentru a supraviețui într-o regiune arctică fără gheață vara.

Clasificarea celor mai recente modificări

Din 1990, temperatura medie în Arctica a fost întotdeauna peste temperatura medie a secolului trecut, cu o tendință de creștere. În 2005, temperatura medie a Arcticii a fost cu două grade Celsius peste media pe termen lung, iar încălzirea observată în Arctica în ultimele decenii a fost de aproximativ două ori mai mare decât încălzirea globală măsurată. În legătură cu astfel de tendințe, se pune întrebarea în ce măsură sunt cauzate de oameni, deoarece, de exemplu, temperaturile din Arctica în jurul anului 1940 erau cu 1,5 grade peste temperatura medie a secolului XX.

O analiză detaliată relevă mari diferențe calitative între această perioadă caldă anterioară și cea de azi. Încălzirea de la mijlocul secolului trecut a fost mult mai regională decât cea de astăzi, care afectează întreaga Arctică. Simulările climatice sugerează cu tărie că perioada de încălzire din anii 1930 și 1940 a fost cauzată în primul rând de modificările naturale ale radiației solare. În schimb, încălzirea de astăzi poate fi reprodusă doar prin modele climatice numai dacă creșterea provocată de om a concentrațiilor de gaze cu efect de seră este luată în considerare în calcule. Pentru un scenariu de emisii mai optimist („scenariul IPCC B2”), modelele climatice prezic încălzirea Arcticii cu patru până la șase grade până la sfârșitul acestui secol, fiind prevăzută o încălzire de peste zece grade pentru iarnă în unele regiuni. [15 ] O astfel de creștere a temperaturii în decursul unui secol este cu mult peste fluctuațiile naturale din istoria geologică recentă.

Extinderea gheții marine este, de asemenea, supusă fluctuațiilor naturale. Sistemele eoliene dominante au o influență puternică asupra cantității de gheață exportată din Arctica. Aceste sisteme eoliene predominante sunt descrise de așa-numitul index NAO („North Atlantic Oscilation Index”). În trecut, un indice NAO mai pozitiv a dus la furtuni mai severe în Arctica și, astfel, la creșterea exporturilor de gheață și la scăderea întinderii gheții în timpul verii. Indicele NAO a fost mai puțin pozitiv de la mijlocul anilor 1990, dar întinderea gheții a continuat să scadă. În ultimii ani, încercările de a explica declinul gheții în termeni de variabilitate naturală și-au atins adesea limitele.

Atunci când se iau în considerare șansele de supraviețuire a urșilor polari, se observă uneori că aceștia ar fi supraviețuit perioadelor calde anterioare ale climatului pământului fără probleme, altfel s-ar fi stins între timp. Ceea ce se trece cu vederea este că urșii polari sunt o specie foarte tânără care s-a separat de grizzly doar acum aproximativ 200.000 de ani. De atunci, Arctica a fost acoperită permanent de gheață marină, după cum se poate observa din examinarea miezurilor de sedimente de pe fundul oceanului. [16] În ce măsură ursul polar va supraviețui în sălbăticie rămâne discutabil - la urma urmei, calculele model din Raportul climatic mondial prezic că declinul gheții marine arctice va continua. [17] În prezent, există încă o mare incertitudine în estimarea momentului în care Oceanul Arctic ar putea fi practic lipsit de gheață vara. În funcție de dezvoltarea viitoarelor emisii de gaze cu efect de seră, acest moment ar putea fi atins încă din 2030 și dacă scăderea din acest an este extrapolată chiar mai devreme. Calculele modelului conservator nu prevăd un Ocean Arctic fără gheață vara pentru un scenariu de emisii „mediu” al Grupului interguvernamental privind schimbările climatice („scenariul IPCC A1B”).

Observații de încheiere

Cunoașterea noastră crescândă despre modul în care funcționează sistemul climatic global indică faptul că regiunile polare pot fi văzute atât ca un sistem de avertizare timpurie, cât și ca un regulator climatic pentru planeta noastră. Schimbările de așteptat în aceste regiuni din cauza schimbărilor climatice nu vor avea doar consecințe locale, ci și globale, în principal pentru că schimbările din regiunile polare pot contribui semnificativ la o creștere a încălzirii globale și a consecințelor sale.

Declinul gheții marine arctice, care în doar câteva decenii ar putea duce la un Ocean Arctic practic lipsit de gheață vara, nu numai că va avea efecte climatice grave, dar va duce și la schimbări considerabile în ecosistemul arctic și va ridica numeroase întrebări geopolitice. Schimbările din gheața continentală din Groenlanda și Antarctica au un impact direct asupra nivelului mării și ar putea contribui semnificativ la creșterea nivelului mării în viitor. Circulația globală a oceanului și, prin urmare, cantitatea de căldură transportată în Europa de curentul Atlanticului de Nord depinde, de asemenea, direct de procesele la latitudini mari.

„Îndoielile înfricoșătoare nu permit să apară o încredere fermă”, spune jurnalul citat la început. Dar poate că schimbările semnificative observate în sistemul climatic arctic se vor dovedi a fi o lovitură de noroc la urma urmei: Poate că vor arăta comunității mondiale posibilele efecte ale schimbărilor climatice atât de clar încât va decide în cele din urmă să ia măsuri eficiente pentru a proteja clima. Deci, există și șansa ca latitudinile înalte să-și păstreze o parte din mistică în viitor.