Mechanizm efektu cieplarnianego

Zjawisko efektu cieplarnianego występuje na wszystkich planetach posiadających atmosferę. Podstawą fizyczną efektu cieplarnianego jest przesunięcie maksimum energii promieniowania ciał wraz ze zmianą temperatury zgodnie z prawem Wiena. Wraz ze spadkiem temperatury ciała maksimum promieniowania przesuwa się w kierunku fal dłuższych. Dla promieniowania słonecznego (temp. ok 5800K) docierającego do Ziemi, maksimum występuje w zakresie promieniowania widzialnego. Przenika ono przez atmosferę (niewielkie pochłanianie w tym zakresie fal) i ogrzewa powierzchnię do temperatury ok 287 K. Ciało o tej temperaturze emituje maksimum energii w paśmie dalekiej podczerwieni, które to fale są znacznie silniej pochłaniane przez gazy w atmosferze, a następnie losowo wypromieniowywane we wszystkich kierunkach, w tym w połowie z powrotem w kierunku powierzchni ziemi. Powoduje to zwiększenie temperatury powierzchni aż do wytworzenia nowego stanu równowagi, w którym strumienie energii docierający do planety i ją opuszczający są równe, przy wyższej temperaturze powierzchni. Odbicie promieniowania od chmur czy powierzchni terenu nie zmienia długości fali, promienie odbite przechodzą więc przez atmosferę tak samo łatwo jak bezpośrednie promieniowanie słońca.

„Naturalny” (czyli występujący niezależnie od działań ludzi, „przedindustrialny”) efekt cieplarniany dla Ziemi wynosi ok 32 ^oC, dla Wenus ok 460 ^oC, na Marsie ok. 5 ^oC)

Dodatkowe wzmocnienie efektu cieplarnianego związane z emisjami antropogenicznymi.

Nasza cywilizacja globalnie zmienia bilans zawartości w atmosferze wielu gazów, w tym gazów cieplarnianych, zarówno poprzez spalanie paliw kopalnych, jak i zmiany w użytkowaniu terenu (wylesienie, rozwój rolnictwa i hodowli, zmiana stosunków wodnych itp.).

Zgodnie z wynikami modeli klimatycznych do naturalnych 32 ^oC efektu cieplarnianego dodaliśmy już niemal 1 ^oC a w najbliższych dekadach możemy zwiększyć średnią temperaturę globu o kolejne 2-5 ^oC.

Czy 3-6 ^oC to dużo?

To zależy od tego jak bardzo jesteśmy przywiązani do stabilności środowiska w którym żyjemy. Dla przyrody zaskakująca będzie bardziej szybkość zmian, niż ich zakres. Po okresie dostosowania (wymierania, migracji, budowy nowych ekosystemów) pojawi się nowy stan równowagi, nowe gatunki, zmienione biotopy. Przyroda będzie przez pewien czas uboższa pod względem bioróżnorodności, ale zyska duży potencjał rozwoju, ewolucji w nowych warunkach.

Dla naszej cywilizacji również będą to dekady przełomu. Żadna z cywilizacji (antycznych i nowożytnych) nie doświadczała wahnięć temperatury globalnej przekraczających 0,5 ^oC, a nawet te zmiany wystarczały, aby prężne imperia upadały tracąc stabilność i zasoby stanowiące ich podstawę gospodarczą i polityczną.

Nowy, cieplejszy świat zupełnie inaczej rozdzieli obszary komfortu i urodzaju niż obecnie. Inaczej niż przez ostatnie kilkaset lat będą przebiegać optymalne szlaki komunikacyjne, czy też system hydrologiczny, wielkość jezior i przepływy rzek. Megapolis odcięte od zasobów wody i żywności opustoszeją. Na ogrzanych, ale nieurodzajnych ziemiach dawniej zajmowanych przez lasy borealne pionierzy walczyć będą o pierwsze plony, wspominając rajskie ogrody południa zagarnięte, po setkach lat uprawy, przez pustynię. Ze strony praktycznej oznacza to… straty, koszty, kłopoty. Z innej strony… chaos, wyzwania, ryzyko.

Nasuwają się dwa pytania. Czy nasze zasoby, wiedza, zdolności produkcyjne, umiejętności planistyczne i zdolność współdziałania na skalę globalną pozwolą na dostosowanie gospodarki i systemów społecznych do nowych warunków? I czy zdążymy to zrobić?