Pogoda przyspiesza
To, co się dzieje z pogodą, to jest nasza nowa norma klimatyczna, która – jeśli nie zapanujemy nad ociepleniem – będzie łagodną wersją przyszłości.
Wczwartek, 15 lipca, nad ranem zwykle spokojna, łagodnie meandrująca rzeka Ahr w zachodnich Niemczech w pobliżu granicy z Belgią i Luksemburgiem, urosła dziesiątki razy, wystąpiła z brzegów, zajęła całą dolinę i zmieniła się w gigantyczny, rwący prąd. Niszczyła wszystko na swej drodze. Porywała domy, samochody, ludzi, uruchamiała osuwiska. Identycznie zachowało się wiele innych rzeczek i strumieni spływających ku nieodległemu Renowi ze zboczy prastarego, niewysokiego grzbietu górskiego Eifel, znanego dziś głównie z uprawy winorośli. Miasteczko po miasteczku, wieś po wsi były zmiatane z powierzchni ziemi przez rozszalały żywioł, który pojawił się nagle w tej sielskiej okolicy i uderzał z furią, jakiej nikt tu nie pamiętał.
Szokująco wysoka okazała się skala zniszczeń oraz liczba ofiar. Tydzień po przejściu żywiołu w Niemczech doliczono się 171 ofiar, a kolejnych 155 osób wciąż było poszukiwanych. Ponad 40 tys. mieszkańców doliny Ahr i sąsiednich poniosło szkody materialne. Przestała istnieć podstawowa infrastruktura
techniczna. Woda zabrała mosty, drogi, słupy elektryczne. Zniszczyła sieć gazowniczą. Do użytku nie nadaje się ponad 600 km torowisk i 80 przystanków kolejowych. Odbudowa tego wszystkiego zajmie kilka lat. Szacowanie szkód dopiero się zaczęło. Wstępnie mówi się o 4–5 mld euro.
Ten sam żywioł równie brutalnie potraktował sąsiadujące z Niemcami rejony Belgii, gdzie śmierć poniosło co najmniej 31 osób. Większość zginęła pod gruzami zawalonych domów w miasteczku Pepinster leżącym w dolinie niewielkiej rzeki Vesdre spływającej z Ardenów, która w ciągu paru godzin przeobraziła się w zabójcze monstrum. W kraju ogłoszono żałobę narodową.
Bezpośrednią przyczyną dramatycznych scen, które rozegrały się w Niemczech i Belgii, były wyjątkowo silne i długotrwałe ulewy. Niebo otworzyło się we wtorek, 13 lipca i zamknęło dopiero po dwóch dobach. Pomiary meteorologiczne pokazały, że w wielu miejscach spadło w tym czasie tyle deszczu, ile przeciętnie notuje się tam w ciągu trzech, czterech miesięcy. Kilkanaście godzin po rozpoczęciu ulewy rzeki wystąpiły z brzegów, a woda, której wciąż przybywało, zaczęła zajmować całe doliny, dość wąskie, bo ograniczone zboczami górskimi. Powódź zmieniła je w gigantyczne rynny odpływowe, z których nie było ucieczki.
Ulewy przyniósł niż atmosferyczny, który przybył znad Francji i powinien był powędrować dalej na wschód, ale drogę zagrodził mu wyż ulokowany w naszej części Europy. Co wtedy zrobiła ta olbrzymia atmosferyczna gąbka nasączona atlantycką wodą? Pozbyła się całego swojego balastu podczas przymusowego postoju. Lało niemiłosiernie nie tylko w Belgii i zachodnich Niemczech – strefa ulew ciągnęła się od południowej Anglii przez Szwajcarię aż po północne Włochy i Chorwację, ale środek tej gąbki zawisł nad górami Eifel i Ardenami. To akurat był przypadek.
Równie dobrze niż baryczny mógł pokonać całe Niemcy i zatrzymać się 800 km dalej, nad Sudetami, gdyby była inna cyrkulacja powietrza nad Europą.
Naukowcy dopiero zaczynają szczegółowo analizować przebieg, skalę i czynniki, których nałożenie się mogło doprowadzić do tej konkretnej powodzi. Zasadnicze pytanie brzmi: czy i w jakim stopniu za takie kataklizmy odpowiadają zmiany klimatyczne? Trend wydaje się oczywisty.
Rekord za rekordem
Rozszerzmy trochę perspektywę i popatrzmy, co działo się na półkuli północnej w ciągu parunastu ostatnich tygodni. Najpierw mieliśmy rekordowe w historii pomiarów temperatury powietrza w wielu rejonach Skandynawii i Syberii, a na początku lata ekstremalna fala gorąca dotarła znad rozgrzanego Pacyfiku do Kanady i USA. W kanadyjskiej Kolumbii Brytyjskiej, gdzie lata są dość umiarkowane i temperatura rzadko przekracza 30 st. C, tym razem zanotowano szokującą wartość 49,6 st. C. W amerykańskich stanach Oregon i Washington rekordy maksymalnych temperatur powietrza zostały pobite aż o 5–6 st. C.
Biolodzy morscy oszacowali, że gorąco mogło też zabić miliardy organizmów morskich. Skały ciągnące się na brzegu Pacyfiku są pokryte grubą warstwą muszli martwych małży. Rekordowe lub bliskie rekordowych temperatury utrzymywały się też w niektórych rejonach Indii, Pakistanu i Libii. Przed gorącem i wysoką wilgotnością powietrza ostrzegają uczestników olimpiady w Tokio japońscy meteorolodzy. Średnia temperatura w stolicy Japonii wzrosła w pół wieku o prawie 3 st. C, a lata, z roku na rok, są tam coraz gorętsze i bardziej parne – to mieszanka zabójcza dla układu krążenia. Również w Polsce pogoda nam nie odpuściła: nawałnice, grad, wichury, a nawet trąby powietrzne nawiedziły wiele regionów kraju. Dekarze wciąż mają ręce pełne roboty.
Podobne doniesienia ze świata powtarzają się ostatnio praktycznie co roku: fale upałów, pożary, ulewy, powodzie, wichury pojawiają się coraz częściej, a to, co kiedyś było ekstremum, powoli staje się codziennością, nową normą, jak mówią klimatolodzy. Spiralę pogodowych skrajności nakręca globalne ocieplenie. To gniewna reakcja planety na podjętą przez nas próbę wytrącenia jej z równowagi. W ciągu ostatniego półwiecza świat ogrzał się o około 1 st. C. Dekada lat 2011–20 była najcieplejsza w historii regularnych pomiarów meteorologicznych prowadzonych od połowy XIX w., i niemal na pewno najcieplejsza od co najmniej tysiąca lat. Błyskawicznie ogrzewają się znaczne partie Arktyki i Australii, większość Ameryki Południowej, Afryki oraz Azji, w tym Syberia. W tysiącach miejsc na planecie maksima temperaturowe sprzed ćwierć wieku wypadają słabiutko przy dzisiejszych rekordach. A te dzisiejsze mogą zblednąć przy tych, które odnotowane zostaną za dekadę lub dwie.
Coraz cieplej jest też w Europie. A wraz z gorączką rośnie ryzyko powodzi. W tym samym tygodniu, w którym Niemcy i Belgia były dewastowane przez powodzie, na łamach czasopisma naukowego „Geophysical Research Letters” ukazał się artykuł, w którym dwie brytyjskie badaczki Hayley Fowler i Lizzie Kendon oraz doktorant pierwszej z nich Abdullah Kahraman napisali, że do końca XXI w. częstotliwość pojawiania się nad Europą takich powolnych lub wręcz stagnujących, za to bardzo wilgotnych układów niżowych, wzrośnie aż 14 razy. To oczywiście dramatycznie zwiększy ryzyko takich powodzi jak ostatnia. Trójka badaczy zwraca uwagę na to, że Europa jest obszarem gęsto zabudowanym i zurbanizowanym, a jeden z czarnych scenariuszy to pojawienie się takiej gigantycznej, trwającej 2–3 doby ulewy, nad milionowym miastem, które – jeśli nie będzie przygotowane do stawienia czoła żywiołowi – może zostać całkowicie sparaliżowane przez powódź.
Negatywnym punktem odniesienia dla autorów publikacji było Houston zatopione w 2017 r. przez huragan Harvey, który w ciągu czterech dni przyniósł ponad 1000 mm opadu (roczna norma w Polsce to około 650 mm deszczu). Są jednak nowsze przykłady. W ubiegłym tygodniu powódź sparaliżowała 10-milionowe chińskie miasto Zhengzhou, gdzie w ciągu doby spadło ponad 400 mm deszczu, a w świat powędrowały przerażające obrazy ludzi topionych przez wodę, która wlała się do metra.
Rozedrgany taśmociąg
Przyczyny wzrostu częstotliwości i uporczywości ulew w wielu miejscach na świecie są dwie. Pierwsza, banalna, ma związek ze wzrostem temperatury na globie. Im atmosfera jest cieplejsza, tym może pomieścić więcej pary wodnej. Wiadomo nawet całkiem dokładnie, o ile więcej – o 7 proc. z każdym stopniem Celsjusza. To żadna nowa wiedza. Zależność tę odkryli w połowie XIX w. ojcowie termodynamiki Rudolf Clausius i Benoît Clapeyron. Oczywiście ta dodatkowa wilgoć wcześniej czy później powróci na Ziemię w postaci deszczu. Innymi słowy, im wyższe temperatury na globie, tym więcej deszczu na niego spada. I tak właśnie się dzieje. Obecnie podczas dużej ulewy konwekcyjnej (czyli takiej, którą przynoszą głębokie, wilgotne niże i która może skończyć się powodzią błyskawiczną) może spaść średnio o 7 proc. więcej wody niż sto lat temu, gdy Ziemia była chłodniejsza o 1 st. C. Ale oczywiście deszcz nie pada wszędzie i nie zawsze. To, gdzie spadnie, zależy głównie od cyrkulacji powietrza, czyli w uproszczeniu mówiąc, układu wyżów i niżów. Badacze określają ten czynnik jako zmianę dynamiczną. Najgorzej, gdy jakiś region zaczną częściej nawiedzać niże atmosferyczne niosące coraz więcej wody.
Według Fowler, Kendon i Kahramana taka właśnie przyszłość czeka Europę, a to dlatego, że to samo ocieplenie klimatu, które zwiększa ilość wody w atmosferze, zaburza też cyrkulację globalną. Poświęćmy jej kilka zdań, bo dopiero z perspektywy
globalnej najlepiej widać to, co się dzieje. Europa, a tym bardziej Polska to tylko mały fragment znacznie większego obrazka. Energia słoneczna docierająca do Ziemi nie jest rozdzielana sprawiedliwie. Większość otrzymuje strefa tropikalna, znacznie mniej strefa umiarkowana, a bardzo mało – obszary podbiegunowe. Na szczęście mamy atmosferę – otoczkę gazową, za pośrednictwem której pewna część słonecznego ciepła jest transferowana od równika w stronę biegunów. Ten atmosferyczny taśmociąg składa się z trzech części: międzyzwrotnikowej (zwanej komórką Hadleya), umiarkowanej (komórka Ferrela) i polarnej. Każda z tych części ma wpływ na pozostałe. Wzajemnie przekazują sobie energię, wibracje i rytmy. Od ich zgrania lub rozedrgania zależy pogoda w różnych zakątkach globu.
Tych rozedrgań ostatnio przybywa. Mniej więcej ćwierć wieku temu naukowcy zauważyli, że dziwne rzeczy zaczynają się dziać na granicy strefy umiarkowanej i polarnej. Rozdzielający je jet stream – potężny strumień powietrza przemieszczający się na wysokości około 10 km – czasami tracił impet i zamiast gnać wprost na wschód, zwalniał i wędrował potężnymi zakolami. Z każdą dekadą zjawisko się nasilało, co wynikało z tego, że jet stream karmi się różnicą temperatur pomiędzy strefą umiarkowaną i chłodniejszą Arktyką, a za sprawą wywołanego przez nas globalnego ocieplenia ta druga nagrzewa się szybciej niż ta pierwsza. W efekcie cała cyrkulacja w umiarkowanych szerokościach geograficznych coraz częściej dostaje zadyszki.
Fale upałów, susz, mrozów, śnieżyc czy też ulew zaklinowują się i mogą tygodniami tkwić nad jakimś rejonem. Gdy już przyjdą, wydają się nie mieć końca. Typową cechą tego zjawiska są wyraźnie zarysowane granice obszarów objętych blokadą. Podczas gdy jeden rejon doświadcza na przykład długotrwałej suszy, w sąsiednim, oddalonym o najwyżej kilkaset kilometrów, może lać przez wiele dni. Takie blokady zdarzają się zwykle latem i jesienią, gdy granica pomiędzy komórką Farrela i komórką polarną często się rozmywa. W tym roku rozmyła się tak bardzo, że jet stream rozpadł się na kawałki i praktycznie przestał istnieć. W rezultacie podzwrotnikowe powietrze mogło swobodnie docierać daleko na północ, przynosząc fale gorąca do Kanady, na Półwysep Kola czy Syberię, a uparty wschodnioeuropejski wyż być może dlatego właśnie nie oddał pola niżowi, który zalał Niemcy i Belgię.
Susze gonią ulewy
Niestety nasz niekontrolowany wpływ na klimat i pogodę globalną wciąż rośnie, co – jak ostrzegają Fowler, Kendon i Kahraman – może doprowadzić do rozpanoszenia się w Europie stagnujących niżów przynoszących potworne ulewy. W swojej wcześniejszej analizie sprzed paru lat Kendon oszacowała, że na przykład w Londynie częstotliwość nawalnych deszczy, podczas których na ziemię spada co najmniej 30 mm wody, wzrośnie pięciokrotnie do końca tego wieku. Jeśli takie zjawisko potrwa dobę lub dwie, nieprzygotowane na nią miasto zostanie sparaliżowane.
Paradoksalnie, większa ilość wody lejącej się z nieba, zgodnie z termodynamicznym równaniem, nie wyklucza wzrostu ryzyka susz. Kate Willett z brytyjskiego Met Office (odpowiednik naszego IMGW) zwróciła uwagę w zeszłym roku na łamach „Earth System Science Data”, że co prawda faktycznie pary wodnej w ziemskiej atmosferze przybyło, ale zarazem znaczna część powierzchni lądów i tak się wysusza, bo wraz ze wzrostem temperatur rośnie też parowanie. To, co spadnie na ląd, szybciej niż dawniej powraca do atmosfery. Dlatego właśnie w wielu symulacjach przyszłego klimatu oba ekstrema – ulewy i susze – występują obok siebie. „To już się dzieje. W przyszłości może być tylko gorzej” – podkreśla Nikos Christidis, kolega Willett z Met Office i współautor publikacji z lutego tego roku, w której prognozuje, na podstawie obserwacji i modelowań matematycznych, kilkukrotny wzrost ryzyka susz w Europie w ciągu następnego półwiecza i równoczesny wzrost częstotliwości ulewnych deszczy.
Natura bryka
Modele mogą już jednak nie nadążać. Klimatolog Markus Donat z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii w Sydney analizował nasilanie się pogodowego rollercoastera w wielu regionach świata. Jego grupa zebrała i poddała analizie dane archiwalne z 70 tys. stacji meteorologicznych na Ziemi. Wniosek brzmiał: w ciągu ostatnich trzech dekad częstotliwość ekstremów pogodowych na planecie wzrosła o połowę. Holenderski badacz Geert Jan van Oldenborgh, komentując w zeszłym tygodniu na łamach „New York Timesa” lipcową powódź w zachodniej Europie (dotknęła ona również Holandię), stwierdził, że w jego kraju „już teraz ekstremalnych ulew jest więcej, niż pokazywały symulacje sprzed dekady”. Należy on do grupy badaczy, którzy od paru lat próbują mierzyć się z rzeczywistością i w błyskawicznym tempie oceniać, czy i w jakim stopniu zmiana klimatu mogła zwiększyć prawdopodobieństwo nadejścia konkretnego szaleństwa pogodowego. Nie przyszłego, ale tego, które właśnie się przetoczyło przez jakiś kawałek globu. Ta nowa specjalność zwana jest atrybucją klimatyczną.
Badacze, tacy jak van Oldenborgh i jego koledzy po każdej takiej erupcji skrajności pogodowej dostają liczne e-maile i tweety
z pytaniem, czy odpowiada za nią zmiana klimatu zainicjowana przez człowieka, czy też są to tylko kolejne wybryki samej natury, która od zawsze zsyłała na ludzi wichury, ulewy, susze i inne nieszczęścia. Wraz z rosnącą liczbą ekstremów przybywa też pytających. To zrozumiałe. Informacja, że średnia temperatura globalna wzrosła w ciągu stu lat o około 1 st. C, jest z pewnością bardzo ważna, bo pokazuje, w którą stronę zmierza świat, ale zarazem abstrakcyjna dla przeciętnego zjadacza chleba. Nikt z nas nie doświadcza „średniej temperatury globalnej”, za to wszyscy doświadczamy humorów pogody, a skrajne jej nastroje mogą zagrozić naszemu zdrowiu, życiu i dobytkowi.
Dlatego właśnie van Oldenborgh i inni badacze skupieni w grupie World Weather Attribution, na czele której stoi Friederike Otto z Uniwersytetu Oksfordzkiego, pracują nad czymś w rodzaju testu do oceny kataklizmu pogodowego. Ich zdaniem ma to fundamentalne znaczenie. Wykazując, że jakieś konkretne ekstremum zostało do pewnego stopnia sprowokowane przez człowieka (lub też nie zostało, bo i tak bywa), można łatwiej przekonać społeczeństwo do działań hamujących zmiany klimatyczne. Mocne argumenty naukowe trudniej jest zignorować. Do tej pory badacze z WWA wykonali ok. 200 takich ocen. Za każdym razem metoda jest identyczna. Polega na porównywaniu przy pomocy modeli komputerowych dwóch scenariuszy: z globalnym ociepleniem i bez niego. Najpierw oczywiście zbierane są dane obserwacyjne i historyczne, potem dobiera się odpowiedni model – jeden lub kilka, a następnie wykonuje się symulacje, jak najwięcej symulacji. W końcu zapada wyrok.
Najnowszy dotyczył fali tropikalnych upałów, które w czerwcu dotknęły Kolumbię Brytyjską, Washington i Oregon. Był miażdżący. Po dziewięciu dniach obliczeń prowadzonych dzień i noc przez 27 naukowców zespół poinformował, że „gdyby nie działalność człowieka, tej fali gorąca nie byłoby”. Komunikat brzmiał dramatycznie, a badacze w pewnym sensie przyznali się do porażki. Zwykle podają oni, o ile wzrosło prawdopodobieństwo jakiegoś ekstremum wskutek zmiany klimatu, czy uległo ono podwojeniu, potrojeniu, a może zwiększyło się sześciokrotnie?
Ekstremolodzy ostrzegają
Tu jednak nie było to możliwe, ponieważ był to pierwszy taki eksces od początku prowadzenia pomiarów w tym regionie. Późniejsze analizy statystyczne podpowiedziały im, że do tej pory prawdopodobieństwo takiego zdarzenia wynosiło raz na tysiąc lat, ale gdyby temperatury na globie wzrosły o ponad 2 st. C, licząc od początku ery przemysłowej, wówczas podobne fale gorąca zaczną nawiedzać ten region co 5–10 lat. Ich ryzyko wzrośnie zatem jakieś 150 razy, a eksces stanie się co najwyżej delikatnym odchyleniem od normy.
Tego rodzaju sytuacje, gdy nie da się oszacować wzrostu ryzyka jakiegoś ekstremum, bo w ciągach danych pomiarowych z przeszłości brakuje punktu odniesienia, zdarzają się badaczom coraz częściej. Część z nich zaczyna dzielić skrajności na te, które stały się już nową normą, a więc właściwie przestały być skrajnościami, oraz na te, które wciąż jeszcze są skrajnościami, ale przestaną nimi być za dwie, trzy lub cztery dekady.
Noah Diffenbaugh, klimatolog z Uniwersytetu Stanforda ocenił, że jeśli pod koniec XXI w. nasz glob będzie o 2 st. C cieplejszy niż dziś, fale upałów będą nawiedzały Europę pięć razy częściej niż teraz. Andrew King z Uniwersytetu w Melbourne wyliczył, że w 2080 r. jedna trzecia Europejczyków będzie średnio co drugi rok zmagała się z dotkliwą falą upałów. Czy da się to wszystko odkręcić? Diffenbaugh powiedział niedawno w jednym z wywiadów, że „wciąż jest jeszcze czas, aby szybko zredukować emisję gazów cieplarnianych i uciec z tego pola minowego”. Ale trendu nie uda się odwrócić tak szybko, bo ten dwutlenek węgla, który już wpompowaliśmy do atmosfery, będzie ją podgrzewał w kolejnych dekadach.
W zeszłym roku w prestiżowym czasopiśmie „Bulletin of American Meteorological Society” ukazał się artykuł, którego autorzy już w tytule zadali sobie następujące pytanie: „Czy należy się spodziewać, że wszystkie lata z okresu 2019–28 zostaną zaliczone do dziesięciu najcieplejszych na Ziemi?”. Odpowiedź, którą po przeprowadzeniu szeregu analiz statystycznych i symulacji komputerowych udzielili, brzmiała: „tak, istnieje ponad 99 proc. prawdopodobieństwo, że tak właśnie się stanie”. I King, i Diffenbaugh zgodnie mówią, że prawdziwe piekło zacznie się, jeśli ludzkość zbagatelizuje i te sygnały ostrzegawcze.
Tymczasem van Oldenborgh, Otto i inni „ekstremolodzy” z grupy WWA przez kilka ostatnich dni długo debatowali nad tym, czy wziąć na warsztat ostatnie ulewy w Niemczech i Belgii. W końcu postanowili, że to uczynią, jednak swoją ocenę, na ile do tego ekstremum przyczyniła się antropogeniczna zmiana klimatu, przedstawią dopiero w połowie sierpnia. „Jestem szalenie ciekawy, co nam wyjdzie. Zostańcie z nami” – napisał van Oldenborgh parę dni temu na Twitterze. O kontrowersjach wokół unijnego programu walki z ociepleniem klimatu „Fit for 55” piszemy na s. 38.