Nieoczekiwany wpływ czystego powietrza na klimat

Emitowane przez ludzkość aerozole mają wielki wpływ na klimat Ziemi. Wpływ, który zostanie w nadchodzących dziesięcioleciach najprawdopodobniej zmniejszony, a to za sprawą wdrażanych redukcji emisji zanieczyszczeń. Na poziomie globalnym, aerozole przyczyniły się do ograniczenia efektów ocieplenia klimatu spowodowanego nadmierną emisją gazów cieplarnianych. Wprowadzane ograniczenia emisji zanieczyszczeń mogą jednak paradoksalnie utrudnić osiągnięcie ambitnych celów w zakresie ochrony klimatu i środowiska, takich jak tych ustalonych w ramach porozumienia paryskiego. Ponadto lokalny charakter zanieczyszczeń powietrza oznacza, że wpływ zmian emisji aerozoli na temperaturę, opady atmosferyczne i ekstremalne zjawiska oraz zdrowie może się różnić w zależności od miejsca. Obecnie rozpoczynają się modelowe i obserwacyjne badania, które mają pomóc w określeniu wpływu oczyszczania powietrza na klimat.

Spowodowane przez gazy cieplarniane ocieplenie klimatu jest częściowo kontrolowane przez chłodzące działanie emitowanych aerozoli. Ściślej ujmując, zwiększone stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze ogrzewa naszą planetę. Jednocześnie emisje aerozoli - cząstek stałych stanowiących znaczną część zanieczyszczenia powietrza - mają ogólny chłodzący efekt dzięki odbijaniu napływającego światła słonecznego. Całkowitym efektem emisji gazów cieplarnianych i aerozoli jest wzrost średniej temperatury na planecie o 1 stopień Celsjusza od 1880 roku. Indywidualny udział gazów cieplarnianych i aerozoli jest jednak nie do końca znany. Ostatnie symulacje modeli klimatycznych wskazują, że bez udziału antropogenicznych aerozoli średnia temperatura globalnego ocieplenia byłaby co najmniej o 0,5 stopnia Celsjusza wyższa, a w przypadku ich całkowitego braku doszłoby do dużo większych zmian w opadach atmosferycznych.

Wiele skutków oddziaływania aerozoli na klimat ma jednak charakter regionalny, nie globalny. Podczas gdy główne gazy cieplarniane - dwutlenek węgla i metan - rozproszone są po całym świecie, aerozole w ciągu zaledwie kilku dni są usuwane z atmosfery, co prowadzi do zupełnie innych modeli ich oddziaływania na klimat. Naukowcy oczekują, że zmniejszenie emisji aerozoli, co jest obecnie obserwowane w Europie i Stanach Zjednoczonych i zakłada się, że będzie kontynuowane w większości scenariuszy klimatycznych, będzie miało nieproporcjonalnie duże skutki w pobliżu obszarów ich byłej emisji, w których mieszka znaczna część ludzkości. Wpływ globalnego ocieplenia na społeczeństwo jest zatem inny, jeśli ocieplenie spowodowane jest utratą chłodzenia aerozolowego, a nie gazami cieplarnianymi. Ważne jest więc nie tylko ograniczenie globalnego ocieplenia, ale też sposób, w jaki zamierzamy tego dokonać.

Porównanie wpływu aerozoli i gazów cieplarnianych na temperaturę i ilość opadów

Od 1990 roku zaobserwowane zostały niewielkie zmiany w globalnej wielkości emisji antropogenicznych aerozoli. Pomiędzy poszczególnymi regionami istnieją spore różnice emisji, a ich redukcja w Europie i Stanach Zjednoczonych jest równoważona przez rosnącą emisję aerozoli w Azji i Afryce. Ostatnie symulacje ery przemysłowej sugerują, że aerozole zapobiegły większemu ociepleniu powierzchni w Azji Wschodniej, a jednocześnie doprowadziły do suszy. Chociaż pomiędzy poszczególnymi modelami klimatycznymi występują rozbieżności, wyniki są zasadniczo zgodne z obserwacjami.

Regionalne ochładzanie klimatu wpłynęło prawdopodobnie na częstotliwość występowania ekstremalnych zjawisk pogodowych i cykl hydrologiczny. Modelowe badania nie dają jednak ostatecznych odpowiedzi w odniesieniu do tych efektów. Nie jest zatem do końca jasne, w jaki sposób oczyszczanie atmosfery z azjatyckich aerozoli wpłynie na lokalne opady atmosferyczne i ekstremalne zjawiska pogodowe, takie jak burze i susze. Niestety, temat jest obecnie bardzo pilny, ponieważ azjatyckie poziomy emisji aerozoli ulegają gwałtownym zmianom. Według najnowszych badań, emisja SO2 w Chinach - które są głównym prekursorem emisji aerozoli siarczanowych - zmniejszyła się od 2007 roku o 75%, podczas gdy w Indiach ich emisja zwiększyła się w tym samym okresie o 50%.

Aerozole mogą mieć również wpływ na zjawiska pogodowe i klimatyczne typowe dla danego regionu, takie jak monsun południowoazjatycki. Od lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku letnie opady deszczu monsunowego w Indiach stale spadały, a modelowe symulacje wskazują, że aerozole mają kluczowe znaczenie dla wyjaśnienia tej tendencji. Uważa się, że chłodzenie powierzchniowe wywołane aerozolami prowadzi do zaburzenia cyrkulacji hydrologicznej w znacznej części regionu, osłabiając transport wody z Oceanu Indyjskiego i tym samym zmniejszając obfitość opadów monsunowych.

Ponadto aerozole emitowane są głównie na północnej półkuli, co skutkuje powstaniem asymetrii półkuli. Mogło to doprowadzić do przesunięcia pozycji międzytropikalnej strefy konwergencji w ciągu ostatniego stulecia. Ogólnie rzecz biorąc, na dzisiejsze wzorce opadów na półkuli północnej mają prawdopodobnie wpływ aerozole, zarówno bliskie, jak i dalekie od źródeł emisji.

Żeby jeszcze bardziej skomplikować temat, nie wszystkie aerozole są odpowiedzialne za ochładzanie klimatu. Aerozole węglowe, produkty uboczne niecałkowitego spalania, pochłaniają światło słoneczne i mogą ocieplać atmosferę. Wpływ sadzy, głównego absorbującego rodzaju aerozoli, na globalne ocieplenie jest najprawdopodobniej umiarkowany, ale z drugiej strony, sadza może mieć znaczny wpływ na klimat regionalny. Aerozole absorbujące zmieniają profil temperaturowy atmosfery, a tym samym cyrkulację atmosferyczną, tworzenie się chmur i opady atmosferyczne. Procesy te mogły się przyczynić do postępującej od lat pięćdziesiątych XX wieku suszy w Afryce Południowej. Ponadto, osadzanie się ciemnych aerozoli na białym śniegu prawdopodobnie przyczyniło się do silnego ocieplenia Arktyki od lat osiemdziesiątych XX wieku.

Obecnie, większość antropogenicznych emisji aerozoli jest związana z wykorzystywaniem paliw kopalnych. Masowe redukcje emisji, których wymaga porozumienie paryskie, ograniczą zatem również chłodzenie spowodowane aerozolami. Względy zdrowotne i jakość powietrza stanowią kolejną, silną motywację do szybkiego ograniczenia emisji cząstek stałych. Prawodawstwo dotyczące zanieczyszczenia powietrza, takie jak amerykańska ustawa o czystym powietrzu oraz dyrektywa Unii Europejskiej w sprawie jakości powietrza atmosferycznego, dowiodły, że jest to możliwe. Pomimo ograniczonych regulacji, stężenie aerozoli w niektórych częściach Azji spada, chociaż czynniki to warunkujące nie są do końca znane. Obawy o zdrowie mogą doprowadzić do szybszego ograniczenia emisji aerozoli niż przewidywania, które wykorzystane zostały w modelowych badaniach. To z kolei oznacza, że zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych może wymagać jeszcze szybszego tempa niż zakładano, aby osiągnąć cele porozumienia paryskiego.

Emisje aerozoli są obecnie ważną częścią ludzkiego wpływu na klimat. Ograniczenie zużycia paliw kopalnych i działania prowadzone na rzecz poprawy jakości powietrza pozwalają przypuszczać, że wpływ ten ulegnie zmniejszeniu w nadchodzących dziesięcioleciach. Będzie to miało konsekwencje dla klimatu, które mogą nawet zdominować skutki ocieplenia klimatu w niektórych regionach. Zrozumienie złożonych interakcji pomiędzy aerozolami chłodzącymi i grzewczymi, cyrkulacją atmosferyczną i wzorcami opadów pozostaje w tej chwili ograniczone. Jeżeli mamy być przygotowani, musimy uwzględnić regionalne skutki oczyszczania naszego powietrza, w całej ich złożoności, przy opracowaniu strategii przystosowywania się do zmian klimatu i łagodzeniu ich skutków.


Źródło: sciencemag.org