energia i ochrona klimatu
advertisement
Twoja energia się liczy! Edukacja w zakresie ochrony klimatu w Saksonii Materiały przetłumaczone w ramach projektu "Ekomobil jako innowacja edukacji ekologicznej w Polsce oraz punkt wyjścia współpracy polsko - niemieckiej w zakresie zrównoważonego rozwoju" realizowanego przez Sächsische Landesstiftung Natur und Umwelt we współpracy ze Stowarzyszeniem na rzecz Ekorozwoju Agro - Group, dofinansowanego przez Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Dofinansowano ze środków Twoja energia się liczy! Edukacja w zakresie ochrony klimatu w Saksonii. Spis treści: 1. Zmiany klimatyczne - czy już się dzieją ? 2. Pogoda i klimat - gdzie leży różnica? 3. Nauka o pogodzie 4. Fenologia - pory roku roślin 5. Rzut oka w przeszłość - 4,6 miliardów lat historii klimatu 6. System klimatyczny i globalna zmiana klimatu 7. Spojrzenie w przyszłość - modelowanie klimatu dla XXI wieku 8. Zmiana klimatu – eksperyment z niewiadomym wynikiem 9. Klimat Saksonii zmienia się – nasze prognozy na przyszłość 10. Kto uratuje świat? 1. ZMIANY KLIMATYCZNE – CZY JUŻ SIĘ DZIEJĄ? W gazetach, telewizji, w radio, a nawet w kinie - wszędzie słyszymy i czytamy o zmianach klimatu. Na całym świecie odczuwamy już zmiany klimatyczne i ich dramatyczne skutki społeczne i ekonomiczne - a to prawdopodobnie dopiero początek! Czy jednak aktualne zmiany klimatyczne są rzeczywiście przyczyną coraz częstszych katastrof powodziowych i zalań, tornad, huraganów i burz, obfitych opadów i suszy, fal upałów i pożarów, topniejących lodowców i wymierania wielu gatunków roślin i zwierząt? Eksperci od klimatu postrzegają te zdarzenia od dawna jako skutek globalnego ocieplenia, którego przyczyny widzą we wzrastającym wydzielaniu gazów cieplarnianych. Poza tym obawiają się oni także nieodwracalnych i nagłych zmian w klimacie, których skutków nie da się przewidzieć. Czy natura rzeczywiście się na nas mści, czy to wszystko jest po prostu niepotrzebnym rozsiewaniem paniki? I o co chodzi z tą humorzastą pogodą? O niewielu innych zjawiskach ludzie rozmawiają tak chętnie i często. Czy w fenomenach pogodowych jak deszcz, grad, burze również odzwierciedlają się zmiany klimatyczne? Wszystkie te pytania nas poruszają. Nie było do tej pory, ani nie będzie także w przyszłości możliwe wypowiadać się z absolutną pewnością o skutkach zmian klimatu w XXI wieku. Mimo 2 wszystkich naukowych badań i hipotez nikt nie jest w stanie powiedzieć: "tak będzie!". Mimo to powinniśmy już teraz coś przedsięwziąć. Jesteśmy pokoleniem, które wie wystarczająco dużo, aby móc zacząć działać, które musi zacząć działać. Bo w końcu mamy tylko jeden świat. Czy ekstremalne zjawiska pogodowe są równoznaczne z ekstremalnym klimatem (katastrofa meteorologiczna)? - gdzie leży rozwiązanie? - czym jest sensowna ochrona klimatu? - co mogą uczynić zachodnie państwa uprzemysłowione? - co niosą ze sobą odnawialne źródła energii? MILIONOWE SZKODY NA SKUTEK OLBRZYMIEGO GRADU "Lipsk/Neubrandenburg (dpa) W ciągu zaledwie 15 minut katastrofa meteorologiczna, burza z gradem o ziarnach dochodzących do wielkości pięści spowodowała w piątkowy wieczór w zachodniej Saksonii milionowe szkody. Siedem osób na obszarze między Lipskiem a Chemnitz zostało rannych. Gradowe kule niszczyły karoserie samochodów, tłukły szyby w oknach i dachy ..." ZAGROŻENIE MALARIĄ W SAKSONII Rodzime komary są potencjalnymi przenosicielami malarii. Pasożyty zarażone malarią, które nieumyślnie zostaną przywiezione z ciepłych krajów, mogą sobie w ten sposób zdobyć nowe tereny do rozprzestrzeniani się. Oprócz wzrastających przeciętnych temperatur rocznych, które zawdzięczamy zmianom klimatycznym, historia nam także pokazuje, że ten patogen, który łatwo się przystosowuje do środowiska, w dzisiejszych warunkach klimatycznych mógłby z łatwością zapuścić korzenie w naszych szerokościach geograficznych. SCIENCE FICTION czy realistyczne spojrzenie w przyszłość? Szanse i zagrożenia w latach 2000-2050 - w Saksonii i na świecie Rok 2045, Góry Rudawy: brak śniegu zimą! Uprawianie sportów zimowych już od wielu lat jest niemożliwe Orkan DORIAN 16 grudnia 2005 r., palące ostrzeżenie: porywy wiatru z północnego zachodu 120 km/h, orkan do 180 km/h z zachodu i pn-zach. 3 21.05.2026: Tornado przechodzi nad Saksonią i niszczy dużą część miast Oschatz i Riesa. 2002 r., powódź: Rekordowe wskaźniki poziomu wody 2014 r.: Susza w Saksonii powoduje milionowe straty w rolnictwie, 130 osób umiera na skutek fal upałów o temperaturach ponad 40 st. C Lipiec 2015 r. Długo utrzymujące się opady deszczu w saksońskich Łużycach Górnych: poziomy wód Szprewy, Nysy i Mandau wzrastają do rekordowych wartości. Miasta Görlitz i Zittau są ewakuowane. Raport o stanie rolnictwa 2033 r.: Plantacje bananów i fig w Goehrenz koło Lipska nadal przynoszą obfite plony 2020 r.: Gospodarka Saksonii jako pierwszego kraju związkowego Niemiec przestawia się wyłącznie na odnawialne źródła energii. Saksoński "paszport energetyczny" - ponad 14.000 wystawionych "paszportów energetycznych" od 2002 r.. Od 2007 wystawiane są świadectwa energetyczne dla każdego budynku - w ten sposób powstają nowe miejsca pracy. RZECZYWISTOŚĆ I FIKCJA - na całym świecie. Czy Roland Emmerich miał jednak rację w swoim filmie "The Day After Tomorrow?" 2005: Huragan Katrina niszczy dużą część miasta amerykańskiego Nowy Orlean 2025: ochrona klimatu tworzy na całej kuli ziemskiej 10 milionów miejsc pracy 2009: emisja dwutlenku węgla znacznie się zmniejszyła dzięki światowemu wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii Dramatyczne ograniczenie/zmalenie zbiorów ryżu Zmiana klimatu zagraża w przyszłości zbiorom ryżu, a przez to także życiu trzech miliardów ludzi. Instytut badawczy ds. ryżu w Manili stwierdził, że globalne ocieplenie o jeden stopień Celsjusza zredukuje zbiory ryżu na całym świecie o 15%. 2050: Nowy Jork zatopiony przez ogromną falę powodziową. 2013: USA ratyfikuje protokół z Kioto. 2. POGODA I KLIMAT. GDZIE LEŻY RÓŻNICA? Nawet jeśli zabraknie nam innych tematów do rozmowy - o pogodzie każdy ma coś do powiedzenia: parasol od deszczu czy od słońca? Przejażdżka rowerem czy oglądanie telewizji? Meteopaci cierpią na bóle głowy podczas upałów, prognoza pogody wyznacza rolnikom czas żniw, a budowlańcom czas rozpoczęcia robót budowlanych. 4 Często myli się pogodę z klimatem. A istnieją proste cechy odróżniające oba pojęcia. Czy jutro będzie świeciło słońce, przyjdzie burza lub śnieżyca? Odpowiedzią na te pytania dotyczące krótkotrwałych regionalnych zjawisk zajmuje się pogoda, której przejawy widzimy na co dzień. Tutaj w grę wchodzą zjawiska trwające godziny lub dni. W przypadku klimatu chodzi o procesy wieloletnie (co najmniej 30 lat). Klimat to rodzaj długotrwałej przeciętnej pogody dla danego regionu. Jest to wartość, którą da się ująć tylko statystycznie. Pojęcie "klimat" pochodzi od greckiego klino, określenia oznaczającego "skłaniam się/pochylam", ponieważ lato i zima są skutkiem "pochylania się" osi obrotu ziemi w stosunku do ekliptyki (wielkie koło na sferze niebieskiej, po którym pozornie porusza się słońce). Kula ziemska stoi nieco krzywo na swojej osi, w ten sposób promienie słońca trafiają na zmianę bardziej lub mniej intensywnie na północną i południową półkulę ziemską. Pogodę mierzymy na podstawie tak zwanych składników pogody, np. temperatura, opady, wiatr, ciśnienie. Są one jednocześnie składnikami klimatu. Poza tym na klimat wpływają właściwości przestrzenne danego miejsca, czyli czynniki klimatotwórcze. Rozróżnia się przy tym naturalne czynniki klimatotwórcze (np. szerokość geograficzna, wysokość słońca) jak i antropogeniczne czynniki klimatotwórcze, czyli związane z oddziaływaniem człowieka (np. zapełnianie otwartych przestrzeni, gęstość zasiedlenia terenu, karczowanie i sadzenie lasów, zanieczyszczenie powietrza). Pogody nie ograniczają granice państwowe, prawie we wszystkich krajach istnieją obecnie współpracujące ze sobą narodowe służby meteorologiczne, które mierzą, rozpracowują i publikują dane pogodowe, jak również podają meldunki o bardzo złej pogodzie lub katastrofach meteorologicznych. Poza tym te obszerne dane pogodowe ze stacji meteorologicznych na lądzie, na statkach i platformach wiertniczych, z samolotów, sond radiowych i satelitów pogodowych są opracowywane w formie prognoz pogody i map pogodowych. Przegląd składników klimatu oraz czynników klimatotwórczych Składniki pogody Jednostki miary Sprzęt pomiarowy Czynniki klimatotwórcze Temperatura Termometr wys. 2 m °C stopień Celsjusza °F stopień Fahrenheita K kelwin na Pozycja słońca/Szerokość geograficzna Bliskość morza 5 Składniki pogody Jednostki miary Sprzęt pomiarowy Czynniki klimatotwórcze Ciśnienie hPa hektopaskal barometr Wilgotność % wilgotność względna higrometr Siła wiatru m/s metr na sekundę anemometr kn (w) węzeł B Beaufort ° stopień Kierunek wiatru Nasłonecznienie/p W/m² romieniowanie chorągiewka kierunkowa Watt na kwadratowy metr radiometr Zachmurzenie 0/8 do 8/8 obserwacja meteorologa Opady mm, l/m² milimetr, litr na m² deszczomierz Parowanie mm milimetr ewaporometr °F = 9/5°C + 32 (0°C = 32°F) K = °C + 273,15 (0°C = 273,15K) POGODA KLIMAT jest różna w różnych miejscach jest podobny dla całych regionów lub stref zmienia się często w ciągu jednego dnia w długich przedziałach czasu zmienia się tylko nieznacznie jest obserwowana lub mierzona jest obliczany długoterminowo = stan fizyczny atmosfery w określonym = statystyczne dane pogodowe mierzone czasie i określonym miejscu. Zjawisko w długim przedziale czasu, co najmniej 30 pogody rozgrywa się głównie w troposferze. lat. Klimat określa średni stan atmosfery w określonym miejscu powierzchni ziemi łącznie z potencjalnymi odchyleniami. 6 "A teraz prognoza pogody" - przepowiadanie i obserwacja Wysokość 500 hPa GFS (gpdm) Piątek 16.06.06 00 GMT (Pt. 00 + 00) Temperatura 500 hPa GFS (°C) PogodaOnline Pogoda na 16 czerwca 2006: Gradobicie w zachodniej Saksonii, tuż przy powierzchni ziemi ciepłe i wilgotne powietrze z temperaturami od 26 do 32 °C, na wysokości 5.700 m zanotowano ciśnienie 500hPa z temperaturami do -15°C. Wyraźnie widoczny jest niewielki wir powietrzny ORTRUN, element niżu znad Morza Północnego, który spowodował burzowe zjawiska atmosferyczne w Saksonii, jak również grad w Lipsku i ulewne opady w Marienbergu (pasmo górskie Rudawy). hPa = hektopaskal/ gpdm = wysokość geopotencjału GFS (Global Forecast System) = model amerykańskiej służby pogodowej Zrób to sam: stacja meteorologiczna! Za pomocą kilku prostych narzędzi i pewnej wiedzy o meteorologii każdy może się czegoś dowiedzieć o pogodzie i klimacie w swoim regionie. 1. Narzędzia: termometr wiatromierze, np. chorągiewki, proporczyki lub anemometr barometr deszczomierz (np. naczynie pomiarowe z podziałką cm³ = ml, powinno się znaleźć w każdej kuchni) 2. Pomiary temperatury i wilgotności 7 Dostępne do kupienia elektroniczne "stacje meteorologiczne" dostarczają dosyć dokładnych danych (+/- 1°C dla temperatury i +/- 5% dla względnej wilgotności powietrza) - pod warunkiem dokonywania pomiarów w miejscu zacienionym i przewiewnym. Jeśli bowiem jest zbyt słonecznie, słońce nagrzewa termometr bardziej niż powietrze, wartości są wtedy za wysokie. Jeżeli brak jest przewiewu, czujnik oziębia się w nocy szybciej niż powietrze. Najbardziej przydatne są pomalowane na biało pojemniki na termometr umieszczone na północnej ścianie budynku, które umożliwiają cyrkulację powietrza. Mierzenie ciśnienia za pomocą barometru jest stosunkowo niezależne od miejsca pomiaru. 3. Pomiary wiatru i opadów W tym przypadku najkorzystniejszym miejscem dokonywania pomiarów jest zachodnia strona budynku, ponieważ u nas przeważają wiatry zachodnie. Chorągiewka lub proporczyk są skierowane dokładnie naprzeciwko nich. Siłę wiatru można również oszacować za pomocą skali Beauforta. Do pomiaru opadów nadają się wszelkie naczynia z powierzchnią zbiorczą powyżej 100cm³. Wysokość opadu (w milimetrach) jest ustalana poprzez podzielenie objętości zebranego opadu (w cm³) przez powierzchnię zbiorczą (w cm²). Informacje w zakresie obserwacji i klasyfikacji chmur są dostępne w internecie pod adresem: http://focus.msn.de/schule/schueler/lernatlas/hobbyforscher_aid_22525.html?interface=galerie lub http://www.ogr.de/index.php?cat=104 Cyrkulacja atmosferyczna i sytuacja baryczna Jeśli taka sama pogoda utrzymuje się przez wiele dni, mówimy o sytuacji barycznej. Jej długość jest bardzo zależna od cyrkulacji atmosferycznej. Ta z kolei jest w Europie określana na podstawie rozmieszczenia stref ciśnienia atmosferycznego tuż nad ziemią i na wysokości oraz wynikającego z tego głównego kierunku wiatru. Dodatkowo uwzględnia się fakt, że na zjawiska atmosferyczne mają wpływ obszary niżu i wyżu barycznego. Klasyczny podział na został wypracowany już w 1881 przez naukowców Hessa i Brezowskiego. Według ich klasyfikacji wyróżnia się 30 typów sezonów cyrkulacji atmosferycznej, a każdy dzień można dopasować do pewnego typu cyrkulacji atmosferycznej, którą się określa za pomocą numeru i skrótu, np. 9.: wyż środkowoeuropejski HM 11.: niż środkowoeuropejski TM 8 Typ cyrkulacji atmosferycznej Charakterystyka Typowe zjawiska atmosferyczne Centralny, blokujący wyż nad Spokojna pogoda wyżowa, środkową Europą, słabe mało opadów, ścieranie się frontów ekstremalne temperatury, atmosferycznych. lato - ciepłe, zima - zimna okresy przejściowe - przymrozki nocne Niż nad Europą Środkową i Zachodnią, fronty atmosferyczne omijają Europę przez rejon Morza Śródziemnego Długotrwałe i obfite opady nad wschodnią częścią Europy Środkowej (latem - stany powodziowe, zimą - duże ilości śniegu) Tabela wiatrów wg skali Beaufort'a Stopień km/h Opis Zjawiska siła wiatru 0 <1 Cisza Dym unosi się pionowo w górę sw1 1-5 Powiew Unoszący się dym jest lekko zmącony przez wiatr sw2 6-11 Słaba bryza Wiatr jest lekko odczuwalny na twarzy sw3 12-19 Łagodna bryza Liście na drzewach poruszają się sw4 20-29 Umiarkowana bryza sw5 30-38 Dość wiatr sw6 39-51 Silny wiatr sw7 51-61 Bardzo wiatr silny Wszystkie drzewa w ruchu, wiatr świszczy w ich koronach sw8 62-74 Wicher Gałęzie łamią się, piesi z trudnością poruszają się pod wiatr Liście i gałęzie są w ciągłym ruchu silny Małe drzewka chwieją się, a duże gałęzie kołyszą Większe konary poruszają się i trzeszczą. Liście na drzewach szaleją na wietrze 9 Stopień km/h Opis Zjawiska sw9 75-86 Silny sztorm Spadają dachówki, utrudnione chodzenie w pozycji wyprostowanej s w 10 87-101 Bardzo sztorm s w 11 102-120 Gwałtowny sztorm s w 12 > 120 silny Pojedyncze drzewa wyrywane z korzeniami, większe gałęzie łamią się i spadają Duże drzewa wyrywane są z korzeniami. Dachy zerwane, znaczne szkody w budynkach Huragan/orkan Najcięższe spustoszenie budynków i lasów. Poruszanie się bez pomocy uniemożliwione Zróżnicowany i kuszący - klimat w Saksonii. W porównaniu do miejsc w Ameryce Północnej lub Azji, które leżą na tym samym stopniu szerokości Europa Środkowa ma bardzo łagodny klimat, zależny od jej szerokości geograficznej i wpływu Prądu Zatokowego (Golfsztrom). Niemcy i Saksonia należą do strefy klimatu umiarkowanego i leżą w strefie przejściowej między zachodnioeuropejskim klimatem morskim a wschodnioeuropejskim klimatem kontynentalnym. Klimat ten podlega jednocześnie wariacjom w zależności o czynników klimatotwórczych jak wysokość n.p.m. i bliskość morza. W Dolinie Łaby między miejscowościami Pirna i Meißen rośnie winorośl (wieloletnie średnie temperatury roczne w Dresden-Klotzsche: 9,2°C), także niziny wokół Lipska są uznawane z korzystne klimatycznie. W części górskiej Saksonii, szczególnie w paśmie górskim Rudawy, przeważają surowe warunki pogodowe (wieloletnia średnioroczna temperatura mierzona na górze Fichtelberg wynosi 3,2°C) z wysokimi poziomami opadów, które zimą - ciągle jeszcze gwarantują stuprocentowo zaśnieżone stoki narciarskie. Średnia roczna temperatura dla całej Saksonii wynosi dzisiaj ok. 8°C. Długoletnia średnia temperatur i opadów w Saksonii w latach 1971-2000 Temperatura (°C) Opady (mm) Ze względu na swoją dużą odległość od Atlantyku Saksonia jest ze swoimi 650 mm 10 średniorocznych opadów stosunkowo sucha w stosunku do całych Niemiec (850 mm). To zależy przede wszystkim od struktury topograficznej (rzeźba terenu), szczególnie położenie gór prowadzi do zjawiska wiatru halnego i opadów orograficznych. Przy wietrze wiejącym z południowego zachodu, głównie zimą, w Rudawach zachodzi efekt fenu, czyli dochodzi do ogrzania powietrza od strony nawietrznej i opadów po tej samej stronie oraz cienia opadowego (mała ilość opadów) po stronie północnej gór. Tereny najbogatsze w opady to zachodnie zbocza pasma Gór Rudawskich. W przeciwieństwie do Gór Harzu i Lasu Turyńskiego Rudawy są obszarem obfitych letnich deszczów. Generalnie można podzielić Saksonię na trzy różne mezoklimaty: niemiecki klimat pogórza obejmujący Rudawy i Vogtland niemiecki klimat górski i wyżynny z przedgórzem i Wyżyną Dieczyńską wschodnioniemiecki klimat śródlądowy z niziną Lipską, Łużycami i Doliną Łaby Trudny pacjent? Saksonia w trakcie zmian klimatycznych Pogoda staje się coraz bardziej zwariowana - czyżby odzwierciedlała nadchodzące zmiany klimatu? Powódź w roku 2002 i susza w 2003 być może były odosobnionymi przypadkami spowodowanymi przez niekorzystne meteorologiczne okoliczności. Także powodzie, tornada i nawałnice, ulewy i fale upałów nie są przekonującym dowodem. Jednak "jest 1000 wskaźników dowodzących zmiany klimatu" jak twierdzi Manfred Stock z Poczdamskiego Instytutu Badania Oddziaływania Klimatu (PIK). Aby zidentyfikować zmiany w klimacie bada się długoterminowe trendy, wyniki roczne jak i zjawiska ekstremalne w parametrach klimatycznych. Wynik: W Niemczech i Saksonii charakterystyka opadów i temperatury w ostatnich dziesięcioleciach zmieniła się w sposób znaczny. Ostatnie 10 lat XX wieku były w Saksonii, w Niemczech i na całym świecie najcieplejszą dekadą stulecia, a rok 2000 (średnia temperatura roczna 9,9°C) najcieplejszym rokiem od 1901 r. Jeszcze goręcej było w lecie 2003 nazwanym "latem tysiąclecia", kiedy to średnia letnia temperatura przekroczyła o 1°C wszystkie lata od 1901. 11 Trendy wśród wartości średniorocznych temperatur powietrza na górze Fichtelberg (1214 m n.p.m.) w latach 1901-2000. Grafika pokazuje powolny długotrwały wzrost średniej rocznej o 0,6 °C. Temperatura: Wszystkie pory roku stają się cieplejsze. Średnia temperatura roczna w Saksonii w ciągu ostatnich 30 lat na terenie całego obszaru wzrosła o 0,9°C - zimą ten wzrost osiągnął w niektórych regionach nawet od 1,4°C do 2,6°C. Skutek: łagodniejsze zimy, mniej dni ze śniegiem i mrozem. Wraz z ociepleniem wzrosło także od 1970 r. potencjalne parowanie o ok. 6 do 16%, a to w związku ze strefowością w górach i przechodzeniem z zachodu na wschód w strefę kontynentalną. Poza tym w okresie od lutego do kwietnia da się zaobserwować (z pomocą fenologii) wyraźne przyspieszenie, a co za tym idzie - wydłużenie - okresu wegetacyjnego. Opady: Podczas gdy ogólnie w Niemczech opady średnioroczne pozostają mniej więcej na tym samym poziomie, większość stacji pogodowych w Saksonii notuje spadającą ilość opadów. Ciekawa jest przy tym znaczna obniżka opadów latem, przede wszystkim w północnej części Saksonii od ok. 10 do 30%. Wprawdzie zimą ilość opadów znowu wzrasta, nie jest jednak w stanie wyrównać letniego deficytu opadów. Jednocześnie jest coraz mniej opadów śniegu na pogórzu. Fakt, ze Saksonia ma zimą dużo mniej opadów niż niemiecka przeciętna spowodowany jest efektem fenowym związanym z występowaniem pasm górskich Fichtelgebirge, Las Turyński i Rudawy. Przede wszystkim to ostatnie pasmo tworzy barierę deszczową. 12 Miesięczne wysokości opadów w stacji Fichtelberg (1214 m n.p.m. w latach 1931-1960 (zielony), 1951-1980 (pomarańczowy) i 1961-1990 (żółty) Ekstremalne warunki pogodowe Wiosną i latem wzrastają w Saksonii ulewne opady o wartościach dziennych ≥20 mm. Występują one jednak tylko lokalnie. Poza tym w kwietniu, maju i czerwcu (=okres wegetacyjny 1) jest więcej okresów suszy. Najsilniej ten trend występuje w północnej Saksonii i Vogtland, Rudawach Zachodnich i Dolinie Rudawskiej. Nie ma wątpliwości: klimat Saksonii zmienia się! Trendy i tendencje klimatyczne obserwowane od 1901 r. należy rozumieć jako wskaźniki postępującej zmiany - a w przyszłości będą wzrastać. Jakie są jednak przyczyny takiego obrotu sprawy? I jakie czynniki są w stanie zmienić globalnie nasz klimat? 3. NAUKA O POGODZIE Czy wiesz, że...? "Kalendarz stuletni", na którym jeszcze dziś bazują prawie wszystkie tzw. "mądrości ludowe" w zakresie pogody, powstał zaledwie w ciągu siedmiu lat. Między 1652 a 1658 frankoński przeor Mauritius Knauer notował codziennie swoje obserwacje pogodowe. Jego notatki zostały opublikowane po raz pierwszy w roku 1701 przez lekarza z Erfurtu Christopha Hellwiga w formie "słynnego" kalendarza. Jeśli nie zdefiniujemy pojęcia "nauka" zbyt poważnie i ściśle, to synoptycy są znani już od co najmniej 2500 lat. Już w starożytności Babilończycy i Asyryjczycy notowali swoje obserwacje meteorologiczne na glinianych tabliczkach. Za twórców naukowej meteorologii uznawani są jednak antyczni Grecy: lekarz Hipokrates (460-370 p.n.e.), uniwersalny naukowiec i filozof Arystoteles (384-322 p.n.e.) - to od niego pochodzi pojęcie "meteorologia" - oraz filozof i uczeń Arystotelesa Teofrast (371-287 p.n.e.). U schyłku XVI w. w Europie, szczególnie we Włoszech, 13 nauka o pogodzie rozwijana była dalej i wynaleziono niezbędne instrumenty do jej pomiaru, jak np. termometr (zob. oś czasu). Za twórcę pierwszej sieci pomiarowej zjawisk meteorologicznych uważa się zainteresowanego nauką księcia elektora Karla Theodora z Palatynatu. Stworzył on około roku 1780 w Mannheim "Societas Meteorologica Palatina" - Towarzystwo Meteorologiczne Palatynatu. Powstało 39 stacji pomiarowych, z tego 36 w Europie, jedna w Grenlandii i dwie w Ameryce Północnej. Jeszcze do dziś w tzw. "godziny mannheimskie", czyli o 7.00, 14.00 i 21.00 czasu miejscowego dokonuje się we wszystkich stacjach meteorologicznych pomiaru danych. Na początku XIX w. na bazie danych pomiarowych wykształciła się synoptyka jako nowa metoda przepowiadania pogody. Dzięki wynalezieniu telegrafu w 1841 r. można było zacząć przekazywać dane pogodowe szybciej i rysować mapy pogody nieomal w czasie rzeczywistym. Jednak dopiero po katastrofalnej w skutkach nawałnicy w dniu 14 listopada 1854 w czasie wojny krymskiej (1853-1856) znaczna liczba krajów utworzyła państwowe służby pogodowe i ustaliła między sobą zasady wymiany danych dotyczących zjawisk atmosferycznych. Norweski fizyk i meteorolog Vilhelm Bjerknes (18621951) obliczył w 1904 r. jako pierwszy prognozę pogody na podstawie matematycznych równań. Angielski matematyk Lewis F.Richardson zastosował krótko po tym metodę numerycznej prognozy pogody, która dziś już jest oczywistością. Nie używając komputera, który był jeszcze pieśnią przyszłości, poświęcił aż 10 lat na obliczenie zmiany ciśnienia dla Europy na dzień 10 maja 1910. 64.000 współpracowników obliczało jego równania! Jeszcze w 1947 amerykańskie maszyny liczące potrzebowały ok. pięciu tygodni na obliczenie 24-godzinnej prognozy pogody. Dziś najszybszym wysokowydajnym komputerom udaje się obliczyć światową prognozę pogody w ciągu jednej do dwóch godzin - sprawdzalność wynosi dla prognozy 24-godzinnej ok. 92%, a dla 5-dniowej ok. 70-80%. Oś czasu - historia rozwoju nauki o zjawiskach przyrodniczych 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 .....1...............................................................................2............3.4...5.7.....9.10.11......16............... 6.8 12 17 13 14 15 1. od XII w. sporządzanie kronik pogody w opactwach i klasztorach 2. w 1645 r. włoski matematyk Evangelista Torricelli (1608-1647) stwierdza istnienie ciśnienia powietrza za pomocą barometru rtęciowego 14 3. 1714 r. Gabriel Fahrenheit (1686-1736), niemiecki fizyk i konstruktor instrumentów wprowadza skalę temperatur nazwaną później od jego imienia 4. 1742 r. Anders Celsius (1704-1744), szwedzki astronom, definiuje do dziś najpopularniejszą skalę temperatur 5. 1780 r. utworzenie "Societas Meteorologica Palatina", która buduje na całym świecie sieć stacji obserwacji pogody. 6. 1780 r. utworzenie straży pogodowej na górze Hohenpeißenberg na Przedgórzu Alpejskim, najstarszej górskiej stacji meteorologicznej świata, w której pomiary nieprzerwanie kontynuowane są od roku 1780 7. 1783 r. pierwsze loty balonami na ogrzane powietrze z załogą w celu dokonania pomiarów meteorologicznych 8. około 1800 r. odkrycie niewidzialnych promieni podczerwieni przez Sir Friedricha Wilhelma Herschela (1738-1922) 9. w 1844 4. francuski fizyk Gaspard Gustave de Coriolis (1792-1843) wyjaśnia rozpraszającą siłę ziemskiego ruchu obrotowego na prądy powietrza 10. 1873 utworzenie IMO (Międzynarodowa Organizacja Meteorologiczna, poprzedniczka powołanej w 1947 r. Światowej Organizacji Meteorologicznej, WMO) 11. 1904 r. Vilhelm Bjerknes (1862-1951) kładzie fundament pod matematyczne przewidywanie pogody 12. 1913 r. odkrycie warstwy ozonowej 13. w 1918 r. Wladimir Köppen (1846-1940) publikuje ostateczną wersję swojej klasyfikacji stref klimatycznych 14. 1922 r. Lewis Fry Richardson (1881-1953) publikuje książkę "Prognoza pogody na bazie numerycznej" 15. 1928 r. użycie sond radiowych w celu zbadania wyższych warstw atmosfery, początek ery meteorologii radarowej 16. 1960 r. pierwszy satelita pogodowy TIROS I osiąga swoją orbitę 17. 1977 r. start pierwszego europejskiego satelity pogodowego z rodzaju METEOSAT 4. FENOLOGIA. Pory roku roślin W naszym wyobrażeniu pory roku wiążą się z konkretnymi obrazami: wiosna przynosi soczystą zieleń, lato barwną pełnię rozkwitu, jesień pozwala dojrzewać owocom, a zimą gałęzie są nagie i tylko jodły pozostają zielone. Jednak natura nie zawsze się trzyma tego kalendarza. Często zdarza się, że w okresie kalendarzowego początku wiosny wieje jeszcze ostry wiatr, czasem 15 nawet pada śnieg. Lepiej wtedy jest orientować się według kalendarza fenologicznego, który bazuje na długoletnich obserwacjach powtarzających się zdarzeń odbywających się w przyrodzie. Fenologiczne obserwacje mają szczególnie długą tradycję w rolnictwie i ogrodnictwie. Najstarsze fenologiczne zapiski dotyczące kwitnienia wiśni pochodzą z Japonii i są datowane na rok 705 n.e. Z długoletnich obserwacji przyrody i przekazów rozwinęła się w XVIII w. nauka zwana fenologią. Samo słowo "fenologia" pochodzi z języka greckiego i znaczy dosłownie "nauka o zjawiskach". Fenologia łączy przy tym rolnictwo i leśnictwo z meteorologią i ekologią. Wspomniane zjawiska to nic innego jak okresy wzrostu i rozwoju roślin powtarzające się co roku, a więc tak zwane fazy fenologiczne. Fazy fenologiczne: - początek rozwoju pąków - początek kwitnienia - kwitnienie w pełni - przekwitanie - pierwsze dojrzałe owoce do zerwania - początek barwienia się liści - początek opadu liści Pierwsze niemieckie specjalne sieci fenologiczne powstały w 1936 r. przy Urzędzie Rzeszy ds. Pogody - fenologia została tym samym uznana za podstawę dla klimatologii i meteorologii rolnictwa. W Niemczech zasłużyli się dla tej gałęzi nauki przede wszystkim Fritz Schnelle i Franz Seyfert. Fritz Schnelle utworzył np. "Europejskie Międzynarodowe Ogrody Fenologiczne" (IGP), które zaliczały się obok "Global Phenological Monitoring Programme" (GPM) do międzynarodowych sieci obserwacji fenologicznych. Także w ogrodzie leśno-botanicznym w Tharandt został założony w 1960 r. obszar obserwacyjny dla "Międzynarodowego Ogrodu Fenologicznego", nad którym pieczę ma Wydział Meteorologii Drezdeńskiego Uniwersytetu Technicznego. Obserwacje fenologiczne są wykorzystywane nie tylko przez niemieckie służby meteorologiczne, instytuty uniwersyteckie, instytucje badawcze, władze i ministerstwa, ale również przez media, medycynę, a przede wszystkim przez gospodarkę i rolnictwo. Naturalny zegar pór roku. Tak działa fenologia. O ile klasyczny kalendarz, którego wszyscy od wieków używamy do planowania naszego życia 16 zmienia się bardzo rzadko, o tyle kalendarz fenologiczny może się przesuwać z roku na rok. A to dlatego, iż rozwój roślin jest zależny od warunków pogodowych. Po ostrej zimie drzewa liściaste wypuszczają pąki później, niż w lata łagodne. Deszczowe lato ma znów wpływ na wielkość żniw. Dlatego eksperci zwracają baczną uwagę na wegetację roślin: w ciągu roku można bowiem zaobserwować dokładnie 147 faz rozwoju różnych roślin. Za pomocą tych faz określa się wówczas okresy wegetacji w danym regionie. Podczas gdy w krajach tropikalnych i strefie podzwrotnikowej okresy wegetacji i spoczynku zimowego roślin są wyzwalane przez pory deszczowe i suche, tak w naszych regionach to średnia temperatura kształtuje stan wegetacji. Kalendarz fenologiczny dzieli rok na dziesięć pór roku uzasadnionych z fizjologicznobiologicznego punktu widzenia. Każda pora roku zaczyna się od fenologicznej fazy przejściowej, którą zapowiada kwitnienie tak zwanych fenologicznych "roślin wskaźnikowych". Wszystkie procesy w rolnictwie, od wysiewu po żniwa, kierują się według rozwoju roślin. Fenologiczne obserwacje pomagają w określeniu optymalnego momentu na zastosowanie agrotechnicznych środków jak nawożenie, nawadnianie czy środki ochrony roślin. W sadownictwie najistotniejsze są przede wszystkim okresy kwitnienia drzew owocowych, ponieważ późne przymrozki mogą w sytuacjach ekstremalnych doprowadzić do utraty całych zbiorów, jeśli drzewa nie zostaną w porę ochronione. "Rośliny wskaźnikowe" w Saksonii Brzoza brodawkowata Kasztanowiec zwyczajny Świerk Robinia akacjowa Porzeczka zwyczajna Dąb szypułkowy Bez czarny Żyto ozime Owies Czereśnia/Wiśnia pospolita 17 Lilak pospolity (pot. bzy) Porzeczka agrest Jabłko Zielone zwiastuny przyszłości? - Co rośliny mówią nam o zmianie klimatu? Rośliny są wrażliwe, reagują natychmiast na odmienne warunki jak chociażby nieco wyższe temperatury, przez co stają się ważnymi biowskaźnikami z punktu widzenia fenologii. Z pomocą zebranych danych da się z powodzeniem wykazać przede wszystkim regionalną zmianę klimatu i jej skutki dla biosfery. Już dzisiaj wiosna rozpoczyna się wcześniej niż w latach 80-tych. Także uważne spojrzenie na przyrodę da jasny dowód: te znaczące trendy dadzą się odczytać prawie w przypadku każdego gatunku roślin, tj. tak roślin dziko żyjących, jak i drzew i krzewów owocowych oraz rolniczych roślin użytkowych. Łzawiące oczy i cieknące nosy. Fenologia i pylenie. Dla około 7 milionów Niemców co roku zaczyna się ta sama zabawa: cieknie im z nosów, oczy im łzawią - nadszedł znów czas kataru siennego! Powodem całego zła są alergeny w pyłkach roślin takich jak leszczyna, olcha, brzoza, trawy lub żyto. Skuteczne zapobieganie temu zjawisku odbywa się już od dziesięcioleci w formie prognozy dla alergików. Ta prognoza także bazuje na fenologii i meteorologicznej ocenie: obserwatorzy meldują pierwsze terminy kwitnienia danej rośliny, np. brzozy. Następnie meteorolodzy śledzą postęp kwitnienia w całych Niemczech. Najczęściej pylenie rozpoczyna się na południowym zachodzie i rozprzestrzenia się w kierunku północno-wschodnim; najpierw kwitną rośliny na nizinach, później na wyżynach i pogórzach. Jeśli meteorolodzy uwzględnią następnie jeszcze temperaturę, długość i ilość opadów deszczu, dzienną ilość godzin słonecznych oraz kierunek i prędkość wiatru, da się całkiem dokładnie przewidzieć obszary pylenia na okres od 24 do 72 godzin. I wszystkie ofiary kataru siennego są jeśli nie wyleczone, to przynajmniej dostatecznie ostrzeżone. 18 STY LU MAR KWI MAJ CZE LIP SIE WRZ PAŹ LIS GRU brzoza olcha leszczyna dąb buk czerw. grab topola wierzba wiąz jesion platan lipa żyto trawy bylica posp. pokrzywa nawłoć komosa bia. szczaw zw. babka lanc. stężenie pyłków: (czerwony) wysokie, (pomarańczowy) średnie, (żółty) niskie 5. RZUT OKA W PRZESZŁOŚĆ. 4,6 MILIARDA LAT HISTORII KLIMATU Jeziora na Saharze, lodowce i zimne stepy w Europie Środkowej, gwałtowne wybuchy wulkanów w górach Eifel - skąd my o tym wiemy? Skamieniałości, kamienie, korale, pyłki zamknięte w osadach sedymentacyjnych, pęcherzyki gazu w lodzie - te i jeszcze inne elementy budują jedyne w swoim rodzaju klimatyczne archiwum. Dzięki nim wiemy dzisiaj w jakich warunkach klimatycznych żyli wcześniej ludzie i zwierzęta. Kto chce dziś pojąć zjawisko zmiany klimatu, musi zainteresować się geologiczną przeszłością ziemi. Na podstawie trwających już od 4,6 miliarda lat wahań w klimacie naukowcy dyskutują ze wzmożoną siłą na temat naturalnych przyczyn zmian klimatu. Podlegał on od zawsze długotrwałym przemianom i krótkotrwałym wahaniom, tak więc odbywający się w tej chwili proces zmian nie jest niczym nowym. Martwi nas jednak gwałtowny wzrost temperatury w ostatnich 150 latach, który jest niespotykany, jak widać na grafice. 19 Zmiany temperatur w ciągu ostatniego 1000 lat. Archiwa klimatyczne - Źródła naszej wiedzy. Dopiero od początków XVII w. w Europie gromadzi i przechowuje się dane dotyczące klimatu za pomocą nowoczesnych narzędzi pomiarowych. W innych częściach świata odbywa się to dopiero od ok. 100 lat. Aby zrekonstruować wcześniejszy klimat ziemski, tak zwany paleoklimat, trzeba się podpierać wskaźnikami z archiwów klimatycznych. Dostarczają one badaczom klimatu ważnych wskazówek dotyczących naturalnego i ludzkiego wpływu na klimat i jednocześnie podstaw do prognoz na przyszły rozwój klimatu. Zapisy dotyczące klimatu czasów minionych znaleźć można w różnych archiwach, jak np. na obrazach, w dzienniczkach pogody, w kronikach i księgach rachunkowych dotyczących cen wina i zboża lub też w dziennikach pokładowych statków, które relacjonowały stany pogodowe na oceanach. Do najstarszych historycznych informacji należą liczące ok. 8000 lat malowidła jaskiniowe w południowoalgierskich górach Tassili lub fenologiczne zapisy kwitnących wiśni notowane od roku 705 n.e. w Japonii. Im głębiej zaglądamy w przeszłość ziemi, tym niedokładniejszy i bardziej niepewny staje się obraz klimatu przeszłości. Dlatego badacze klimatu skazani są wyłącznie na tak zwane "dane proxy", czyli pośrednie dane o klimacie. Te "dane proxy" naukowcy zdobywają z różnych archiwów klimatycznych, jak np. ze słojów rocznych drzew, pyłków, rdzeni lodowych i oceanicznych osadów dennych, w których zawarte dane sięgają różnie głęboko w przeszłość. Dopiero w taki sposób możliwa jest rekonstrukcja paleoklimatu. 20 Niemi świadkowie. Metody rekonstrukcji klimatu. Za pomocą analizy słojów rocznych drzewa, zwanej dendroklimatologią, naukowcy otrzymują "dane proxy", które na obszarze Europy Środkowej mogą sięgać dalej niż 12.000 lat wstecz. Jest to możliwe tylko dlatego, że obok pni drzew żyjących bada się także pnie dawno obumarłych drzew znalezione w bagnach lub jako belki domów o konstrukcji szachulcowej. Na bazie analiz (kopalnych) pyłków, które się przechowały np. w bagnach (warstwy torfu) lub jeziorach (osady) naukowcy są w stanie otrzymać dane o wegetacji, które mówią o czasach oddalonych o 40.000 lat w przeszłość. I tak np. pyłki leszczyn i dębów sygnalizują okres ciepły, a sosny i brzozy rosną mocniej/intensywniej podczas zimnych okresów. Rdzenie lodowe, np. z Antarktydy, w badaniu zwanym analizą izotopów tlenu dostarczają danych o zasięgu maksymalnym 400.000 lat historii klimatu. Jeśli zanalizować osady mórz głębokich za pomocą tej metody, to wyniki mogą sięgać kilku milionów lat wstecz. Z tego względu metoda analizy izotopów tlenu jest najbardziej wiarygodną i skuteczną metodą pozyskiwania danych o historii ziemi. Dzięki obszernemu spektrum metod badawczych klimatologii naukowcy mogą coraz dokładniej opisać złożoną historię klimatu ziemskiego. Z syntezy danych klimatycznych z różnych archiwów da się wypowiadać z dużą dozą prawdopodobieństwa na temat przeszłości - a tylko w ten sposób możemy odnaleźć przyczyny zmian i wahań klimatu w przyszłości. Analiza izotopów tlenu Podaje ona zależny od temperatury wzajemny stosunek izotopów tlenu o liczbach masowych 18 (180) i 16 (160) w lodzie i wodzie morskiej, co ma swoje odzwierciedlenie w rdzeniach lodowych i osadach dna morskiego. Bardziej rzadki izotop 18 0 posiada tę samą liczbę protonów i elektronów, jednak o dwa neutrony więcej niż częściej występujący izotop 160. Im jest zimniej, tym wolniej parują w wodzie morskiej wodne molekuły 180 w porównaniu do molekuł 160. W ten sposób w epokach zimnych dochodzi do intensywniejszego nasycenia molekuł polarnych biegunów, przez co powstaje brak równowagi między 16 16 0 w czapach 0 (dużo) i 18 0 (mało). 16 Ponieważ stosunkowo więcej 0 wyparowuje i jest związanych w lodzie, to wzrasta w związku z tym udział 180 w wodzie morskiej. Organizmy morskie magazynują 180 w swoich skorupkach wapiennych. Zatem wysoki poziom molekuł 18 0 w skorupkach wskazuje na zimne stosunki klimatyczne, a niski na ciepłe warunki. Analiza izotopów tlenu bywa stąd nazywana geologicznym termometrem. Podobnie jak przy wszystkich paleologicznych metodach przy działaniu 160/180 możliwe są błędy przy określaniu temperatury, ponieważ określone organizmy morskie, jak np. Nautilus (głowonóg, który od ok. 300 milionów lat istnieje w niezmienionej 21 formie) nie przebywają całe swoje życie w tych samych warstwach temperatur. 6. SYSTEM KLIMATYCZNY I GLOBALNA ZMIANA KLIMATU Każdy zna humory pogody. Z klimatem jest jeszcze bardziej skomplikowana sprawa. Dopiero w długoterminowych obserwacjach natrafiamy na jego ślad, ponieważ nie jest to wielkość stabilna. Od czasu kiedy istnieje ziemia, klimat zmienia się z najróżniejszych powodów: np. przed ok. 11.000-10.000 laty, gdy ostatnie zlodowacenie (zlodowacenie Wisły) przeszło w dzisiejszą erę ciepła (holocen) i nagle nastąpiło ocieplenie o 4-5°C. Skąd my to wiemy? Ponieważ historia naszego klimatu jest zgromadzona w różnych archiwach - a one nam to zdradzają! Zmiana klimatu Klimat zmieniał się w przeszłości w sposób naturalny. Znane są z badań paleoklimatologicznych wahania przeciętnej globalnej temperatury w ostatnich milionach lat miedzy 9°C a 16°C. Muszą zostać więc także znalezione i zanalizowane przyczyny nagłego skoku temperatur ostatnich 150 lat. Już od dawna naukowców nurtuje pytanie "Dlaczego?". Rozróżniają oni przyczyny naturalne, które mogą być wyjaśnione za pomocą wpływów ziemskich i kosmicznych, od przyczyn antropogenicznych, czyli spowodowanych przez człowieka. Klimat jest przy tym kształtowany przez dynamikę systemu klimatycznego. Wahania temperatur w ostatnich 11.000 lat Zlodowacenie północnopolskie Optimum holocenu Trend okresu zimnego (hipoteza) Rzymskie "optimum" Średniowieczne "optimum" "Mała epoka lodowcowa" Dzisiejszy klimat 22 Silnik cieplny: system klimatyczny. Dlaczego klimat przechodzi wahania? Odpowiedzi na te pytania leżą w systemie klimatycznym ziemi, w którym współdziałają ze sobą składniki klimatu w atmosferze z innymi systemami: ... litosferą (skały) ... hydrosferą (woda) ... biosferą (wegetacja i zwierzęta) ... pedosferą (gleba) ... kriosferą (pokrywa śnieżna i lodowa) ... antroposferą (człowiek i społeczeństwo) ... wpływy przestrzeni kosmicznej i wnętrza ziemi Między tymi systemami cząstkowymi odbywają się różnorakie procesy wymiany o różnych prędkościach (wpływy wewnętrzne). I tak np. ogromne ilości wody w oceanach parują do atmosfery albo rośliny pobierają z atmosfery dwutlenek węgla. A klimat jest leniwy. Wprawdzie dolne partie atmosfery mogą się w ciągu kilku godzin dopasować do warunków na powierzchni Ziemi, ale np. głębinowa cyrkulacja oceaniczna potrzebuje setek lat, aby całkowicie zareagować na zmieniony skład atmosfery. Obszar tak wielkiego lądolodu jak Antarktyda jest do tego zdolny dopiero po tysiącach lat. Promieniowanie słoneczne jest przy tym najważniejszym energetycznym silnikiem systemu klimatycznego. Do tego dochodzi - w niewielkiej mierze - ciepło ziemi w formie wulkanizmu, który istotnie wpływa na materialny skład atmosfery ziemskiej i tym samym na gospodarkę promieniowaniem. Także człowiek odgrywa przez ostatnie 100 lat coraz ważniejszą rolę w ten sposób, że obciąża atmosferę gazami śladowymi (gazami cieplnymi) istotnymi dla klimatu. Przez to zmienia się bilans promieniowania atmosfery - i ziemia się nagrzewa. 23 Obieg czasu - naturalne przyczyny Decydujące dla długotrwałych zmian klimatu są przede wszystkim zewnętrzne czynniki, czyli aktywność słońca oraz antropogeniczny efekt cieplarniany. Przy okresach czasu obejmujących dziesiątki i setki tysięcy lat dochodzą do nich zmiany orbity Ziemi (cykle Milankovicia) oraz przesuwanie kontynentów (miliony lat). Zmiana parametrów ruchu obiegowego ziemi, która doprowadza do odchyłu promieniowania dochodzącego do atmosfery i jego rozłożenia na ziemi o 5-10%, stanowi np. główną przyczynę wymieniania się epok zimnych i ciepłych. Ekscentryczność Nachylenie ekliptyki Precesja 24 Siła słońca Każde ciepłe ciało promieniuje! Zatem słońce wysyła od miliardów lat ze swojej powierzchni rozgrzanej przeciętnie do 6.000°C ogromną falę energii we wszechświat. Słońce jest najważniejszym źródłem energii dla życia na Ziemi i zjawisk pogodowych w atmosferze. Tylko niewielki ułamek całej ilości energii wydzielonej przez słońce (ok. jednej pięćdziesięciotysięcznej) dociera do zewnętrznych warstw Ziemi oddalonej od Słońca o ok. 150 milionów kilometrów. Cóż jednak dzieje się z promieniowaniem słonecznym, gdy dochodzi do Ziemi? Około 1367 W/m² promieniowania słonecznego przy pionowym wejściu dociera do górnej granicy atmosfery. Ta liczba jest określana jako stała słoneczna. Jej rzeczywista wartość waha się jednak o ok. 3 do 4% między 1325 a 1420 W/m² - odpowiedzialne za to są: forma elipsy, po której odbywa się ruch obiegowy Ziemi oraz 10- do 12-letnie cykle aktywności słonecznej. Gospodarka ciepłem i promieniowaniem (różne rodzaje transportu energii w systemie atmosferaZiemia) Odbite promieniowanie słoneczne 107 W/m² Odbite przez chmury, aerozole i atmosferę 77 W/m² Odbite przez powierzchnię Ziemi 30 W/m² Pochłonięte przez powierzchnię 168] Dochodzące promieniowanie słoneczne 342 W/m² Emitowane przez atmosferę Pochłonięte przez atmosferę Ciepło utajone Ciepło jawne 25 Ewapotranspiracja Promieniowanie powierzchni Ziemi Uchodzące promieniowanie długofalowe 235 W/m² Okno atmosferyczne Gazy cieplarniane Promieniowanie zwrotne Pochłonięte przez powierzchnię Ziemi Dochodzące do Ziemi promieniowanie słoneczne jest pochłaniane w 51% przez powierzchnię Ziemi i w 19% przez atmosferę. 30% zostaje odbite od chmur, niewielkich cząsteczek pyłów i gazów oraz powierzchni Ziemi, szczególnie powierzchni pokrytych śniegiem i wraca w przestrzeń kosmiczną. Jest to tzw. Albedo ziemi, czyli zdolność odbijania promieni przez powierzchnię naszej planety. Ogólny bilans promieniowania Q (promieniowanie netto) jest skutkiem różnicy pomiędzy pochłoniętym globalnym promieniowaniem (promieniowaniem słonecznym) i efektywną emisją (AE). Ilość pochłoniętego promieniowania globalnego wynika z różnicy pomiędzy wpadającym promieniowaniem słonecznym (Qk), a promieniowaniem odbitym przez powierzchnię Ziemi (Ok). Efektywna emisja jest rezultatem różnicy między promieniowaniem powierzchni Ziemi (AO) a promieniowaniem zwrotnym (AG). Bez promieniowania zwrotnego atmosfery (naturalnego efektu cieplarnianego) średnia temperatura powietrza Ziemi leżałaby w granicach -18 °C, podczas gdy rzeczywiście wynosi +15°C. Bilans promieniowania dla powierzchni Ziemi, atmosfery i systemu Ziemia-atmosfera Zysk energii Powierzchnia Ziemi Atmosfera Qk = 51% przez pochłanianie 100% wejścia promieniowania krótkofalowego słonecznego promieniowania słonecznego: 19% Strata energii AE=AO-AG=98%77%=21% Bilans Q=51%-21%=30% System Ziemia-atmosfera przez emisję długofalowego 30%(Albedo)+21% (efektywna promieniowania cieplnego: emisja powierzchni 49% Ziemi)+49%(emisja atmosfery)=100% Q=19%-49%=30% Q=0 Skróty: Q=bilans promieniowania, AE=efektywna emisja, AO=promieniowanie powierzchni Ziemi, AG=promieniowanie zwrotne 26 Czy wiesz, że ...? Globalne promieniowanie jest sumą promieniowania słonecznego dochodzącego do jednego miejsca na powierzchni Ziemi. Wartość globalnego promieniowania składa się z promieniowania bezpośredniego oraz promieniowania, które dociera do powierzchni Ziemi poprzez odbicie (rozproszenie) przez cząsteczki powietrza, cząsteczki wody w chmurach i cząsteczki pyłów (dyfuzja). Promieniowanie to mierzone jest w watach na metr kwadratowy (W/m²). Przy bezchmurnym letnim niebie w Europie Środkowej globalne promieniowanie osiąga wartość ok. 1000 W/m². Przy pochmurnej pogodzie składa się na nie głównie promieniowanie rozproszone i jego wartość wynosi poniżej 100 W/m². W Niemczech ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi wynosi średniorocznie między 900 a 1200 kWh na m², co odpowiada stałemu dopływowi energii w granicach ok. 100 do 135 W/m². Na Saharze, dla porównania, wartość ta osiąga 2500 kWh/(m²a), czyli 285 W/m². Diagram Promieniowanie krótkofalowe UV/widoczne/Promieniowanie cieplne pozaziemskie spektrum spektrum widocznego światła Diagram opisuje ilość energii o poszczególnych długościach fal (poza atmosferą i na glebie), która jest nam przysyłana przez Słońce Zakres długości fal widocznego spektrum światła sięga od ok. 380 do 750 nm, co odpowiada zakresowi częstotliwości od ok. 4-1014 do 7,5-1014 Hz. Tarcza ochronna - atmosfera Podobnie jak wszystkie planety naszego układu słonecznego także Ziemia otoczona jest atmosferą jako zewnętrzną warstwą (z greckiego atmós = para i sphaira = kula). Gdyby Ziemia była wielkości balonu, atmosfera byłaby miałaby grubość warstwy jego gumy. Zewnętrzna 27 powietrzna osłonka Ziemi dzieli się na poszczególne piętra – sfery. Ten najbardziej znany wertykalny podział ustalony został na podstawie różnych temperatur w różnych sferach, które są od siebie oddzielone przez tzw. pauzy, czyli cieńsze warstwy graniczne. Najważniejsze dla nas piętra to troposfera i stratosfera. Troposfera leży najniżej (nazwijmy to: "na parterze" ) i sięga nad obszarami polarnymi do około 8km wysokości, a na równiku do 15-18km. W niej zachodzą wszystkie zjawiska pogodowe. Tutaj prawie cała para wodna jest wchłaniana do atmosfery. I im wyżej się posuwamy, tym jest zimniej. Górna część troposfery to tropopauza z temperaturami od około - 40 °C w polarnych szerokościach geograficznych przez - 60°C w szerokościach średnich do - 80 °C w tropikalnych. „Na pierwszym piętrze” leży stratosfera (12-50km). Charakterystyczny jest wyraźny wzrost stężenia ozonu z maksimum na około 30 km wysokości (warstwa ozonowa). W tej sferze wzrasta temperatura i na wys. 50 km temperatura wzrasta do około 0°C. Przyczyną wzrostu temperatury jest ozon, który pochłania część promieniowania słonecznego składającego się z fal ultrakrótkich. Dlatego warstwa ozonowa jest tak ważna dla wszelkiego życia na Ziemi. W dolnych 30km kumuluje się prawie 99% ogólnej masy atmosfery. Ponad atmosferą znajdują się mezosfera z mezopauzą, a powyżej termo- i egzosfera. Szczególny skład atmosfery jest podstawą całego życia na Ziemi. Powietrze, którym oddychamy składa się w obrębie dwóch dolnych sfer w około 99% z azotu i tlenu, dochodzi do tego para wodna o łatwo zmiennym stężeniu (0-4%). Gazy, których udział w atmosferze wynosi mniej niż 1% nazywa się gazami śladowymi. Należą tutaj gazy szlachetne – argon, hel i neon, metan, ozon, i około 0,038% dwutlenku węgla. Przede wszystkim te ostanie trzy oddziałują jako gazy cieplarniane (szklarniowe) tzn. pochłaniają promieniowanie cieplne i utrzymują w ten sposób przeciętną (+15° C) temperaturę na powierzchni Ziemi. Także nieznaczne ilości innych gazów jak dwutlenek siarki oraz tlenki azotu mogą pojawiać się przy wybuchach wulkanów, jak i poprzez zanieczyszczenie powietrza spowodowane działalnością człowieka. Każdy gaz ma przy tym inne cechy promieniowania. Jeśli zmienia się udział gazu w całej mieszance, zmienia się udział energii, która jest oddawana na powrót na ziemię lub odbijana w przestrzeń kosmiczną. Gazy cieplarniane i efekt cieplarniany. Gdy krótkofalowe promieniowanie słoneczne, niosące duże ilości energii, trafia do Ziemi, jest 28 przetransformowane w długofalowe promieniowanie cieplne. Gazy cieplarniane zmniejszają odbijanie długofalowego promieniowania w przestrzeń kosmiczną, atmosfera ziemska ociepla się. Zależności pomiędzy dochodzącym promieniowaniem, pochłanianiem, odbijaniem i promieniowaniem zwrotnym określa się jako naturalny efekt cieplarniany. Para wodna jest przy tym najważniejszym gazem. Bez tego naturalnego efektu Ziemia nie byłaby niebieską planetą tętniącą życiem, lecz martwą pustynią lodową nieprzyjazną dla wszelkich form życia. Ziemi robi się gorąco Podczas gdy główne składniki atmosfery - azot, tlen i gazy szlachetne - pozostają w znacznym stopniu w stosunku stałym, to stany stężenia gazów śladowych: CO2, SO2 i N2O od czasu rewolucji przemysłowej ciągle wzrastają. Odpowiedzialni jesteśmy za to my ludzie, gdyż wzmacniamy naturalny efekt cieplarniany. W obecnej chwili to wzmocnienie efektu cieplarnianego wywoływane jest w około 2/3 przypadków przez zwiększoną emisję CO2 powstałą podczas spalania paliw kopalnych. Skutkiem tego zamykają się tzw. okna atmosferyczne, przez które odbywa się emisja ciepła z powierzchni Ziemi. Od 1958 roku pomiary prowadzone w obserwatorium Mauna Loa na Hawajach, jak i przeprowadzane na całym świecie badania porównawcze, np. w Niemczech, wskazują ciągły wzrost stężenia CO2 w atmosferze. Od początku okresu uprzemysłowienia wzrósł on z około 280 ppm na około 380 ppm w 2006 r.). Nasza atmosfera zawiera obecnie tak dużo CO2, jak nigdy dotąd od 450 tys. lat. Źródła emisji antropogenicznej CO2 75% energii z kopalin (węgiel, ropa i gaz), 20% karczowanie lasów, 5% wykorzystanie drewna (kraje rozwijające się) Metan CH4 27% energii z kopalin, 23% hodowla bydła, 17% uprawa ryżu, 16% odpady (śmieci, ścieki), 11% spalanie biomasy, 6% odchody zwierzęce Gaz rozweselający N2O 23-48% uprawa ziemi (łącznie z nawożeniem), 15-38% przemysł chemiczny, 17-23% energia z kopalin, 15-19% spalanie biomasy Ozon O3 pośrednio z tak zwanych substancji prekursorów jak tlenki azotu (NOx), między innymi z obszaru ruchu drogowego FCKW gaz cieplarniany w puszkach z aerozolami, w chłodnictwie, materiałach uszczelniających oraz przy czyszczeniu 29 Węgiel. Cegiełka życia Węgiel jest podstawowym budulcem wszystkich organicznych połączeń. Od milionów lat jest on wymieniany przede wszystkim w postaci CO2 w naturalnych procesach zachodzących między atmosferą, wegetacją lądową i hydrosferą. Ten obieg węgla napędzany jest przez fotosyntezę roślin, (asymilację), oddychanie organizmów (dysymilację) i podział wody (dysocjacja). Około 1/7 zapasu całego CO2 w atmosferze rocznie jest asymilowany w procesie wegetacji. Z tego powodu zawartość CO2 w atmosferze waha się tylko nieznacznie. Największymi złożami CO2 są osady sedymentacyjne, oceany i kopalne nośniki energii (paliwa). Druga połowa pozostaje w magazynie węgla zwanym atmosferą. Sam CO2 jest bezbarwnym niepalnym bezzapachowym gazem, który powstaje obok wody jako produkt końcowy wszystkich procesów spalania. Poprzez spalanie paliw kopalnych zaburzona zostaje jednak naturalna równowaga węgla na Ziemi i chociaż w ramach obiegu węgla na ziemi są mechanizmy buforowe (spichlerze, magazyny) CO2 coraz bardziej wzbogaca atmosferę. Ponieważ magazyn atmosfery jest mały, to nawet najmniejsze uwolnienie węgla z innych źródeł powoduje znaczne zmiany w stężeniu CO2 i co dziś jest emitowane (wydzielane) straci swoje oddziaływanie cieplarniane dopiero za 50-200 lat. Z drugiej strony podwyższone zawartości CO2 w atmosferze pomagają we wzroście roślin i alg. Zwiększają przez to w zasadzie pojemność magazynową biosfery. Ten magazyn nie powiększa się stale ponieważ nowopowstające biologiczne systemy zmierzają do równowagi: pobieranie węgla – fotosynteza i zużywanie węgla – oddychanie ma się równoważyć. Problematyczne jest też to, że niektóre rośliny użytkowe: kukurydza, trzcina cukrowa, przestawiły się na mniejsze zapotrzebowanie na CO2 z powietrza i przy dalszym wyraźnym wzroście CO2 stracą zdolność do magazynowania samego węgla. Problem cieplarniany może więc wpłynąć na globalny problem z żywnością. Metan CH4 Gaz cieplarniany metan uważany jest z jednej strony za najbardziej przyjazny środowisku kopalny nośnik energii, z drugiej jako klimatyczna bomba z opóźnionym zapłonem. Pod względem CO2 metan jest najistotniejszym antropogenicznym gazem cieplarnianym, którego stężenie w atmosferze wzrosło od 1750 roku o 151 % . Jedna cząsteczka metanu oddziałuje 23 razy mocniej jako gaz cieplarniany niż jedna molekuła CO2 i pozostaje na około 12 lat w atmosferze. Powstaje on w dużych ilościach na lądzie (przede wszystkim na polach ryżu i w żołądkach bydła) oraz w morzu (głęboko pod dnem morza przy procesie fermentacji substancji 30 organicznej bogatej w węgiel przeprowadzanej przez mikroorganizmy). Na lądzie metan jest przerabiany przez bakterie przy udziale tlenu w dwutlenek węgla, a w osadach morskich duża część metanu znika również bez tlenu (anaerobowo). Dla przyszłego rozwoju klimatu krytyczne są ogromne zasoby metanu w obszarach wiecznej zmarzliny na Syberii i w Kanadzie, ponieważ przez ocieplenie i roztopienie powierzchni dostaną się one do atmosfery. Pamięć długotrwała naszego systemu klimatycznego: Globalna cyrkulacja oceanów. Woda ma fascynujące właściwości, które regulują nasz klimat i umożliwiają życie na Ziemi. Ogólna ilość wód na Ziemi szacowana jest na 1,4 mld km3. W tym: 98% w oceanach, 1,77% w lądolodzie Antarktydy, Grenlandii i w lodowcach, 1,7% w wodzie gruntowej, 1,3% w rzekach, jeziorach, bagnach i w atmosferze. Woda w morzach porusza się stale jak gigantyczna taśma wokół ziemskiego globu. Te prądy mają decydującą wagę dla stabilności klimatu. Napędzana przez wiatr, różnicę temperatur i zawartości soli globalna cyrkulacja oceaniczna zapewnia wielkopowierzchniową wymianę ciepła nazywaną też cyrkulacją termohalinową. Poprzez fakt, że gigantyczny system prądów transportuje ciepłe masy wody w kierunku biegunów, w umiarkowanych i wysokich szerokościach geograficznych tworzą się przyjemne klimatyczne warunki dla życia. Bez tego transportu ciepła np. poprzez Golfstrom, w Europie Środkowej panowałby klimat tundrowy. W porównaniu do atmosfery ocean jest systemem „leniwym”, woda ma bardzo wysoką pojemność ciepła. Potrzeba ogromnej ilości energii do podwyższenia jej temperatury. Porównując to z powietrzem, potrzeba czterokrotnie więcej energii, aby podgrzać wodę o jeden stopień Celsjusza. Transport w tys. km3/rok Czerwony kolor - obliczenia modelowe Niebieski kolor - obserwacje Od góry: Transport pary wodnej Opad, Parowanie, Woda topniejąca, Woda wsiąkająca, Woda gruntowe lądowe, Wody rzeczne, Wpływ wtórny do oceanu Ocean 31 Ten istotny obieg wody Ocean pobiera energię bezpośrednio ze Słońca, ale także z atmosfery i oddaje do niej ciepło. Poza energią ocean i atmosfera wymieniają również wodę w formie globalnego obiegu wody. Parowanie odbiera oceanowi wodę słodką, podwyższając zawartość soli i gęstość wody. W atmosferze ten obieg podwyższa zawartość pary wodnej i skłonność do opadów. Tam (w atmosferze) ponad 80 % pary wodnej pochodzi z oceanicznego parowania. Parowanie jest głównym motorem dla obiegu wody, a szczególnie dla opadów. Globalne ocieplenie oddziałuje na wrażliwy obieg wody z konsekwencjami dla gospodarki, społeczeństwa i środowiska. Właśnie przy procesie cieplarnianym dużą rolę odgrywa wymiana gazu pomiędzy oceanem i atmosferą. Ponieważ pobieranie i oddawanie CO2 przez morza na całym świecie ma wpływ na udział CO2 pozostającego w atmosferze i emitowanego wynikającego z działalności człowieka i ma wpływ na ich oddziaływanie na klimat. Stąd naukowcy zapytują się (poszukują odpowiedzi) czy cyrkulacja oceanów może zapobiec zmianom klimatu. Ponieważ część CO2 wydalanego przez człowieka (ok. 7 mln ton/rok) jest pochłaniana przez oceany wraz z opadającą zimną wodą oceaniczną (ok. 2 mld ton/rok). Z jaką szybkością ocean może związać tę ilość CO2, nie wie jeszcze nikt. W długiej perspektywie, tj. za ok. tysiąc lat, ocean może przyjać ok. 85% dodatkowego CO2. 8 stycznia 1988 , Fenomen El Nino z perspektywy wszechświata. El Nino to wielkopowierzchniowy fenomen na równikowym Pacyfiku ze skutkami odczuwalnymi prawie na całym świecie. Dotychczas jego mechanizmy nie zostały zbadane. Przypuszczalne przyczyny to zjawiska pogodowe na Pacyfiku i wzajemne zależności oceanu i atmosfery. Temperatura powierzchni mórz podwyższa się wzdłuż równika (od wybrzeży Peru po centralny Pacyfik), na obszarze, w którym normalnie znajduje się zimny jęzor wody. Jednocześnie południowo-wschodni pasat jest mocno osłabiony lub nawet odpychany przez lekkie zachodnie wiatry. W zachodnim równikowym Pacyfiku, zazwyczaj bardzo bogatym w opady, jest ponadnormalnie sucho, gdy na zazwyczaj suchej wschodniej granicy oceanu może dochodzić do gwałtownych deszczy. Odstępy między dwoma zjawiskami El Nino są nieregularne i wynoszą 3-7 lat. Obserwacje prowadzone od ponad 100 lat pokazują, że ten fenomen występował częściej przede wszystkim 32 w latach 90-tych i tak "El Nino stulecia" z lat 1982-83 okazał się słabszy od El Nino z lat 199798. Zmiana klimatu spowodowana wybuchami wulkanów. Zmiana temperatur na północnej półkuli 23-90st N. w okresie pięciu lat Wpływ wybuchu wulkanu Pinatubo na globalny klimat. Krzywa temperatur pokazuje, że wybuch wulkanu nie był w stanie cofnąć ogólnego trendu temperatur, ale go opóźnił. Gwałtowne erupcje wulkanu mogą ingerować w klimat światowy bardzo mocno i oddziaływać na niego przez wiele lat. Wybuch wulkanu Tambora w 1815 r. dowiódł tego dobitnie. Rok 1816 wszedł do historii jako rok bez lata. Także stwierdzony spadek temperatury od roku 1991 aż do 1992/93 na półkuli północnej spowodowany był wybuchem wulkanu Pinatubo 09 czerwca1991. Powód: poprzez erupcje gazy i cząsteczki są wyrzucane aż do stratosfery, gdzie pochłaniają bądź odbijają cześć promieniowania słonecznego - przy ociepleniu stratosfery. Przez to zmniejsza się promieniowanie słoneczne w niższych partiach atmosfery i staje się zimniej. Jednakże najczęściej tylko na kilka lat. Wybuch Pinatubo 1991 r. Chmura erupcyjna na wysokość około 30 km z gazu dymu i pyłu zaciemniła okolice. 33 Człowiek podgrzewa klimat Przyczyny: Nasz klimat zmienił się znacznie w ciągu ostatnich dwóch stuleci. Dowodzą tego różnorodne badania. Od 1861 r. od początku systematycznych meteorologicznych zapisków średnia globalna temperatura powierzchni wzrosła o 0-6 st C (+/- 0,2), przede wszystkim jednak od lat 70 tych XX w. Na północnej półkuli nie było tak ciepło od tysiąca lat! Naukowe badania dowodzą: za globalne ocieplenie są przede wszystkim odpowiedzialne gazy cieplarniane pochodzenia antropogenicznego (związanie z działalnością człowieka). Naturalne przyczyny, jak zmiany w intensywności promieniowania słonecznego czy wybuchy wulkanów miały w ciągu ostatniego stulecia, a dokładniej przez ostatnie 30 lat, tylko minimalny wpływ na rozwój temperatur. Bogate kraje przemysłowe są głównymi odpowiedzialnymi za wzrost stężenia CO2 w atmosferze. Były nimi także w czasach historycznych: w ostatnich 150 latach wyemitowały one około 80 % CO2, chociaż zamieszkane są tylko przez ¼ całej ludności świata. Kraje rozwijające są światowymi liderami w emisji spowodowanej uprawą ryżu, spalaniem biomasy, hodowlą bydła i niszczeniem lasów, z czego część jest forsowana popytem krajów uprzemysłowionych. Światowe zaopatrzenie w energię bazuje jeszcze ciągle na kopalnych paliwach stałych (naturalnych ) i tym samym nieodnawialnych źródłach energii. Wychodząc od znanych nam obecnie rezerw i obecnego zużycia do dyspozycji pozostało nam np. ropy naftowej na 43 lata, gazu ziemnego na 67 lat, węgla kamiennego i brunatnego na 210 lat. Przy dalszym tak szybkim zużyciu w krajach rozwijających się jak Chiny i Indie, ten czas może ulec skróceniu. USA produkuje największą ilość gazów cieplarnianych, zarówno w ogólnym rozrachunku, jak i na 1 mieszkańca, tak więc 4,6% światowej populacji są odpowiedzialne za 24% światowego wydalania CO2 (2002). Chiny ze swoim udziałem 20 %w populacji światowej wysyłają około 20,6 % CO2 do atmosfery jako drugi emitent. W Indiach społeczny proces modernizacji i postępująca industrializacja doprowadziły do wyraźnego wzrostu emisji CO2, tak że mimo niewielkich wartości na głowę (1,2 tony) Indie, jak również Chiny i USA, są głównymi państwami odpowiedzialnymi za wzrost emisji CO2. W Europie to Niemcy są liderem w emisji CO2 ze swoimi 900 mln ton/rok. Gdyby emisja gazów cieplarnianych nie wzrosła, nie byłoby powodów do zmian w klimacie. Naturalne czynniki takie jaki: aktywność Słońca, promieniowanie kosmiczne, aktywność wulkanów nie wykazały trendu wzrostu. Także cykle Milankowicia i prądy kontynentalne nie 34 będą grały roli dla rozwoju globalnego klimatu w najbliższym czasie. Prognozy na podstawie cyklów Milankowicia dopuszczają pojawienie się kolejnego zlodowacenia za około 10 tys lat. Wykres: Zależna od energii światowa emisja dwutlenku węgla w latach 1990-2004 w mld ton CO2 Małe ocieplenie - dramatyczne skutki. Od 150 lat gromadzi się coraz więcej CO2, metanu i innych gazów cieplarnianych w atmosferze, co prowadzi do antropogenicznego, dodatkowego efektu cieplarnianego. Łącznie ze sprzężeniami zwrotnymi w obrębie systemu klimatycznego prowadzi to do postępującego wzrostu globalnej temperatury średniej. Wraz ze zmianą klimatu grożą nam ogromne szkody, już dziś zauważalne. Topniejące lodowce, powodzie, katastrofy pogodowe, sztormy i susze pojawiały się w ostatnich 10 latach trzy razy częściej niż przed latami 60tymi. Co dzisiaj jeszcze jest postrzegane jako zjawisko ekstremalne już wkrótce będzie normą. Problematyczne jest też, że wiele ekosystemów zagrożonych zmianą klimatu leży w krajach rozwijających się. Nie mogą się one dobrze dopasować do zmiany klimatu ze względu na brak środków finansowych. W ten sposób skutki dotykają najbardziej tych, którzy najmniej przyczyniają się do ocieplenia Ziemi. Ważnym pytaniem w obrębie ochrony klimatu jest: „Jakie oddziaływanie na emisję CO2 miałby wzrost gospodarczy krajów rozwijających się?”. Pozytywne przykłady w Niemczech i innych krajach pokazują, że rozwój gospodarczy i zapotrzebowanie na energię nie są ze sobą nierozerwalnie związane. Ale czy kraje południowe mogą się uczyć na błędach przeszłości i znaleźć drogę do rozwoju gospodarczego? Drogę, która ominie nieefektywne obchodzenie się z zasobami naturalnymi? I jak kraje uprzemysłowione mogą lub muszą wspierać zrównoważony rozwój na południu? 35 Faktem jest, że w ostatnich 150 latach emisja gazów cieplarnianych poprzez spalanie nieodnawialnych surowców naturalnych – kopalnianych nośników energii – zwiększyła się dwudziestokrotnie. Stężenie CO2 w atmosferze wzrosło o około 35 %. Faktem jest, że w przyszłości stężenie atmosferycznego CO2 będzie zależało nie tylko od wzrostu emisji antropogenicznej, ale również od pojemności wegetacji Ziemi i oceanów, które Co2 do tej pory związują i funkcjonują jako tzw. spichlerze. Faktem jest, że system klimatyczny reaguje wolno i że ocieplenie jeszcze potrwa długo. Nawet gdy emisje się zmniejszą i ustabilizują. Wszystko, co dziś przedsięweźmiemy zacznie dopiero za kilka lat pozytywnie oddziaływać. Faktem jest, że wszystkie regiony świata są dotknięte skutkami zmian klimatycznych i powinny wspólnie szukać zrównoważonych dróg dla osiągnięcia skutecznej ochrony globalnego klimatu. 7. SPOJRZENIE W PRZYSZŁOŚĆ - MODELOWANIE KLIMATU DLA XXI W. Nikt nie umie zajrzeć w przyszłość. I jest jeszcze za wcześnie, aby wykazać jaki udział my, ludzie, mamy w zakresie zmiany klimatu. Jednak nauka wypracowała metody i modele, za pomocą których może przepowiedzieć w przybliżeniu rozwój wydarzeń. Na pierwszym planie przy tym stoją dwa pytania. Po pierwsze jak rozwinie się klimat globalny poprzez powodowany przez nas ciągły wzrost emisji? Pytanie drugie: jakie skutki będzie miała spodziewana zmiana klimatu? Aby odpowiedzieć na te pytania stosuje się w obecnych światowych badaniach klimatu tzw. modele klimatyczne. Za ich pomocą jest możliwe skonstruowanie wirtualnego obrazu, za pomocą którego można później eksperymentować. Nie możemy niestety włożyć Ziemi do próbówki, skropić jej gazami cieplarnianymi i obserwować przy tym jak się zmienia klimat. Za pomocą tego modelu, podobnie jak w symulatorach lotu, można obliczyć scenariusze dla przyszłości. W ten sposób możemy ocenić jak będzie się rozwijał klimat według różnych wytycznych.. Wniosek: Modele klimatyczne umożliwiają nam więc wykalkulowany rzut oka w przyszłość i odkrycie skutków naszego działania na klimat oraz podjęcia właściwych działań. 36 Przepowiadanie za pomocą PC Modele klimatyczne bazują na zasadach fizyki objaśnionych przez matematyczne formuły i równania, które opisują zachowania mas powietrza, wody i lodu na obracającej się ziemi. Związki pomiędzy parametrami atmosferycznymi jak ciśnienie, wiatr, wilgotność, oraz ich czasowym rozwojem budują główną część każdego modelu klimatycznego. Z powodu czasu potrzebnego do obliczeń parametry klimatu są obliczane tylko w określonych punktach czasowych, a także dla określonych przestrzennych jednostek, tak zwanych GITTERBOX'ów. Aby to osiągnąć Ziemia jest dzielona systemem kratek na przecięciu których przeprowadzane są te obliczenia. Horyzontalna szerokość oczek kratki wynosi 180-300 km Dla symulacji klimatu łączy się proste modele bilansu energetycznego z trójwymiarowymi połączonymi modelami atmosferyczno-oceanicznymi, za pomocą których można przedstawić geograficzny podział zmian klimatycznych. To jak dobrze lub źle funkcjonuje model klimatyczny mierzy się na podstawie tego, na ile wiernie model symuluje najnowszą historię klimatu i jak dobrze opisuje dzisiejszy klimat. Ogólnie rzecz ujmując modele klimatyczne nie różnią się od modeli prognoz pogody. O ile te ostanie prognozują przebieg różnych procesów w pogodzie w okresie około 2 tygodni, modele klimatyczne sięgają dalej w przyszłość. Obok parametrów klimatycznych włączają one również globalne wytyczne przez dziesięciolecia aż do stuleci: - wzrastające stężenie gazów cieplarnianych - wykorzystanie ziemi - pokrywa wegetacyjna. 37 Wycinek budowy modelu klimatycznego. Po prawej stronie jest wycinek z systemu kratek posiadających piętra, w który wkomponowane są składowe systemu klimatycznego. !Nawet najlepsze modele nie osiągną nigdy 100 % dokładności. Mimo to jakość prognoz polepszyła się znacznie. Liczne testy i rodzaj międzynarodowego certyfikowania TUV kontrolują ciągle te modele. Wiele z przepowiedzianych zmian już nastąpiło: średnie globalne ocieplenie, przesunięcie stref opadowych, wzrost poziomów mórz i topnienie lodowców. Zatem na dłuższą metę możemy zaufać modelom klimatycznym. Modele klimatyczne a zmiany klimatu. Europejski klimat przyszłości. Aby zbadać oddziaływanie globalnych zmian klimatycznych na Europę, a w szczególności na Niemcy, z globalnym modelem klimatycznym ECHAM 5 został zintegrowany bardzo dokładny regionalny model klimatyczny REMO, wykonany przez Instytutu Meteorologiczny Maksa Plancka. Bardzo dokładny dlatego, że zawiera zamiast zwykłych 250 km odstępu pomiędzy dwoma bokami kratki - 50km odstępu dla Europy i tylko 10 km odstępu dla Niemiec oraz dlatego, że dysponuje szczegółowymi informacjami z regionów. Dzięki temu klimat Europy i Niemiec może być zbadany prawie jak pod lupą i da się przedstawić regionalne oddziaływanie globalnych zmian klimatycznych. T21 T 42 T 63 T 106 T21 Rozdzielczość modelu: odstęp pomiędzy granicami kratki = ok. 500km T42 Rozdzielczość modelu: odstęp = ok. 250 km T63 Rozdzielczość modelu: odstęp = ok. 180 km T106 Rozdzielczość modelu: odstęp = ok. 110 km Obrazek pokazuje Europę w różnych rozdzielczościach modeli T21 etc…. Im mniejszy jest odstęp pomiędzy bokami kratek, tym dokładniej może funkcjonować model 38 klimatyczny i tym dokładniejsze są symulacje klimatu przyszłości. Jest to jednak związane z długim czasem obliczeń komputerowych. Na obu obrazkach z prawej strony widać rozdzielczość, która jest używana do prognoz pogody lub w globalnych modelach, w których należy odpowiedzieć na regionalne pytania. Ekonomia przeciw ekologii Jaką klimatyczną przyszłość sobie stworzymy? "Gospodarka międzynarodowa jest nastawiona tylko na zyski!". "Obrońcy przyrody proponują nierealny scenariusz jak z horroru" - tak lub podobnie brzmią argumenty zarzucane sobie nawzajem przez obie strony. Jednak sprawa jest zbyt poważna, by kłócić się bezsensownie. Na szczęście zostało to w międzyczasie zrozumiane przez większość krajów i ich rządów. Międzynarodowy instytut do spraw zmian klimatu IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) jest gremium zrzeszającym ponad 1000 naukowców z całego świata zajmujących się od wielu lat tematyką zmian klimatycznych. Instytut m.in. musi zbadać jak będzie zmieniać się emisja CO2 i innych gazów cieplarnianych, gdy: Liczba ludzi na świecie wzrośnie lub się skurczy, Gospodarka Regiony Energię Dzięki światowa bardzo szybko rozwinie się lub będzie w okresie stagnacji, świata zbliżą się do siebie w swoim rozwoju, będzie pozyskiwać się z oleju i węgla albo z odnawialnych źródeł nowoczesnym technologiom zużywać się będzie coraz mniej surowców. Na podstawie różnych założeń o zmianach demograficznych, społecznych gospodarczych i technologicznych naukowcy opracowali ponad 40 scenariuszy podzielonych na cztery główne grupy i oznaczonych dużymi literami oraz liczbami: A1, A2, B1 i B2. Każda grupa scenariuszy zachowuje się inaczej. Scenariusze z grup A1 i A2 wychodzą od świata zorientowanego ekonomicznie, a scenariusze z grup B1 i B2 opierają się na wierze w bardziej ekologiczny, zrównoważony rozwój ludzkości. Jeśli ziści się scenariusz A2, to w przyszłości ludzie wydalą do atmosfery jeszcze więcej gazów cieplarnianych. Doprowadziłoby to do szczególnie drastycznego wzrostu temperatur. Lepiej wygląda ta kwestia w scenariuszu B1, w którym w dopuszczalnych granicach 39 trzymają się koncentracja gazów cieplarnianych oraz stopień ocieplenia ziemi dzięki rozwiniętej technologii. Jednak nawet w przypadku najdrastyczniejszych przemian w polityce ochrony klimatu i mimo całkowitego zaniechania emisji w przyszłości (co jest sytuacją czysto hipotetyczną), nie odwrócimy globalnego ocieplenia, a to na skutek długiego okresu obecności gazów cieplarnianych w atmosferze (ok. 100-8000 lat). 8. ZMIANA KLIMATU – EKSPERYMENT Z NIEWIADOMYM WYNIKIEM Klimat zmienia się, to nie ulega wątpliwości. Co jednak dokładnie się wydarzy? Czy przeżyjemy gigantyczną falę upałów, czy raczej zmierzamy ku nowej epoce lodowcowej? To zdecydowanie zależy od stopnia i prędkości zmian klimatycznych. Skutki tego mogą mieć różne oddziaływanie, pozytywne i negatywne, na życie na ziemi, na ekosystemy i na ludzi. Tak czy inaczej pierwsze skutki można obserwować już teraz. Zmiana klimatu jest jednym z największych wyzwań. Jako zagrożenie można traktować przede wszystkim oczekiwany wzrost i podwyższenie poziomu morza, częste fale upałów i powodzie lub szerzenie się chorób tropikalnych. Dokładnie tego nie wiemy, ale wszystkie znane modele pokazują, że światowy i regionalny klimat już się zmienił, głównie biorąc pod uwagę wzrost temperatur. Wpływa to na wszystkie fizyczne i chemiczne systemy w wielu częściach świata, np.: lodowce się zmniejszają, wieczne zmarzliny rozmarzają, rzeki i jeziora później zamarzają, okresy wzrostu gatunki roślin populacji na średnich i wysokich położeniach wydłużają się, i zwierząt przesuwają się bliżej biegunów na wyższe szerokości geograficzne, niektórych zwierząt i roślin grozi wymarcie, różnorodność biologiczna zostanie zatracona. Niektóre fenomeny występują w ciągu roku wcześniej niż zwykle: kwitnienie drzew, pojawianie się insektów, okresy godowe ptaków. Jest prawdopodobne, że te i inne skutki przy dalszym globalnym ociepleniu będą się wzmacniać. Jakie będą to wielkości zależy od przyszłego rozwoju klimatu. Modele klimatyczne pozwalają nam na oszacowanie i zanalizowanie tego rozwoju, a zatem na reagowanie już dziś na te zmiany. Czy wiesz, że... najważniejszą przyczyną obecnej zmiany klimatu są gazy cieplarniane. Ich ilość - nawet jeśli 40 teraz coś przedsięweźmiemy - będzie wzrastać. Bez zastosowania działań zapobiegawczych stężenie CO2 prawdopodobnie już w połowie tego stulecia podwoi się w stosunku do czasów przedindustrialnych. Z wartości 220 ppm do 380 ppm w roku 2006. Do końca XXI w. stężenie CO2 może wzrosnąć aż do 1000 ppm. Skutki zmian klimatu dla człowieka i środowiska. Zmiany temperatur w latach 1990-2100 Wzrost poziomu mórz do roku 2100 Ocieplenie Ziemi Na lata 1990-2100 IPCC prognozuje średnie globalne ocieplenie Ziemi od 1,4 do 5,8 stopnia, w zależności od przyjętego scenariusza wydarzeń. Te wartości są o dwóch do dziesięciu razy większe niż zaobserwowane ocieplenie w ciągu całego XX w., gdzie mieliśmy 0,6 st. C średniego ocieplenia na świecie. Widać jasno, że temperatura zmienia się tempie niespotykanym w ciągu ostatnich 10.000 lat. Chociaż mówimy o globalnym ociepleniu, to widać znaczne różnice. I tak np. kontynenty ocieplają się szybciej niż oceany. Najbardziej dotknięta tym jest Arktyka. Modele klimatyczne pokazują, że pod koniec XXI w. w Arktyce latem nie będzie lodu! Dodatkowo, według tej prognozy, poprzez ocieplenie zostaną uwolnione węgiel i metan, do tej pory związany w ziemi w obszarach wiecznej zmarzliny. Przez to stężenie gazów cieplarnianych wzrośnie ponownie. Zjawiska ekstremalne Prognozuje się coraz częstsze i występujące regionalnie z różną intensywnością zjawiska ekstremalne: fale upałów, okresy suszy, epizody burzowo-gradowo-ulewowe, tornada i tropikalne burze z trąbami powietrznymi. 41 Zjawiska te wyrządzą szkody nie tylko w rolnictwie, przemyśle i infrastrukturze, ale także mogą być zagrożeniem dla ludzi, ich zdrowia, a nawet życia. Dochodzą do tego straty w żniwach i plonach, hodowli zwierząt, pożary lasów i stepów, podwyższone ryzyko zalania i gorsza jakość wody. Wzrost poziomu mórz o 1 do 2 milimetrów na rok. Możliwe przyczyny: Podwyższanie Wzmożona lub obniżanie się skorupy ziemskiej sedymentacja w korytach/ dnach Procesy tektoniczne i klimatyczne Niektóre z tych zjawisk występują okresowo, inne obserwuje się tylko regionalnie, jednak klimat ma oddziaływanie globalne. Główną przyczyną zmiany poziomu mórz w ostatnich 100 latach jest termalna ekspansja oceanów poprzez wzrost globalnej temperatury o 0,6 st. C. Dopiero na drugim miejscu stoi topnienie lodowców. Ocieplenie wody morskiej skutkuje zmniejszeniem gęstości i zwiększeniem objętości przy takiej samej masie. W XX w. poziom wody morskiej podwyższył się o 10-20 cm. Obecnie poziom wzrasta o 1-2 mm na rok, ale będzie jeszcze dramatyczniej. Do końca stulecia poziom lustra wody podniesie się o 0,5 m. Powodem będzie termalna ekspansja oceanów, zwiększone topnienie lodu polarnego w północnej półkuli i topnienia lodowców z gór wysokich. Zmiany, które zaszły raz, będą przez wiele stuleci postępować, a poziom mórz, mimo ustabilizowanego stężenia gazów cieplarnianych, będzie dalej się podnosił. Nie tylko wzrastające poziomy mórz, ale także sztormy oraz huragany mogą mieć ważkie skutki: dotknięte nimi będą osiedla ludzkie, turystyka, dostępność wody pitnej, rybołówstwo, infrastruktura, a także uprawy rolnicze. Bez przeciwdziałania doszłoby do znacznych strat powierzchni lądu: do końca XXI w. Holandia straciłaby 6% powierzchni, Bangladesz 18%, a Atol Majuro na Wyspach Marshalla - 80 % powierzchni lądu. Wiele innych małych państw wyspiarskich całkowicie zniknęłoby pod wodą. Większość ludności zagrożonej zalaniem jest skoncentrowana w niewielu regionach: południowe wybrzeże regionu śródziemnomorskiego, zachodnia Afryka, wschodnia Afryka, południowa i południowo-wschodnia Azja. W tych pięciu regionach będzie żyło więcej niż 95% ludności, której w przyszłości będzie dotyczył problem. Najbardziej muszą się obawiać mieszkańcy 42 małych państw na Karaibach, jak i małych państw na Ocenie Indyjskim i Pacyfiku. Względnie małe zagrożenie jest dla ludzi w Europie, m.in. dzięki ich dobrej kondycji finansowej, historycznie ugruntowanej ochronie wybrzeży i umiejętności projektowania kształtu wybrzeży sięgającego daleko w przyszłość. Centralne ogrzewanie Europy - prąd Golfsztrom. Bez Prądu Północnoatlantyckiego, który jest częścią systemu Golfstrom, byłoby u nas o 5 st C zimniej. Jakie ma skutki te 5 stopni różnicy pokazuje spojrzenie przez Atlantyk. W Kanadzie na tej samej szerokości geograficznej rosną tylko mchy i porosty. Golfstrom niesie ze sobą aż do stu razy więcej wody niż wszystkie rzeki świata razem wzięte. Odpowiada to wydajności około 1 mln elektrowni atomowych. Transportuje on więc ogromne ilości ciepła do Północnego Atlantyku i działa jak ogromne centralne ogrzewanie Europy. Poruszając się z prędkością 2 m/s Golfstrom jest w ogóle jednym z najsilniejszych pływów morskich. PILNE!!! Szukam deski surfingowej (również używanej), oferuję w zamian skateboard jak nowy! Oferty proszę przysyłać SMS-em. Prognozy dla naszego tzw. termohalinowego "centralnego ogrzewania" (zasilanego temperaturą i zawartością soli) mówią jednakże, że cyrkulacja wód Północnego Atlantyku osłabi się w następnych dziesięcioleciach. Jednak oziębienia północnej Europy nie należy oczekiwać, gdyż jednocześnie wzrastają globalnie temperatury na całym świecie. Nieprawdopodobne jest całkowite załamanie oceanicznej cyrkulacji w XXI w. Jednak na późniejszą przyszłość takiego najprawdopodobniej nieodwracalnego zjawiska nie można niestety wykluczyć. Przesunięcie stref klimatycznych i wegetacyjnych W wiecznie wilgotnych tropikach, w średnich i wysokich szerokościach geograficznych będzie 43 wzrastać ilość opadów. W szerokościach subtropicznych (zwrotnikowych), szczególnie w obszarze wód Morza Śródziemnego, ilość opadów zmniejszy się. Ma to wpływ na roczne ilości wód spływających do morza w rzekach. Średnia długość okresów suchych będzie na całym świecie wzrastała. Przede wszystkim w basenie Morza Śródziemnego, południowej Afryce i Australii. Doprowadzi to do zwiększenia się różnic pomiędzy wilgotnymi i suchymi strefami klimatycznymi, tym samym obszary o klimacie suchym i skrajnie suchym, które już dziś cierpią na brak wody, będą jeszcze bardziej suche. W ten sposób udział światowy ludności, która już dziś cierpi na brak wody, wzrośnie do 2025 r. z 1,7 mld o około 500 mln ludzi. Około 5mld ludzi będzie wtedy żyło w państwach, w których nie ma wystarczających ilości wody pitnej. Strefy rozprzestrzeniania się roślin i zwierząt będą przenosić się na wyższe szerokości geograficzne i na północ. Jednocześnie zginą ważne siedliska jak obszary wilgotne czy tundry, wytępione lub zdziesiątkowane zostaną populacje roślin i zwierząt. Poprzez szybkie ocieplenie Ziemi i nowy podział stref opadowych strefy klimatyczne i wegetacyjne przesuwają się zbyt szybko. Tak szybko, że nadwyręża to i tak ograniczoną zdolność przystosowania się wrażliwych naturalnych ekosystemów, które z tego względu są szczególnie narażone na skutki zmian klimatycznych. Obok lodowców i raf koralowych zaliczyć tu można lasy namorzynowe, lasy borealne i tropikalne, ekosystemy arktyczne i alpejskie, obszary preriowe i podmokłe, połacie otwartych łąk i strefy o szczególnie wysokiej różnorodności biologicznej. Wiele modeli klimatycznych wskazuje na drastyczne zmiany w obszarze globalnych i regionalnych opadów, co prowadzi do przesunięcia stref klimatycznych i wegetacyjnych Regionalne zmiany temperatur do roku 2100 wg scenariusza A2 Kolorowe obszary pokazują zmiany roczne średnich temperatur w okresach 2071-2100 w porównaniu do lat 1961-1990 wg scenariusza A2 w ST C. 44 Regionalne zmiany opadów do roku 2100 wg scenariusza A2 Kolorowe obszary pokazują zmiany roczne średnich opadów w okresach 2071-2100 w porównaniu do lat 1961-1990 wg scenariusza A2 w % Szczególnie zagrożone są przy tym „zimne" ekosystemy w alpejskich regionach i wysokich szerokościach geograficznych. To mogłoby oznaczać koniec tajgi i tundry, koniec polarnych pustyń lodowych, w zamian za to lasy liściaste bogate w różne gatunki drzew rosnące w strefie chłodno-umiarkowanej i pastwiska oraz pola uprawne dające obfite plony w regionach na wyższych szerokościach geograficznych, gdzie jeszcze obecnie panują zbyt niskie temperatury. Druga strona medalu jest taka, że gospodarka rolna na innych obszarach stanie się niemożliwa w związku z mniejszymi ilościami opadów, co może pociągnąć za sobą katastrofę głodu. Zwycięzcy i przegrani. Skutki zmian klimatu w Europie. Skutki zmian klimatu w Europie będą zależały od regionu. Na południu zabraknie wody, ziemia będzie zbyt sucha i obniży się produktywność rolnicza. Dla Europy północnej przy niewielkim wzroście temperatur oczekiwane są zwiększone zbiory w rolnictwie, jednak przy dalszym wzroście temperatur również spadająca wydajność rolnicza. Dla wielu obszarów Europy wzrośnie ryzyko powodzi, szczególnie dla regionów nadbrzeżnych. Do końca XXI w. być może zniknie połowa alpejskich lodowców. Czy wiesz, że... ...umiejętność dopasowania się oznacza umiejętność poradzenia sobie ze skutkami zmian klimatu, umiejętność kontrolowania potencjalnych szkód i umiejętność wyciągania korzyści płynących z nowych warunków. Naturalne systemy dopasują się do pewnego stopnia samodzielnie do nowego klimatu. Także ludzie mogliby dać sobie radę ze zmianą klimatu. To 45 czy sobie z tymi zmianami poradzimy zależy od: kondycji finansowej, rozwoju techniki, wykształcenia, stanu wiedzy, umiejętności, infrastruktury, dostępu do zasobów naturalnych i umiejętności zarządzania. Piękny nowy cieplarniany świat? Faktem jest, że na wiele regionów ziemi zmiana klimatu będzie miała negatywny wpływ, ponieważ nasze ekosystemy, rolnictwo i struktura zasiedlenia dopasowane są do dzisiejszego klimatu. Jednak najmocniej są dotknięte grupy ludności i regiony, które już dziś należą do najbiedniejszych krajów z najmniejszą ilością zasobów naturalnych, a które nie ponoszą żadnej historycznej odpowiedzialności jako sprawcy tych problemów. Faktem jest, że poprzez redukcję gazów cieplarnianych można zmniejszyć prędkość i wymiar ocieplenia ziemskiego i wzrostu poziomu mórz. Jednak zarówno poziom mórz, jak i lądolód będą jeszcze długo po ustabilizowaniu się stężenia gazów cieplarnianych z powodu termicznej ekspansji reagowały na globalne ocieplenie ziemi. Zakasać rękawy czy dać spokój? Co robić? Nie jesteśmy jeszcze dostatecznie przygotowani na zmianę klimatu. Pokazują to przede wszystkim obecne strukturalne i finansowe możliwości pojedynczych zagrożonych krajów. Już dziś szkody spowodowane przez katastrofy przyrodnicze wynoszą około 110 mld $/rok. W 2050 mogłyby one wynieść około 2000 mld $. Dla Niemiec oczekuje się do roku 2050 szkód w wysokości 137 mld $. Przy zmianie temperatur o 1 stopień Celsjusza bez podejmowania żadnych kroków w celu ochrony klimatu możliwe są szkody społeczno-gospodarcze w wysokości 214 000 mld $. Musimy się więc zapytać: jakie metody przystosowania się do zmian klimatu są konieczne? jak powinny one wyglądać? kto ma je zastosować i, przede wszystkim, do kiedy? ile będą kosztowały te działania? Najważniejsza wiedza zdobyta na podstawie modelowych obliczeń wykazuje, że antropogeniczne przyczyny zmian klimatu dadzą się zmienić, jeżeli wykorzystamy techniczne i organizacyjne możliwości oraz zmienimy nasze zachowanie. Niezbędne jest przy tym wspólne międzynarodowe działanie państw. Tylko tak możemy te zmiany klimatyczne spowodowane działalnością człowieka obniżyć do poziomu akceptowalnego przez wszystkich. Globalny problem, jak efekt cieplarniany, ma lokalne przyczyny, a za nie jesteśmy wszyscy 46 współodpowiedzialni. 9. KLIMAT SAKSONII SIĘ ZMIENIA – NASZE PROGNOZY NA XXI WIEK Doświadczyć długiego, łagodnego lata w Dreźnie i rozkoszować się kawą pod palmami w miastach Lipsk i Riesa? Jest to bardzo romantyczna wizja, ale jednak nieprawdziwa! Prawdopodobnie będzie zupełnie inaczej: od wyschniętych koryt rzecznych po powodzie stuleci, od całkowitej bezwietrzności po orkany, od grypy po malarię. A do tego „żegnajcie sporty zimowe”. Wszystko to wydarzy się w ciągu niedługiego czasu. Nie są to zbyt dobre widoki, ale są sposoby by temu zaradzić. Naszą strategią powinno być to, że musimy się zabezpieczyć przeciwko możliwym skutkom zmian klimatycznych. Globalne zmiany klimatu odzwierciedlają się różnie w różnych regionach świata. Również różne regiony Niemiec będą dotknięte zmianami na różny sposób. Z tego powodu Saksoński Urząd ds. Środowiska i Geologii opracował przy fachowej współpracy z Freie Universitaet w Berlinie model klimatyczny WEREX przystosowany do regionu Saksonii. W ten sposób badacze mogą badać oddziaływanie oczekiwanej zmiany klimatu na przyszły klimat Saksonii. Częściowo sucho, częściowo wilgotno. Nasze prognozy do roku 2100 W XXI w. należy się liczyć z drastycznymi zmianami w klimacie Saksonii. Aktualne symulacje klimatyczne przeprowadzane za pomocą regionalnego modelu klimatu WEREX dla obu scenariuszy B1 i A2 pokazują, że tendencje obserwowane już w XX w. wystąpią w przyszłości w Saksonii ze wzmożoną siłą. Temperatura średnioroczna wzrośnie, liczba opadów zimowych także, natomiast ilość opadów letnich spadnie, zimy staną się łagodne, a latem częściej wystąpią okresy suszy. Cieplej i bardziej sucho będzie przede wszystkim wiosną i latem. Gorące dni przed nami! Rozwój temperatur Poprzez wzrost średniej temperatury powietrza o ok. 1,8 st. (scenariusz B1 na lata 2071-2100) lub ok. 2,3 st. (scenariusz A2 na lata 2091-2100) w Saksonii w ciągu następnych 100 lat będzie wyraźnie cieplej. Średniorocznie temperatura wzrośnie z 8 °C do ok. 11°C, a poprzez wzrost intensywności nasłonecznienia będzie więcej gorących dni, a więc maksymalne temperatury sięgające 42°C nie są wykluczone. Wzrośnie również potencjalne parowanie. Jeśli średnia temperatura powietrza wzrośnie chociażby o 2 stopnie, wówczas, wedle badań 47 statystycznych, wzrasta o 50-100% nasilenie ekstremalnych zjawisk pogodowych jak fale upałów, okresy suszy, ulewne opady i powodzie. Najsilniejszy wzrost temperatur, o ok. 4 stopnie (scenariusz A2 na lata 2071-2100), jest oczekiwany zimą. Co za tym idzie, mroźne dni staną się podobną rzadkością co gruba pokrywa śnieżna. Uderzenia zimna w półroczu zimowym (od października do marca) będą zatem coraz bardziej odchodziły w przeszłość, a surowe zimy, znane z przeszłości, według scenariusza A2, w ostatnich dziesięcioleciach XXI wieku nie wystąpią w ogóle. Opady Przy dalej postępującym globalnym ociepleniu w okresie do roku 2100 zimy w Niemczech będą wilgotniejsze, a lata bardziej suche. Opadów letnich zabraknie przede wszystkim w północnej i wschodniej Saksonii. Ogólnie w całej Saksonii musimy się spodziewać od 5 (scenariusz B1 na lata 2071-2100) do 20 procent (scenariusz A2 na lata 2091-2100) mniej opadów w porze letniej, a tym samym w okresie wegetacyjnym. Bardziej intensywne będą zatem upały i dłużej będą się utrzymywać okresy suszy, podobne do tych, jakie miały miejsce w roku 2003. Gdzie jest woda? Zasoby wodne i gospodarka wodna Nasza wiedza o przyszłym stanie klimatu daje możliwość zaprojektowania rozwiązań i strategii zapobiegania i przystosowania do zmiany klimatu w Saksonii, aby odczuwalnie złagodzić jego negatywne skutki dla obszarów takich jak gospodarka wodna, ekologia, leśnictwo, turystyka i zdrowie. Potencjalne źródło problemu W związku z ociepleniem klimatu wzrastać będą między innymi sytuacje baryczne z przewagą wiatrów południowo-zachodnich. Pasmo górskie Rudawy będzie przy tym funkcjonować coraz częściej jako bariera deszczowa. Położenie Saksonii na północ od tego pasma górskiego oznacza zatem znaczne regionalne różnice w ilości opadów oraz zasobu wody. 48 Na rysunku można wyraźnie rozpoznać gradient opadów zachód-wschód, który idzie w parze ze znacznymi regionalnymi zmianami w klimatycznym bilansie wodnym. Klimatyczny bilans wodny to różnica pomiędzy ilością opadów a potencjalnym parowaniem. Robi się sucho... Porównanie pokazuje: w Saksonii robi się coraz bardziej sucho. Okresy, podczas których opadów jest więcej niż ilości potencjalnego parowania, są coraz krótsze. Przede wszystkim we wschodniej Saksonii – tutaj ilość opadów spada o ok. 110 mm rocznie. W półroczu zimowym dotknięte tym są szczególnie wyższe partie Rudaw, podczas gdy bilans na niżu saksońskim zmienia się mniej. W miesiącach letnich dominuje trend zachód-wschód – i jest to czas najbardziej krytyczny, ponieważ zmiany w ilości opadów mają wpływ na ilość i jakość wody oraz ekologię wód. Przykład: zatrzymywanie wody przez zapory wodne staje się trudniejsze, zbiorniki wodne wysychają, dochodzi do „stresu suszowego” w ekosystemach i problemów z uprawą w rolnictwie i leśnictwie. Może się zmieniać także różnorodność gatunkowa. Już dziś można odczuć część tych problemów: w zbiornikach przyzaporowych i jeziorach rozmnażają się sinice, wysychają studnie głębinowe na obszarach, które nie mają podłączenia do publicznej sieci wodociągowej, rolnicy muszą inwestować bardziej w nawadnianie upraw. W przypadku elektrowni generujących energię wodną następuje utrata części tej energii, a przy niskim stanie wód wzrasta koncentracja substancji szkodliwych, które mogą być także magazynowane w ciele ryb. Elektrownie mają problemy z chłodzeniem maszyn związane ze zbyt ciepłą wodą. Szczególnie krytycznie wygląda to w przypadku wody spiętrzanej za pomocą zapór i jazów, stanowiącej rezerwę wody pitnej oraz będącej istotnym elementem ochrony przeciwpowodziowej: jeżeli będzie mniej wody zasilającej zbiorniki retencyjne, człowiek będzie miał do dyspozycji mniej wody pitnej. Przystosowanie do zmian klimatu 49 Zmiana klimatu ma wpływ na zmianę zasobów wodnych i tym samym na gospodarkę przyrodniczą oraz środowisko ukształtowane przez człowieka. Aby zagwarantować sobie wystarczającą rezerwę wody pitnej i użytkowej, musimy dotrzeć do nowych źródeł pozyskiwania wody, a gospodarowanie nimi musi być elastyczne i dopasowane do nowych wymogów klimatycznych, np. powinno się budować nowe zapory i zbiorniki retencyjne. … zwierzęta i rośliny muszą się przeprowadzić. Potencjalne źródło problemu Razem ze zmianą klimatu zmieni się także biologiczna równowaga i przesuną się obszary rozprzestrzeniania się różnych gatunków i ekosystemów. Niektóre z nich zostaną wyparte, inne znajdą korzystne warunki rozwoju. Także w Saksonii zmiany klimatyczne trafią na podatny grunt – mianowicie na biosferę osłabioną już poprzez ingerencję człowieka, odkształconą i obciążoną. Podwyższona żyzność zbiorników wodnych (eutrofizacja) i zanieczyszczenie trującymi substancjami, zajmowanie coraz większych przestrzeni przez człowieka i „szatkowanie” krajobrazu, melioryzacja i obniżanie się poziomu wód gruntowych, jak również wzmożony napływ obcych gatunków roślin i zwierząt – wszystko to osłabiło już nasze ekosystemy. Dla wielu gatunków roślin deszcz i wilgotność gleby są czynnikami ważniejszymi dla rozprzestrzeniania się niż temperatura. Nawet niewielkie zmiany w ilości wody, w okresowym rozkładzie opadów i ich intensywności, mogą znacznie zaburzyć ekosystemy. Istotnym czynnikiem jest tutaj klimatyczny bilans wodny, który ma duże znaczenie dla oceny zmian zachodzących w środowisku przyrodniczym, ponieważ prognozowane zmiany klimatu dotyczące Saksonii będą miały wpływ przede wszystkim na siedliska zależne od wody gruntowej. Wzrost temperatury i letnie susze będą zagrażały zatem przede wszystkim egzystencji obszarów wilgotnych jak bagna i torfowiska oraz zbiornikom wód stojących i płynących. Samo podwyższenie temperatury będzie miało dramatyczne skutki, tzn. jeśli będzie o 1 st. cieplej, to strefy wegetacyjne przesuną się o 200-300 km w kierunku biegunów lub o 200m w górę w pasmach górskich. Najtrudniej mają gatunki potrzebujące siedlisk chłodnych i wilgotnych, które zamieszkują np. wody i bagna na saksońskich nizinach i wyżynach, chłodne i zacienione doliny, tereny skalne i lasy wysokogórskie. Prawdopodobnie spadnie różnorodność ekologiczna, czyli mnogość różnych gatunków, wspólnot roślinnych i różnorodność genetyczna. Bardziej rozprzestrzeniać się będą natomiast gatunki ciepłolubne, zadomowią się przedstawiciele nowych gatunków tego typu. Będzie np. więcej szczupaków i sumików karłowatych w wodach płynących i stojących, podczas gdy lubiące chłodniejsze wody pstrągi potokowe i lipienie 50 przeniosą się na stanowiska położone wyżej. Skutkiem będzie zaostrzenie konkurencji miejscowej fauny i flory oraz wymieranie gatunków przystosowanych do dotychczasowych warunków życia. Dotknąć to może także np. fiołka dwukwiatowego, żywego reliktu ostatniego zlodowacenia, który, przystosowany do niskich temperatur i wysokiej wilgotności, żyje dziś jeszcze na Wyżynie Dieczyńskiej (Elbsandsteingebirge). Przy utrzymującym się ociepleniu flora Saksonii ulegnie przesunięciu w kierunku świata roślinnego stref klimatów ciepłych i umiarkowanych ze zwrotnikowymi letnimi okresami suszy. Przystosowanie do zmian klimatu Ekosystemy będą zatem zmieniać się w ciągu długiego procesu, a rośliny i zwierzęta będą emigrować zostawiając miejsce innym gatunkom, bardziej dostosowanym do zmienionego środowiska życia. Jest to ogromne wyzwanie, szczególnie dla ochrony przyrody i krajobrazu. Zachowanie i ochrona bioróżnorodności powinna zająć centralne miejsce w naszych przyszłych działaniach. Następujące strategie mogłyby temu służyć: ochrona ekosystemów poprzez zapewnienie im potrzebnej przestrzeni życiowej, dzięki czemu zachowane zostaną siedliska gatunków zagrożonych zmianą klimatu rozwój koncepcji gospodarowania zasobami wodnymi dla wybranych obszarów wilgotnych, aby zapobiec odpływowi wody i wspomóc naturalne nawodnienie wspieranie wędrówki i rozprzestrzeniania się rodzimych gatunków fauny i flory poprzez budowanie wielkopowierzchniowych korytarzy ekologicznych Co wyrośnie z lasów? Rozwój gospodarki leśnej. Potencjalne źródło problemu W związku z czynnikami ograniczającymi jak temperatura, nasłonecznienie i woda, lasy są również podatne na niebezpieczeństwa zmian klimatu. Lasy bowiem na upały i susze reagują podwójnie negatywnie. Dirk-Roger Eisenhauer z Saksońskiego Instytutu Leśnego w Graupa wychodzi z założenia, że „zmiana klimatu jest dla saksońskich lasów większym zagrożeniem niż umieranie lasów w Rudawach spowodowane zanieczyszczeniem powietrza”. Oprócz wzrastających temperatur, zmniejszonych opadów i przybierających na sile zjawiskach ekstremalnych lasy reagują także na zmasowany atak szkodników, przede wszystkim kornika drukarza. W miesiącach letnich są bardziej narażone na ryzyko pożaru lasu. A właśnie w górach lasy są niezastąpione, jeśli chodzi o ochronę przeciwpowodziową oraz ochronę osad ludzkich i infrastruktury. Aby oszacować właściwie wpływ zmian klimatycznych na saksońskie lasy oraz zaprojektować 51 metody ich dopasowania do zmienionych warunków, zostały stworzone mapy potencjalnie naturalnej wegetacji Saksonii (PNW). Ze średniej rocznej sumy opadów 600 mm przypada 310 mm na okres wegetacyjny (kwiecień – październik). Wzrastające temperatury, dłuższe nasłonecznienie, wynikająca z niego transpiracja zbiorowisk leśnych i zmniejszająca się ilość rocznych opadów, przede wszystkim w okresie wiosny i lata prowadzą do znacznego rozszerzania się ekstremalnych obszarów suchych (=”adaptowany las suchy”) na saksońskich wyżynach i nizinach oraz miejsc zasiedlonych przez sosnę. W górach Średniogórza Niemieckiego (Mittelgebirge) prawie niezdolne do życia są zbiorowiska leśne, w których dominuje świerk. Mieszane lasy górskie „przepychają się” zatem do siedlisk znajdujących się na grzbietach gór. Wzrost średniorocznej temperatury spowoduje zanik jeszcze typowych dzisiaj siedlisk leśnych zdominowanych przez świerk. 1.Rozmieszczenie potencjalnie naturalnych zbiorowisk leśnych (PNW) na wyżynach i nizinach Saksonii w dzisiejszych warunkach środowiska. 2. Rozmieszczenie potencjalnie naturalnych zbiorowisk leśnych (PNW) w saksońskich pasmach górskich w dzisiejszych warunkach środowiska. 3. Możliwe rozmieszczenie zbiorowisk leśnych przy założeniu zmniejszenia ilości rocznych opadów o 13% i jednoczesnym wzroście zapotrzebowania na transpirację zbiorowisk leśnych o 20 mm spowodowanego wzrastającymi temperaturami i podwyższonym nasłonecznieniem 4. Możliwe rozmieszczenie potencjalnie naturalnych zbiorowisk leśnych w saksońskich pasmach górskich po podwyższeniu średniej temperatury rocznej o 2 stopnie. 52 mieszane lasy dębowo-bukowe mieszane lasy liściaste (zdominowane przez dęby bezszypułkowe, z niewielką domieszką świerka) lasy mieszane sosnowo-dębowe las świerkowy „adaptowany las suchy” łęgi osikowo-jesionowe, lasy źródliskowe i nieckowe, olsy brzozowo- i sosnowo-dębowe lasy głównie na wilgotnych stanowiskach górnoreglowa świerczyna górnoreglowa świerczyna i buczyna kosmatka (jodła-świerk) las bukowy kosmatka (jodła-świerk) las bukowy z wysoką sosną podgórska kosmatka, las dębowo-bukowy wyżynna kosmatka – las dębowo-bukowy kosmatka-las dębowo-sosnowo-bukowy ciepłolubne mieszane lasy dębowe osikowo-jesionowe łęgi, lasy źrodliskowe i nieckowe oraz olsy marzanka wonna-las bukowy kosmatka-las dębowo-bukowy z wysoką sosną i kompleksem marzanka wonna-buk ciepłolubne lady mieszane dębowe z sosną. granice nadleśnictw w Saksonii (stan na 2003 r.) Przystosowanie do zmian klimatu Środowisko się zmienia, ale dokładnego rozmiaru tych zmian nie znamy, mimo wszystkich naszych symulacji. Dlatego celem powinno być stworzenie poprzez intensywne urządzenie lasu 53 stabilnego ekosystemu leśnego dla Saksonii. W najbardziej suchych rejonach Saksonii, na nizinach i wyżynach powinno się nasadzać i pielęgnować rodzime (dąb bezszypułkowy, grab, lipa drobnolistna, klon zwyczajny) oraz obce gatunki drzewa (jak robinia, dąb czerwony i daglezja) odporne na susze. Tylko w ten sposób uda się zachować formę wegetacji jaką jest las. W obszarze górskim świerk straci na znaczeniu, podczas gdy grądy dębowo-bukowe będą w przewidywanych warunkach klimatycznych cieszyły się większą stabilnością ekologiczną. A zatem, w regionach górskich musi nastąpić intensywna wymiana gatunków drzew. Należy w tym celu sadzić gatunki odpowiednie dla ich stanowisk, o szerokiej ogólnej amplitudzie ekologicznej i większej tolerancji na ciepło i susze, jak np. buk zwyczajny, jodła pospolita, daglezja zielona, klon jawor, jesion, dąb szypułkowy i bezszypułkowy. Należy jednak także na odpowiednich stanowiskach zachować rodzimego świerka. Jakie będą żniwa? Potencjał rolnictwa. Potencjalne źródło problemu Do istotnych klimatycznych czynników wpływających na ekosystemy rolnicze i tym samym na wzrost roślin i uprawy należy również koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze. Porę roku od kwietnia do października można zdefiniować jako główny okres wegetacyjny, ponieważ czas wzrostu większości roślin uprawnych przypada właśnie na ten okres. Wzrastające temperatury i dłuższe okresy suszy w tym czasie prowadzą do wysuszenia powierzchni gleby i wpływają negatywnie na wzrost roślin hodowlanych. Skutkiem są: erozja wietrzna, wysuszenie plonów, ale także mnogość chorób roślin oraz szkodników i nowych chwastów. Coraz częściej dochodzi do utraty plonów spowodowanej suszą. A ekstremalne ulewy podwyższają ryzyko erozji gleby oraz powodują zalania pól, prowadzące do przesiąkania składników odżywczych gleby do wód gruntowych. Z drugiej strony: przez ciepły klimat, wcześniejszy początek okresu wegetacyjnego (łagodne zimy) albo opóźniony koniec okresu wegetacyjnego (łagodna jesień) okres wegetacji roślin w rolnictwie XXI-go wieku wydłuży się. W zatoce nizinnej Lipska (Tieflandsbucht) i w Kraju Lipskim, aż po południową Wyżynę Saksońską okres wegetacyjny przedłuży się do końca roku 2050 o 30-50 dni, w dolinie Łaby o 20-30 dni, a w najwyższych partiach gór Rudawy maksymalnie o 5 dni. Będzie można więc uprawiać nawet gatunki ciepłolubne jak np. winorośl. 54 Długość okresu wegetacyjnego w dniach w latach 1961-2000 oraz 2041-2050 Przystosowanie do zmian klimatu Symulacje za pomocą globalnych modeli klimatycznych pokazują, że wiele dzisiejszych roślin uprawnych na półkuli północnej będzie wędrować na północ, aby się przystosować do nowego klimatu. Dla naszego rolnictwa oznacza to konieczność dalszych wytężonych badań nad opracowaniem metod przystosowania się do wyższych temperatur i zmniejszonej ilości opadów oraz niwelowania strat w rolnictwie. Na przykład za pomocą: zmienionych terminów wysiewu i nasadzeń nowych gatunków uprawnych i pastewnych, które są odporne na susze i upały hodowli odmian zahartowanych zakładania ochrony przeciwwiatrowej metod uprawy oszczędzających wodę i zmniejszających erozję oszczędnego zraszania punktów doradztwa dla rolników w zakresie przystosowania do zmian klimatycznych Hajda na północ! Rozwój turystyki. Potencjalne źródło problemu Potrzeba posiadania i spędzania wolnego czasu wzrasta w naszym społeczeństwie z roku na rok. Podróżujemy częściej i krócej, za to już nie tak daleko. Wypoczynek w bliskich regionach jest znów w modzie - tak latem, jak i zimą. Jednak dlaczego podróżujemy? Powodów jest wiele: niektórych przyciąga piękno i urok krajobrazów, inni szukają odpoczynku lub atrakcji 55 kulturalnych. Saksonia jako region urlopowy i wycieczkowy ma dla każdego coś do zaoferowania, niezależnie od tego, czy wycieczka ma być podróżą edukacyjną, wypoczynkową, sportową czy wędrówką. Turystom podobają się czarujące krajobrazy jak Szwajcaria Saksońska, Góry Rudawy, Pojezierze Lipskie, parki krajobrazowe Saksonii jak i miasta Drezno, Lipsk czy Zgorzelec. To właśnie Góry Rudawy żyją z turystyki, obok turystyki pieszej głównie z turystyki zimowej i zimowych sportów. Od zawsze było oczywistością, że: Rudawy + zima = śnieg. Jednak w przyszłości z nieba będzie coraz częściej padał deszcz zamiast śniegu i zmniejszy się liczba dni mroźnych. Według prognoz do roku 2050 tylko obszary narciarskie położone na wysokościach 1500-1600 m n.p.m. będą stuprocentowo gwarantowały śnieg w zimie. Również sztuczne naśnieżanie stoków będzie problematyczne, ponieważ także na wytwarzanie śniegu za pomocą armatek będzie za ciepło. A zatem nie ma absolutnej gwarancji sukcesu turystyki związanej ze sportami zimowymi. Skutkiem bezśnieżnych zim będą widoczne ubytki w liczbie gości hotelowych, a co za tym idzie, odczuwalne straty finansowe gmin, które, aby przeżyć, skazane są na turystykę. Organizacje i biura turystyczne w tych regionach muszą więc na nowo zastanowić się nad tym, jakie są alternatywy dla sportów zimowych w Rudawach? Jak można przyciągnąć gości atrakcyjnymi ofertami i osiągnąć porównywalne przychody jak z turystyki zimowej? Poza tym obszary górskie będą musiały borykać się z problemami typu podwyższone ryzyko powodzi, lawin, upałów i susz. Przystosowanie do zmian klimatu Również branża turystyczna w paśmie górskim Rudaw reaguje na zmiany klimatyczne i nie chce już polegać na niezawodnej zimowej pogodzie. Poprzez sztuczne naśnieżanie stoków ma zostać zapewniony sezon dla narciarzy. Jednak dodatkowo w zimowej ofercie mają się znaleźć atrakcje, przy których śnieg nie jest niezbędny, jak np. oferta wellness, wędrówki z przewodnikiem, sportowe dyscypliny, np. Nordic Walking lub jogging, wycieczki rowerowe oraz oferty gastronomiczne i kulturalne. Ostrożnie, malaria! Skutki dla naszego zdrowia. Potencjalne źródło problemu Zmiany klimatyczne mają skutki nie tylko gospodarcze. Nie wolno bagatelizować także skutków dla naszego zdrowia - przecież światowe ocieplenie i wzrost wilgotności polepszają warunki bytowania i rozprzestrzenianie się większości zarazków chorobotwórczych. W międzyczasie zaczęto już nawet w Niemczech stwierdzać wzrost chorób przenoszonych drogą infekcyjną, 56 których przyczyną są przesunięcia stref klimatycznych. Przy przewidywanym wzroście temperatur w Saksonii o 1,8 do 2,3 stopni oraz częstszym występowaniu tzw. tropikalnych nocy z temperaturami powyżej 20 stopni wzrasta niebezpieczeństwo rozprzestrzenienia się malarii. Łagodne zimy sprzyjają szansom na przeżycie kleszczy i ich żywicieli, przez co obserwuje się falę zachorowań na przenoszoną przez kleszcze boreliozę. Do tego dochodzą notowane coraz częściej zachorowania na choroby układu krążenia związane z upałami, którymi dotknięte są szczególnie małe dzieci, osoby starsze lub mające predyspozycje do takich chorób. Przynależący do grup społecznych o słabszym stopniu zamożności także są bardziej na te choroby narażeni ze względu na niemożność pozwolenia sobie na instalację klimatyzacji lub wentylacji itd. W dni wyjątkowo upalne, bezwietrzne, o wysokiej wilgotności powietrza i intensywnym promieniowaniu słonecznym umiera najwięcej ludzi. Poprzez zmniejszanie się liczby opadów śródletnich wzrasta zanieczyszczenie powietrza alergenami. Rozrzedzenie naturalnej otoczki ozonowej w stratosferze prowadzi do podwyższenia promieniowania UV-B na powierzchni ziemi. U człowieka tym promieniowaniem najbardziej zagrożone są skóra i oczy. Najpoważniejszym skutkiem ubocznym, pojawiającym się dużo później, jest zachorowanie na raka skóry, którego podstawą jest zmiana materiału genetycznego w komórkach. Przyczyn wzrastającej liczby zachorowań na raka skóry należy szukać także w zmianach dotyczących ideałów piękna oraz spędzania czasu wolnego. Opalona na brązowo skóra ciągle jeszcze uznawana jest za oznakę piękna i zdrowia. W związku z tym wiele ludzi wystawia się nadmiernie na bezpośrednie działanie promieni słonecznych lub promieni UV w solariach. Przystosowanie do zmian klimatu Zdrowy ludzki organizm jest w stanie uporać się ze zmienionymi warunkami środowiska naturalnego. Metody, dzięki którym będziemy mogli przystosować się do zmienionych warunków klimatycznych, jak np. upały w środku lata: instrumenty ostrzegania, jak np. ostrzegawcze mapy upałów niemieckich służb meteorologicznych, które będą rozpowszechniane za pomocą mediów, zasady zachowania podczas letnich upałów oraz "zapobieganie poprzez informowanie" (w ten sposób społeczeństwo może być uwrażliwione na radzenie sobie z upalnymi dniami, tropikalnymi nocami, podwyższonym promieniowaniem słonecznym itd.), wdrożenie techniki budowlanej dopasowanej do warunków klimatycznych, pokrywanie powierzchni, np. ścian budynków, kolorem białym odbijającym promienie słoneczne w celu zmniejszenia absorpcji ciepła, odkrywanie zabudowanych powierzchni (np. zrywanie niepotrzebnego betonu z podłoża) i rozszerzanie powierzchni zielonych, 57 klimatyzacja w budynkach zasilana bateriami słonecznymi, środki zaradcze przeciw promieniom słonecznym poprzez odpowiednie ubranie i nakrycie głowy. 10. KTO URATUJE ŚWIAT? O ile cieplej może się stać zanim człowiek i natura zostaną poważnie zagrożeni? Odpowiedź nauki: Ziemia może sprostać jeszcze tylko podwyższeniu temperatury o nie więcej niż 2 stopnie i koncentracji CO2 poniżej 550 ppm. Aby to osiągnąć, światowe emisje dwutlenku węgla musiałyby się zmniejszyć o połowę do roku 2050. Wielu badaczy jest całkiem optymistycznych: Jeśli się przestawimy na odnawialne źródła energii i będziemy oszczędni, to uda nam się prawie na pewno osiągnąć ten klimatyczny cel - nawet bez nowych elektrowni atomowych i innych "cudownych broni". Ale któż ten świat uratuje? Nauka, państwo, gospodarka czy każdy pojedynczy człowiek? Wszystkie te czynniki razem! Ponieważ tylko wspólna globalna ochrona klimatu może być skuteczna. Obszary zmniejszania emisji gazów cieplarnianych wg protokołu z Kioto Zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych poprzez: - wewnątrzpaństwowe zmniejszanie - handel prawami emisji gazów - projekty krajów uprzemysłowionych przeprowadzane dla ochrony klimatu w krajach rozwijających się lub innych krajach przemysłowych - zalesienia w celu zwiększenia powierzchni neutralizujących CO2 1 ogólny obszar docelowego zmniejszenia emisji, w obrębie UE zmniejszenia emisji różnią się między poszczególnymi krajami członkowskimi 2 USA wycofały swój podpis pod protokołem z Kioto 58 Od Rio po Kioto - ochrona klimatu powinna obchodzić wszystkich! Protokół z Kioto jest prawdopodobnie najbardziej znanym dokumentem dotyczącym ogólnoświatowej ochrony klimatu. Jednak jak doszło do jego podpisania i, przede wszystkim, co on zawiera? Na szczycie środowiskowym w roku 1992 w Rio de Janeiro 150 państw podpisało pakt "Agenda 21", cywilnoprawną podstawę dla międzynarodowej ochrony klimatu (Ramowa Konwencja ONZ w sprawie Zmian Klimatu (UNFCCC), zwana także "Konwencją Klimatyczną"). W grudniu 1997 r. spotkali się liczni politycy w japońskim Kioto na nowej konferencji ds. klimatu, aby omówić dalsze postępowanie. Postanowienia z tej konferencji zostały zebrane w tzw. protokole z Kioto. Tym samym wspólnota wielu państw świata po raz pierwszy porozumiała się wiążąco co do celów i środków ich osiągania, np. ustalone zostały górne granice dla emisji sześciu najważniejszych gazów cieplarnianych (Co2, CH4, N2O, HFKW, FKW i SF6). Kraje uprzemysłowione, spełniając swoją historyczną powinność, zobowiązały się do roku 2012 ograniczyć swoją roczną emisję gazów cieplarnianych o 5% w stosunku do roku 1990 (kraje rozwijające się zostały tymczasowo wyłączone z tego zobowiązania). Minęło jednak 8 lat, zanim protokół z Kioto został ratyfikowany, tzn. podpisany, przez 55 państw, które w roku 1990 wspólnie odpowiedzialne były za co najmniej 55% emisji gazów cieplarnianych. W międzyczasie już 164 państwa (stan na wrzesień 2006 r.), w tym także Niemcy, a od września 2005 także Rosja, ratyfikowały protokół. Te kraje są wspólnie odpowiedzialne za ponad 60% całej emisji CO2. 16 lutego 2005 r. protokół z Kioto oficjalnie wszedł w życie. Jednak dla poszczególnych krajów obowiązują różne zakresy oszczędności: cała Unia Europejska musi np. zaoszczędzić 8% w stosunku do roku 1990. Jednak nie wszystkie kraje członkowskie Unii mają takie same wytyczne. Np. Niemcy, które w 1990 r. wyemitowały do atmosfery dokładnie 1.251.723 ton gazów cieplarnianych, większość z nich stanowił CO2, dąży do obniżenia tej ilości o 21 %, Grecja o 25%, Wielka Brytania o 12,5%, Szwecja o 4%, Polska o 6%, Estonia i Słowacja po 8%. Stany Zjednoczone jako główny emitent gazów cieplarnianych odrzucają protokół z Kioto. Jak się to potoczy dalej? Sprawą otwartą pozostaje na razie to, co będzie się działo w międzynarodowej ochronie klimatu po roku 2012. Ponieważ protokół z Kioto ma tylko niewielki efekt na światowy rozwój temperatur: wzrastają one teraz tylko o 0,1 st. C mniej niż przed protokołem. Badanie niemieckiego Ministerstwa Środowiska z roku 2005 proponuje tzw. podejście wielostopniowe do tej kwestii. Według niego wszystkie kraje, także rozwijające się i progowe, powinny stopniowo uczestniczyć w zmniejszaniu wydalania gazów cieplarnianych. Na podstawie 59 określonych kryteriów - jak np. emisja gazów cieplarnianych i dochód na jednego mieszkańca ustala się, jaką składkę na ochronę klimatu muszą ponieść poszczególne kraje. Tym samym uwzględnione mają być zarówno aspekty sprawiedliwości jak i mnogość różnych przesłanek dotyczących ochrony klimatu istniejących w badanych krajach. Dwa dobre powody Faktem jest, że ochrona klimatu prowadzi do mniejszego zanieczyszczenia powietrza, zmniejsza konflikty surowcowe o wodę i olej. Odnawialne źródła energii połączone z polityką zdecydowanie nastawioną na efektywność wykorzystania energii są najważniejszymi filarami. Stąd też już dziś wdraża się to, co w przyszłości tak czy owak będzie musiało być wykorzystywane, gdy kopalne nośniki energii (ropa, gaz i węgiel) staną się coraz trudniej dostępne i w związku z tym bardzo drogie. A kto za pomocą odnawialnych źródeł energii konstruuje nowoczesne systemy, ten nie tylko oszczędza środowisko i klimat, ale również pomaga zwalczać biedę i wspiera gospodarczy rozwój. Niektóre z najbiedniejszych krajów już dziś są bardzo zainteresowane wykorzystaniem odnawialnych energii. Faktem jest, że ochrona klimatu kosztuje. Ale inwestycja jest dobrze ulokowana. W ten sposób społeczno-gospodarcze, ekologiczne, społeczno-kulturalne straty, które związane byłyby z efektem cieplarnianym, mogą być ominięte. Przykład: koszty zmniejszenia emisji są znacznie mniejsze niż sumy, których należy oczekiwać nie podejmując żadnych działań. Wiele bilionów Euro rocznie kosztuje nasz glob zmiana klimatu według szacunków ekspertów. A aktywna ochrona klimatu powoduje inwestycje i techniczne innowacje. Niepokonany mistrz świata? Niemcy są liderem wśród krajów zaangażowanych w ochronę środowiska. Niemcy osiągnęły swój cel w zakresie ochronie klimatu w około 21%: pod koniec 2005 roku emisja gazów cieplarnianych pochodzących z gospodarstw domowych spadła 19 % poniżej poziomu emisji z 1990 roku. Podczas podpisywania Protokołu z Kioto Niemcy wyznaczyły sobie dalsze szczytne cele: redukcję emisji dwutlenku węgla o 40 % do 2020 roku i aż o 80 % do 2050 w stosunku do roku 1990. Aby osiągnąć te cele poprzednie ekipy rządzące w Niemczech w latach 2003 i 2005 uzgodniły narodowy program ochrony klimatu: obok ekologicznej reformy podatku i ustawy dotyczącej ciepła zaliczono tutaj także inwestycje w poprawę efektywności wykorzystania energii oraz oszczędzania energii, takie jak używanie energii odnawialnej (energia słoneczna, wodna, pochodząca od wiatru, energia geotermalna oraz z przerobu biomasy). Udział energii ze źródeł odnawialnych do roku 2010 powinien podwoić się do 12,5 % 60 (w stosunku do roku 2000), a do roku 2050 powinien wynosić przynajmniej 50% całkowitej produkcji energii. Tymczasem niemieckie przedsiębiorstwa przodują technologicznie w wykorzystaniu energii wiatru, siły wody, energii słonecznej oraz biomasy – w żadnym innym kraju nie ma aż tak wielu urządzeń do wytwarzania prądu pochodzącego z energii słonecznej oraz urządzeń wykorzystujących energię wiatru. Jednakże udział źródeł energii odnawialnych w głównym zużyciu energii wynosi tylko 4,6%, tak jak pokazuje wykres. Wykorzystujemy wciąż jeszcze głównie olej i gaz do wytwarzania ciepła i paliw. Wytwarzanie prądu w Niemczech bazuje przeważająco na węglu brunatnym i kamiennym, a także na energii jądrowej. Udział energii odnawialnej w wytwarzaniu prądu w Niemczech w latach 1990-2005 (w %). W roku 2003 poprzez zastosowanie źródeł energii odnawialnej uniknięto emisji 53 milionów ton dwutlenku węgla, zaś w roku 2004 - 70 mln ton. Z kolei w roku 2005 aż 84 mln CO2. Prąd: -woda -wiatr -biomasa -ogniwa fotowoltaiczne Ciepło: - biomasa - geotermia - kolektory słoneczne Paliwa: - biodiesel - olej roślinny - bioetanol Emisja dwutlenku węgla, której udało się uniknąć poprzez użycie źródeł energii odnawialnych w 61 Niemczech w roku 2005. Struktura ogólnego zużycia energii w Niemczech w 2005 r; w sumie 14,238 PJ (petadżula) = 14,238 x 1015 J (dżula) - 4,6 % - energie odnawialne - 0,1 % - inne energie - 36,0 % - oleje mineralne - 22,7 % - gaz ziemny - 12,9 % - węgiel kamienny - 12,5 % - energia jądrowa - 11,2 % - węgiel brunatny Przepływ energii. Od energii pierwotnej do energii użytkowej. Energia pierwotna jest energią otrzymywaną bezpośrednio z np. węgla, gazu ziemnego lub ropy. Poprzez straty powstające w czasie przemiany tych substancji np. w rafineriach lub przy produkcji prądu elektrycznego w elektrowniach i przy jego dystrybucji, tylko około 60 % energii pierwotnej w Niemczech służy odbiorcom jako energia użytkowa. Podczas użytkowania, np. ogrzewaniu lub w instalacjach oświetleniowych występują dodatkowe straty. Jednakże próby polepszenia wydajności w ostatnich latach w Niemczech udały się: około 15 % mniej energii wykorzystuje się do osiągnięcia tych samych celów ekonomicznych w stosunku do początku lat dziewięćdziesiątych. Około 68 % całkowitej energii użytkowej pochodzącej z odnawialnych źródeł energii w 2005 roku uzyskano z biomasy (patrz wykres). W przypadku wytwarzania ciepła to stała biomasa (głównie drewno) wytwarza aż 94% tej energii. Natomiast dla wytwarzania prądu najważniejsze znaczenie ma energia wiatru (42%) oraz siła wody (35%). Tym samym wkład energii odnawialnych w ochronę środowiska jest wyraźnie wyższy niż w zaopatrzenie w energię. 62 Struktura wykorzystania odnawialnych źródeł energii w roku 2005: 44,9% - biogeniczne paliwa stałe 16,0% - energia wiatru 13,5% - biogeniczne paliwa 13,0% - siła wody 5,3% - biogeniczne paliwa palne w formie gazu 3,4% - biogeniczne składniki odpadów 1,8% - termiczne kolektory solarne 1,0% - energia geotermalna 0,6% - energia z ogniw fotowoltaicznych 0,5% biogeniczne płynne paliwa palne Oprócz tego narodowy program ochrony klimatu ustala konkretne wytyczne dotyczące redukcji gazów cieplarnianych w poszczególnych sektorach zużycia energii (w prywatnych gospodarstwach domowych oraz budynkach, w gospodarce energetycznej i przemyśle jak też ruchu drogowym). Dzieje się tak dlatego, że nie tylko duże fabryki i elektrownie emitują do powietrza gazy cieplarniane, ale także każde gospodarstwo domowe, każdy samochód oraz każdy z nas. Pomimo, że gospodarka rozwinęła się, to poprzez nowe technologie, polityczne przedsięwzięcia i handel emisją CO2, można było zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o 30% w stosunku do roku 1990. Prawie 1/3 zapotrzebowania na energię w Niemczech wychodzi z gospodarstw domowych, zużywają ją one zatem w większej ilości niż cały przemysł. Ruch drogowy powoduje około 1/5 całkowitej emisji dwutlenku węgla w Niemczech. Powód: na 82 milionów mieszkańców Niemiec przypada około 43 mln samochodów osobowych, co powoduje, że Niemcy są jednym z najbardziej zmotoryzowanych krajów na świecie. W naszym kraju ¾ populacji korzysta z samochodów osobowych, 15 % z komunikacji publicznej, 5 % chodzi pieszo lub jeździ rowerem. Coraz większy udział ma także komunikacja powietrzna. W dłuższej perspektywie degradacja klimatu może być spowodowana przez transport samolotowy bardziej, niż samochodowy. 63 Rozwój całkowitej emisji dwutlenku węgla w Niemczech w latach 1990-2003 w mln ton, wg poszczególnych sektorów: Całkowita emisja Wytwarzanie energii Transport i ruch drogowy Przemysł Gospodarstwa domowe Drobny przemysł wytwórczy Handel emisją gazów Aby obniżyć emisję gazów cieplarnianych Unia Europejska i rząd niemiecki uzgodniły, że kolektory słoneczne będą dotowane przez państwo, wprowadzi się korzystne odsetkowo kredyty na renowacje budynków i nowe budownictwo, wprowadzono klasy energetyczne urządzeń, otwarto punkty doradcze. Wspierana będzie także produkcja biopaliw i nowe technologie zmniejszające emisję CO2 oraz technologie polepszające wydajność energetyczną. Wraz z początkiem roku 2005 Niemcy oraz Unia Europejska wprowadziły nowy instrument ochrony klimatu – handel nadwyżkami emisji dwutlenku węgla. Zasadniczo idea jest prosta. System handlu nadwyżkami emisji dwutlenku węgla stwarza platformę ekonomiczną, aby wytwarzanie szkodliwego dla klimatu CO2 zredukować tam, gdzie jest to najbardziej korzystne finansowo. Zasada: prowadzący elektrownie oraz obiekty przemysłowe otrzymują bezpłatne certyfikaty, które uprawniają ich o do emisji ściśle określonej ilości dwutlenku węgla. Jeśli podmioty te emitują więcej niż przyznane limity, właściciele muszą dokupić dodatkowe certyfikaty. Odwrotnie – redukcja emisji dwutlenku węgla przez podmiot umożliwia sprzedaż jego nadwyżki, co powoduje generacje zysku dla podmiotu. Oznacza to, że ekologicznie skuteczny handel ma podstawę ekonomiczną. Od roku 2005 w Niemczech około 2400 podmiotów emitujących dwutlenek węgla ma pozwolenia na handel nadwyżkami jego emisji. Handel nadwyżkami emisji gazów cieplarnianych jest instrumentem Protokołu z Kioto i 64 dotyczącym krajów członkowskich Unii Europejskiej. Sposób funkcjonowania: Konkretnym podmiotom są przyporządkowane konkretne cele zmniejszania emisji i jest im wydawany certyfikat. Jeśli przedsiębiorstwo osiąga cele poprzez własne kroki mające na celu zmniejszenie emisji, nie może sprzedać wymaganego certyfikatu na rynku. Alternatywnie jednak może certyfikaty dokupić. Jeśli przedsiębiorstwo przekracza przyznaną granicę emisji, musi do końca roku 2007 zapłacić 40 Euro kary za każdą tonę wyemitowanego dwutlenku węgla. Od roku 2008 za jedna tonę przypadnie kara 100 Euro. Certyfikaty emisji mogą być podobnie jak papiery wartościowe sprzedawane na giełdzie. W Niemczech, w Lipsku funkcjonuje EEX – jedyna niemiecka giełda, która otrzymała zezwolenie na handel nadwyżkami emisji CO2. Saksonia Podmiotom w Saksonii przydzielono budżet emisyjny 99,45 mln ton CO2 na lata 2005-2007, co daje temu krajowi związkowemu czwarty największy przydział po Nadrenii-Westfalii, Brandenburgii i Dolnej Saksonii. 60% saksońskich podmiotów zobowiązanych do handlem emisją CO2 przetwarza energię, powodują one tym samym prawie 97 % udział w emisji CO2 w tym kraju związkowym. Schemat : Z Kioto przez Berlin do Saksonii Nauka Polityka Globalna zmiana klimatu -> <-międzynarodowe/narodowe cele ochrony klimatu Zintegrowana ochrona klimatu w Saksonii Zmiana klimatu <- ->Następstwa zmian -> Ochrona klimatu Jak zmienia się klimat w klimatu Jak można zredukować emisję Saksonii ? Jakie oddziaływania ma gazów - diagnoza trendów klimatu zmiana klimatu w Saksonii ? Saksonii ? - projekcja symulacji zmian - scenariusze skutków - kontrola emisji CO2 klimatu - - program ochrony klimatu kroki dopasowania do zmian cieplarnianych w a) – wydajność energii b) – energie odnawialne Musimy nauczyć się żyć ze zmieniającym się klimatem i na tym fakcie opiera się strategia środowiskowa i decyzje polityczne w Saksonii. W związku z tym rząd świadomie wspiera 65 gałęzie gospodarki przyjazne ochronie klimatu. Strategia kraju związkowego Saksonia: zintegrowana ochrona klimatu bazująca na regionalnych i globalnych zmianach klimatycznych oraz kroki zapobiegawcze i dopasowania do tych zmian. Skąd pochodzą emisje gazu cieplarnianego w Saksonii ? Rzut oka na saksońską emisję gazów cieplarnianych ujawnia, że główny udział w emisji CO2 mają wielkie podmioty spalające surowce energetyczne, przede wszystkim elektrownie węgla brunatnego z udziałem około 27 mln ton rocznie, bezpośrednio za nimi znajduje się ruch drogowy (9 mln ton rocznie) oraz gospodarstwa domowe (3,4 mln ton rocznie). Aby zrealizować wszystkie cele ochrony klimatu, Saksonia w 2001 roku opracowała program jego ochrony dla całego kraju związkowego. Program ten ma spowodować obniżenie rocznego wytwarzania CO2 do 2010 r. w prywatnych gospodarstwach domowych, w ruchu drogowym, przemyśle i drobnych przedsiębiorstwach o 2,5 mln ton, czyli osiągnąć poziom 19,5 mln ton. Głównymi filarami redukcji emisji gazów cieplarnianych w Saksonii są źródła energii odnawialnej. Do tego dochodzi wzrost wydajności produkcji energii oraz oszczędzanie energii. Również do 2010 roku 5 % odbiorców energii użytkowej w Saksonii powinno czerpać ją ze źródeł odnawialnych. Cele redukcji CO2 będą osiągane tak jak pokazuje tabela, pomimo wzrostu emisji z prywatnych gospodarstw domowych. Teraz wszystkie siły muszą być skupione na stałym obniżaniu emisji. Jednocześnie wszyscy muszą myśleć o oszczędnym obchodzeniu się z drogą energią. Konkretne kroki wg. saksońskiego programu ochrony klimatu to: - wprowadzenie certyfikatów energetycznych dla budynków w całej Saksonii - rozpowszechnienie energooszczędnych technik budowy domów np. tzw. „domy pasywne” - wspieranie technik solarnych - lepsze wykorzystanie biomasy, przede wszystkim drewna - otwarcie saksońskiej agencji energetycznej jako niezależnego punktu doradczo-informacyjnego - inwestycje w badania i nowe technologie W związku z tym program ochrony klimatu służy nie tylko ochronie środowiska i klimatu, ale tworzy też nowe miejsca pracy i polepsza konkurencyjność saksońskich przedsiębiorstw. W 2005 r. miały one z tego tytułu 1,23 miliarda Euro obrotu, poza tym ta przyszłościowa branża zapewnia ponad 4700 bezpośrednich i pośrednich miejsc pracy. Obserwuje się zatem wyraźną tendencję wzrostową w tym zakresie. 66 Tabela: Cele redukcyjne w programie ochrony klimatu (dotyczy roku 1998). Ustalenie celu na lata 2005- Stan na 2003 rok w mln ton 2010 w mln ton CO2 Prywatne CO2 gospodarstwa - 1,0 + 0,4 Przemysł - 0,5 - 0,8 Małe przedsiębiorstwa - 0,5 - 1,9 Ruch drogowy - 0,5 - 1,4 RAZEM - 2,5 - 3,7 domowe Energia słoneczna Każdego roku promieniowanie słoneczne dostarcza ok. 7000 razy więcej energii w stosunku do dzisiejszego poziomu światowego zużycia energii. W Saksonii średnie roczne nasłonecznienie wynosi około 1000 kWh/m2. W związku z tym Słońce dostarcza na 1 m2 powierzchni tak dużo energii, ile jest w 100 litrach oleju napędowego. Można to wykorzystać: płyn, najczęściej woda, jest nagrzewany w kolektorze słonecznym. Pomalowany na czarno materiał absorbujący przyjmuje ciepło i oddaje go dalej (system solarny) – podobnie jak czarny wąż ogrodowy, który długo nagrzewa się na słońcu. Inaczej jest z ogniwami słonecznymi, które ze światła słonecznego wytwarzają prąd elektryczny (zjawisko fotowoltaiczne). Główna część ogniwa słonecznego wykonana jest z półprzewodnika krzemowego, który przemienia światło słoneczne bezpośrednio w prąd elektryczny. Kolektory słoneczne i panele fotowoltaiczne są umiejscowione najczęściej na dachach domów lub garaży skierowanych na południe. Energia wody Już od 2000 lat używamy siły wody aby wprawić w ruch młyny i pompy. Dzisiaj hydroenergia należy do najważniejszych odnawialnych źródeł energii: w nowoczesnych elektrowniach wodnych przy pomocy potężnych turbin powstaje prąd elektryczny. Elektrownie wodne szczytowe wykorzystują przy tym wysoki spadek wody i ogromną pojemność powstałego zbiornika przyzaporowego na dolinach i jeziorach górskich. Elektrownie rzeczne natomiast wykorzystują siłę nurtu płynącej rzeki lub kanału. Efektywność przemiany tej energii w użytkową wynosi w tej metodzie dzisiaj ponad 90%. Siła wiatru Stara idea wiatraka przeżywa w nowoczesnych farmach wiatrowych powrót do łask. Wciąż 67 obowiązuje zasada – im silniej i równiej wieje wiatr, tym więcej prądu wiatrak zdoła wytworzyć. Typowa moc nowoczesnego wiatraka wynosi około 2 MW, co wystarcza na zaopatrzenie w energię około 2000 gospodarstw domowych rocznie. W najkorzystniejszych miejscach, gdzie stoją wiatraki (ok. 1,5 MW), można wytworzyć w ciągu 20 lat pracy wiatraka około 76 mln kWh – tyle samo, ile dostarcza nowoczesna elektrownia poprzez spalenie około 84 tysięcy ton węgla brunatnego. W 2005 roku obracało się w Saksonii 714 wiatraków prądotwórczych. Wpuśćmy trochę światła ! Słońce jest naszym najważniejszym dostawcą energii. Jest ono źródłem wszystkich odnawialnych energii z wyjątkiem głębokich źródeł geotermalnych. Energia geotermalna / ciepło ziemi Geotermia opiera się tylko na niewielkim wykorzystaniu energii słonecznej wchłoniętej w warstwy ziemi tuż przy powierzchni gruntu. Ważniejsza jest ciepłota ziemi, która pozostaje w jej głębokim wnętrzu. Do celowego użycia energii geotermalnej jest zawsze wykorzystywane jakieś medium (przede wszystkim woda, ale także mieszanka wodno-amoniakalna), wprowadzone w warstwy cieplejsze ziemi i tam przez to ciepło rozgrzane. Po wydobyciu medium na powierzchnię ziemi oddaje ono zaabsorbowaną energię cieplną, może być ona także użyta to wytworzenia prądu elektrycznego. Powstaje wtedy obieg przyjazny środowisku. Biomasa Drewno jest naszym najstarszym źródłem energii. Rośliny i drzewa gromadzą poprzez zjawisko fotosyntezy pierwiastek węgla, produkują tlen i odrastają (odnawialny surowiec). Palenie drewna lub słomy jest przyjazne klimatowi, ponieważ uwalniane jest tylko tyle CO2, ile wcześniej roślina zgromadziła. Nowoczesne spalarnie biomasy oferują taki sam komfort użytkowania, jak kotły olejowe, czy też gazowe. Jeśli słoma spalana jest bez dostępu powietrza, powstaje dodatkowo biogaz, który może być zamieniony w ciepło lub prąd elektryczny. Używając biopaliwa rzepakowego mamy również biomasę w baku! Niekończący się obieg. Energie odnawialne Saksonii Instrumenty centralne służące rozwojowi energii odnawialnych to ustawa o priorytecie odnawialnych energii (EEG = Ustawa o energiach odnawialnych) oraz programy dotacyjne rządu federalnego i władz Saksonii. Przy tym ustawa będzie wdrażana zarówno w zakresie wytwarzania prądu, jak i ciepła. Nowoczesne ogrzewanie drewnem, wobec wzrastających cen 68 oleju opałowego i gazu, jest realną alternatywą i zyskuje na powodzeniu w Saksonii. Powrót do tradycyjnego ogrzewania w postaci spalania drewna pochodzącego z odpadów przemysłu drzewnego, drewna resztkowego, a także drewnianych brykietów i zrębków nie tylko nie szkodzi środowisku, lecz jest ekonomicznie korzystne. Prócz drewna ważną rolę jako biomasa odgrywa także słoma: 1 bal słomy o średnicy około 1,8 m uwalnia podczas spalania energię równą spaleniu 110 litrów oleju opałowego. Ponieważ saksońscy rolnicy mogą co roku oddać około 1/3 słomy wyprodukowanej w ich gospodarstwach, Saksonia ma w pogotowiu około 1 mln ton słomy do przetworzenia w energię. Zwiększone zużycie biomasy ma również duże znaczenie dla obszarów rolniczych ze względu na gwarantowane miejsca pracy w sektorach rolnictwa i leśnictwa. Obecnie wykorzystywanie odnawialnych surowców stanowi w Niemczech najważniejszą gałąź rolnictwa. Największy potencjał wśród energii odnawialnych ma obecnie biomasa łącznie z biogazem. Już teraz w Saksonii istnieje 50 wytwórni biogazu, a 200 kolejnych może być wybudowanych! Jak funkcjonuje taki zakład, pokazuje poniższy obrazek. Jak z podściółki zwierzęcej otrzymuje się ciepło – schemat. Krowie odchody rozkładają się w komorze fermentacyjnej, z powstającego przy tym biogazu produkowana jest energia. W lewej kolumnie: - wykorzystanie własne - bioodpady - szczątki organiczne - biogaz - komora fermentacyjna - nawóz naturalny W prawej kolumnie: - podłączenie do sieci energetycznej - prąd / energia - pojemnik sedymentacyjny Legenda: - odchody / bioodpady - biogaz - prąd / energia cieplna - BHKW - elektrociepłownia blokowa 69 Zero problemów z energia odnawialną? Wykorzystywanie energii odnawialnych nie jest całkowicie wolne od negatywnego wpływu na środowisko, jak np. przy wykorzystaniu siły wiatru lub wody (hałas, migracje ptaków oraz niszczenie krajobrazu) lub montaż paneli i kolektorów słonecznych na budynkach o randze zabytków. Lecz tylko dzięki nim możliwe będzie odpowiedzialne obchodzenie się z kurczącymi się źródłami nieodnawialnych surowców naturalnych i uda nam się zachować środowisko naturalne w stanie przyjaznym do życia. Termin „źródła odnawialne” oznacza, że energii z nich pochodzącej nie można całkowicie wyczerpać, a źródła te dostępne są nieograniczenie na całym świecie. Energia w naszym dniu codziennym Z energią mamy do czynienia codziennie, jest ona wytwarzana, przetwarzana, transportowana, magazynowana oraz zużywana. Jest ona potrzebna do ogrzania i oświetlenia mieszkań i pomieszczeń, abyśmy mogli dojechać do pracy i wyprodukować dobra. Bez energii w codziennym życiu nic nie można zrobić. Zużycie energii Gdy mówimy o zużyciu energii, fizykom jeżą się na głowie włosy. W rzeczywistości energii nie możemy zużyć, ona nigdy nie znika, a można ją jedynie przetwarzać. Energię określa wiele jednostek: - Dżul - jednostka energii, pracy i ilości ciepła - Watt - jednostka mocy prądu elektrycznego i ciepła - 1 dżul = 1 Watt/sekundę = 1 N/ m lub 3600 kJ = 1 kWh Od gniazdka do skarbonki Najpierw były tylko lampy, telewizory, wieże stereo, pralka i lodówka. Potem przyszły: odtwarzacz wideo, komputer, faks, automatyczna sekretarka, zmywarka, suszarka, odtwarzacz DVD i ładowarki. Wszystkie te sprzęty mają jedną wspólną cechę: często zupełnie niepotrzebnie zużywają prąd i tym samym przyczyniają się do zmian klimatu. Do największych „cichych pożeraczy” prądu w gospodarstwach domowych zaliczają się wszystkie sprzęty z funkcją „standby” (stan czuwania). Taki telewizor znajdujący się w stanie czuwania marnotrawi w ciągu roku średnio 70 kWh prądu i tym samym żywą gotówkę. 70 Przeciętne zużycie prądu w prywatnych gospodarstwach domowych wygląda następująco : - lodówki i zamrażarki - 21,5 % - nieduże urządzenia elektryczne – 19,8 % - wodne urządzenia grzewcze – 14,1 % - piece elektryczne – 9,1 % - oświetlenie – 8,8 % - pralki i kuchenki – 7,3 % - telewizja, sprzęt Hi-Fi, komputery – 6,5 % - ogrzewanie elektryczne bezpośrednie – 4,2 % - zmywarki – 2,7 % - pozostałe - 6 % Energia we własnych czterech ścianach We własnym domu zużywamy około 75 % energii na ogrzewanie. Pozostałe 25 % dzieli się na podgrzanie wody, sprzęt kuchenny, oświetlenie i drobny sprzęt elektryczny. Przeciętnie 20-22 l/m2 oleju opałowego zużywa się rocznie w gospodarstwie domowym na ogrzewanie wody i pomieszczeń. Ilość zużytego oleju opałowego zależy od typu budynku, a także systemu grzewczego oraz od postępowania właściciela domu. Zapotrzebowanie na energię na m2 i określenie standardu energetycznego da się łatwo obliczyć za pomocą równania: 1 litr oleju opałowego = 1 m3 gazu = 10 kWh. Ogrzewanie zajmuje najwyższą pozycję na liście zużycia energii w gospodarstwach domowych, zaraz potem znajduje się samochód ze swoim udziałem 31 %. Około ¼ wszystkich gospodarstw domowych nie posiada żadnego samochodu i w nich udział energii grzewczej wynosi około 80 %. Nawet jeśli zużycie prądu stanowi tylko 8 % ogólnego zużycia energii w gospodarstwie domowym, sensowne jest rozsądne i oszczędne gospodarowanie prądem, ponieważ każda kilowatogodzina prądu przyczynia się do wytworzenia ok. 639 g dwutlenku węgla! Straty energii powstają nie tylko przy używaniu urządzeń elektrycznych czy tez ogrzewani wody. Obraz termowizyjny ukazuje wyraźnie miejsca największych strat energii. Obraz termowizyjny domu jednorodzinnego z podaniem temperatur: podczerwień ukazuje miejsca największych strat energetycznych domu. Obraz ukazuje dokładny rozkład temperatur w budynku oraz 71 korytarze energetyczne, którymi budynek oddaje ciepło do otoczenia. W ten sposób określa się termiczną niedoskonałość budynku. Następnie można wykorzystać ten obraz do usprawnienia najbardziej stratnych energetycznie miejsc w domu. Oszczędność pieniędzy i jednoczesne zabezpieczenie przyszłości Magiczne słowa to wydajność energetyczna i oszczędzanie energii. Właśnie przede wszystkim w domu mamy możliwość zmniejszania wydzielanego dwutlenku węgla. „Puste zużycie” prądu (funkcje „stand-by” itd.) w urządzeniach gospodarstw domowych wynosi w ciągu roku około 14 mld kWh – mniej więcej tyle, ile energii zużywa rocznie Berlin! Przy wyborze energooszczędnej lampy, wydajnej lodówki lub innego urządzenia domowego pomagają elektryczne tabliczki znamionowe Unii Europejskiej, które oznaczają zużycie energii urządzenia klasami energetycznymi: od A – niskie zużycie, do G – oznaczające wysokie zużycie energii. Klasa A, która dzieli się jeszcze na podklasy A+ i A++, jest w związku z tym najlepsza. Znaczek ochrony środowiska „niebieski anioł” wskazuje na zastosowanie przyjaznych środowisku materiałów i urządzeń. Także wymiana lamp na energooszczędne jest korzystna dla środowiska. Wymiana normalnej lampy żarowej na lampę energooszczędną oszczędza przy tym samym natężeniu oświetlenia prawie 80 % prądu, a co za tym idzie - pieniądze. Jedna żarówka zużywa 95 % swojej energii na wytwarzanie ciepła. Lampy halogenowe są z reguły tak skonstruowane, że są o 20-30% bardziej wydajne niż tradycyjne żarówki. Etykiety energetyczne Unii Europejskiej z klasami energetycznymi od A do G Prąd także może być wytwarzany w sposób skuteczny i wydajny. Zazwyczaj w trakcie konwencjonalnego procesu produkcji prądu około 60% włożonej w ten proces energii jest tracone do otoczenia jako ciepło. Alternatywnymi metodami są elektrociepłownie (sprzężone wytwarzanie energii cieplnej i elektrycznej) lub czysty prąd pozyskany z energii odnawialnych. „Sprzężenie siła-ciepło”. Elektrociepłownie 72 służą wytwarzaniu w jednym procesie technologicznym prądu i ciepła. Energię cieplną powstającą podczas produkcji prądu można wykorzystać np. do ogrzewania mieszkań, szpitali lub szkół w okolicy elektrociepłowni. Odbywa się to poprzez sieć ciepłowniczą, która rozprowadza ciepło grzewcze. Dzięki zdwojonemu, wysokowydajnemu wykorzystaniu energii (prąd i ciepło) można przetworzyć efektywnie około 85 % energii pierwotnej (30 % jako energia elektryczna oraz 55 % jako ciepło), pod kątem ekologicznym, jak i ekonomicznym jest to wielki krok naprzód! Kombinacja silnika spalinowego lub pieca na biomasę z generatorem prądu i ciepła zwane bywa elektrociepłownią blokową. Czysty prąd. Gdy mowa jest o „zielonym prądzie”, „czystym prądzie”, czy też o „ekoprądzie”, to wiadomo, że do jego produkcji w znacznej mierze używana jest energia odnawialna, taka jak np. energia wiatru, wody lub słoneczna. Użytkownicy energii mogą wpływać na zwiększenie popytu na „prąd ekologiczny” i przez to wspierać udział energii odnawialnych w całkowitej produkcji energii. Każda kilowatogodzina „czystego prądu” uzupełnia i zmniejsza zapotrzebowanie na prąd sieciowy wytwarzany konwencjonalnie, przy produkcji którego wydzielają się duże ilości dwutlenku węgla. Ważne jest, aby wspierać budowę nowych inwestycji służących do produkcji „ekologicznego prądu”, ponieważ przez to stale będzie wzrastał udział energii odnawialnych w ogólnej produkcji energii. Przyszłość w produkcji energii - ogniwa paliwowe. Ogniwa paliwowe mogą z paliwa (najczęściej wodór) oraz tlenu (często wystarcza tlen zawarty w powietrzu) bezpośrednio produkować prąd. Osiągają one wysoką sprawność energetyczną o wydajności ok. 60 %, a nawet do prawie 90 % w elektrociepłowniach blokowych. Ogniwa pracują z reguły bezgłośnie i bez wibracji, wytwarzając niewielką ilość szkodliwych odpadów. Zasada funkcjonowania: każda komora ma dwie elektrody w kształcie prętów oddzielone od siebie membraną. Z jednej strony wchodzi wodór, z drugiej tlen, z których ogniwo paliwowe wytwarza prąd. Aby tak się stało, każda cząsteczka gazowa wodoru w komorze wodorowej musi być rozdzielona na 2 elektrony i 2 protony. Protony są przepuszczane na stronę z cząsteczkami tlenu poprzez membranę. Elektrony płyną przez obwód prądowy tam, gdzie po stronie z cząsteczkami tlenu ich brakuje. Tutaj z protonów, elektronów i cząsteczek tlenu powstaje zwyczajna woda. Głównym produktem ogniw paliwowych jest prąd, ale powstaje także ciepło, które może być wykorzystane w elektrociepłowniach blokowych. Ogniwa paliwowe są obecnie jeszcze o wiele za drogie i zbyt nietrwałe. Poza tym należy odpowiedzieć sobie jeszcze na pytanie skąd brać tak dużą ilość wodoru potrzebną do spalania w ogniwach paliwowych. 73 Certyfikat energetyczny i remontowanie w celu oszczędzenia energii Kto zimą wychodzi na podwórko, ubiera się ciepło, aby nie zmarznąć. A nasze budynki stoją przez cały rok „na podwórku”. „Kożuch” ogrzewający nasze cztery ściany – czyli termoizolacja - pomaga oszczędzać energię. Źle ocieplone budynki są największymi pożeraczami energii i tym samym największym źródłem emisji dwutlenku węgla, nie tylko w Saksonii, lecz także w całej Europie. Więcej niż 2/3 saksońskich domów jest starszych niż 50 lat, co czyni Saksonię regionem z najwyższym odsetkiem starych budynków w Niemczech. Nie ma znaczenia czy jest to dom jednorodzinny, kompleks mieszkalny, czy budynek zabytkowy: w każdym budynku tkwią rezerwy energii. Dzięki wprowadzonemu w Saksonii w 2002 roku certyfikatowi energetycznemu, właściciele domów mogą się dowiedzieć o stratach energetycznych w ich budynkach. Ostatecznie wszyscy chcemy dokładnie wiedzieć jak dużo energii zużywają nasze domy na 1 metr kwadratowy. We współpracy z doradcami ds. energii tworzona jest dla każdego budynku ankieta z takimi informacjami, jak: wiek budynku, powierzchnia mieszkalna, rozmiar okien, właściwości izolacyjne, zapotrzebowanie na energię itp., a na komputerze przeprowadza się ocenę tych wskaźników. Na tej podstawie oblicza się bilans energetyczny budynku i propozycje modernizacji. Bo dzięki właściwej termoizolacji, zastosowaniu nowych okien i drzwi, dzięki nowoczesnemu ogrzewaniu i używaniu energii odnawialnej można oszczędzić do 90 % energii (czynnik 10). Certyfikat energetyczny przynosi korzyści nie tylko posiadaczowi domu. Najemcy i wynajmujący mogą zdobyć dokładne rozeznanie o rzeczywistym zużyciu energii w danym budynku. Od roku 2002 wydano w Saksonii już ponad 14.000 certyfikatów energetycznych. Także urzędy, szkoły, obiekty sportowe, czyli budynki komunalne powodują w każdym mieście dodatkową emisję od 5 do 10 % dwutlenku węgla. Takie budynki będą musiały w przyszłości także posiadać certyfikaty energetyczne, bo tam również istnieje możliwość oszczędności, co dowodzą liczne projekty szkolne, jak np. szkoła w Claußnitz, która jest neutralna dla środowiska jeżeli chodzi o wydzielanie dwutlenku węgla. Budynki przyszłości - nisko energochłonne, pasywne i nie wykorzystujące energii Jako pierwsi nisko energochłonne domy wymyślili Kanadyjczycy i Skandynawowie. Potrzebują one w porównaniu do obecnego standardu budowlanego mniej niż połowę energii grzewczej: w przypadku domu jednorodzinnego to około 70 kWh/m2, w przypadku mieszkań wielorodzinnych około 55 kWh/m2. Dzięki starannej termomodernizacji możliwe jest także w starym budownictwie osiągnięcie standardów domów nisko energochłonnych. Tak zwany „trzylitrowy dom” ma zapotrzebowanie roczne na ciepło grzewcze wynoszące około 30 kWh/m2 a. 74 Odpowiada to zużyciu oleju opałowego w ilości około 3 litrów na 1 m2 powierzchni mieszkalnej. Jeszcze oszczędniejsze są domy pasywne, czyli nowa generacja domów nisko energochłonnych. W domach tych zimą jest ciepło a latem chłodno, a wszystko to bez udziału klimatyzacji i drogich systemów grzewczych. Roczne zapotrzebowanie domu pasywnego na ciepło wynosi maksymalnie około 15 kWh/m2 (dla porównania: stary, nie remontowany budynek zużywa około 240 kWh/m2 energii cieplej). Zapotrzebowanie energetyczne budynków różnych typów X prąd zużywany w gospodarstwie domowym X prąd pobrany przez klimatyzację X ciepła woda X ogrzewanie stare budownictwo dom nisko energochłonny dom pasywny To, co jest szczególne w domach pasywnych, to doskonała izolacja cieplna bez szpar przepuszczających powietrze, wstawienie dobrze izolowanych okien oraz kontrolowane wietrzenie mieszkania, podczas którego chłodniejsze powietrze z zewnątrz jest ogrzewane wypływającym z wewnątrz ciepłym powietrzem. Dzięki temu zimno, pył i kurz pozostają na zewnątrz. Niezbędne pozostałe ciepło oraz gorąca woda pozyskiwane są np. z kolektorów słonecznych lub opalania drewnem. Jeszcze jedna rada ! W domu bez klimatyzacji, w gorące dni najbardziej pomoże wietrzenie we wczesnych godzinach porannych. Kiedy słońce zaczyna grzać mocniej, wskazane jest zamknąć okna i zasłonić żaluzje. W celu krótkiego przewietrzenia wystarcza 5 minut przeciągu przy szeroko 75 otwartych oknach. A przy budowaniu domów powinniśmy kierować się zwyczajami ludzi mieszkających na południu kontynentu europejskiego, podpatrzyć ich styl budowania i ściany domów malować na biały kolor, odbijający promienie słoneczne. Wieczne zmartwienie – ruch drogowy Na emisję dwutlenku węgla spowodowaną ruchem drogowym wpływa z jednej strony technologia wytwarzania samochodów, a z drugiej strony rozwój społeczno-gospodarczy. Zmieniający się styl życia i coraz dłuższa droga do pracy lub szkoły prowadzą do zmiany zachowań w ruchu drogowym i wzrastającego stopnia motoryzacji społeczeństwa w Saksonii, a co za tym idzie, zwiększenia ruchu drogowego. W porównaniu do samolotu i samochodu kolej powoduje znacznie mniejszą emisję gazów cieplarnianych w przeliczeniu na 1 osobokilometr (przejazd 1 osoby na odcinku 1 km). Przeloty na krótka odległość powodują wyjątkowo wysokie wytwarzanie dwutlenku węgla, ponieważ w przeważającej części składa się na nie start i wznoszenie się samolotu. Odwrotnie – jazda transportem publicznym oraz koleją przyczyniają się do ochrony środowiska. Rowerzyści i piesi nie obciążają środowiska wcale. Jeszcze jedna interesująca rzecz: naukowcy dowiedli, że ludzie we wszystkich krajach i kulturach są w drodze przeciętnie 60-90 minut dziennie, i nie ma tu znaczenia czy idą piechotą, jadą środkami transportu publicznego, mułem czy samochodem. Zużycie energii (litry) i emisja dwutlenku węgla na przykładzie różnych środków transportu na osobę na 100 km samolot samochód kolej autobus 76 Stopień motoryzacji społeczeństwa: coraz więcej samochodów? Liczba samochodów osobowych na 1000 mieszkańców, porównanie Saksonii i Niemiec Środki komunikacji w transporcie osobowym (w milionach osobokilometrów) X tramwaj X ruch szynowy X autobus X samochód osobowy X ruch dwukołowy X samoloty (do ok. 900 m wysokości) Pożeracz energii – samochód osobowy. Moc naszych silników chętnie mierzymy w koniach mechanicznych (KM), mimo, że z fizycznego punktu widzenia poprawna wartość mocy to Watt. W przypadku samochodu jest to najczęściej kilowat (1 kW = 1000 watt). Obie wielkości są związane zależnością: 1KM = 735 W, 100KM = 75,3 kW, 100kW = 136 KM. 77 Prędkość Moc potrzebna do osiągnięcia (przy silniku o mocy 100 KM) danej prędkości 50 km/h 5 kW (7 KM) 100 km/h 17 kW (23 KM) 140 km/h 37 kW (50 KM) Dane dotyczące prędkości odnoszą się do jednostajnej i spokojnej jazdy, przy każdym przyspieszeniu dochodzi dodatkowy wydatek mocy. Klimatyzacja, centralny zamek, komputer pokładowy i inne elektroniczne gadżety wymagają dodatkowej energii, także większość samochodów zużywa więcej benzyny, niż rzeczywiście potrzeba do jazdy. Rozwój i przewidywany poziom emisji dwutlenku węgla w sektorze ruchu drogowego. Zmniejszanie się emisji dwutlenku węgla jest nie tylko wynikiem rozwoju technicznego pojazdów i ich silników. Ruch drogowy jest też rezultatem naszego własnego zachowania. Zależy to od tego czy jeżdżę po mieście tylko samochodem, czy używam też roweru; czy wybieram daleką podróż na Karaiby, czy też spędzam urlop w pobliskim gospodarstwie agroturystycznym; czy gwałtownie przyspieszam i hamuję samochodem, czy też płynnie 78 włączam się w ruch drogowy. Dzięki „energetycznie przyjaznemu” zachowaniu na drodze można zaoszczędzić sporo emisji dwutlenku węgla. Nie wyklucza to oczywiście wystąpienia sytuacji, w której będziemy zmuszeni poruszać się samochodem. Nikt nie oczekuje, że osoba mieszkająca na wsi będzie szła piechotą do szkoły znajdującej się w mieście albo pojedzie rowerem do gabinetu lekarskiego odległego o 20 km. Ale również w tym, jak i w wielu innych przypadkach są rozwiązania alternatywne, m.in. podwiezienie przez drugą osobę, wykorzystanie środków transportu publicznego lub praca przez telefon we własnym domu. Wyszukiwanie i korzystanie z takich możliwości opłaca się często także finansowo. Celem władz kraju związkowego Saksonia było i jest ograniczyć emisję dwutlenku węgla poprzez odpowiedni ruch drogowy – jak na razie udaje się to. Biobenzyna i spółka - technologie dla XXI wieku Od 1998 roku emisja dwutlenku węgla spada z różnych powodów – w międzyczasie powstały nowoczesne silniki, które zużywają przeciętnie mniej paliwa – oraz paliwa przyjazne, a niektóre wręcz neutralne dla środowiska. Te paliwa nazywają się biodiesel, bioetanol, biometan i wodór, a także syntetyczne paliwa (SynFuel). Biodiesel jest produkowany w trakcie bardzo prostego procesu z pochodnych oleju rzepakowego i jest w Saksonii sprzedawany na 85 publicznych stacjach benzynowych (dane z 2006 r.). Za pomocą biometanu ze sfermentowanych roślin energetycznych, jak np. kukurydza, która składa się w 50-70% z metanu i 25-45% z dwutlenku węgla, można zastąpić średniorocznie w przeliczeniu na hektar około 5000 litrów benzyny – to rekord światowy! Syntetyczne paliwa również są wytwarzane z odnawialnych surowców. Za pomocą specjalistycznych technologii można osiągnąć jakość tych paliw odpowiadającą jakości tzw. paliw wzorcowych jak diesel i benzyna. Ekologicznie jeździ się także samochodem na gaz ziemny, ponieważ uchodzi z niego o 25% mniej dwutlenku węgla i innych szkodliwych substancji. Za ok. 10 Euro (stan na 2006 r.) można przejechać ok. 300 km! Kolejną przyczyną cofania się emisji CO2 są wzrastające ceny energii oraz zwiększające się obciążenia podatkowe: jazda samochodem staje się dla wielu kierowców po prostu zbyt droga! A rozwój demograficzny oraz emigracja mieszkańców do innych krajów związkowych sprawia, że coraz mniej osób w Saksonii uczestniczy w ruchu drogowym. Jednak: właśnie na wsi z tego powodu ludzie muszą pokonywać większe odległości, czy to uczniowie, czy emeryci, czy zatrudnieni, ponieważ w związku z odpływem ludności, również lokalne miejsca pracy , szkoły i np. ośrodki opieki zdrowotnej zniknęły lub przemieściły się. 79
