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
Download
Random flashcards
ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

Motywacja w zzl

3 Cards ypy

Create flashcards