TOPNIENIE BIEGUNÓW: EWOLUCJA, PRZYCZYNY, KONSEKWENCJE, ROZWIĄZANIA - ŚRODOWISKO - 2025

Topnienie biegunów lub rozmrożeniu jest utrata masy lodu na końcach planety w wyniku globalnego ocieplenia. W tym sensie zauważono, że na biegunie północnym (Arktyka) poziom lodu morskiego zmniejszył się, a na Antarktydzie (biegun południowy) lód lodowcowy zmniejsza się w tempie 219 000 milionów ton / rok.

Lód występujący na obu biegunach ma inny charakter, a Arktyka to głównie lód morski, podczas gdy Antarktyda to kontynent pokryty lodem lodowcowym. Lód morski to zamarznięta woda morska, a lód lodowcowy jest produktem ubicia warstw śniegu na lądzie.

Arktyczna pokrywa lodowa. Źródło: NASA

Kiedy lód morski topnieje, nie podnosi poziomu wody, natomiast znajdujący się ponad masą lądu lód lodowcowy wpada do morza i może podnosić swój poziom. Z drugiej strony topnienie biegunów generuje zmiany temperatury wody, wpływając na ekologię terenu i cyrkulację dużych prądów oceanicznych.

Topnienie biegunów spowodowane jest wzrostem temperatury atmosfery, morza i lądu. Temperatura planety wzrosła w wyniku rozwoju rewolucji przemysłowej od połowy XVIII wieku.

Podobnie wylesiano duże połacie ziemi, aby budować fabryki, miasta i rozwijać rolnictwo, aby wytwarzać więcej żywności. Dlatego emisja CO2 do atmosfery wzrosła, a jego wiązanie przez rośliny, korale i plankton spadło.

Atmosferyczny CO2 jest gazem cieplarnianym, który przyczynia się do wzrostu średniej temperatury planety. Zmieniło to naturalną równowagę i spowodowało topnienie lodu morskiego i lodowców na świecie.

Konsekwencje topnienia biegunów mogą być bardzo poważne, ponieważ zmieniają się procesy meteorologiczne i ruch prądów morskich.

Jednym z możliwych rozwiązań pozwalających uniknąć topnienia biegunów jest ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, takich jak CO2, metan i dwutlenek azotu. Podobnie należy ograniczyć wylesianie lasów i zanieczyszczenie oceanów.

W tym celu potrzebny jest zrównoważony model rozwoju, oparty na czystej energii o niskim zużyciu iw równowadze z naturą.

Ewolucja od XVIII wieku (rewolucja przemysłowa) do współczesności

Badania paleoklimatyczne (starożytnych klimatów) przeprowadzone na obu biegunach wskazują, że przez 800 000 lat nie było żadnych zmian w naturalnych cyklach ogrzewania i chłodzenia. Oparto je na stężeniach CO2 180 ppm (części na milion) w fazie zimnej i 290 ppm w fazie gorącej.

Jednak w połowie XIX wieku zaczęto zauważać wzrost stężenia atmosferycznego CO2, przekraczający granicę 290 ppm. Spowodowało to wzrost średniej temperatury planety.

Rewolucja przemysłowa

Ekspansja społeczno-gospodarcza Europy rozpoczęła się około 1760 roku w Anglii i rozprzestrzeniła się na Amerykę, jest znana jako rewolucja przemysłowa. Rozwój ten był przyczyną wzrostu stężenia CO2 w wyniku spalania paliw kopalnych, zwłaszcza węgla.

Pierwsza rewolucja przemysłowa: węgiel

Podstawą energetyczną początkowej fazy rewolucji przemysłowej był węgiel, któremu towarzyszył szereg odkryć naukowych i zmian w strukturze społecznej. Wśród nich wyróżnia się zastosowanie maszyn, których źródłem energii była para wodna ogrzewana przez spalanie węgla.

Ponadto węgiel był używany do produkcji energii elektrycznej oraz w hutnictwie. W ten sposób rozpoczął się brak równowagi w światowym klimacie, który później przekładał się na różne problemy środowiskowe.

Olej i gaz

Uważa się, że wynalezienie silnika spalinowego oraz zastosowanie ropy i gazu doprowadziło do drugiej rewolucji przemysłowej między końcem XIX a początkiem XX wieku. Spowodowało to przyspieszony wzrost CO2 dodawanego do atmosfery w wyniku działalności człowieka.

XX wiek: skok stężenia CO2

W połowie XX wieku rozwój przemysłowy objął większość planety, a stężenie CO2 zaczęło rosnąć w przyspieszającym tempie. W 1950 r. Stężenie CO2 przekroczyło 310 ppm, a pod koniec wieku osiągnęło 380 ppm.

Topniejące czapy lodu

Topniejący lód lodowcowy na Antarktydzie. Źródło: Vincent van Zeijst

Wśród wielu konsekwencji rewolucji gospodarczej wyróżnia się topnienie lodu morskiego i lądowego. Szacuje się, że od 1992 roku Antarktyda straciła trzy miliardy ton lodu.

Strata ta przyspieszyła w ciągu ostatnich sześciu lat, którą szacuje się na średnio 219 000 mln ton / rok.

W 2016 r. Temperatura Arktyki wzrosła o 1,7 ºC, a na 2019 r. Szacuje się, że lód na biegunie północnym zajmował tylko 14,78 mln km2, czyli 860 000 km2 poniżej maksymalnej średniej odnotowanej między 1981 r. 2010.

Przyczyny

Topnienie biegunów jest wynikiem wzrostu temperatury planety, znanego jako globalne ocieplenie. Badanie przeprowadzone przez NSIDC (US National Snow and Ice Data Center) w 2011 roku oszacowało, że temperatura Arktyki wzrosła od 1 do 4ºC.

Z drugiej strony NASA wskazała, że ​​średnia temperatura wzrosła o 1,1 ° C w porównaniu z okresem 1880/1920 (1,6 ° C na lądzie i 0,8 ° C na morzu). Uważa się, że istnieją dwie główne przyczyny wzrostu globalnej temperatury:

-Wzrost emisji CO2

Cykl naturalny

Według badań paleoklimatycznych w ciągu ostatnich 800 000 lat na planecie wystąpiło około 8 okresów zlodowacenia. Te okresy niskich temperatur przeplatały się z okresami ciepłymi i ta przemiana zbiegła się ze zmianami stężenia CO2 w atmosferze.

Zmiany te były wynikiem naturalnego mechanizmu opartego na dostarczaniu CO2 do atmosfery w wyniku erupcji wulkanów i wychwytywaniu go przez wzrost koralowców w ciepłych płytkich morzach.

Oszacowano, że w okresach ciepłych osiągnięto stężenia 290 ppm CO2, aw zimnych 180 ppm CO2.

Efekt cieplarniany

Z drugiej strony CO2 działa jak gaz cieplarniany, ponieważ zapobiega wydostawaniu się promieniowania cieplnego z Ziemi w kosmos. Powoduje to wzrost temperatury planety.

Cykl sztuczny

Od połowy XIX wieku ten naturalny cykl ogrzewania i chłodzenia zaczął się zmieniać w wyniku działalności człowieka. W tym sensie do 1910 roku stężenie CO2 osiągnęło 300 ppm.

W 1950 r. Poziom dwutlenku węgla osiągnął 310 ppm, w 1975 r. 330 ppm, a pod koniec XX wieku 370 ppm.

Podstawową przyczyną tego wzrostu stężenia CO2 w atmosferze jest głównie spalanie paliw kopalnych (węgla i ropy). W ten sposób do atmosfery uwalniane są duże ilości CO2 wychwyconego przez rośliny miliony lat temu.

-Zmniejszenie pochłaniaczy dwutlenku węgla

Masy roślinne, plankton i korale wiążą węgiel w swoich procesach rozwojowych, usuwając CO2 z atmosfery. Dlatego zachowują się jak pochłaniacze węgla, czyniąc go częścią struktury ich ciała.

Zniszczenie lasów i zanieczyszczenie mórz powodujące śmierć korali i zmniejszenie ilości planktonu zmniejszyły tempo wiązania węgla.

Lasy

Lasy zmniejszyły się w Europie o 436 000 km2 od 1850 r. I zostały zastąpione przez miasta, przemysł, pola uprawne lub lasy plantacyjne o ujednoliceniu gatunkowym.

Utrata okrywy roślinnej powoduje wzrost temperatury o 0,23 ° C na dotkniętych obszarach ze względu na zwiększony wpływ promieniowania słonecznego na powierzchnię ziemi. Efekt albedo lasu (zdolność odbijania promieniowania słonecznego) wynosi 8 i 10% i po wycięciu efekt ten zanika.

Z drugiej strony, gdy dochodzi do pożarów roślinności, w masie roślinnej uwalnia się węgiel związany, który również gromadzi się w atmosferze. Na tym zdjęciu widać wylesianie na obszarze Amazonii:

Oceany

Zanieczyszczenia oceaniczne powodują zakwaszenie wód morskich i osadzają się toksyczne substancje, które spowodowały śmierć około 50% koralowców. Ponadto zakwaszenie to może wpływać na plankton, który wychwytuje większość węgla.

Dziura ozonowa

Warstwa ozonowa to nagromadzenie tej formy tlenu (O3) w górnych warstwach stratosfery. Ozon zmniejsza ilość promieniowania ultrafioletowego, które przenika przez Ziemię, co pomaga utrzymać temperaturę i zapobiega szkodliwym skutkom tego promieniowania.

W 1985 roku naukowcy wykryli dziurę w warstwie ozonowej nad Antarktydą, która stanowi ważny czynnik w topnieniu lodu na tym obszarze. Jest to spowodowane różnymi gazami emitowanymi do atmosfery w wyniku działalności człowieka, takimi jak chlorofluorowęglowodory (CFC).

Konsekwencje

Wzrost stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze generuje wzrost temperatury. Dlatego topnienie biegunów jest spowodowane poważnymi globalnymi konsekwencjami:

-Podnoszący się poziom morza

Bezpośrednią konsekwencją topnienia lodu lodowcowego jest podniesienie się poziomu morza. Na przykład, gdyby stopił się cały lód Antarktydy, poziom morza podniósłby się do 70 m.

Gdyby tak się stało, wiele nadmorskich miast zostałoby zalanych, a ekologia dużych obszarów mogłaby ulec zmianie. Na Antarktydzie znajduje się 13 979 000 km2 zamarzniętej powierzchni lądu, a wyładowania lodowcowe na tym obszarze podwoiły się w latach 2002-2006.

W Arktyce lód lodowcowy, który może powodować podnoszenie się poziomu morza, znajduje się na Grenlandii. Inne obszary arktyczne z lodowcem to archipelag kanadyjski, rosyjskie wyspy arktyczne, archipelag Svalbard i Jhan Mayen oraz kontynentalny region Arktyki.

-Erozja wybrzeży Arktyki

Stopiona góra lodowa w Cape York (Grenlandia). Źródło: Brocken Inaglory Ten obraz był edytowany przez użytkownika: CillanXC

Koło podbiegunowe obejmuje wybrzeża: Grenlandii, Kanady, Stanów Zjednoczonych, Islandii, Norwegii, Szwecji, Finlandii i Rosji. Wybrzeża te są nazywane miękkimi wybrzeżami, ponieważ nie tworzą ich kamieniste podłoże, ale wieczna zmarzlina.

Globalne ocieplenie powoduje stopienie się wiecznej zmarzliny i wystawienie dolnej struktury na erozję. Obszary najbardziej dotknięte erozją to Łaptiew, Wschodnia Syberia i Morze Beauforta na Alasce, gdzie na ich wybrzeżach występują już straty sięgające 8 metrów.

Ponadto topnienie wiecznej zmarzliny uwalnia duże ilości CO2 i metanu, które są uwięzione w zamarzniętych warstwach śniegu.

-Alteracja wzorców atmosferycznych

Wraz ze wzrostem poziomu morza wpływa to na parowanie, a zatem wiele zdarzeń meteorologicznych ulega zmianie. Może to mieć różne konsekwencje:

Zmieniające się wzorce cyrkulacji atmosferycznej i prądy oceaniczne

Na temperaturę oceanu może wpływać inkorporacja mas stopionej wody (cieplejszej niż ciekła woda morska) z topnienia biegunów. Może to również wpływać na normalny przebieg prądów oceanicznych.

W przypadku stopienia się lodu Arktyki, Prąd Zatokowy zostanie dotknięty. Prąd ten przenosi duże zbiorniki ciepłej wody z Zatoki Meksykańskiej na północny Atlantyk.

W związku z tym reżimy termiczne można zmieniać i generować cieplejsze powietrze w Arktyce i Ameryce Środkowej oraz chłodniejsze powietrze w północno-zachodniej Europie.

Zwiększenie częstotliwości przemian gorąco-zimno

Na całym świecie coraz częściej pojawiają się fale upałów na przemian z falami zimna. W przypadku fal upałów ocenia się, że występują one w coraz mniejszych odstępach i dłuższym czasie.

Zwiększone opady deszczu

W miarę topnienia się lodu polarnego masa wody w stanie ciekłym rośnie, a wzrost temperatury wpływa na parowanie. W konsekwencji zwiększają się opady, które mogą być coraz bardziej ulewne i występować w sposób bardziej nieregularny.

Erozja i pustynnienie

Wzrost opadów ulewnych i większa częstotliwość przemian między falami zimnymi i ciepłymi może powodować wzrost erozji gleby.

Zmniejszenie zasobów wodnych

Lód polarny to największy zbiornik słodkiej wody na ziemi. W taki sposób, że jego topienie się i mieszanie z wodą morską powoduje znaczną utratę wody pitnej.

-Wpływ na różnorodność biologiczną

Topnienie lodu morskiego w Oceanie Arktycznym i wieczna zmarzlina na jego wybrzeżach ma negatywny wpływ na nawyki życiowe gatunków zamieszkujących te obszary. Ponadto zmiany klimatyczne, które globalnie powoduje topnienie biegunów, negatywnie wpływają na bioróżnorodność planety.

Roślinność

Na gatunki tundry, takie jak porosty i mchy, wpływają w ciągu roku zmiany wzorców zamarzania i rozmrażania. Z drugiej strony topnienie Arktyki umożliwia gatunkom z cieplejszych szerokości geograficznych najechanie tundry i wyparcie gatunków rodzimych.

Niedźwiedzie polarne

Niedźwiedź polarny na Svalbardzie (Norwegia). Źródło: Arturo de Frias Marques

Niedźwiedzie polarne to zwierzęta, które żyją, polują i rozmnażają się na lodzie Arktyki i są ich charakterystycznym przykładem. Drastyczne zmniejszenie się lodu morskiego w lecie zagraża ich populacjom rozproszonym po Alasce, Kanadzie, Grenlandii, Norwegii i Rosji.

Obecnie szacuje się, że w całym tym regionie jest mniej niż 25 000 okazów niedźwiedzi polarnych. Zwierzęta te polują na foki zimą i wiosną, aby gromadzić zapasy tłuszczu, które pozwalają im przetrwać lato.

W cieplejszym okresie niedźwiedzie polarne mają większe trudności z polowaniem na foki, ponieważ łatwiej się poruszają. Ze swojej strony zimą są zmuszane do wynurzenia się, kiedy niedźwiedzie mogą je łatwiej złapać.

Topnienie biegunów powoduje, że lód się zmniejsza, a także topi się wcześniej w sezonie. Powoduje to, że niedźwiedzie polarne mogą polować na mniej fok, a zatem mają mniejsze szanse na przeżycie.

Karibu

W ostatnich dziesięcioleciach populacja karibu zmniejszyła się o 50% z powodu wzrostu temperatury. Dlatego też model topnienia rzek, które wyznaczają ich cykle migracji, ulega zmianie.

Wszystko to sprzyja inwazji roślinności z cieplejszych krain, która wypiera mchy i porosty będące pożywieniem tego gatunku.

-Zmiana stylu życia i utrata kultury

Nieńcy

To syberyjska grupa etniczna, której źródłem życia są stada reniferów, od których zdobywają pożywienie, odzież, schronienia i transport.

Renifery pasą się głównie na charakterystyczne dla tych obszarów arktycznych mchy i porosty, które zostały zredukowane przez wzrost temperatury.

Eskimosów

Jest to grupa etniczna zamieszkująca wybrzeża Alaski i tradycyjnie uzależniona od połowów i polowań na foki, wieloryby i niedźwiedzie polarne.

Jednak wraz z globalnym ociepleniem lód morski cofa się, a populacje zwierzyny przenoszą się gdzie indziej. Dlatego tracona jest tradycyjna wiedza i sposób życia tych społeczności.

Z drugiej strony, na tych obszarach zaczęły pojawiać się gatunki, takie jak łosoś i rudziki, które nie są częścią kultury Eskimosów.

Sami

Jest to grupa etniczna wywodząca się z arktycznych wybrzeży Norwegii, zajmująca się hodowlą reniferów, która stanowi podstawę jej kultury. Renifery migrują na wybrzeże, zanim rzeki roztopią się, ale ich wzorce zachowania są zmieniane przez topnienie biegunów.

Rozwiązania

Redukcja emisji gazów cieplarnianych

Aby powstrzymać topnienie biegunów, konieczna jest drastyczna redukcja emisji gazów cieplarnianych. Spadek ten musi być wyższy niż cele ustalone (i nie w pełni osiągnięte) w Protokole z Kioto.

Protokół ten jest częścią Ramowej konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (UNFCCC). Został uzgodniony w Kioto w Japonii w 1997 roku i ustala kwoty w celu ograniczenia emisji gazów cieplarnianych.

Jednak interesy gospodarcze krajów, które generują najwięcej emisji, wpłynęły na zgodność z protokołem z Kioto.

Zalesianie i ochrona mas leśnych

Uzupełniającym środkiem ograniczania emisji jest ochrona istniejących lasów i zwiększenie powierzchni nimi objętej. Jednak największe powiększenia lasów występują w krajach rozwijających się, które mają plany ekspansji prowadzące do masowego wylesiania.

Kraje rozwinięte mają bardzo małe masy leśne, ponieważ zostały one wylesione podczas wybuchu rewolucji przemysłowej.

Kontrola zanieczyszczenia mórz

Morza są głównym pochłaniaczem węgla przez korale, plankton i ryby, wychwytując około 50% węgla atmosferycznego. Z tego powodu niezbędne jest zapewnienie równowagi oceanicznej i zmniejszenie zanieczyszczenia wód morskich, głównie tworzywami sztucznymi.

Geoinżynieria

Niektórzy naukowcy zaproponowali alternatywy geoinżynieryjne, takie jak wtryskiwanie aerozoli siarki do polarnej stratosfery w celu generowania globalnego zacienienia.

Aerozole siarki ograniczają przenikanie promieniowania słonecznego, a tym samym chłodzą Ziemię, ale może to wpłynąć na parowanie i zmniejszyć opady na niektórych obszarach.

Bibliografia

1. Program arktyczny (2019). Arctic Report Card: Aktualizacja na rok 2018. Konsekwencje uporczywego ocieplenia Arktyki wciąż się nasilają. Zaczerpnięte z arctic.noaa.gov
2. Becher M, Olofsson J, Berglund L i Klaminder J (2017). Zmniejszone zaburzenia kriogeniczne: jeden z potencjalnych mechanizmów zmiany roślinności w Arktyce. Polar Biology 41: 101–110.
3. Eraso A i Dominguez MC (Widziane 07.11.2019). Odwilż w Arktyce i Antarktydzie. Plejstoceńskie epoki lodowcowe i obecne globalne ocieplenie.
   Zaczerpnięte z antarkos.org.uy. - Huettmann F (Ed.) (2012). Ochrona trzech biegunów. Skoczek. Nowy Jork, USA. 333 pkt.
4. Pacheco-Pino S i Valdés-Cavieres C (2012). Ekologiczny efekt topnienia Arktyki i jego wpływ na turystykę. Inter-American Journal of Environment and Tourism (RIAT) 8: 8-16.
5. Rasch, PJ; Tilmes, S.; Turecki, RP; Robock, A.; Oman, L.; Chen, C.; Stenchikov, GL; Garcia, RR (2008). „Przegląd geoinżynierii klimatu przy użyciu stratosferycznych aerozoli siarczanowych”. Filozoficzne transakcje Royal Society of London. Seria A, nauki matematyczne i fizyczne. 366 (1882): 4007–4037.
6. Wigley TML (październik 2006). Połączone podejście łagodzące / geoinżynieryjne do stabilizacji klimatu. Science 314: 452–454.