Royal Opera House | Flickr

Ile będzie nas kosztowało topienie lodów Arktyki? Odpowiedź jest w kosmosie

Dane zebrane przez satelity Europejskiej Agencji Kosmicznej są wykorzystywane nie tylko do badania wpływu globalnego ocieplenia na regiony polarne, ale także do przewidywania skutków topnienia lodu i wzrostu poziomu mórz dla naszych gospodarek na przestrzeni najbliższych stu lat.

Opublikowano w dniu 4 czerwca 2019 o 06:37
 | Royal Opera House | Flickr

W miarę jak planeta staje się coraz gorętsza, topnienie lodu powoduje wzrost kosztów dla UE.

Niezależnie od tego, jak odległe może się to wydawać z punktu widzenia codziennego życia obywateli, kurczenie się lodów Arktyki wpływa na ich sytuację finansową bardziej niż im się wydaje. Od ostatniej epoki lodowcowej masy ton zamarzniętej wody zostały bezpiecznie osadzone na północnych krańcach naszej planety. Teraz ich nieustanna transformacja w niszczycielskie powodzie silnie uderzy podatników, jak również rządy i przedsiębiorstwa.

Kompleksowa analiza potencjalnego wpływu została opracowana w 2018 r. przez zespół ekspertów ze Wspólnego Centrum Badawczego Komisji Europejskiej.

Według analizy ekspertów, każdy metr kwadratowy utraconego lodu zwiększy łączne koszty, które pod koniec stulecia wyniosą prawie 1 bilion euro. Najbardziej dotkniętym krajem będzie Wielka Brytania, a po niej Francja i Włochy.

Ten sam zespół pracuje obecnie nad nowym badaniem szacującym koszty działań dostosowawczych niezbędnych do ograniczenia potencjalnych strat. Takie środki pociągają za sobą co najmniej budowę lub wzmocnienie struktur ochronnych, które mogą zabezpieczyć przed wzrostem poziomu morza.

„W perspektywie krótkoterminowej wzrost poziomu mórz będzie głównie spowodowany zwiększeniem masy wody z powodu ocieplenia, ale od 2050 r. wpływ topniejącego lodu stanie się stosunkowo silniejszy”, stwierdził Michalis Vousdoukas, oceanograf pracujący w Sekcji Zarządzania Ryzykiem Katastrof we Wspólnym Centrum Badawczym. „Związek przyczynowo-skutkowy między topnieniem lodu a konsekwencjami finansowymi tego zjawiska jest faktem, ale nie jest to funkcja liniowa: nieznaczny wzrost poziomu wód może nie mieć znaczącego wpływu, ale ich stopniowe wzrastanie będzie oddziaływało coraz silniej, gdyż wysokie przypływy będą powiązane z coraz częstszymi przypadkami ekstremalnej pogody (potężne sztormy i fale)”.

Duża część wybrzeży Europy, ciągająca się przez ponad 100 000 km, jest bardzo zaludniona i rozwinięta. Ten obszar jest narażony na coraz większe powodzie morskie.

Na podstawie najnowszego raportu Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) Europejska Agencja Ochrony Środowiska opracowała scenariusz, w którym wzrost poziomu mórz w Europie będzie w skali średniej światowej. Pod koniec XXI wieku ten wzrost będzie prawdopodobnie w przedziale 0,28–0,61 m lub 0,52–0,98 m w porównaniu z okresem 1986–2005, w zależności od, odpowiednio, niskiego lub wysokiego poziomu emisji dwutlenku węgla (lub gazów cieplarnianych) wynikających z działalności człowieka.Prognozy te zostaną zaktualizowane pod koniec 2019 r., zgodnie ze zbliżającym się wrześniowymspecjalnym sprawozdaniemIPCC dotyczącym zmian klimatu, oceanów i lodów arktycznych.

Najbardziej aktualne ostrzeżenia dotyczące topnienia lodów Arktyki zostaną przedstawione na nadchodzącym Sympozjum Żyjącej Planety (Living Planet Symposium), które odbędzie się w Mediolanie w dniach 13-17 maja. Czołowi naukowcy poinformują o swoich nowych obserwacjach uzyskanych z danych satelitarnych, w tym tych uzyskanych poprzez CryoSat. Jest to program monitorowania lodów prowadzony przez Europejską Agencję Kosmiczną (EAK). To wydarzenie, organizowane co trzy lata, jest wizytówką najnowszych technologii obserwacji Ziemi służących badaniom nad klimatem i ekosystemami oraz wdrażaniu usług publicznych i gospodarczych.

„Polarna pokrywa lodowa jest zarówno wczesną ofiarą globalnego ocieplenia jak i kluczowym czynnikiem w regulowaniu meteorologii i poziomu mórz w skali globalnej, tak więc konsekwencje jej kurczącej się masy są daleko idące”, oświadczył Tommaso Parrinello, szef misji CryoSat. „Musimy zrozumieć, jak i w jakim stopniu pola lodowe reagują na zachodzące zmiany klimatyczne”.

Skutek: ustalenie ilościowe kosztów finansowych

Eksperci ze Wspólnego Centrum Badawczego UE zdołali przeliczyć naukowe prognozy dotyczące kurczenia się lodu i podwyższania poziomu wód – uzyskane na podstawie pomiarów satelitarnych - na pieniądze. Poniższe infografiki ujmują roczne szkody pod względem PKB i liczby poszkodowanych osób, w odniesieniu do różnych scenariuszy, zwanych również ścieżkami społeczno-gospodarczymi (Socio-Economic Pathways - SSPs): świat zrównoważonego rozwoju i równości; podzielony świat „odradzających się nacjonalizmów”; oraz świat szybkiego i niczym nie skrępowanego wzrostu produkcji gospodarczej i zużycia energii.

Jeśli nie będzie dalszych inwestycji w dostosowanie wybrzeży, obecne roczne szkody w wysokości 1,25 miliarda euro będą pod koniec stulecia od 75 do 770 razy wyższe i wyniosą od 93 do 961 miliardów euro, w zależności od trendów społeczno-ekonomicznych w ciągu kolejnych dziesięcioleci.

W zależności od tychże trendów, do 2050 r. szkody powodziowe na wybrzeżach będą się kształtowały na poziomie 0,06-0,09% PKB Europy. Wzrosną do 0,29–0,86% PKB do 2100 r. Obecnie średnie szkody wynikające z tych przyczyn wynoszą około 0,01% PKB.

Roczna liczba osób narażonych na powodzie przybrzeżne wzrośnie z obecnej liczby 102 000 do 1,52–3,65 mln do końca wieku (znowu zakładając, że nie zostaną wprowadzone kolejne środki dostosowawcze i w zależności od różnych trendów społeczno-ekonomicznych).

Przyszłe szkody będą również w dużym stopniu uwarunkowane liczbą osób przeprowadzających się do miejscowości przybrzeżnych oraz stopniem rozwoju infrastruktury na tych terenach. Straty będą konsekwencją migracji, skutkującej urbanizacją i zwiększoną wartością aktywów, która z czasem gwałtownie spadnie z powodu ekstremalnych zjawisk pogodowych.

Przyczyna: ile lodu topnieje

Jeśli chodzi o kurczenie się powierzchni lodów, Grenlandia odgrywa zasadniczą rolę w nadchodzącym kryzysie eko-finansowym. Największa wyspa świata jest też największym rezerwuarem arktycznego lodu kontynentalnego. Jak wynika z raportuWorld Climate Research Programme (Światowego Programu Badań nad Klimatem), jej topniejąca biała pokrywa stanowi trzeci pod względem siły oddziaływania czynnik globalnego wzrostu poziomu mórz. Choć plasuje się za podwyższoną temperaturą wód i topnieniem lodowców górskich, wciąż wyprzedza czapę lodową Antarktydy (której udział we wzroście poziomu mórz ma się znacznie zwiększyć za kilkaset lat).

W odróżnieniu od lodu kontynentalnego, topnienie lodu morskiego wypełniającego basen arktyczny, daleko za Grenlandią, nie ma wpływu na wzrost poziomu mórz. Jest taki sam jak kostki lodu w szklance wody: gdy topnieje, poziom wody w szklance pozostaje ten sam (prawo Archimedesa).

Niedawna analiza sporządzona przez Department Geodynamiki Duńskiego Narodowego Instytutu Kosmicznego(Geodynamics Department of the Danish National Space Institute), uwzględniająca wszystkie pomiary satelitarne wykonane w latach 1992–2016 pokazuje, że topnienie pokrywy lodowej Grenlandii ulega przyspieszeniu. Tempo zmniejszania się jej masy wzrosło sześciokrotnie od lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku. Poziom mórz podniósł się o 13,7 mm od 1972 r., a jak wynika z nowegobadania przeprowadzonego przez Uniwersytet Kalifornijskiopublikowanego pod koniec kwietnia, połowa tego wzrostu nastąpiła w ciągu ostatnich 8 lat. Jeśli chodzi o zmniejszanie się grubości pokrywy lodowej, najpełniejszy zbiór danych jest obecnie opracowywany w ramachProjektu Mapowania Lodów Grenlandii, którego wyniki zostaną upublicznione w nadchodzących miesiącach.

Gdyby cała lodowa skorupa Grenlandii uległa stopieniu, poziom wód morskich podniósłby się o 7 metrów. Taka to przepowiednia zawarta jest wpracy badawczejprzygotowanej w ramach projektu EAK „Poziom Mórz” (ESA Sea Level project). Podwyższenie tych rozmiarów zajmie jednak tysiąclecia, nawet przy wzroście temperatury powyżej 2°C w porównaniu z epoką przedindustrialną. Te 2°C stanowią krytyczny próg, którego rządy zobowiązały się nie przekraczać, kiedy podpisywały porozumienie paryskie z 2016 roku.

Metodologia: ile błędów popełniono

Podstawą monitorowania zmieniającego się środowiska Ziemi jest zachowanie tej samej metodologii pomiarów na przestrzeni dziesięcioleci.O ile dokładniejsze będą dane satelitarne, o tyle bardziej realistyczny uzyskamy obraz kurczenia się pokrywy lodowej, wzrostu poziomu mórz i o tyle dokładniejsze będą szacunki kosztów ekonomicznych. Dlatego obserwacje satelitarne muszą być regularnie dostosowywane i weryfikowane, przy uwzględnieniu określonego zestawu zmiennych. W szczególności powłoka śnieżna na skorupie lodowej jest kluczowym czynnikiem: wysokościomierze satelitarne nie zawsze potrafią ją odróżnić i odczytują ją jako część całej warstwy lodu. Tak więc w celu obliczenia rzeczywistej grubości lodu konieczne jest uwzględnienie głębokości pokrywającego go śniegu.

Aby skorygować takie błędy i zwiększyć wiarygodność pomiarów, EAK i NASA starają się udoskonalić koordynację między swoimi systemami obserwacji kosmicznej. A tak się szczęśliwie składa, że ze względu na różnice technologiczne, satelity europejskie i amerykańskie oferują uzupełniające się pomiary. Wysokościomierz NASAICESat emituje sygnał laserowy, który odbija się od powierzchni śniegu, a wysokościomierz CryoSat EAK jest wyposażony w radar, który przenika przez śnieg i odbija się od powierzchni lodu. Tak więc można założyć, że różnica między tymi dwoma pomiarami powinna określać głębokość śniegu.

EAK i NASA już współpracują w zakresie kalibracji swoich odczytów satelitarnych poprzez kontrole na miejscu wykonywane ze statków powietrznych oraz przez zespoły rozmieszczone na ziemi.Obejmuje to zbieranie ogromnych i zróżnicowanych zbiorów danych dotyczących śniegu i lodu, które uzyskiwane są za pomocą szeregu instrumentów, zarówno powietrznych, jak i naziemnych. Następnie są one porównywane z danymi pozyskanymi z kosmosu.

Ostatnia wspólna kampania kalibracyjna odbyła się w marcu i kwietniu tego roku. Objęła ona całą północną Grenlandię oraz otaczające ją wody. Prowadzona była przezDuński Uniwersytet Techniczny i stanowiła część amerykańskich i europejskich inicjatyw:Icebridge NASA iCryoVEX EAK.

Planowanie badań naziemnych podczas tych kampanii oznacza wysyłanie naukowców do najsurowszych regionów Ziemi. Zadania są czasami tak ryzykowne, że tylko najbardziej wytrawni eksploratorzy ośmielają się ich podjąć. Dwóch takich doświadczonych poszukiwaczy przygód z Belgii, Alain Huber i Dixie Dansercoer, połączyło siły na rzeczArctic Arc Expedition, najdłuższej kampanii kalibracyjnej CryoSat przeprowadzonej na piechotę. W 2008 r. byli pierwszymi ludźmi, którzy w ten sposób przebyli drogę od Syberii poprzez biegun północny do Grenlandii, przemieszczając się przez 100 dni, aby badać głębokość śniegu. „Wierzę, że doświadczenie eksploratorów może pomóc nauce działać w najbardziej nieprzyjaznych warunkach”, powiedział Dansercoer.

Obrazowanie satelitarne

KOSMICZNI STRAŻNICY ZMIAN KLIMATU W EUROPIE

CryoSat Europejskiej Agencji Kosmicznej to pierwsza europejska misja poświęcona w całości pomiarom zmian zachodzących w zamarzniętym morzu polarnym i lodach otaczających Grenlandię i Antarktydę.

Program został zaplanowany w 1999 r., ale pierwszy satelita został zniszczony z powodu nieudanego wystrzelenia rakiety nośnej w październiku 2005 r. Następnie skonstruowano nowego satelitę, którego nazwano CryoSat-2. Wprowadzono w nim wiele ulepszeń i 8 kwietnia 2010 r. wyniesiono na orbitę.

Satelita orbituje 700 km nad Ziemią, osiągając szerokość geograficzną 88°N i  88°S, aby zmaksymalizować pole obserwacji biegunów. Jego głównym ładunkiem jest instrument nazywany interferometrycznym wysokościomierzem radarowym z syntetyczną przysłoną (Synthetic Aperture Interferometric Radar Altimeter – SIRAL). Poprzednie wysokościomierze radarowe zostały zoptymalizowane do pracy nad oceanem i lądem, ale SIRAL jest pierwszym tego rodzaju czujnikiem przeznaczonym do badania lodu, mierzącym zmiany zachodzące na brzegach rozległych lądolodów i paków lodowych na Oceanie Arktycznym.

Wysokościomierz radarowy jest w stanie wykryć nie tylko niewielkie zmiany wysokości lodu, ale może również mierzyć poziom morza oraz inne parametry fizyczne z niespotykaną dotąd dokładnością, i tym samym dostarczać nowe dane społeczności naukowej w ramach inicjatywyEAK dotyczącej zmian klimatu  (ESA Climate Change Initiative).

Przed rozpoczęciem programu CryoSat, EAK monitorowała pokrywę lodową za pomocą satelitów wielofunkcyjnych. Pierwszym z nich był Envisat, wyniesiony na orbitę w 2002 r. Była to wówczas największa cywilna misja obserwacji Ziemi, która zakończyła się 8 kwietnia 2012 r. w następstwie nieoczekiwanej utraty kontaktu z satelitą. Envisat był wyposażony w bardziej zaawansowany radar obrazujący, wysokościomierz radarowy i radiometr do pomiaru temperatury, aniżeli jego poprzednicy: europejskie satelity do teledetekcji (European Remote Sensing (ERS) satellites), ERS-1 i ERS-2, wyniesione na tę samą orbitę odpowiednio w 1991 i 1995 r.

Oprócz Cryosat, EAK jest zaangażowana w misję Sentinel-3, w której, podobnie jak w Sentinel 1 i 2, zastosowano dwa bliźniacze satelity dostarczające danych niezbędnych do realizacji programu monitorowania środowiska „Copernicus” - unijnego programu obserwacji Ziemi, który jest również kierowany przez EAK.

Sentinel-3A, wyniesiony na orbitę w 2016 r., wykonuje pomiary pokrywy lodowej, a także atmosfery, oceanów i lądów, aby dostarczyć informacje niezbędne dla operacji morskich i nie tylko. Jego bliźniak, Sentinel-3B, rozpoczął swoją misję w kwietniu 2018 roku. Przez cztery miesiące ubiegłego roku te dwa satelity orbitowały w tandemie, w odległości zaledwie 30 sekund lub 223 km od siebie.

Miało to służyć porównaniu działania ich instrumentów. Pomimo faktu, że te satelity są identyczne, istnieje możliwość, że ich instrumenty będą działały nieco inaczej.Wszelkie potencjalne różnice muszą być dokładnie uwzględniane, w przeciwnym razie dostarczane przez nie informacje mogłyby zostać błędnie zinterpretowane jako zmiany zachodzące na powierzchni Ziemi. Innymi słowy, zrozumienie małych różnic między odnośnymi instrumentami tych satelitów pozwala naukowcom dokładniej określać trendy klimatu.

Po fazie tandemowej oba satelity zostały łagodnie przesunięte, aż osiągnęły swoją roboczą odległość 140°.

Are you a news organisation, a business, an association or a foundation? Check out our bespoke editorial and translation services.

Wspieraj niezależne dziennikarstwo europejskie

Europejska demokracja potrzebuje niezależnych mediów. Voxeurop potrzebuje ciebie. Dołącz do naszej społeczności!

Na ten sam temat