Brąz wypiera zieleń, czyli ostatnie zmiany koloru Ziemi

Choć o współczesnej zmianie klimatu najczęściej mówi się w kontekście antropogenicznej emisji gazów cieplarnianych, klimatolodzy badają też inne mechanizmy wpływające na system klimatyczny. Jednym z nich jest zmiana ziemskiego albedo, czyli wskaźnika mówiącego jaka część światła słonecznego jest przez planetę odbijana.

Ilustracja 1: Satelita Aqua – jeden z satelitów służących do obserwacji powierzchni Ziemi NASA. Źródło: NASA.

W skali globalnej wartość albedo wynosi 30%, a najważniejszym czynnikiem, który je reguluje są chmury. Pomiary satelitarne pokazują, iż w ostatnich latach obserwujemy spadek albedo (czyli spadek ilości odbijanego, a zatem zwiększenie ilości pochłanianego światła słonecznego) spowodowany zmianami zachmurzenia, co przyspiesza globalne ocieplenie klimatu (patrz Globalne ocieplenie zabiera nam chmury). Ważne jest jednak także to, co się dzieje pod chmurami, na powierzchni lądów planety. Okazuje się bowiem, iż równocześnie kontynenty odbijają coraz więcej promieniowania słonecznego, czego skutkiem jest chłodzący wpływ na klimat.

Skąd ostatnie zmiany albedo powierzchni Ziemi?

Odkryła to międzynarodowa grupa klimatologów, których wyniki badań ukazały się niedawno w czasopiśmie Nature (Hoe i in., 2025). Badacze użyli 20 lat pomiarów wykonanych przez należące do NASA satelity Aqua i Terra, które w połączeniu z danymi opisującymi rodzaj powierzchni pozwoliły określić nie tylko, gdzie zaszła zmiana ilości odbijanego promieniowania słonecznego, ale też jakie są jej przyczyny. Opracowane w ten sposób miesięczne mapy ziemskiej pokrywy lądowej w okresie 2001-2020 zasiliły następnie specjalny rodzaj komputerowych modeli klimatu („kernele radiacyjne”), które obliczyły jak zmiany albedo wpłynęły na bilans promieniowania przepływającego przez atmosferę, i jaki jest ich wpływ na globalny klimat.

Ilustracja 2: Zdjęcie satelitarne terenu Polski z 22 lutego 2021 pokazujące różnice w odbijaniu światła z zakresu widzialnego na terenie pokrytym śniegiem (wschodnia część kraju), niepokrytym śniegiem (zachodnia część kraju) i przesłoniętym chmurami (za południowo-zachodnią granicą). Źródło: NASA Worldview, NASA Earth Science Data and Information System (ESDIS).

Część wniosków omawianej pracy nie jest zaskakująca. Zgodnie z oczekiwaniami, w XXI wieku zaobserwowano zmniejszenie albedo spowodowane zanikiem pokrywy śnieżnej, oraz pociemnieniem samego śniegu.

Zjawisko „zielenienia Ziemi”, czyli zwiększenia ilości fotosyntetyzującej biomasy roślinnej (patrz też Ziemia się zieleni – ale gdzie i dlaczego?) na dużych obszarach półkuli północnej (przede wszystkim w tropikach i średnich szerokościach geograficznych) również przyczyniło się do spadku albedo, jednak zjawisko to zostało skompensowane spadkiem zazielenienia na półkuli południowej (m. in. w Australii).

Najważniejszym czynnikiem mającym wpływ na zmianę albeda lądów okazała się jednak biomasa roślinna niebiorąca udziału w fotosyntezie, taka jak suche liście, łodygi czy gałęzie. Zmierzony przez satelity — szczególnie na obszarach pokrytych zaroślami i inną niską roślinnością, i szczególnie poza szczytem sezonu wegetacyjnego — trend „brązowienia” kontynentów Ziemi przeważa nad „zielenieniem” i powoduje wzrost kontynentalnego albedo. Sumarycznie, zmiany te miały niewielki chłodzący wpływ na klimat i zmniejszyły, o około 20%, wzrost globalnej temperatury spowodowany wzrostem zawartości gazów cieplarnianych.

Ilustracja: Skutki suszy i wysokich temperatur w Afryce południowej. Na górzepogranicze Zambii, Botswany, Namibii i Zimbabwe w marcu 2023, na dole ten sam obszar w marcu 2024, po długorwałej suszy. Ilustracja: Unia Europejska, obraz z satelity Copernicus Sentinel-2 (źródło).

Inne procesy zachodzące na powierzchni lądów, zarówno naturalne jak i związane z działalnością człowieka, na przykład związane ze zwiększaniem powierzchni obszarów zurbanizowanych, albo rolnictwem czy gospodarką leśną, miały w zmiany albedo znacznie mniejszy wkład.

Wyniki tych badań pokazują, iż ziemska pokrywa roślinna i związane z nią biofizyczne sprzężenia zwrotne odgrywa istotną rolę w regulacji bilansu promieniowania docierającego do Ziemi ze Słońca, a jego zmiany, choć czasem nieintuicyjne i subtelne — jak zjawisko „brązowienia Ziemi” — są już na tyle silne, iż można je zmierzyć satelitarnie i określić ich wpływ na globalny klimat. Uwzględnienie tych procesów w projekcjach modeli klimatu pozwoli na lepsze przewidywanie dalszego przebiegu globalnego ocieplenia w XXI wieku, umożliwi też precyzyjniejszą ocenę efektu tych działań mitygacyjnych, które są związane ze zmianami użytkowania gruntów i gospodarki leśnej.

Konsultacja merytoryczna: dr Aleksandra Kardaś