Lipiec 2023: czemu rekordy gorąca występują właśnie teraz?

1 rok temu

Lipiec 2023 najgorętszym miesiącem w historii pomiarów. Średnia temperatura tego miesiąca przekroczyła przedprzemysłową średnią dla lipca o ok. 1,5℃, rekordy temperatury były bite w wielu miejscach na świecie. Co złożyło się na ten wynik? Oczywiście – globalne ociepleni związane ze wzrostem koncentracji gazów cieplarnianych. Ale jakie jeszcze zjawiska „podbijają” w tej chwili średnią temperaturę?

Globalne ocieplenie sprawia, iż wiele ekstremalnych zjawisk pogodowych staje się bardziej gwałtownych, częstszych, lub jedno i drugie. Katastrofalne susze, fale upałów czy niszczycielskie powodzie, o ile nie mają miejsca na naszym podwórku, występują na świecie już tak często, iż media choćby o nich nie wspominają. Jednak w lipcu stało się coś wyjątkowego: zostaliśmy zbombardowani całą serią doniesień o rekordach klimatycznych.

Na pierwsze strony prasy trafiły nie tylko rekordowe fale upałów w Europie, ale też zadziwiająco wysokie temperatury w Ameryce, Chinach, na Bliskim Wschodzie i w Afryce Północnej; ulewne deszcze w Indiach i Korei Południowej oraz na wschodnim wybrzeżu USA; niszczycielskie wichury przetaczające się przez Bałkany; pożary szalejące na greckich wyspach; niezwykle wysokie temperatury powierzchni oceanów czy też rekordowo mały lipcowy zasięg lodu morskiego. Rzecz w tym, iż wszystkie te wydarzenia, we wszystkich swoich odrębnych lokalizacjach, nagle dzieją się mniej więcej jednocześnie.

Dlaczego tak jest? I dlaczego właśnie teraz? I dlaczego przede wszystkim na półkuli północnej?

Jak bardzo rekordowy był lipiec 2023?

Zacznijmy od tego, iż tegoroczny lipiec, ze średnią temperaturą o ok. 1,5℃ niż w lipcach czasów przedprzemysłowych (1850-1900) zapisał się jako najcieplejszy w historii pomiarów (C3S, 2023).

Za tym prostym stwierdzeniem, iż „lipiec zapisał się jako najcieplejszy w historii pomiarów” kryje się dużo więcej, niż by się na pierwszy rzut oka zdawało.

Najcieplejszy miesiąc w historii pomiarów

Po pierwsze lipiec w ogóle globalnie (nie tylko na półkuli północnej) jest miesiącem roku z najwyższymi temperaturami, tak więc obecny lipiec był w ogóle najcieplejszym miesiącem w historii pomiarów.

Dlaczego lipiec jest najcieplejszym miesiącem globalnie, a nie tylko na półkuli północnej?

Jest tak, ponieważ na półkuli północnej jest dużo więcej lądów niż na południowej. Oceany mają tak dużą pojemność cieplną, iż ich temperatura nie zmienia się tak bardzo w cyklu rocznym, jak temperatura powierzchni lądów – te zaś w lecie są dużo cieplejsze niż w zimie. Właśnie ze względu na mocne nagrzewanie się lądów latem na półkuli północnej najwyższa temperatura powierzchni Ziemi jest w lipcu. I to mimo tego, iż w tym miesiącu Ziemia jest najdalej od Słońca i w związku z tym dociera do niej wtedy najmniej energii słonecznej.

Najcieplejszy miesiąc od 120 tys lat

Ściśle rzecz biorąc, mówiąc o „historii pomiarów temperatury globalnej” mamy na myśli czasy od drugiej połowy XIX wieku. Dla tego okresu dysponujemy danymi pozwalającymi na określenie średnich temperatur poszczególnych miesięcy. Gdy posługujemy się danymi paleoklimatologicznymi, żeby spojrzeć w dalszą przeszłość, „rozdzielczość czasowa” informacji spada (możemy określić średnie temperatury całych lat, dekad, stuleci…, patrz Paleoklimatologia: o co w tym w ogóle chodzi?). Ponieważ jednak ostatnie dekady są najcieplejsze w całym trwającym od ponad 10 tys. lat holocenie, a wcześniej przez 110 tys. lat trwała epoka lodowa, możemy powiedzieć, iż tegoroczny lipiec był prawdopodobnie najcieplejszym miesiącem na Ziemi od ponad 120 000 lat.

Lokalne rekordy temperatury

Temperatury prawie wszędzie były znacząco powyżej średniej, ale szczególnie duże anomalie temperatury odnotowano w Ameryce Północnej i u wybrzeży Antarktydy. Nowe rekordy temperatury odnotowano między innymi we Włochach (48°C), Hiszpanii (45,4°C), Algierii (48,7°C), Tunezji (49°C) i Chinach (52,2°C). Szczególnie długie i uciążliwe fale upałów dotknęły Amerykę Północną, południową Europę i Chiny (WMO, 2023).

Rekordowo ciepłe oceany

Także anomalia temperatury powierzchni oceanów utrzymuje się już od maja na niezwykle wysokim poziomie. Przez cały lipiec średnia globalna temperatura powierzchni morza była o 0,51°C wyższa od średniej z lat 1991-2020 (C3S, 2023).

W szczególności warto zauważyć, iż rekordy biją temperatury na północno-wschodnim Atlantyku (w lipcu wynosiły one 1,05°C powyżej średniej z lat 1990-2020, C3S, 2023), a to ma istotne znaczenia dla warunków pogodowych w Europie.

Zasięg lodu morskiego w lipcu 2023

Rekordowo mały jak na tę porę roku jest też globalny zasięg pływającego lodu morskiego, co związane jest w przede wszystkim z rekordowo małym jak na tę porę roku zasięgiem lodu pływającego wokół Antarktydy. W Arktyce zasięg lodu również był w lipcu poniżej średniej z lat 1991-2020 (o ok. 3%), ale daleko mu było do rekordu z lipca 2020, kiedy anomalia sięgała 14% (C3S, 2023).

Dlaczego teraz?

Ciśnie się oczywiście pytanie: dlaczego jest aż tak rekordowo? I dlaczego właśnie teraz?

Odpowiedź, którą zwykle dostajemy, brzmi, iż jest to skutek rosnącego stężenia gazów cieplarnianych oraz naturalnych oscylacji klimatu, w szczególności rozpoczynającego się zjawiska El-Niño, które okresowo podnosi temperaturę powierzchni planety.

To dobra odpowiedź, ale warto podrążyć temat trochę głębiej.

Pompowanie bilansu energetycznego Ziemi

Fundamentalną kwestią dla akumulacji energii w ziemskim systemie klimatycznym jest bilans energetyczny planety: różnica między energią docierającą do Ziemi z zewnątrz (od Słońca), a energią uciekającą w kosmos. Gwałtownie zwiększając stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze (do poziomu najwyższego od milionów lat) zmniejszyliśmy ucieczkę energii w kosmos, powodując powstanie nierównowagi radiacyjnej i w konsekwencji nagrzewanie się naszej planety (więcej na ten temat w tekście Ziemia się nagrzewa. I wiemy dlaczego).

Spójrzmy na zmiany bilansu energetycznego, czyli tempa akumulacji energii w ziemskim systemie klimatycznym.

Na początku stulecia Ziemia akumulowała ok. 0,5 W/m², w drugiej dekadzie tempo nagrzewania się planety wzrosło do ok. 0,8 W/m², a w ostatnich latach osiągnęło już średni poziom 1,2 W/m². W maju średnia roczna zbliżyła się do 2 W/m².

Jak komuś wydaje się, iż to niewiele, to niech przemnoży te 2 W/m² przez 510 000 000 000 000 m² powierzchni Ziemi.

W wyniku zaburzenia bilansu radiacyjnego Ziemia pochłaniała w ostatnim roku 1020 000 000 000 000 J na sekundę. Dla większości ludzi to liczba zupełnie abstrakcyjna, przetłumaczmy ją więc na coś bardziej namacalnego: gdybyśmy nagrzewali Ziemię dzięki detonacji bomb atomowych, takich jak ta zrzucona na Hiroszimę w 1945 roku (o mocy 15 kiloton ekwiwalentu trotylu, co odpowiada energii 63 000 000 000 000 J) oznacza to ponad 16 bomb na sekundę, albo 1,4 mln dziennie.

O wzroście bilansu energetycznego Ziemi pisaliśmy niedawno w artykule Jest dodatni ale wcale nas to nie cieszy – najnowsze pomiary bilansu energetycznego Ziemi, zauważając, iż w okresie 2005-2019 nierównowaga energetyczna Ziemi rosła w tempie około ~0,5 W/m² na dekadę.

Warto bliżej przyjrzeć się głównym czynnikom stojącym za tym wzrostem.

Zacznijmy od sytuacji z 2011 roku, pokazanej w 5 raporcie IPCC.

Co zmieniło się od tego czasu?

Gazy cieplarniane – wzrost stężenia

Przede wszystkim zwiększyliśmy stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze, w szczególności CO₂ i CH₄ (patrz m.in. Scripps Institution of Oceanography, NOAA Global Monitoring Laboratory). Związane z tym tempo wzrostu ich wymuszania radiacyjnego wynosi ok. 0,4 W/m² na dekadę.

Aerozole – coraz mniej zanieczyszczeń w atmosferze

Kolejną przyczyną coraz szybszej akumulacji ciepła przez Ziemię jest spadek emisji chłodzących klimat aerozoli.

Emitowane przy spalaniu paliw kopalnych aerozole (głównie siarczanowe, związane z emisjami tlenku siarki SO₂) trafiają do atmosfery, gdzie rozpraszają promieniowanie słoneczne, blokując jego docieranie do powierzchni Ziemi i w ten sposób obniżając jej temperaturę (albo mówiąc językiem bilansu radiacyjnego – stanowiąc ujemne wymuszanie radiacyjne). W ostatnich latach, wraz z wdrażaniem polityk antysmogowych, emisje te maleją, przez co spada efekt chłodzący aerozoli (maskujący ocieplające działanie gazów cieplarnianych), a sumaryczne wymuszanie radiacyjne rośnie.

Oprócz znaczącego spadku emisji SO₂ miał też miejsce lekki spadek emisji azotanów i węgla organicznego, również mających znaczący wpływ chłodzący (patrz ilustracja 9). Szczególnie głęboki spadek emisji aerozoli miał miejsce w Chinach, intensywnie wdrażających politykę antysmogową. Szacuje się, iż same redukcje emisji zanieczyszczeń powietrza w tym kraju w okresie 2006-2017 spowodowały globalny wzrost wymuszania radiacyjnego o blisko 0,1 W/m² (Zheng i in. 2020).

Co więcej, w 2020 roku w życie weszły regulacje dotyczące zmniejszenia zawartości siarki w paliwie okrętowym. Przepisy zostały wprowadzone przez Międzynarodową Organizację Morską na podstawie szacunków, iż ocali to życie około 40 000 osób rocznie.

Szacuje się, iż w rezultacie wdrożenia regulacji emisja siarki z transportu morskiego spadła o ponad 80%. Dowody są widoczne w postaci ogólnoświatowego spadku „śladów statków”, długich, cienkich chmur powstających, gdy cząsteczki siarczanów w spalinach statku tworzą jądra, wokół których mogą tworzyć się kropelki wody. Mniej, słabiej widocznych śladów statków i innych chmur oznacza, iż mniej światła słonecznego odbija się w kosmos, a zamiast tego jest pochłaniane przez znajdujące się poniżej oceany, których powierzchnia w związku z tym dodatkowo się nagrzewa.

Wpływ zmniejszenia emisji aerozoli siarczanowych w żegludze na wzrost wymuszania radiacyjnego jest szacowany na ok. 0,1 W/m². Ilustracja 10 pokazuje rejony, w których przed wprowadzeniem regulacji chłodzący wpływ aerozoli był szczególnie silny, a w tej chwili uległ znacznemu osłabieniu – w szczególności ma to miejsce na północnym Atlantyku, którego temperatura ostatnio zaczęła gwałtownie rosnąć.

Łącznie spadek emisji aerozoli w ostatnich kilkunastu latach związany z wdrażaniem polityk antysmogowych na świecie spowodował wzrost wymuszania radiacyjnego o ok. 0,2-0,3 W/m². Ponieważ spadek emisji SO₂ ma miejsce przede wszystkim na półkuli północnej, więc na niej wzrost temperatury jest szczególnie szybki. Ponadto, ponieważ aerozole siarczanowe blokują dostęp promieniowania słonecznego do powierzchni Ziemi, ich wpływ jest największy latem, kiedy nasłonecznienie jest największe.

Na ten temat pisaliśmy już w tekście Globalne ocieplenie będzie postępować szybciej, niż sądzimy.

Sprzężenie zwrotne zmian zachmurzenia

Do wspomnianych czynników wymuszających dochodzi sprzężenie zwrotne związane ze zmianami zachmurzenia zachodzącymi w ocieplającym się świecie. Badania pokazują, iż stanowią one sprzężenie dodatnie, dodatkowo wzmacniają więc ocieplenie – a mówiąc językiem bilansu energetycznego, dodatkowo zwiększają nierównowagę radiacyjną (patrz m.in. Chmury, klimat i przyśpieszony wzrost temperatur, Przesunięte chmury, Lepsza zgodność modelu z obserwacjami – wyższa czułość klimatu).

Z drugiej strony rozgrzewająca się powierzchnia Ziemi emituje coraz więcej energii (proces ten dąży do długoterminowego zrównoważenia bilansu radiacyjnego planety), jednak jak widać na ilustracji 8, zjawisko to coraz bardziej nie nadąża za wcześniej wymienionymi procesami stymulującymi nagrzewanie się naszej planety.

Naturalne fluktuacje klimatu

Wzrost aktywności słonecznej

Oprócz czynników antropogenicznych wpływ na bilans radiacyjny mają też naturalne oscylacje klimatyczne. W ostatnich miesiącach oba najważniejsze czynniki: zmiany aktywności słonecznej oraz oscylacja El-Niño – La Niña), sprzyjają wzrostowi temperatury powierzchni Ziemi.

Aktywność słoneczna oscyluje w 11-letnim cyklu. Ostatni cykl charakteryzował się bardzo małą aktywnością, skutkującą mniejszą ilością energii docierającego do Ziemi. W ostatnich miesiącach aktywność słoneczna gwałtownie rośnie.

Od minimum w 2020 r. do chwili obecnej natężenie promieniowania słonecznego wzrosło o ok. 1 W/m² , co odpowiada wzrostowi wymuszania radiacyjnego o ok. 0,18 W/m².

Dlaczego zmiany natężenie promieniowania słonecznego na poziomie 1 W/m² przekładają się na zmiany wymuszania radiacyjnego o ok. 0,18 W/m²?

Po pierwsze Ziemia odbija 29% promieniowania słonecznego, więc 1 W/m² zmian promieniowania przekłada się na 0,71 W/m² zmian energii pochłanianej. Po drugie zaś promieniowanie słoneczne jest pochłaniane z powierzchni o przekroju Ziemi (π·R²), rozkłada się zaś na 4-krotnie większą powierzchnię kuli ziemskiej (4π·R²), więc w rezultacie przeliczone na m² powierzchni Ziemi zmiany pochłanianego promieniowania słonecznego wynoszą 0,71/4 ≈ 0,18 W/m².

Ponieważ jeszcze najprawdopodobniej nie osiągnęliśmy szczytu aktywności słonecznej, w przyszłym roku możemy oczekiwać dalszego jej wzrostu.

Para wodna w stratosferze z wybuchu wulkanu Hunga Tonga

W styczniu 2022 roku doszło do erupcji podwodnego wulkanu Hunga Tonga na Pacyfiku (nagranie). Była to największa erupcja na Ziemi od wulkanu Pinatubo na Filipinach w 1991 r. Zwykle wielkie erupcje wulkaniczne chłodzą klimat, w przypadku Hunga Tonga stało się jednak inaczej – erupcja Hunga Tonga wyrzuciła do stratosfery relatywnie niewielką ilości siarki, wpompowała tam jednak dużą ilość pary wodnej, silnego gazu cieplarnianego. O ile w niższych warstwach atmosfery para wodna gwałtownie skrapla się, spadając jako deszcz lub śnieg, to w stratosferze utrzymuje się dużo dłużej. Szacuje się, iż erupcja Hunga Tonga zwiększyła ilość pary wodnej w stratosferze o 13%, powodując dodatkowe ocieplenie planety (Sellitto i in., 2022) – choć wpływ ten w tej chwili już słabnie.

Przejście z fazy La Niña do El Niño

W ostatnich latach na Pacyfiku dominowało zjawisko La Niña, podczas którego wody środkowej części oceanu są chłodniejsze od średniej i przez to obniżają temperaturę planety. w tej chwili zastąpiło je El Niño, podczas którego temperatura powierzchni jest wyższa (patrz Pięć pytań o ENSO El Niño- La Niña).

Ponieważ silne zjawisko El Niño (na jakie się w tej chwili zanosi) podnosi średnią temperaturę powierzchni Ziemi o ok. 0,2°C, z dużym prawdopodobieństwem możemy spodziewać się, iż obecny rok będzie najcieplejszym w historii pomiarów.

Co więcej, wpływ El Niño na wzrost temperatury globalnej jest opóźniony o kilka miesięcy względem wystąpienia tego zjawiska, więc bardzo prawdopodobne przeciągnięcie się go do początku przyszłego roku, w połączeniu z rosnącą aktywnością słoneczną oraz wzrostem stężeń gazów cieplarnianych i spadkiem emisji aerozoli oznacza, iż możemy z wysokim prawdopodobieństwem spodziewać się, iż rekord globalnej temperatury, który będzie ustanowiony w obecnym 2023 roku, zostanie pobity w 2024 r.

Idź do oryginalnego materiału