Wpływ człowieka na zmiany klimatu

Teraźniejszość – wpływ człowieka na klimat

(materiały pochodzą z Encyklopedii Klimatologicznej „ESPERE”; www.espere.net)

Po raz pierwszy w historii ludzkości, człowiek zmienia klimat Ziemi poprzez emisje do atmosfery gazów zwiększających efekt cieplarniany. Główną ich przyczyną jest dramatyczne zwiększenie zużycia paliw kopalnych (węgiel, ropa i gaz), jakie nastąpiło od czasu Rewolucji Przemysłowej. Dzięki intensywnym badaniom w zakresie klimatologii odpowiedź na to pytanie jest już coraz lepiej znana. Międzyrządowy Panel do spraw Zmian Klimatu (ang. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)) w swoim trzecim raporcie z 2001 r., sporządzonym przez ekspertów z całego świata, stwierdza: nie ulega wątpliwości, że antropogeniczne emisje gazów cieplarnianych znacząco przyczyniły się do zmian klimatu obserwowanych w ciągu ostatnich 30-50 lat.

• Klimat miasta jako przykład oddziaływania w skali lokalnej

Wzrastająca liczba ludzi na świecie w coraz większym stopniu skupia się na terenach miejskich i w ogromnych aglomeracjach. Tereny zurbanizowane i uprzemysłowione charakteryzują się znaczną modyfikacją właściwości podłoża. Powierzchnie naturalne (łąki, lasy, pola) są zamienione na powierzchnie pokryte asfaltem czy betonem. To znacznie zmienia bilans cieplny i wodny tych obszarów, a także obieg wody, powoduje różnice temperatury powietrza, opadów atmosferycznych i zachmurzenia między miastem, a terenami pozamiejskimi. Wysokie budynki modyfikują przepływ powietrza.

Miejska wyspa ciepła

W mieście emisje i imisje zanieczyszczeń powietrza oraz dostawa sztucznego ciepła są znacznie wyższe niż w terenach wiejskich. Wiele różnych urządzeń gospodarstwa domowego, pieców, zakładów przemysłowych i samochodów znajduje się na terenie każdego miasta. Klimat miasta należy zatem omawiać osobno jako szczególny rodzaj klimatu lokalnego.
Wielkie miasta w porównaniu z terenami je otaczającymi dostarczają znacznie więcej ciepła do atmosfery. Powoduje to powstawanie na takich obszarach zjawiska „miejskiej wyspy ciepła”.

Centrum Houston Źródło: Earth Sciences and Image Analysis Laboratory at Johnson Space Center

Udział miejskich wysp ciepła w globalnym wzroście temperatury obserwowanym w ostatnim stuleciu, a wynoszącym 0,4-0,8°C, jest oceniany na nie więcej niż 0,05°C. Zwłaszcza temperatury minimalne są w mieście wyższe niż w terenach wiejskich, co prowadzi do zmniejszenia dobowych amplitud temperatury powietrza. Chociaż klimat miast nie odgrywa większej roli w globalnym bilansie cieplnym, to dla nas ma duże znaczenie, gdyż większość ludzi mieszka i pracuje w miastach i spędza tam większość czasu. Nie bez znaczenia są także warunki mikroklimatyczne pomieszczeń zamkniętych i panujące tam zanieczyszczenie powietrza.

Światła Europy Źródło: NASA GSFC Scientific Visualization Studio Miasta nie są równomiernie rozmieszczone, ale często tworzą skupiska. Światła Europy nocą pozwalają to łatwo zobaczyć.

Schematyczny przekrój przez miejską wyspę ciepła.

Albedo różnych powierzchni w mieście

Powyższe ryciny ukazują wybrane cechy klimatu miasta. Wskutek ogrzewania domów zimą, działania klimatyzacji latem, procesów produkcyjnych w zakładach przemysłowych, intensywnego ruchu ulicznego i obecności innych źródeł ciepła, miasto dostarcza dużych ilości sztucznego ciepła. Dodatkowo, większość powierzchni miejskich pochłania więcej promieniowania słonecznego niż powierzchnie naturalne.
Albedo (czyli część całkowitego promieniowania słonecznego, która ulega odbiciu) jest zatem niskie. Miasta mają też tendencję do gromadzenia ciepła gdyż naturalne procesy ochładzające nie działają tak efektywnie jak poza miastem. Tam dużo energii jest zużywane na parowanie wody.
W mieście przeważają natomiast powierzchnie uniemożliwiające wsiąkanie wody w podłoże (asfalt, beton itp.). Woda opadowa znika szybko w kanalizacji miejskiej, stąd parowanie w mieście jest niewielkie.

Zanieczyszczenie powietrza

Na obszarach zurbanizowanych do powietrza są emitowane zarówno substancje organiczne (np. benzen, rozpuszczalniki, węglowodory), jak też nieorganiczne. Choć niektóre z substancji organicznych są rakotwórcze i niebezpieczne dla zdrowia ludzkiego, to z drugiej strony nie stanowią zagrożenia dla całego ekosystemu Ziemi w skali globalnej. W tej skali substancje organiczne są dostarczane do atmosfery głównie przez rośliny.

Głównym problemem miejskiego zanieczyszczenia powietrza, który ma istotny wpływ na system klimatyczny, są emisje nieorganiczne:

1. wysokie emisje dwutlenku siarki,
2. wysokie emisje tlenków azotu,
3. lokalne duże stężenia niektórych rodzajów aerozoli (w skali globalnej to pył pustynny stanowi główny składnik aerozolu atmosferycznego),
4. emisja niektórych substancji, które zakłócają naturalne cykle w atmosferze, np. freony.

Źródła NOx w Europie wg sektorów w roku 2001. Źródło danych: http://webdab.emep.int Pomimo wprowadzenia do powszechnego użytku w samochodach katalizatorów, większość emisji dwutlenku azotu (NO + NO2 = NOx) pochodzi nadal ze spalin samochodowych.

Zakwaszenie i kwaśne deszcze

Dwutlenek siarki (SO2) jest emitowany do atmosfery przez zakłady przemysłowe, a przede wszystkim przez elektrownie (wskutek spalania węgla). Zakwaszenie powietrza i kwaśne deszcze są konsekwencją procesów utleniania siarki w powietrzu, co prowadzi do tworzenia się kwasu siarkowego. Ponadto z tlenków azotu tworzy się kwas azotowy. Zniszczenia spowodowane przez kwaśne deszcze można zobaczyć w lasach, ale także na budynkach.

Zamieranie lasu w górach spowodowane kwaśnymi deszczami (Rudawy, Niemcy) Źródło: laif-Foto

Dziś już ten problem w Europie nie jest tak palący jak np. w latach siedemdziesiątych XX w. Emisje SO₂znacząco zmalały wskutek kryzysu ekonomicznego i ograniczenia produkcji przemysłowej w krajach postkomunistycznych, a także wskutek stosowania nowoczesnych technik, np. filtrów na kominach. Problemy te jednak narastają w południowo – wschodniej Azji. Ponadto zniszczenia poczynione przez kwaśne deszcze i zakwaszenie gleb w lasach wymagają dalszych, wieloletnich działań w celu ich naprawienia.

Scenariusze emisji dwutlenku siarki (sulphur dioxide), tlenków azotu (nitrogen oxides) i dwutlenku węgla (carbon dioxide) w porównaniu do roku 1990. Wartość 100 oznacza emisje z 1990 r. Źródło: UNEP GRID Arendal

Za i więcej na: http://www.imgw.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=247&Itemid=281