O zaletach globalnego termostatu czyli ziemska klimatyzacja

    Wroce dzisiaj do problemu katastrof klimatycznych, ktore periodycznie nawiedzaja nasza planete. Jest to bowiem problem dosyc fascynujacy nie tylko dlatego, ze sprzyjajace powstawaniu zycia warunki sa raczej ewenementem niz regula w sytuacji gdy Ziemia spedza wieksza czesc czasu swojego istnienia w warunkach, ktore rozwojowi zycia nie sprzyjaja i ktore w przeszlosci stanowily bardzo ostre kryterium selekcyjne dla organizmow biosfery, ale w pierwszym rzedzie dlatego, ze przebieg zaleznosci temperatury powierzchni Ziemi od czasu ma wyglad odbiegajacy od tego, ktory moznaby oczekiwac. Spojrzmy ponownie na znany z poprzednich artykulow wykres temperatury uzyskany z danych glacjologicznych przez stacje Wostok na Antarktydzie (podobny wykres podaja tez glacjologowie na podstawie logowca z Grenlandii) . Jest to wykres siegajacy ponad 400 000 lat wstecz. Widzimy na nim prawie periodyczna zaleznosc temperatury od czasu wyrazajaca sie w postaci wykresu typu "zebow pily". Sam wykres przedstawia odchylenia temperatury od pewnego poziomu odniesienia , ktorym zostal wybrany poziom sredniej rocznej temperatury dla roku 1900. Dlaczego ten wlasnie punkt odniesienia zostal uhonorowany tego glacjologowie nie wyjasniaja. Nie ma to zreszta wiekszego znaczenia poza niepotrzebnym stwarzaniem wrazenia, ze temperatury srednie Ziemi oscyluja w granicach od +2 stop. Celscjusza  do -8 stop. Celsjusza podczas gdy faktycznie nalezy do nich dodac temperature srednia Ziemi w roku 1900. Ta zas zapewne wynosila okolo 12 stop Celsjusza. Ten sposob przedstawiania danych dramatyzuje znaczenie odchylen od wartosci sredniej a jednoczesnie pokazuje, ze wzglednie male zmiany tempertury , zwlaszcza in minus , maja bardzo powazne konsekwencje w postaci epok lodowcowych. Zauwazmy takze, ze caly okres ludzkiej cywilizacji w okresie od czasu obecnego do prehistorii miesci sie na niewielkim, pierwszum  maksimum (blisko t=0), ktore obejmuje ostatnie 9 tysiecy lat. Jest tez istotne to, ze z wyjatkiem malej fluktuacji temperatury okolo 6 tysiecy lat temu temperatury tego plateau byly o 2 stopnie nizsze niz maksima temperatur osiagane 120 tysiecy, 240 tys. , 320 tys czy 420 tysiecy lat temu. Podobnie jest takze z maksimami pojawiajacymi sie na wykresie nizej a podajacym stezenie CO2 . Podwaza to zasadnosc popularnego twierdzenia, ze to dzialanosc ludzka ma istotne znaczenie dla efektu cieplarnianego. Maksima wczesniejsze pojawiaja sie bowiem w okresie kiedy dzialnosc ludzka albo nie istniala albo tez miala wplyw minimalny na kwestie klimatyczne. Najwyrazniej istnieje jeszcze jeden dominujacy acz niesprecyzowany przez klimatologow czynnik, ktory decyduje o tym jaka jest temperatura powierzchni Naszej Drogiej Planety. Spojrzmy bowiem na sytuacje energetyczna powierzchni Ziemi. Naszym glownym termicznym dobroczynca jest Slonce, ktore dostarcza okolo 342 w/m^2 rocznie. Z tego okolo 30% jest reemitowane w Kosmos a 70% pozostaje na Ziemi i jest uzyte do fotosyntezy oraz na ogrzanie atmosfery i powierzchni globu. Intensywnosc promieniowania emitowanego przez Slonce oscyluje z okresem okolo 11 lat. To powoduje pewne zmiany w ilosci energii dostarczonej na Ziemie ale nie ma dominujacego wplywu na powstawanie olbrzymich i regularnych zmian temperatury jakie obserwujemy na wykresie. Drugim zrodlem energii cieplnej jest jadro Ziemi, ktore jest czesciowo plynne i jak sie przypuszcza skladajace sie ze stopionych metali ciezkich o temperaturze oszacowanej na 6000 stopni Celsjusza. Niegdys przypuszczano, ze jest to pozostalosc z okresu formowania sie Ziemi z materii slonecznej. Obliczenia wykonane przez lorda Kelvina pokazaly jednak, ze jadro to powinno juz dawno wystygnac jesli istotnie Ziemia liczy sobie okolo 5 mld lat (5x 10^9 lat) jak uwazaja geolodzy. Do obliczen tych jeszcze kiedys wroce gdyz sa one ciekawym sposobem na ocenienie wieku Ziemi. Jesli jednak Kelvin nie zrobil bledu, to we wnetrzu Ziemi istnieje jakies odnawiajace sie zrodlo energii cieplnej. Byc moze jest nim na przyklad naturalny stos atomowy. W takim przypadku siedzielibysmy wiec wszyscy na powierzchni atomowego pieca egzystujac w podobny sposob jak rosyjscy wiesniacy, ktorzy mieli i pewnie maja nadal zwyczaj spac na powierzchni wielkiego pieca kuchennego. Co wiecej, Wielki Inzynier odpowiedzialny za konstrukcje naszego ziemskiego siedliska wyposazyl go w system automatyczej regulacji temperatury ze sprzezeniem zwrotnym. Tak przynajmniej wskazuje nam przebieg temperatury przedstawiony na planszy. Mamy do czynienia z ukladem dwupoziomowym. Obnizenie temperatury o 8 stopni w odniesieniu do sredniej (czyli do poziomu +4 stop. C. ) powoduje wlaczenie ogrzewania, ktore dostarcza energie cieplna ze stala moca do chwili osiagniecia temperatury sredniej + 2 stop. Okres ogrzewania trwa przecietnie okolo 6 tys. lat i podczas niego temperatura rosnie liniowo z czasem. Po osiagnieciu gornej zadanej temperatury ogrzewanie sie wylacza i uklad ma jakies 80 tysiecy lat na to aby stracic osiagnieta cieplo przez wypromieniowanie w Kosmos. Dzialanie to nie jest tak bardzo rozne od zwyklej domowej regulacji temperatury przy centralnym systemie ogrzewania. Na rysunku zaznaczylem zoltym podcieniem okresy swobodnej relaksacji ukladu do stanu podstawowego, ktorym jest temperatura +4 stop. C. Zauwazmy, ze te +4stop. C jest temperatura dostatecznie wysoka aby przetrwaly przynajmniej najbardziej prymitywne organizmy ale tez wystarczajaco niska w skali globalnej zeby zapewnic wyniszczenie organizmow wymagajacych duzych ilosci pozywienia oraz posiadajacych duza  powierzchnie ciala , ktora to powoduje duze straty ciepla wlasnego. Z tego powodu owe okresowe (z grubsza co 150 tys lat) oscylacje pomiedzy gornym stanem sprzyjajacym rozwojowi roznych form zycia oraz rozwoju cywilizacji  oraz dolnym dzialajacym jako sekator organizmow zywych, powoduja pewien mechanizm automatycznej wymiany organizmow w ziemskiej biosferze. Zla wiadomoscia jest to, ze obecnie zyjemy na "pozyczonym czasie" gdyz proces obnizania temperatury albo sie juz zaczal albo zacznie sie w najblizszym czasie. Mozemy z duza pewnoscia powiedziec, ze w ciagu najblizszych paru tysiecy lat cala nasza cywilizacja zniknie z powierzchni Ziemia  a wiekszosc populacji ludzkiej wymrze z glodu i zimna. Zasoby naturalne sa bowiem zbyt nieliczne abysmy mogli utrzymac sie z lowiectwa. Rolnictwo natomiast zapewne zniknie wszedzie z wyjatkiem okolic podzwrotnikowych. Jednoczesnie powstanie kryzys jesli chodzi o paliwa kopalne i rope gdyz wiekszosc terenow, na ktorych sie one znajduja ( w tym Polska) bedzie pokryta lodowcem. Jak wynika z tej analizy samo Slonce dostarcza energii w ilosci nie wystarczajacej na podtrzymanie zycia na Ziemi. Konieczne jest tez sprawne dzialanie "grzejnika" wewnatrz jadra Ziemi oraz sprawne funkcjonowanie nie znanego nam jeszcze, jesli chodzi o mechanizam  dzialania, regulatora temperatury. Obecny scenariusz jest alternatywa dla hipotezy mokrego i zimnego klapsa przedstwionej uprzednio. Nie wymaga on interwencji kosmicznej nastepujacej regularnie i schladzajacej plaszcz naszej planety. Zamiast tego proponowany jest mechanizm samoregulacyjny generacji ciepla wewnatrz jadra Ziemi. Obie hipotezy oparte sa na analizie danych wskazujacych na okresowe i powazne w skutkach zmiany sredniej temperatury na powierzchni Ziemi. Ktora z tych hipotez jest prawdziwa nie mozna w tej chwili powiedziec. Obie jednak wskazuja na szybko zblizajacy sie "koniec swiata" jaki znamy i to powinnismy wziasc pod uwage.