Lekcja 21: Transport cz.3

Każdego dnia nad Polską przelatuje od 2500 do 3000 samolotów. To już nieodłączny element naszego krajobrazu. Zresztą nie od dziś. Przypomnijmy sobie te wszystkie samoloty w kadrach historycznych filmów — to już nawet przestało nas bawić. A skoro tyle maszyn krąży nam nad głowami, emitując tony spalin, to nie ma możliwości, żeby nie pozostawiło to w atmosferze żadnego śladu. 

I zostawia, niestety. To wielkie ilości dwutlenku węgla, sadzy, tlenków siarki i azotu, pary wodnej… Problem nakreśliliśmy w poprzednim artykule, ale zdecydowanie należy zapoznać się z nim bardziej szczegółowo. A więc wchodzisz do samolotu, zapinasz pasy i…  następuje wymuszenie radiacyjne! 

Wymuszenie radiacyjne

To oczywiście skrót myślowy, ale tak, lotnictwo to ten sektor, który bardzo się do niego przyczynia. Wytłumaczmy może na początku, czym jest wymuszenie radiacyjne. Jak wiesz, system klimatyczny na Ziemi to złożona, obszerna struktura. W poprzednich artykułach staraliśmy się pokazać ci, że naruszenie jego kruchej równowagi niesie ze sobą wiele skutków — od tych oczywistych aż do tych niekiedy dość nieoczekiwanych. 

Czynniki, które powodują te naruszenia, nazywamy właśnie wymuszeniami. Mogą mieć one pochodzenie naturalne, jak choćby wybuchy wulkanów, my jednak najbardziej skupiamy się na tych, które są skutkami działań człowieka — czyli na antropogenicznych. W tej kategorii zawierają się bez wątpienia emisje pochodzące z lotnictwa.  

Wracając do wymuszeń — najczęściej mówimy o wymuszeniach radiacyjnych, czyli dotyczących promieniowania, ponieważ to właśnie ono mówi nam o tym, jak pod wpływem konkretnego czynnika ociepla się klimat.  

Zacznijmy od małej powtórki. Czy pamiętasz metaforę szklarni, która najczęściej przywołuje się w dyskusji o emisjach dwutlenku węgla? Tworzy on niejako dach szklarni i tym samym powstrzymuje promieniowanie słoneczne przed “ucieczką” w kosmos, zatrzymuje je na powierzchni ziemi i w efekcie podnosi temperaturę na jej powierzchni. 

To właśnie przykład wymuszenia radiacyjnego: konkretny czynnik — w tym przypadku gaz cieplarniany — powoduje, że istnieje różnica między strumieniem energii promieniowania skierowanego w dół i w górę. Mówiąc prościej: jeśli promieniowanie skierowane w dół jest większe, mamy do czynienia z wymuszeniem dodatnim, czyli wspomnianym wcześniej efektem szklarni, a temperatura rośnie. Jeśli natomiast mniej promieniowania “zostaje” na powierzchni ziemi, mówimy o wymuszeniu ujemnym i robi się chłodniej.  

Podstawy mamy za sobą, przejdźmy do szczegółów. Efektywne wymuszenie radiacyjne to bardziej szczegółowa kategoria i to właśnie ona lepiej opisuje to, jak konkretny czynnik wpływa na zmianę klimatu. Jak to działa? Ten jeden czynnik, na którym skupiamy się, badając wymuszenie radiacyjne (czyli na przykład wzrost koncentracji dwutlenku węgla), powoduje szereg dodatkowych zmian. Efektywne wymuszenie radiacyjne opisuje więc pełne spektrum działania badanego czynnika na system klimatyczny: nie tylko wzrost lub spadek temperatury na powierzchni ziemi, ale także zmiany w składzie atmosfery.   

Całkowite wymuszenie radiacyjne antropogeniczne w 2019 roku wynosiło około +2,72 W/m² w porównaniu do poziomów epoki przedindustrialnej (czyli mniej więcej połowy XVIII w.). Ta wartość uwzględnia wszystkie główne czynniki wpływające na klimat, w tym emisje gazów cieplarnianych. 

A jak to wygląda w szczegółach? Według raportu IPCC z 2019 rozkładają się one następująco: 

1. Gazy cieplarniane:

• Dwutlenek węgla (CO₂): +2,16 W/m²

• Metan (CH₄): +0,54 W/m²

• Tlenki azotu (N₂O): +0,21 W/m²

• Inne gazy cieplarniane (HFC, PFC, SF₆): +0,03 W/m²

2. Aerozole:

• Bezpośrednie wymuszenie radiacyjne aerozoli: -0,55 W/m²

• Efekty pośrednie aerozoli (chmury): -0,45 W/m²   

3. Zmniejszenie albedo powierzchni Ziemi: +0,10 W/m²

Jak widać, wymuszenie jest dodatnie, a czynniki, które je powodują, są ściśle związane z ruchem samolotowym. To nie jest przypadek.

Aerozole 

Dozwolone do 100 ml! To oczywiście żarty, ale na pewno zastanawiasz się, skąd wzięło się to pojęcie w powyższym akapicie. Aerozole to nie spraye, które możemy schować w kosmetyczce, tutaj to wszelkie pyły i krople zawieszone w powietrzu. Ich masa jest na tyle drobna, że opór powietrza nie pozwala im opaść od razu na powierzchnię Ziemi. 

Mogą to być pyłki roślin, kurz, pył pustynny… albo zanieczyszczenia, także te generowane przez samoloty. Paliwo samolotowe zawiera siarkę, z której pod wpływem utleniania tworzy się dwutlenek siarki, a ta z kolei w wyniku kolejnych procesów przekształca się w aerozole siarczanowe. Co to oznacza? Że na pewnej wysokości tworzy się zawiesina z kwasu siarkowego. Brzmi toksycznie? Oczywiście — i tak właśnie jest.  

Najpierw małe porównanie — według szacunków Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu w latach 90. emisje tlenków siarki wynosiły 100 tysięcy ton rocznie. W ciągu 30 lat liczby te wzrosły do 200-300 tysięcy ton rocznie. 

Można podkreślać, że lotnictwo nie jest największym źródłem tlenków siarki, że są sektory, które emitują go na większych powierzchniach, w sposób bezpośrednio dotykający człowieka. A można po prostu przyznać, że to kolejny punkt, w którym zupełnie niepotrzebnie dodajemy do atmosfery szkodliwe związki chemiczne. I to tam, gdzie kominy fabryk i rury wydechowe samochodów nie sięgną — w stratosferze.   

Związki siarki są zabójcze dla układu oddechowego człowieka. Podrażniają drogi oddechowe, pogłębiają astmę, powodują przewlekłe choroby płuc i serca, wpływają na ciśnienie krwi. Czy naprawdę potrzebujemy ich na każdej wysokości atmosfery?  

Tyle zdrowie. A klimat? Aerozole siarczanowe mają ujemne wymuszenie radiacyjne. Świetnie, powinniśmy się cieszyć, będzie chłodniej. No tak, ten rodzaj aerozoli rozprasza światło, mniej promieniowania dociera na powierzchnię Ziemi, a przepływ powietrza rozprzestrzenia ten efekt. Pamiętajmy jednak o tym, że podczas lotu samoloty emitują także sadzę, która tworzy aerozol skupiający, którzy działa całkowicie przeciwstawnie – ze względu  na swój kolor skupiają promienie słoneczne, co prowadzi do wzrostu temperatur na określonym obszarze. Czy więc rzeczywiście długofalowo aerozole hamują globalne ocieplenie? Niespecjalnie. Ich działanie może się znosić, może być bardzo zmienne w zależności od składu paliwa, a na pewno – czyni klimat bardziej nieprzewidywalnym.   

Co jeszcze robią nam aerozole? Otóż pomagają tworzyć chmury! 

Chmury i smugi kondensacyjne

A w zasadzie zaczyna się nie od samych chmur, a od smug kondensacyjnych, czyli od białych, podłużnych śladów, zostawianych przez samoloty na niebie. Powstają na wysokości, na której najczęściej latają samoloty pasażerskie, czyli ok. 8-13 km w temperaturze mniejszej niż -35 stopni. 

Krople wody wytwarzane podczas spalania paliwa zamarzają w tak niskiej temperaturze, a przy tworzeniu chmur pomaga im obecność jąder kondensacyjnych. Tu do akcji wkraczają właśnie aerozole — to na ich cząsteczkach gromadzą się zamarzające krople. I tak właśnie powstaje chmura lodowa. Może ona utrzymać się przez krótki czas i nie wpłynąć na klimat w żaden znaczący sposób. Groźniejsze są te, które utrzymują się dłużej niż 10 minut, czyli Cirrus homogenitus.  

Taka chmura może już więcej. W zależności od warunków atmosferycznych, regionu i składu może albo odbijać promieniowanie słoneczne krótkofalowe i w efekcie ochładzać klimat, lub zatrzymywać promieniowanie długofalowe i podnosić temperaturę. Im jednak chmury gęstsze, tym więcej promieniowania zatrzymują i to właśnie to ich działanie jest częstsze. Co więcej — chmur pochodzenia lotniczego robi się zwyczajnie więcej i więcej. NASA w roku 1999 szacowała, że smugi kondensacyjne mogły zwiększać globalną pokrywę chmur cirrusów o około 0.1% do 0.2%. Po powtórzeniu tych badań w roku 2004 wynik był już dużo wyższy i wskazywał na 2-3% udział smug kondensacyjnych w całkowitej pokrywie chmur cirrusów w Stanach Zjednoczonych. To było 20 lat temu! Czekamy na jeszcze świeższe badania. 

Wydaje Ci się, że mało tu pewnych, mocnych stwierdzeń? Niestety, wciąż potrzebujemy więcej wiedzy naukowej na temat wpływu lotnictwa na zmiany klimatyczne — a raczej wpływu poszczególnych składników paliwa na siebie i elementy środowiska. Wiemy, co dokładnie się dzieje: że podczas lotu następują duże emisje dwutlenku węgla, tlenków siarki, sadzy, że na bazie aerozoli i pary wodnej tworzą się chmury. Wiemy, które zjawiska działają ocieplająco, a które ochładzająco. I jak bardzo może się to zmieniać nawet pod wpływem wysokości, na której będzie się tworzyć smuga kondensacyjna.  

Czego jednak jesteśmy pewni, to tego, że każdy rok rosnącej popularności lotów, zwłaszcza tych krótkich, to kolejne ogromne emisje gazów cieplarnianych i szkodliwych substancji, ingerencja w ciśnienie powietrza na wielu poziomach. Te wszystkie substancje zostaną w atmosferze, w przeciwieństwie do aerozoli. Dwutlenek węgla będzie grzał nas o wiele dłużej, niż chmury lotnicze będą chłodzić.  

W 2011 roku wkład lotnictwa w antropogeniczne wymuszenie radiacyjne wyniósł 3,5%. Do “formy” sprzed pandemii wracamy szybko, zbyt szybko, ale jeszcze możemy to zatrzymać. 

Co możesz zrobić?  

Do propozycji, które możesz znaleźć w naszym poprzednim artykule o lotnictwie (wybierz pociąg!), możemy dodać tylko: EDUKUJ. Loty stały się już naszą codziennością i wiele osób po prostu nie zastanawia się już nad alternatywami dla samolotu. Co możesz powiedzieć? Nie lataj tylko dlatego, że możesz! Umieść swoje podróże w szerszym kontekście i zwróć uwagę na ich długofalowe skutki. Aż 88% emisji z lotnictwa generuje lotnictwo cywilne — zwykłe loty pasażerskie. Nie dokładaj się do katastrofy klimatycznej!  

Dla dociekliwych: 

• Zaciekawiło cię pojęcie wymuszenia radiacyjnego? Dowiedz się więcej o tym, jak wyglądało na przestrzeni setek lat: https://klimatziemi.pl/wymuszania-radiacyjne/ 
• Raz a dobrze rozpraw się z teorią spiskową na temat chemitrialsów! Pomoże Ci w tym prof. Szymon Malinowski: https://naukaoklimacie.pl/fakty-i-mity/mit-rzad-swiatowy-kontroluje-klimat-za-pomoca-chemtrails-116 

Jeszcze raz nieoceniona Nauka dla klimatu i świetny wywiad o przyszłości lotnictwa. Jeśli chcesz dowiedzieć się, czy jesteś w pewnym szczególnym 1% społeczeństwa – musisz przeczytać: https://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/jak-duzym-problemem-dla-klimatu-jest-lotnictwo-zapytalismy-eksperta