Zmienność klimatu a woda — Cieplejsze oceany, występowanie powodzi i susz

Zmienność klimatu wpływa na całą Europę39, a jej skutki są odczuwalne nie tylko na lądzie. Oddziałuje również na europejskie zbiorniki wodne – jeziora, rzeki, oceany i morza na całym kontynencie. Ponieważ woda pokrywa większą powierzchnię Ziemi niż ląd, nie jest zaskoczeniem, że wzrost temperatury wody w oceanach stanowi około 93% ocieplenia planety od lat 50. XX wieku⁴⁰. To ocieplenie jest wynikiem rosnącej emisji gazów cieplarnianych, przede wszystkim dwutlenku węgla, co z kolei powoduje, że coraz większa ilość energii słonecznej zostaje uwięziona w atmosferze. Większość takiego uwięzionego ciepła jest ostatecznie magazynowana w oceanach, co wpływa na temperaturę i cyrkulację wody. Wzrost temperatury powoduje także topnienie polarnych
pokryw lodowych. W związku z tym, że całkowita powierzchnia pokrywy lodowej i śnieżnej ulega zmniejszeniu, oddaje ona mniej energii słonecznej do przestrzeni, co skutkuje dalszym ocieplaniem planety. To z kolei powoduje, że więcej wody słodkiej przedostaje się do oceanów, co wpływa na zmianę prądów.

Temperatura wód powierzchniowych poza wybrzeżami Europy rośnie szybciej niż temperatura w światowych oceanach⁴¹. Temperatura wody jest jednym z najsilniejszych regulatorów życia morskiego i jej wzrost już teraz powoduje istotne zmiany w życiu pod wodą, w tym znaczne zmiany w rozmieszczeniu gatunków morskich, jak wynika z raportu EEA Zmiany klimatu, ich oddziaływanie i wrażliwość na te zmiany w Europie, 2016 r. Na przykład dorsz, makrela i śledź w Morzu Północnym migrują ze swoich historycznych stref na północ do chłodniejszych wód, podążając za swoim źródłem żywności – widłonogami. Zmiany te, w tym migracja zasobów ryb komercyjnych, mogą wywrzeć wyraźny wpływ na sektory gospodarki i społeczności zależne od rybołówstwa. Wzrost temperatury wody może również zwiększyć ryzyko występowania chorób przenoszonych przez wodę⁴², na przykład wibriozy w regionie Morza Bałtyckiego.

Od poziomów zasolenia po zakwaszenie — Wkrótce więcej zmian

Zmiany klimatu wpływają również na inne aspekty. Ostatnie doniesienia o dramatycznym zjawisku wybielania raf koralowych⁴³, głównie z powodu wzrostu temperatury wody w Oceanie Spokojnym i Indyjskim, zwróciły uwagę na wpływ, jaki „oceaniczne fale upałów” wywierają na lokalne ekosystemy morskie. Nawet niewielka zmiana któregokolwiek z kluczowych parametrów, na przykład temperatury wody czy poziomu zasolenia lub tlenu, może mieć negatywny wpływ na te wrażliwe ekosystemy.

Na przykład życie morskie w Morzu Bałtyckim – które jest morzem półzamkniętym – jest ściśle powiązane z lokalnym poziomem zasolenia i tlenu⁴⁴. W cieśninie Kattegat, gdzie panuje stosunkowo wysoki poziom zasolenia i tlenu, żyje ponad 1000 gatunków morskich, ale ich liczba spada do zaledwie 50 gatunków w północnych częściach Zatoki Botnickiej i w Zatoce Fińskiej, gdzie zaczynają dominować gatunki słodkowodne. Wiele przewidywań dotyczących klimatu sugeruje, że wyższe opady w regionie Morza Bałtyckiego mogą prowadzić do zmniejszenia zasolenia wody⁴⁵ w niektórych częściach Morza Bałtyckiego, co wywiera wpływ na miejsce zamieszkania różnych gatunków.

W Morzu Bałtyckim wzrost temperatury wody spowodowany zmianami klimatu przyczynia się również do dalszego rozwoju ubogich w tlen „martwych stref”, gdzie życie morskie⁴⁶ nie ma racji bytu. Zakłada się, że Morze Śródziemne doświadczy wzrostu temperatury i również zasolenia w wyniku zwiększenia parowania i zmniejszenia ilości opadów.

Szacuje się, że oceany – największy pochłaniacz dwutlenku węgla na naszej planecie – pochłonęły około 40% całości dwutlenku węgla emitowanego przez ludzi od czasu rewolucji przemysłowej. W badaniu opublikowanym w magazynie Nature⁴⁷ stwierdzono, że zmiany rozkładu cyrkulacji oceanicznej wpływają na to, ile dwutlenku węgla są w stanie pochłonąć oceany. Każde zmniejszenie zdolności oceanów do wychwytywania dwutlenku węgla z atmosfery prawdopodobnie zwiększy jego ogólne stężenie w atmosferze i tym silniej przyczyni się do zmian klimatu. 

Zakwaszanie – w wyniku którego oceany pochłaniają więcej dwutlenku węgla i wytwarzany jest kwas węglowy – jest również zagrożeniem, które cały czas się nasila. Ze względu na spadek pH wody morskiej trudniej jest omułkom, koralowcom i ostrygom budować z węglanu wapnia swoje skorupy lub szkielety, co sprawia, że stają się bardziej wrażliwe i podatne na zagrożenia. Zakwaszanie może również wpływać na fotosyntezę u roślin wodnych.

Europa nie jest zabezpieczona. W nadchodzących latach spodziewane jest dalsze zakwaszenie⁴⁸ wód otaczających Europę. Obserwowane spadki poziomów pH wody są niemal identyczne w różnych ocenach na całym świecie i w morzach Europy. Obniżenie pH w najdalej wysuniętych na północ morzach Europy, w Morzu Norweskim i w Morzu Grenlandzkim, tak naprawdę przekracza średnią światową.

Czy hollywoodzki scenariusz stanie się rzeczywistością?

Nietypowe i ekstremalne warunki pogodowe stanowią często wielkie newsy i dobre tematy filmowe. Dlatego połączenie tematyki zmian dot. wód i klimatu jest świetną kombinacją dla filmowców. Film fantastycznonaukowy Pojutrze z 2004 r., który przedstawiał Europę Północną i Amerykę Południową w przededniu nowej epoki lodowcowej w wyniku zaniku Prądu Zatokowego w wodach Oceanu Atlantyckiego, pokazał widzom zagrożenia wynikające ze zmian klimatu. Nowe badania49 sugerują, że mimo iż takie skrajne warunki katastroficzne są mało prawdopodobne, zmiany klimatu faktycznie wpływają na Prąd Zatokowy i inne prądy, które stanowią część złożonego systemu cyrkulacji w Oceanie Atlantyckim, znanego pod formalną nazwą „atlantycka południkowa cyrkulacja termohalinowa” (lub AMOC). Inne nowe badania⁵⁰ pokazują, że cyrkulacja atlantycka jest najsłabsza od co najmniej 1600 lat, oraz sugerują osłabienie lub spowolnienie prądu.

Cyrkulacja atlantycka działa jak przenośnik taśmowy, transportując ciepłą wodę z Zatoki Meksykańskiej i wybrzeża Florydy do północnego Atlantyku i do Europy. Na północy prąd ciepłej wody ulega ochłodzeniu, staje się gęstszy i opada na niższe głębokości, przynosząc zimniejszą wodę, gdy wraca na południe. Prąd działa jak termostat, przekazując ciepło do zachodniej Europy.

Jak pokazują badania, zaobserwowane osłabienie cyrkulacji atlantyckiej doprowadziło do obniżenia temperatury wód powierzchniowych w częściach północnego Atlantyku. Wynika to prawdopodobnie z nasilenia topnienia lodu słodkowodnego z Arktyki i Grenlandii oraz z wpływu stopionej wody słodkiej na rejony nazywane Północnoatlantyckim Wirem Subpolarnym⁵¹, który jest kluczowym elementem cyrkulacji atlantyckiej. Na prądy oceaniczne wpływa sposób, w jaki strumienie wody przepływają przez różne głębokości, gdzie opadają, jak szybko i jak głęboko opadają, zanim przeniosą się do wyższych warstw, i tak dalej.

Powodzie, susze i inne ekstremalne zjawiska pogodowe nasilają się

Szczególną uwagę zwraca się na prawdopodobne nasilanie się ekstremalnych warunków pogodowych w całej Europie. Począwszy od „wiru polarnego” lub „bestii ze wschodu” zimą na przełomie lat 2017 i 2018, która przyniosła ze sobą wyjątkowo zimne wiatry arktyczne do wielu części Europy, po falę upałów „Lucyfer” latem 2017 r.⁵² – Europejczycy mogą spodziewać się większego narażenia na nietypowe, ekstremalne temperatury⁵³.

Kluczowym elementem zmian klimatu jest wpływ na cykl wodny Ziemi⁵⁴, który nieustannie dostarcza wodę z naszych oceanów do atmosfery, na ląd oraz do rzek i jezior, a następnie z powrotem do naszych mórz i oceanów. Zmiany klimatu zwiększają poziom pary wodnej w atmosferze i sprawiają, że dostępność wody jest mniej przewidywalna. Może to prowadzić do intensywniejszych opadów deszczu na niektórych obszarach, podczas gdy inne regiony mogą doświadczać trudniejszych warunków suchych, zwłaszcza w miesiącach letnich.

W wielu regionach w Europie już występują warunki sprzyjające bardziej ekstremalnym powodziom i suszom, jak wynika z raportu EEA Zmiany klimatu, ich oddziaływanie i wrażliwość na te zmiany w Europie⁵⁵. Topnieją lodowce oraz zmniejsza się pokrywa śnieżna i lodowa. Zmianom ulega rozkład opadów, w wyniku czego wilgotne regiony w Europie stają się ogólnie jeszcze bardziej wilgotne, a regiony suche jeszcze bardziej suche. Jednocześnie ekstremalne zjawiska pogodowe będące wynikiem zmian klimatu, takie jak fale upałów, obfite opady i długotrwałe susze, występują coraz częściej, a poziom ich intensywności wzrasta.

Bardziej ekstremalne fale upałów występują już w południowej i południowo-wschodniej części Europy, która prawdopodobnie będzie „gorącym punktem” zmian klimatu. Poza wpływem na zdrowie człowieka skrajne warunki cieplne prowadzą również do wzrostu parowania, co często jeszcze bardziej ogranicza zasoby wodne w obszarach, w których występują już niedobory wody. Latem 2017 r. podczas fali upałów „Lucyfer” odnotowano rekordowo wysoką temperaturę wynoszącą ponad 40°C w południowych regionach Europy, od Półwyspu Iberyjskiego po Bałkany i Turcję. Skrajne ciepło było przyczyną licznych ofiar śmiertelnych oraz wywołało suszę, która zniszczyła uprawy i spowodowała wiele pożarów lasów. W Portugalii doszło do szeregu pożarów, przynoszących śmierć, po wcześniejszej fali upałów, która w połączeniu z bieżącymi warunkami suszy sprawiła, że lasy były bardziej podatne na pożary.

Zmiany klimatu przyczyniły się również do zwiększenia średniej temperatury wody w rzekach i jeziorach, a także do skrócenia długości okresów występowania pokrywy lodowej. Zmiany te, wraz z nasileniem nurtu wody w okresie zimowym i jego zmniejszeniem w okresie letnim, mają istotny wpływ na jakość wody i ekosystemy słodkowodne. Niektóre ze zmian wywołanych zmianami klimatu potęgują inne presje na siedliska wodne, łącznie z zanieczyszczeniem środowiska. Na przykład niższe natężenie przepływu wody spowodowane zmniejszeniem ilości opadów doprowadziłoby do wyższego stężenia zanieczyszczenia, ponieważ występuje mniejsza ilość wody, która rozrzedza zanieczyszczenie.

Planowanie i adaptacja

Łagodzenie zmian klimatu – ograniczenie emisji gazów cieplarnianych – jest kluczowym elementem polityki UE w zakresie zmian klimatu. Jednak doświadczenia i przewidywania dotyczące większej liczby powodzi, susz, podnoszenia się poziomu mórz i innych ekstremalnych warunków pogodowych sprawiają, że organy publiczne w całej UE coraz częściej podejmują działania mające na celu dostosowanie do nowej rzeczywistości klimatycznej. Wykorzystywanie i marnowanie mniejszej ilości wody stanowi kluczowy element tych strategii adaptacyjnych. Państwa europejskie posiadają strategie i plany adaptacyjne⁵⁶ oraz przeprowadzają odpowiednie oceny narażenia i ryzyka, które pomogą im w radzeniu sobie ze skutkami zmian klimatu.

Ukierunkowane przepisy UE wspierają takie oceny ryzyka i podatności na zagrożenia. W szczególności unijna dyrektywa powodziowa⁵⁷ nakłada na państwa członkowskie obowiązek określenia stref zagrożenia powodziowego na wodach śródlądowych i wzdłuż linii brzegowych, aby przewidywać zagrożenia związane ze zmianami klimatu, oraz podjęcia działań na rzecz wyeliminowania tych zagrożeń.

Projekty budowlane – formalnie nazywane „szarą adaptacją” ze względu na powszechne stosowanie betonu – zdominowały działania w zakresie adaptacji do zmian klimatu. Weźmy  pod uwagę na przykład Wenecję, która słynie nie tylko ze swojego dziedzictwa kulturowego, lecz także z regularnych powodzi. Oczekuje się, że podnoszenie się poziomów mórz spowoduje jeszcze częstsze powodzie w mieście. Dlatego Wenecja rozpoczęła realizację ambitnego, wielomiliardowego projektu wybudowania podwodnych zapór, które można podnosić w przypadku ekstremalnie wysokich pływów. Jest jednak mało prawdopodobne, że ten projekt zapobiegnie regularnemu zalewaniu nisko położonych miejsc, na przykład Placu Świętego Marka.

Również Holandia przez całe stulecia budowała wały i zapory przybrzeżne mające zatrzymywać wodę. Jednak po zdaniu sobie sprawy z niedociągnięć produkowanych struktur władze holenderskie zaczynają teraz stosować połączenie tych struktur i naturalnych sposobów ograniczania ryzyka powodziowego. Ze względu na dysponowanie mniejszym budżetem i przewidywanym nasilaniem się skutków zmian klimatu coraz więcej miast, regionów i krajów sięga po bardziej ekologiczne rozwiązania oparte na działaniu przyrody, aby w ten sposób odpowiadać na zmiany klimatu w bardziej zrównoważony sposób. Na przykład, podobnie jak parki i lasy, „niebieskie obszary”, takie jak rzeki i jeziora, mogą mieć efekt chłodzący i przynosić ulgę podczas upałów, zwłaszcza w miastach, w których zwykle panują wyższe temperatury niż w ich okolicy ze względu na gęstą zabudowę betonową. Niebieskie i zielone obszary w miastach mogłyby również wychwytywać i gromadzić nadmiar wody w okresach intensywnych opadów i powodzi, pomagając tym samym w ograniczaniu szkód.

Setki miast, regionów i całych krajów podejmują obecnie działania na rzecz dostosowania się do zmian klimatu i łagodzenia ich skutków oraz koordynują⁵⁸ swoje działania na szczeblu globalnym w celu wymiany najlepszych praktyk. Coraz więcej z nich wykorzystuje innowacyjne technologie w celu minimalizacji szkód spowodowanych przez powodzie lub susze, lecz także poprawy ochrony środowiska naturalnego i jakości życia miejscowej ludności. Obejmują one tworzenie zielonych dachów pokrytych roślinnością (Hamburg i Bazylea) i budowę większej liczby zielonych parków (Rotterdam); oba rozwiązania mogą przyczyniać się do wychwytywania wody powodziowej, a także zapewniać chłodzenie i izolację cieplną.

Niektóre działania adaptacyjne są ukierunkowane na wykorzystywanie wody w konkretnych sektorach związanych z wysokim zużyciem wody, na przykład w rolnictwie. Na przykład w celu złagodzenia skutków susz gospodarstwo w regionie Alentejo⁵⁹ w południowej Portugalii wdrożyło szereg zrównoważonych technik gospodarki rolnej. Należą do nich techniki rolno‑leśne w gospodarowaniu ziemią, w których wykorzystuje się drzewa i krzewy w połączeniu z dywersyfikacją upraw, aby zwiększyć produktywność gruntów i ich odporność na susze. Stosuje się również nawadnianie kroplowe w celu zmniejszenia zużycia wody i wypasanie lokalnych zwierząt na zalesionych pastwiskach.

Najlepszym rozwiązaniem jest uznanie przyszłych skutków i przygotowanie się na nie w odpowiednim czasie. Na szczęście istnieje całe mnóstwo innowacyjnych środków i metod, które są już testowane i wdrażane w całej Europie. Wiedza ta, dostępna za pośrednictwem europejskiego portalu adaptacyjnego Climate‑ADAPT⁶⁰, może być źródłem inspiracji dla innych w obliczu podobnych wyzwań.