Znaczenie klimatyczne obszarów polarnych

Rozdział I

Charakterystyka i położenie obszarów polarnych


Obszary polarne na Ziemi można podzielić ze względu na położenie geograficzne: na półkuli południowej- Antarktyda i na północnej- Arktyka




Obaszary Powierzchnia lądu w km2
pokryta lodem wolna od lodu razem
Na półkuli N:
Kanadyjski 155 399 2 512 290 2 667 690
Rosji 64 750 2 253 290 2 318 040
Grenlandia 1 864 790 310 800 2 175 590
Alaska - 416 990 416 990
Svalbard 51 800 10 360 62 160
Razem 7 640 470
Na półkuli S:
Antarktyda 14 037 700 - 14 037 700
Źródło: „Świat polarny” P. D. Baird (str. 17)



1.Charakterystyka i położenie Arktyki

Północną część globu ziemskiego zajmuje obszar zwany Arktyką. Jest to głównie region morski z wieloma wyspami, otoczony północnymi krańcami kontynentów Europy, Azji i Ameryki Północnej. Jego nazwa pochodzi od gwiazdozbioru Wielkiej Niedźwiedzicy zawieszonego nad nim na nieboskłonie (arctos w języku greckim znaczy niedźwiedź). Zajmuje obszar około 25 mln km2, w tym 14 mln km2 to obszar morski, resztę stanowią lądy.
Obszar, który zajmuje jest różny i zależny od sposobu wyznaczania jego granic. Granica ta może być:
- astronomiczna- zgodna z przebiegiem koła podbiegunowego północnego to jest równoleżnika o wartości 66o33’,
- klimatyczna- jest nią izoterma średniej temperatury najcieplejszego miesiąca, lipca o wartości +10o C,
- wieloletniej marzłości- południowa granica występowania przez cały rok przemarzniętego gruntu,
- botaniczną- którą stanowi północna granica zasięgu zwartych lasów przechodzących za nią w tundrę lesistą.
Obszar morski stanowi Morze Arktyczne, którego basen podobnie jak Oceanu Atlantyckiego, którego jest częścią, powstał w wyniku procesu spreadingu (rozprzestrzeniania się dna oceanicznego, które następowało w wyniku wydobywania się law bazaltowych przez szczelinę ryftową istniejącą pomiędzy dwiema rozsuwającymi się płytami litosfery i rozchodzenia się w przeciwnych kierunkach), który zaistniał w górnej kredzie i trzeciorzędzie. Dno Morza Arktycznego ma urozmaiconą rzeźbę, Występują tam grzbiety niczym podwodne łańcuchy górskie wzniesione 2-3 tys. m pond dno oraz baseny o głębokości sięgającej 4-5 tys. m. Powierzchnię morza w znacznej części jego obszaru pokrywa lód morski tzw. pak lodowy będący w stałym ruchu, dryfujący. Zimą zajmuje powierzchnię około 11 mln km2 i ma średnicę około 3000 km, zaś latem w wyniku topnienia jego krawędziowych partii powierzchnia zmniejsza się do 8 mln km2. Tak wielka lodowa pokrywa miejscami spękana, z przestrzeniami wodnymi ma niewielką grubość od 2 m na północ od Syberii do 6 m na północ od wysp Archipelagu Arktycznego, zaś w rejonie bieguna 3,6 m. W partiach brzeżnych lód jest silnie spiętrzony w tzw. torosy.
Wybrzeża morza Arktycznego są głównie pochodzenia lodowcowego tj. fiordowe, szkierowe, mierzejowe, zalewowe, deltowe, klifowe a więc będące efektem działania zarówno procesów niszczących lodowca, ale także procesów akumulacyjnych tak lodowca jak i wód roztopowych.
W regionie Arktycznym występują wyspy (o łącznej powierzchni 3,8 mln km2) zróżnicowanej wielkości, pokryte częściowo lodowcami (od kilkunastu do 100% powierzchni) o górskim krajobrazie, porośnięte miejscami roślinnością tundrową. Do najważniejszych należą:
1. w części euroazjatyckiej:
a. Wrangla,
b. Nowosyberyjskie,
c. Ziemia Północna,
d. Svalbard (Spitsbergen, Jan Mayen, W. Niedźwiedzia i in.),
e. Owcze,
f. Islandia,
2. w części północnoamerykańskiej:
a. Grenlandia,
b. Ziemia Baffina,
c. Ellesmere’a,
d. Devon,
e. Banksa,
f. Ks. Walii,
g. Wiktorii,
h. Peary’ego.

Morze Arktyczne poprzez Cieśninę Beringa ma wąskie (85 km) połączenie z Oceanem Spokojnym.
W obszarach lądowych Arktyki panuje klimat polarny o temperaturach latem 5-10oC powyżej zera i ujemnych zimą. Opady są niewielkie 200-300 mm, nieco większe w obszarach górskich. Gleba jest przemarznięta, mało żyzna, porośnięta kępami tundry. Wśród przedstawicieli fauny wyróżnić można niedźwiedzie polarne, woły piżmowe, renifery, lisy, wilki, lemingi, ptactwo wodne. Warunki życia człowieka są tutaj najbardziej surowe w skali globu. Stąd mieszka tutaj niewielka populacja ludności, średnio jedna osoba na kilku km2.
Charakterystyka i położenie Antarktydy


Antarktyda jest największą pustynią świata. według najnowszych pomiarów powierzchnie tego kontynentu wynosi 14 000 000 km2, Antarktyda jest więc większa niż Europa, albo Stany Zjednoczone i Meksyk razem wzięte. Najbardziej surowy, najtrudniej dostępny, najbardziej odległy i najwyższy kontynent na Ziemi, w 98% pokryty jest grubą warstwą lodu. Czy można wyobrazić sobie coś równie smutnego? Człowiek w tej krainie jest czymś zupełnie wyjątkowym.(zdjęcie str. 565)
Jeśli odwróci się płaski talerz do góry dnem i postawi go w wodzie, wyobrażenie o lodowej Antarktydzie będzie najwłaściwsze. Widać wtedy centralny, wysoki płaskowyż, na którym leżą biegun geograficzny i biegun geomagnetyczny, widać skłon kontynentu i lodowy brzeg, graniczący z wodą. Kopułę lodową gdzieniegdzie przebijają skaliste szczyty gór. Średnie wzniesienie Antarktydy nad poziom morza wynosi 2020 m. Długość linii brzegowej- ponad 30 tys. km, z czego tylko 1,5 tys. km stanowi brzeg skalny, reszta zaś to brzegi lodowe lodowców szelfowych i strumieni lodowcowych. Na Antarktydzie są dwa czynne wulkany: Erebus i Terror oraz wulkan na wyspie Deception.
Wokół bieguna południowego leży centralny obszar Antarktydy, którego granicą jest izohipsa 3000-3200 m. Przerażająco monotonna, płaska, biała powierzchnia o szybko ginącym horyzoncie z ciemnosinym niebem i świecącą nie zachodzącego latem słońca. Coś równie groźnego i zarazem fascynującego trudno sobie wyobrazić.
Powierzchnia płaskowyżu Antarktydy pokryta jest śniegiem i firnem (ostatnia faza metamorfizacji śniegu przez wyciskanie z śniegu powietrza). Śnieg przekształca się w lód dopiero na głębokości poniżej 120 m (duże niekiedy nawet 4500 m. Ogromny nacisk masy lodowej na skalne podłoże powoduje, że prawie cały ląd pod pokrywą lodową wciśnięty jest poniżej poziomu morza, średnio 600 m, a miejscami nawet 2500 m. Aż 1/3 powierzchni podłoża skalnego leży poniżej poziomu oceanu.
Napierający z wnętrza kontynentu lód powoduje wysuwanie się jęzorów lodowcowych w głąb morza, niekiedy na kilkaset kilometrów. Woda morska rozmywa, a fale wywołane pływami lub wielkim sztormem łamią jęzory lodowców. Rodzą się góry lodowe. Ich ogrom jest czasem trudny do wyobrażenia. Średnia wysokość nadwodnej części pływających olbrzymów waha się od 30 do 50 m, zaś części podwodnej od 165 do 275 m.
Jak obliczono, na powierzchni Oceanu Lodowatego Południowego pływa około 218 000 gór lodowych. Po słonych oceanie pływa ogromna masa słodkiej wody. Objętość wody słodkiej, jaką można otrzymać z pływających wokół Antarktydy gór lodowych, oceniono na 2077 km3 (a objętość całego lądolodu obszarów polarnych na 2 690 412 km3 co w ekwiwalencie wody wynosi 2 421 371 km3).
Na Antarktydzie jest kilka niezwykłych jezior. Jedno z nich nigdy nie zamarza, ponieważ zasolenie jego wód jest znaczne. Istnieje również jezioro zamarznięte na powierzchni, lecz w głębi, na kilkudziesięciu metrach, mające temperaturę wody dochodzącą do 20oC. Jezioro to zasilane jest z gorących źródeł, gdyż leży w obszarze aktywności wulkanicznej. Są jeziora w głębi kraterów o słodkiej wodzie na powierzchni, a słonej, tym samym cięższej, przy dnie. Rzek jest mniej. Ich powstawanie może się wiązać z czymś niezwykłym, np. na stacji Mołodiożnaja w 1970 roku przepełnione jezioro przerwało brzegi lodowe i tysiące metrów sześciennych wody wyciekło w parę dni do morza.
Gdzie jest słodka woda, tam jest życie. Chociaż ubogie i nieliczne, spotyka się w oazach mchy i porosty, a w wodzie glony. Znacznie bogatszy jest rejon Antarktydy Zachodniej i wysp oceanicznych, gdzie występują nawet owady, a wśród roślinności także dwa gatunki traw.
Zimne wody Antarktydy zasobne są w kryle, małże, ryby, foki i wieloryby. Występuje tu wiele ptaków morskich, takich jak wydrzyki i albatrosy oraz gatunków pingwinów. (zdjęcie)
Miejsca niepokryte lodem różnią się od lodowej pustyni klimatem lokalnym oraz charakterystyczną rzeźbą terenu. Wszystkie oazy w przeszłości były pokryte lodem i wycisnął on na nich wyraźne piętno. Zwykle są to tereny o pagórkowatych, obłych wzniesieniach skalnych i charakterystycznej rzeźbie skał. Głębokie doliny i misy skalne, po cofnięciu się lodu, wypełnia woda, tworząc niekiedy głębokie jeziora. Ogromna suchość powietrza w oazach, silne nagrzanie i ochładzanie skał powodują kruszenie powierzchni skalnej. Wiejące u brzegów kontynentu huraganowe wiatry wywiewają części ruchome (pył, piasek i żwir), a wiatr i twarde kryształy śniegu w bardzo niskiej temperaturze rzeźbią charakterystyczne formy skalne.
Antarktyda ma tak nieprzyjemny klimat i krajobraz, iż ludzie nigdy nie osiedlili się tu na stałe. Jej jedynymi mieszkańcami są odwiedzający ją naukowcy, prowadzący prace badawcze.(zdjęcie)
Antarktyda nie należy do żadnego kraju. Ponieważ jest zasobna w złoża mineralne, a otaczające ja wody w ryby, różne kraje roszczą sobie pretensje do tych terenów. Traktat o wspólnych badaniach naukowych i utrzymaniu pokoju na Antarktydzie w 1959r. podpisało 12 krajów (obecnie 38). W 1991r. zakazano wydobywania zasobów mineralny na 50 lat, co stanowi uwieńczenie wysiłków zmierzających do utrzymania tej dzikiej przestrzeni w stanie nienaruszonym i nie eksploatowanym.

Rozdział II

Klimat


Atmosferę spośród innych komponentów środowiska ziemskiego najbardziej wyróżnia niezwykła zmienność jej fizycznych stanów. Poszczególne elementy meteorologiczne przyjmują różne wartości, które zmieniają się z dnia na dzień i systematycznie w ciągu roku. W jednych miejscach zakres ich wahań bywa względnie mały, w innych nieporównywalnie duży. Z tej zmienności stanów pogodowych wyłania się ich powtarzalność w danym miejscu, często różna od stwierdzonej w niedalekim sąsiedztwie, a bywa, że podobna obserwowanej na bardzo odległym obszarze.
W okresach wieloletnich w danym miejscu utrwala się zwykle pewne spektrum frekwencji pogód, nieraz z jednym określonym typem jako dominującym lub kilkoma przeważającymi. Stabilizuje się określone, mniej lub bardziej wyraziste, następstwo pogód będących chwilowymi stanami atmosfery wyłania się pewien stan przeciętnym, możliwy do scharakteryzowania i paramentryzacji w przekroju wieloletnim, zwanym klimatem.(W. E.G.Ś. str. 243 tom 5)
Klimat- całokształt warunków pogodowych charakterystycznych dla danego obszaru lub miejsca, kształtujący się pod wpływem położenia geograficznego i właściwości fizycznych tego obszaru, określony na podstawie wieloletnich obserwacji. O kształtowaniu się klimatu decydują: promieniowanie słoneczne, obieg wody i cyrkulacja atmosfery. Przebieg zjawisk i procesów wpływających na klimat zależy od czynników geograficznych (szerokości geograficznej, wysokości nad poziomem morza, rzeźby powierzchni Ziemi, charakteru podłoża i jego pokrycia), a także działalności człowieka. Klimat przejawia się poprzez elementy klimatyczne, do których należą: promieniowanie słoneczne, uwarunkowana nim temperatura powietrza, wilgotność, zachmurzenie i opady oraz ciśnienie atmosferyczne i związane z nim wiatry.
Klimat kuli ziemskiej układają się strefowo, w przybliżeniu- równoleżnikowo. Są to strefy klimatyczne: równikowa, zwrotnikowa, podzwrotnikowa, umiarkowana, okołobiegunowa ( zimna i sucha). W każdej strefie istnieją różne typy klimatu, uwarunkowane wzniesieniem terenu, odległości od oceanów i położeniem w stosunku do nich. Są to klimaty:
górski (chłodny, zwykle bardziej wilgotny niż na nizinach, z piętrami klimatycznymi),
morski (o niewielkich wahaniach temperatury i dość wysokich opadach, z maksimum w zimie; typowy głownie dla strefy umiarkowanej),
kontynentalny (o dużych rocznych wahaniach temperatury- bardzo niska zimą, i niewielkich opadach, z maksimum w lecie; wystę3puje głównie w strefie umiarkowanej),
śródziemnomorski (ciepły, z suchym latem i deszczową zimą; charakterystyczny dla strefy podzwrotnikowej),
monsunowy (ciepły z suchą zimą i deszczowym latem; występuje w strefie podzwrotnikowej i umiarkowanej),
klimat pustyń (skrajnie suchy, zwłaszcza w strefie zwrotnikowej, lecz także w głębi kontynentów strefy podzwrotnikowej i umiarkowanej) i inne.

Klimat obszarów okołobiegunowych

Klimaty obszarów okołobiegunowych kształtują się pod wpływem zasadniczych różnic warunków solarnych i oświetleniowych: bardzo długiego letniego dnia polarnego oraz długiej nocy polarnej. Znaczna ilość energii, uzyskiwanej z promieniowania słonecznego w lecie i z adwekcji cieplnych mas powietrznych, zużywana jest w półroczu letnim na stapianie śniegów i lodów, w mniejszym stopniu na parowanie. Dlatego temperatura najcieplejszego miesiąca nie przekracza tu +10oC, o ile nie znajdują się w pobliżu dodatkowe źródła ciepła, jak np. ciepłe prądy morskie. Woda z powierzchni morza, gdzie są takie prądy paruje intensywnie. Jej wysoka stosunkowo temperatura przyczynienia się stale, a zwłaszcza zimą, do wzrostu chwiejności równowagi powietrza tym większej, im jest ono chłodniejsze. Stąd nad cieplejszymi oceanami w pobliżu lądów, wysp i pól lodowych rozwija się wyjątkowo intensywna cyklogeneza i działalność cyklonalna w zimie (niże- aleucki i islandzki oraz obszary subantarktyczne). Silne wiatry i sztormy są tu zjawiskiem prawie codziennym od początku jesieni do początku wiosny. Przy dużej względnej wilgotności powietrza łatwo dochodzi do kondensacji pary wodnej w powietrzu. Z wyjątkiem obszarów o cechach kontynentalnych panuje na ogół pogoda chłodna, mglista, chmurna bądź pochmurna.
W klimatach wybitnie kontynentalnych amplitudy roczne temperatur są znaczne. Nie osiągają one jednak tych wielkości, jakie spotykane są w strefie poprzedniej, gdyż letnie temperatury są tu niskie.
Środowisko geograficzne regionów polarnych jest tak specyficzne i charakterystyczne, że trudno wyobrazić je sobie mieszkańcowi strefy umiarkowanej. Wydaje się, że wycieczka w góry, ponad granicę lasu, może dać mu pewien pogląd na środowisko strefy polarnej. Na pierwszy rzut oka podobieństwa są wyraźne: niskie temperatury, pola lodowe, ubóstwo roślinności, to cechy charakterystyczne także dla strefy polarnej. Należy jednak tę analogię traktować bardzo ostrożnie. Główną różnicą stanowi ogromna rozległość świata polarnego, obejmującego olbrzymie przestrzenie, arktyczne półzamarznięte morza, obrzeżonego pokrytymi tundrą lądami, które zajmują obszar kilku milionów kilometrów kwadratowych, oraz kontynent Antarktydy, zajmujący pod względem wielkości miejsce między Europą a Ameryką Północną. Jest to środowisko geograficzne najmniej zmienione przez człowieka, środowisko, na którym do dnia dzisiejszego trwa jeszcze okres odkryć przyrodniczych. Mimo rzadkich na tym obszarze osad ludzkich, człowiek musi poznać cały świat, w którym żyje, nie może zaniedbać zbadania żadnej jego części, choćby dostęp do niej był bardzo trudny. Mapa Arktyki jest już prawie w pełni opracowana , natomiast na mapie Antarktyki pozostało wiele białych plam, chociaż prace podjęte w ramach Międzynarodowego Roku Geograficznego dostarczyły w ostatnich latach wielu nowych wiadomości.
Mimo wyraźnej odrębności obszarów polarnych ani ich granice, ani podział nie są łatwe do określenia. Weźmy pod uwagę te charakterystyczne cechy przyrody, które uważa się za właściwe dla krajów polarnych. A więc najpierw wysokie szerokości geograficzne. Tak zwane północne koło podbiegunowe (66o 33’03”N) i jego odpowiednik na południu są liniami matematycznymi, arbitralnie wyznaczonymi na powierzchni Ziemi, które według założenia, mają stanowić granicę między obszarami, na których występuje i na których nie występuje zjawisko Słońca o północy. Fakt, że Słońce posiada ogromną średnicę i że jego promieniowanie świetlne załamują się (zwłaszcza kiedy Słońce jest na linii horyzontu) w sposób raczej trudny do przewidzenia, nie pozwala na ustalenie tej linii z matematyczną dokładnością. „Przypominam sobie spacer o północy dnia 23 czerwca 1937 r. w okolicy ujścia zatoki Repulse, na szerokości geograficznej 66o15’N. Widać było Słońce toczące się wzdłuż horyzontu na północy, a na południu ukazał się nad horyzontem Księżyc w pełni, którego tarcza, wskutek załamania światła, przybrała kształt nerki.”(„Świat polarny” Patrick D. Baird)
Obszar „arktyczny” obejmuje pewne części wybrzeża Zatoki Hudsona aż po równoleżnik 55o N, natomiast północny skrawek Norwegii z pewnością nie ma nawet na równoleżniku 71oN cech arktycznych. Można przeto odrzucić tę linię równoleżnikową, jako nie spełniającą warunku granicy regionów polarnych. Jednakże wysoka szerokość geograficzna z długimi dniami w lecie i nocami w zimie, z olbrzymimi wahaniami w nasłonecznieniu, od prawie zera w zimie aż do maksymalnych długości nasłonecznienia, od prawie zera aż do maksymalnych długości nasłonecznienia w pełni lata, jakie nie występują nigdzie indziej na świecie, jest cechą charakterystyczną, której nie można całkowicie lekceważyć.



Rysunek 1: Refrakcja przy małej wysokości światła


Charakterystyczną cechą klimatu regionów polarnych jest długa surowa zima ze stale panującym ostrym mrozem, przechodząca w krótkie chłodne lato, które z kolei równie gwałtownie przechodzi znów w długą zimę, zgodnie ze starym tradycyjnym powiedzeniem: „tam zawsze panuje zima, tylko w lipcu sanna jest zła”. Drugą cechą, uważaną za typową dla krajów polarnych, jest szczególnie częste występowanie wiatrów oraz rozmaitych typów zamieci śnieżnych. Silne oziębianie spowodowane przez zimno i wiatr, który wywiewa ciepło wytworzone wokół ciała ludzkiego w przestrzeń, jest charakterystyczną cechą polarną jako przeciwstawienie bezwietrznego zimna lasów północy. Często określa się krainy polarne mianem „zimnych pustyń”. Są one rzeczywiście suche, jeśli jako kryterium przyjmie się tylko roczną sumę opadów. Jednakże należy pamiętać, że parowanie jest bardzo nieznaczne, a zmarznięte na kamień podglebie utrzymuje wilgoć w warstwie powierzchniowej. Trudno jednak zgodzić się na określenie jako pustyni obszarów bagiennych, na których w lecie rosną czasem nawet kwiaty, a woda, w swej stałej postaci, znajduje się przez większą część roku na niewielkiej głębokości; człowiek rzadko cierpi z pragnienia na polarnej pustyni. Wieczna marzłoć jest charakterystyczna dla regionów polarnych. Badania nad geograficznym zasięgiem zamarzniętego gruntu są jeszcze bardzo niepełne, ale obszary, na których występuje wieczna marzłoć, trzeba uważać za nie należące do polarnego królestwa. Najważniejszą chyba cechą charakterystyczną regionów polarnych jest brak drzew, z wyjątkiem karłowatych lub krzewiastych brzóz i wierzb. Tundra, poza granicą zasięgu drzew, może być obficie pokryta roślinnością, ale jest to roślinność specjalnego typu.
Charakterystyczne cechy polarne są następujące:
1. wysoka szerokość geograficzna,
2. długa zima, krótkie chłodne lato,
3. mała ilość opadów,
4. wieczna marzłoć,
5. zamarznięte jeziora i morza,
6. brak drzew.

Klimat lądolodu.

1. Promieniowanie
Teoretycznie czas nasłonecznienia w strefie polarnej jest taki sam, jak w niższych szerokościach, z tą różnicą, że w strefie polarnej są okresy nieprzerwanych dni i nocy polarnych, oraz okresy mieszane (dnia i nocy) z wyjątkiem bieguna, gdzie pół roku trwa dzień i pół roku noc. Natomiast natężenie promieniowania (w cal/cm2 min), dochodzące do powierzchni, mimo małego kąta padania promieni słonecznych, jest dość duże, dzięki wielkiej przepuszczalności czystego i zwłaszcza mało wilgotnego powietrza. Ma to duże znaczenie w tundrach i skałach bezśnieżnych w lecie. Na lądolodzie zaś, szczególnie przy świeżym śniegu czy szronie na powierzchni o dużym albedo (zdolność odbijania promieniowania przez daną powierzchnię), do 90%, efekt promieniowania jest silnie obniżony i przy intensywnym wypromieniowywaniu śniegu jako „ciała doskonale czarnego”, bilans termiczny jest niekorzystny.
Długość dni i nocy polarnych oraz maksymalny i minimalny kąt padania promieni słonecznych dla wybranych szerokości przedstawia poniższa tabela.

Tabela 1. Długość dni i nocy polarnych oraz maksymalny i minimalny kąt padania promieni słonecznych dla wybranych szerokości geograficznych
szerokość
geograf. liczba
dni
polar.
od-do liczba
nocy
polar.
od-do liczba dób
miesza-nych kąt padania promieni słonecznych
max 21XII min 21VI
66,5o 1 21.VI 1 21.XII 363 0o 47o
70o 66 21.V-25.VII 66 23.XI-22.I 238 -3,5o 43.5o
74o 98 5.V-10.VIII 92 7.XI-6.II 175 -7,5o 39,5o
78o 123 23.IV-23.VIII 116 26.X-18.II 126 -11,5o 35,5o
82o 146 11.IV-3.IX 137 15.X-1.III 82 -15,5o 31,5o
86o 167 1.IV-14.IX 159 4.X-11.III 39 -19,5o 27,5o
90o 186 21.III-23.IX 179 23.IX-21.III 0 -23,5o 23,5o
Źródło: Kosiba A., Śniegi, lodowce-lądolody, WSiP Warszawa 1978, s. 180.

2. Ciśnienie atmosferyczne i wiatry
W Arktyce maksymalne ciśnienie atmosferyczne przypada na ogół w miesiącach II-III, a minimum w miesiącach VIII-XI, zaś największy spadek od X do XI. Dla lądolodu brak dłuższych serii pomiarów ciśnienia z barografów. Przebieg roczny ciśnienia atmosferycznego odbiega tu nieco od średnich z tej strefy geograficznej. Wiele problemów barometrycznych lądolodu jest jeszcze niezupełnie wyjaśniony, gdyż serie obserwacji są jeszcze zbyt krótkie, kilkuletnie; są to problemy następujące: 1. Jaka jest rozległość i stałość antycyklonu lądolodu i jaki jest jego zasięg ku krawędzi i w górę nad lądolodem? 2. Jak daleko w lądolód sięgają cyklony wędrujące wzdłuż mórz przyległych po stronie zachodniej i wschodniej Grenlandii.
Ciśnienie atmosferyczne tuż nad lądolodem jest znacznie większe niż w tych samych wysokościach nad przyległymi wodami, zwłaszcza w zimie dlatego w zimie dominuje wokół Grenlandii cyrkulacja południkowa. W centralnej Arktyce w dolnej troposferze roczna częstość cyklonów jest prawie taka sama jak antycylonów, ale cyklony są najczęstsze w lecie i jesieni, a antycyklony na początku zimy i na wiosnę. Największe gradienty termiczne i baryczne w pasie krawędziowym są w zimie i wówczas wzmagają się wiatry o przewadze składowej południowej, a w części zachodniej od południa i południo-wschodu, w części wschodniej od północny i północo-zachodu. Mimo małych gradientów ciśnienia atmosferycznego w centralnym obszarze lądolodu zupełna cisza prawie nie występuje.
Prędkości wiatrów w środku lądolodu są niewielkie, np. średnia roczna w Esmitte 4-5 m/s, maksymalna średnia miesięczna ok. 6 m/s, w grudniu, a minimalna średnia miesięczna około 4 m/s w VII-VIII; maksimum absolutne 17-18 m/s. W przebiegu prędkości w ciągu doby brak wyraźnej cykliczności. Wzdłuż kulminacji lądolodu cisze zachodzą rzadko. Prędkości rosną ku krawędziom, gdzie występuje ich maksimum.

3. Temperatura
Średnie roczne temperatury według szerokości geograficznej zredukowane do poziomu morza, wykazują, że w niższych szerokościach lądy są cieplejsze od morza, a w strefie subarktycznej i arktycznej jest odwrotnie. Średnią roczną temperaturę powierzchni lądolodu na poziomie rzeczywistym (nie zredukowaną do poziomu morza) ilustrują izotermy na poniższym rysunku.

Rysunek 2. Izotermy średniej rocznej temperatury Grenlandii (wg. Diamonda).

Źródło: Kosiba A., Śniegi, lodowce-lądolody, WSiP Warszawa 1978, s. 134.

Liczba pomiarów temperatury firnu (lodu ziarnistego) wzdłuż różnych tras na lądolodzie z wielu wypraw jest już tak duża, że pozwala na wykonanie mapy izoterm średniej temperatury roku. Najniższa średnia temperatura roku przypada wzdłuż osi kulminacji lądolodu, północnej części dochodzi ona do –32o, a obszar objęty izotermą –30o stanowi dość duży procent. Na południowym lądolodzie najniższa temperatura wynosi około –18o. Na północnym lądolodzie najniższe temperatury roku nie pokrywają się z największymi wysokościami, wypadają one na północ od największych wysokości, na co wpływa większa szerokość geograficzna i większy stopień kontynentalizmu. Dominuje jednak, że wpływ wysokości, bo izotermy przebiegają w dużej mierze równolegle do izohips (linia łącząca punkty o tej samej wysokości względem przyjętego poziomu) i do krawędzi lądolodu; jest to wyrazem kontrastu zimnego wnętrza i cieplejszych nadbrzeży; wskutek tego gradienty poziome temperatury od wybrzeży ku kulminacji lądolodu.
Dotychczasowe obserwacje temperatur na lądolodzie świadczą o dużej zmienności średnich temperatur miesięcznych, co przedstawia tabela 2.

Tabela 2. Elementy klimatyczne wybranych stacji nadbrzeżnych Grenlandii

Stacja Temperatura (oC) Prężność pary Suma opadów Liczba dni z opadem
średnia dobowa ampl. dobowa max
abs. mim
abs. mm mm max/
dobę
Wybrzeże W

Upernavik
H 35 m
φ72o47’
λ56010’W

I
III
V
VII
IX
XI
Rok
-17,0
-18,4
-2,4
6,0
1,5
-7,3
-6,4
6,9
9,2
7,3
7,5
5,3
5,2
6,9
8,0
11,5
18,0
19,0
14,7
8,0
19,0
-38,0
-39,0
-25,0
-7,0
-13,0
-25,0
-40,0
1,1
1,2
3,7
6,5
4,7
2,3
3,2
9
9
11
21
30
17
186
6,0
14,0
18,0
33,5
35,0
37,0
37,0
13,5
12,2
10,5
5,1
9,1
15,2
120,2

Jakobshavn
H 31m
φ69o13’
λ51003’W

I
III
V
VII
IX
XI
Rok -13,5
-12,5
0,6
8,2
2,5
-7,6
-3,9 7,1
8,3
7,0
6,6
6,0
6,3
6,9 8,3
10,2
17,1
19,4
17,0
10,0
20,3 -36,0
-39,0
-20,5
0,0
-11,1
-26,5
-36,4 10
14
20
35
41
21
269 10,7
22,2
15,6
39,0
23,8
29,0
43,2 9,7
8,8
9,3
8,9
12,0
11,2
114,2
Wybrzeże E

Nord
H 35m
φ81o36’
λ37040’W
I
III
V
VII
IX
XI
Rok
-29,9
-32,5
-10,9
4,2
-7,8
-24,3
-16,4
7,4
7,9
6,8
6,0
5,5
7,9
6,9
-8,8
-17,8
2,4
10,3
7,2
3,5
16,3
-45,6
-47,0
-27,9
-5,3
-25,0
-40,7
-51,1

23
8
3
12
21
35
204
28,7
3,6
3,2
14,0
18,3
33,4
33,4
11,7
8,2
4,7
3,4
10,2
11,6
95,5

Angmag
ssalik
H 29m
φ65o37’
λ 37039W’
I
III
V
VII
IX
XI
Rok -6,8
-5,7
2,1
7,4
4,2
-3,1
-0,4 6,1
7,9
7,5
8,1
6,0
4,9
6,8 6,6
8,5
17,9
22,9
20,2
10,2
25,3 -28,7
-22,5
-13,7
-3,5
-7,1
-18,1
-28,7 2,4
2,5
4,4
6,0
4,8
3,0
3,8 58
62
54
35
76
86
770 44,0
32,0
38,0
40,0
79,0
70,0
84,0 11,6
12,7
9,5
7,5
10,7
12,8
130,0
Źródło: Kosiba A., Śniegi, lodowce-lądolody, WSiP Warszawa 1978, s. 181.

Średnia zmienność temperatur dobowych jest duża zwłaszcza w fazach ocieplenia. Na lądolodzie znacznie częstsze i większe są maksymalne skoki ocieplenia z dnia na dzień (0o,+33o), niż ochłodzenia (0o,-22,6o). Amplitudy na lądolodzie są małe niż w wyższych obszarach lądolodu, a w niższych obszarach – topnienia w godzinach południowych pochłaniającego ogromne ciepło, wydzielane znów w nocy w czasie zamarzania przy niskim słońcu. W zimie, zwłaszcza w czasie nocy polarnej, amplitudy dobowe są znikome, także na wybrzeżach.


Rozdział III

Dziura Ozonowa nad biegunami


Początek "sprawy ozonowej" datuje się na grudzień 1973 roku, kiedy to F. Sherwood Rowland i Mario Molina ogłosili artykuł, w którym pokazali, że produkowane przez człowieka freony (tzw. CFC - związki chloru, fluoru i węgla) niszczą warstwę ozonową na Ziemi. Chemia tego procesu jest bardzo złożona. Uwalniany pod wpływem promieni UV chlor łączy się z tlenem, odłączając jeden jego atom od cząsteczki ozonu i przekształcając go w tlen molekularny (O2). W ten sposób warstwa ozonowa jest niszczona, a tworzona w jej miejsce "dziura" zaczyna przepuszczać całe "twarde" promienie UV, niszczące żywe komórki. Wszystko to zaś odbywa się z początku tylko nad Antarktydą, gdyż jedynie tam, w specyficznych warunkach, w temperaturze ok. minus 80 stopni C, w zupełnej ciemności, na powierzchni kryształków lodu chlor "wymrażany" jest ze związków, w których się znajduje. Wszystko to w dodatku odbywać się musi w ciągu zimy polarnej, kiedy to potężny jak tajfun wir otacza Antarktydę, izolując ją od reszty świata. Z nastaniem wiosny promienie Słońca przebijają się znad horyzontu, uruchamiane zostają reakcje fotochemiczne, w wyniku których ozon ulega zniszczeniu, a jego miejsce zajmuje tlenek chloru i tlen. I to tę właśnie wiosenną dziurę nadantarktyczną zauważono po raz pierwszy na początku lat osiemdziesiątych, potwierdzając tym samym pierwsze przepowiednie Rowlanda i Moliny i wywołując wielkie poruszenie. Na pierwszych stronach gazet pojawiły się wielkie tytuły w stylu: "Dziura większa niż USA rozszerza się i zagraża światu". Odbyły się wielkie konferencje prasowe, sympozja i spotkania, które znalazły finał w słynnym "protokole z Montrealu" (1987). Produkcję freonów postanowiono ograniczyć, a w końcu całkiem zlikwidować, zastępując je innymi, mniej groźnymi dla ozonu substytutami. Tymczasem wiele wskazuje na to, że dziura istniała i wcześniej, być może nawet "od zawsze" - tylko że nikt się nią nie zajmował i nikt się jej nie obawiał.

Była dziura, nie ma dziury...

Trzeba odróżnić fakty od ich interpretacji. Faktem jest, że każdej wiosny nad Antarktydą tworzy się "dziura ozonowa", tak jak faktem jest, że zanika ona później w ciągu kilku tygodni, by "rozpłynąć się" w atmosferze, kiedy to wir zanika, a bogate w ozon powietrze wpada do dziury - aż do następnej wiosny. Faktem jest, że to chlor właśnie wchodzi w reakcje z ozonem, powodując jego niszczenie, i faktem jest również, że chlor zawarty jest we freonach, których natura sama nie wytwarza i których rosnąca koncentracja w atmosferze jest dziełem człowieka. To są fakty!

Ale dalej zaczyna się już sfera czystej - a raczej brudnej właśnie, jak utrzymują Maduro i Schauerhammer - interpretacji.

Zacznijmy od chloru. Faktu, że chlor niszczy ozon, nikt nie kwestionuje, ale nie wynika stąd bynajmniej, że jest to chlor będący skutkiem działalności człowieka. To koronny argument omawianej tu książki. Policzmy. Roczna produkcja CFC wynosi ok. 750 tys. ton w przeliczeniu na czysty chlor. Taką ilość chloru jest w stanie "wyprodukować" i wypuścić do atmosfery jeden jedyny wulkan Mount Erebus, i to w ciągu tygodnia. Wszystkie wulkany świata wypuszczają w ciągu roku ok. 36 mln ton chloru; w latach, gdy zdarzają się wielkie erupcje, jest tego znacznie więcej (a spalanie lasów i parowanie oceanów dodaje jeszcze do tego znaczne ilości chloru). Gdyby więc uznać katastroficzne wizje teoretyków "dziury", należałoby się spodziewać, że życie na naszej planecie już wkrótce przestanie istnieć, a - by zacytować Maduro i Schauerhammera - Matka Ziemia zwariowała i postanowiła dokonać samobójstwa!

Zaczęliśmy te wyliczenia od Mt. Erebus. Otóż nie jest to ani największy, ani najbardziej "wydajny" z wulkanów - ma jednak tę właściwość, że znajduje się na Antarktydzie i wyrzuca swe gazy dokładnie "w dziurę"; otóż gdy w roku 1986 z polarnej stacji McMurdo wyruszyły 33 balony, by badać stężenie chloru w stratosferze, stwierdzono od 100 do 1000 razy większą zawartość tego gazu od przewidywanej. Od razu połączono to z problemem freonów i przedstawiono jako najcięższy argument przeciw produkcji tych gazów - przeoczono jednak fakt, że było to tuż po erupcji wulkanu i balony znalazły się dokładnie w chmurze pyłowej znad dymiącego jeszcze krateru!

Nie jest moim celem negowanie zagrożeń środowiska naturalnego, w tym również zagrożenia wynikającego z niszczenia warstwy ozonowej. Warto jednak, zanim podejmie się niezwykle kosztowne kroki, mieć pewność, że idą one we właściwym kierunku. Ozon był już zresztą obiektem podobnie katastroficznych przepowiedni w przeszłości - miały go niszczyć samoloty ponaddźwiękowe, rakiety balistyczne, promy kosmiczne. Te przepowiednie nie sprawdziły się i nie jest wcale wykluczone, że i freony dołączą do tej dość długiej już listy nie spełnionych nieszczęść. Jest jednak różnica - problem freonów zaczął od dawna żyć jakby własnym życiem i wielu ludzi uznało ich związek z warstwą ozonową za dowiedziony, tak że następne kroki - zakazy, atesty, reklama, cały gigantyczny przemysł antyfreonowy - funkcjonują tak, jakby problem został rozwiązany i należało tylko wyciągnąć zeń wszystkie, nawet najkosztowniejsze konsekwencje.

A przecież to, co wiemy, nie upoważnia raczej do podejmowania radykalnych kroków. Wiadomo natomiast na pewno, że freony są nam bardzo potrzebne i że są trudne do zastąpienia - cały przemysł chłodniczy i klimatyzacyjny korzysta z ich niezwykłych właściwości. Rozregulowanie tego przemysłu mogłoby doprowadzić do prawdziwej tragedii, zwłaszcza w krajach tropikalnych.



Protokół z Montrealu przewiduje nie tylko ograniczenie, aż do zaprzestania, produkcji CFC - przewiduje też wymianę już istniejących sprzętów będących źródłem freonów: lodówek, zamrażarek, samochodów i statków-chłodni, urządzeń klimatyzacyjnych. Chodzi więc o setki milionów urządzeń i setki miliardów dolarów - dziś znane zamienniki dla CFC (tzw. HCFC - z dodatkowym atomem wodoru) są ponaddziesięciokrotnie droższe od freonów (i same zagrożone są zakazem produkcji, tym razem w związku z tzw. [efekt cieplarniany]!). Tylko największe giganty przemysłu chemicznego świata stać będzie na zapewnienie tak ogromnej i tak kosztownej produkcji (a przedtem badań) - ale przed tymi, którzy tę konkurencję wytrzymają, otworzy się rynek o niemal nieograniczonej, choć wymuszonej chłonności. Czy jest przypadkiem, że Du Pont i Imperial Chemicals, największe chemiczne rekiny świata, tak bardzo się ostatnio "zazieleniły" - finansując organizacje ekologiczne i przestawiając produkcję na niezwykle kosztowne zamienniki? W sytuacji wymuszanych przez przepisy międzynarodowe ograniczeń otwierają się przed nimi ogromne perspektywy (to właśnie ów wątek "spiskowy" książki - niepotrzebnie, jak myślę, kwestionujący dobrą wolę "ekologów").

Nie dajmy się zwariować

A dla tych, którzy wybierają się w tym roku nad południowe morza lub w góry, mam jedną radę - nie dać się zwariować. W zamierzchłych czasach, gdy jeszcze nie słyszeliśmy o "dziurze", jeździliśmy po świecie nie zdając sobie sprawy z zagrożeń. Kiedy jedziemy z północy na południe, ilość otrzymywanych promieni podwaja się co każde 1500 km, a od bieguna po równik rośnie 50 razy! To samo dzieje się przy wchodzeniu na górę - natężenie UV rośnie o 1 proc. co każde 50 m wysokości - na wysokości 5 km jest już dwukrotnie większe niż na poziomie morza. Zgodnie z teoretycznymi przepowiedniami 1-procentowy spadek ozonu spowoduje 2-procentowy wzrost UV - odpowiadałoby to 20-kilometrowej wycieczce na południe. Jeśli więc spełni się nawet najgorszy scenariusz freonowy (a na to się nie zanosi), to spowodowany tym wzrost UV odpowiadać będzie przejażdżce ok. 100 km w kierunku równika, z Warszawy do Radomia na przykład. Nie brzmi to zbyt alarmistycznie, przyznajmy.
Efekt cieplarniany, wzrost temperatury planety spowodowany zwiększoną koncentracją dwutlenku węgla (lub innych gazów nieprzezroczystych dla podczerwonego promieniowania – tzw. gazów cieplarnianych), jeden z negatywnych skutków skażenia środowiska naturalnego.

Polega na zatrzymywaniu się w atmosferze coraz większych części promieniowania podczerwonego, co prowadzi do ogrzewania się Ziemi. Przypuszcza się, że jest to wynik zmiany zawartości gazów w powietrzu, a szczególnie gwałtownego wzrostu stężenia dwutlenku węgla. Prognozy zakładają, że jeśli tempo spalania paliw kopalnych utrzyma się, to w ciągu 40–45 lat może nastąpić nasycenie nim atmosfery, co spowodowałoby średni wzrost powierzchniowej temperatury Ziemi o ok. 1,5–4,5C.

Raport Międzynarodowego Zespołu do Zmian Klimatycznych (1995) jest pesymistyczny. Przewiduje, że w następnym stuleciu poziom wód morskich może wzrosnąć w wyniku topnienia lodów o ok. 1 m, zalewając większość delt rzecznych, wysp na atlantyckim wybrzeżu USA, część Chin, wyspy na Oceanie Indyjskim i Spokojnym. Zimy będą cieplejsze, a lata niebezpiecznie dla życia upalne. Zaostrzą się susze, opady deszczu będą prowadziły do nieustających powodzi.
Dziura ozonowa nad biegunem południowym.


Źródło: www.onet.pl
Rozdział IV

Efekt cieplarniany

Efekt cieplarniany, wzrost temperatury planety spowodowany zwiększoną koncentracją dwutlenku węgla (lub innych gazów nieprzezroczystych dla podczerwonego promieniowania – tzw. gazów cieplarnianych), jeden z negatywnych skutków skażenia środowiska naturalnego.

Polega na zatrzymywaniu się w atmosferze coraz większych części promieniowania podczerwonego, co prowadzi do ogrzewania się Ziemi. Przypuszcza się, że jest to wynik zmiany zawartości gazów w powietrzu, a szczególnie gwałtownego wzrostu stężenia dwutlenku węgla. Prognozy zakładają, że jeśli tempo spalania paliw kopalnych utrzyma się, to w ciągu 40–45 lat może nastąpić nasycenie nim atmosfery, co spowodowałoby średni wzrost powierzchniowej temperatury Ziemi o ok. 1,5–4,5C.

Raport Międzynarodowego Zespołu do Zmian Klimatycznych (1995) jest pesymistyczny. Przewiduje, że w następnym stuleciu poziom wód morskich może wzrosnąć w wyniku topnienia lodów o ok. 1 m, zalewając większość delt rzecznych, wysp na atlantyckim wybrzeżu USA, część Chin, wyspy na Oceanie Indyjskim i Spokojnym. Zimy będą cieplejsze, a lata niebezpiecznie dla życia upalne. Zaostrzą się susze, opady deszczu będą prowadziły do nieustających powodzi.


Efekt cieplarniany to zjawisko spowodowane nadmierną zawartością w atmosferze dwutlenku węgla, który na podobnej zasadzie, co szklane ściany w cieplarniach – wpuszcza do środka promieniowanie cieplne Słońca, z powrotem wypuszcza tylko jego część.
Opisane zjawisko jest w pewnym sensie naturalnie dla naszej planety i zawsze pomagało utrzymać w atmosferze pewną równowagę. Jednak w obliczu coraz większej ilości dwutlenku węgla przedostającego się do atmosfery, temperatura na Ziemi może niebezpiecznie wzrastać.
Przed rokiem 1850, jego koncentracja w atmosferze wynosiła około 280 cząsteczek na milion. W 1898 roku, liczba ta wzrosła do 345, prognozy alarmują, że w połowie dwudziestego pierwszego wieku można się spodziewać od 400 do 600 cząsteczek na milion. Dwutlenek węgla jest produktem spalania drewna oraz paliw pochodzenia organicznego- węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego. Ponadto wycinanie olbrzymich połaci lasu znacznie zmniejsza ilość roślin, które absorbują szkodliwy gaz z atmosfery.
Co dalej?
Co się stanie, jeśli ilość dwutlenku węgla w atmosferze będzie nadal rosnąć? Niektóre obliczenia wskazują na to, że przy dwukrotnym wzroście jego zawartości w powietrzu, średnia temperatura podniesie się około 6oC.Taka zmiana będzie miała kolosalny wpływ na życie na Ziemi.