Klimatologia

Antarktyka

Utworzono: piątek, 01, czerwiec 2007 Stanisław Rakusa - Suszczewski

Ocieplenie klimatu stało się oczywistością, jednak naukowcy chcą wiedzieć na ten temat więcej. W tym celu ustanowiono Międzynarodowy Rok Polarny 2007 - 2009, w którego ramach prowadzone będą wielodyscyplinarne badania obszarów polarnych - najbardziej czułych na zmiany wywołane działalnością człowieka.

W roku 2005 na dziewiętnaście stacji antarktycznych jakie dostarczyły dane meteorologiczno - klimatyczne z rejonu Antarktyki, w jedenastu zanotowano wzrost temperatury, zaś w siedmiu - spadek. Na południu kuli ziemskiej sytuacja jest inna niż na północy. Niewątpliwie ociepla się rejon na zachód od Półwyspu Antarktycznego o około 2,5oC w okresie ostatnich 50 lat, co potwierdzają jedne z pierwszych, polskie obserwacje z rejonu stacji Arctowskiego, gdzie średnio rocznie temperatura rośnie od 0,02 do 0,04oC, ale trend ocieplenia zmniejsza się. Ocieplenie dotyczy również dużych obszarów Oceanu Spokojnego w wysokich szerokościach geograficznych. Inna jest sytuacja we wschodniej Antarktyce, gdzie wzrasta ilość opadów i akumulacja śniegu, co w konsekwencji powoduje obniżenie poziomu morza o 0,12 mm w roku. Przybrzeżne stacje wschodniej Antarktyki zasypuje śnieg jak stało się to z rosyjskimi stacjami Mołodziożnoj i Mirnym. Jak wskazują zimowe obrazy satelitarne, w Antarktyce zmniejsza się powierzchnia paku lodowego na zamarzającym morzu wokół kontynentu. Szelf Antarktydy leży głębiej niż w Arktyce. Na razie szelf w Antarktyce nie jest obiektem poszukiwań wiertniczych, na razie obowiązuje wieloletnie moratorium, ze względu na bezpieczeństwo środowiska. Dla platform wiertniczych największym zagrożeniem są góry lodowe (z lodowców szelfowych), których wraz z ociepleniem klimatu w Zachodniej Antarktyce przybywa.

Polacy i El Niño

W Antarktyce - w przeciwieństwie do Arktyki - zmiany klimatu nie pociągają za sobą konsekwencji politycznych, ponieważ jest to obszar Układu Antarktycznego, regulującego sprawy pretensji terytorialnych. Polska, dzięki posiadaniu stacji H. Arctowskiego i zaangażowaniu w badania naukowe, jest pełnoprawnym członkiem tego układu. Obserwowane zmiany klimatyczne mają natomiast wpływ na ten unikatowy w skali świata ekosystem. Obszary wolne od lodu stanowią zaledwie niewielki procent powierzchni Antarktyki i monitorowanie tych ekosystemów pozwala rozpoznać zmiany regionalne i globalne. Rejon Szetlandów Południowych, gdzie leży stacja Arctowskiego, podlega znaczącym zmianom i zmienności, której wahania i trendy rozpoznajemy od 30 lat prowadzenia w tym rejonie stałych obserwacji. Badania nasze wykazały, że istnieje ścisły związek pomiędzy niektórymi fizycznymi i biologicznymi zjawiskami w tym rejonie a zjawiskiem El Niño (ENSO). W przyszłości można spodziewać się znacznych wahań występowania lat ciepłych i zimnych w cyklu kilkuletnim. W okresie kilkudziesięciu lat następować będzie dalszy wzrost średniej temperatury powietrza, głównie w wyniku wzrostu temperatury w zimie. Średnie roczne temperatury gruntu są dodatnie i będą wzrastać podobnie jak powietrza, lecz na większych głębokościach w gruncie. Czas trwania temperatur dodatnich gruntu jest dłuższy niż powietrza, wynosi około 6 miesięcy i będzie się wydłużał. Wzrostowi temperatury powietrza i gruntu będzie towarzyszyć częstsze przechodzenie temperatury gruntu przez 0oC i zmiana fazy wody z płynnej na stałą i odwrotnie co ma zasadnicze konsekwencje dla flory i fauny lądowej.

Lodu mniej

Na lądzie, w rejonie Admiralty Bay, najbardziej widocznym efektem zmian klimatycznych są postępujące procesy deglacjacji. Przewidujemy dalszą recesję lodowców, wytapianie lodu starego z odsłanianych moren i obniżenia się głębokości zalegania zmarzliny. Spowoduje to najpierw uwodnienie, a następnie przesuszenie terenów tundry w strefie przybrzeżnej badanego przez nas poligonu jakim jest Admiralty Bay. Na obszarze przybrzeżnej tundry ma to swoje konsekwencje w składzie, rozwoju i zmianie zespołów roślinności z mszystej na naczyniową. Zmianom składu flory towarzyszyć będą zmiany w składzie mikro- i mezo-fauny lądowej oraz słodkowodnej. Zmienia się - i to dość gwałtownie - bioróżnorodność zespołów gatunków tundry na lądzie. Deglacjacja powoduje zmiany ukształtowania terenu, lodowej linii brzegowej a w konsekwencji - zmiany zlewni i powierzchni Admiralty Bay. Deglacjacji towarzyszy intensyfikacja procesów transportu materii pomiędzy lądem i morzem w obu kierunkach. Wzrasta spływ i zwiew materii mineralnej z lądu, co daje skutki hydrobiologiczne w wodach przybrzeżnych. Zmniejsza się przeźroczystość wód, następują więc zmiany w produkcji pierwotnej i zwiększa się sedymentacja materii mineralnej na dno. Topnienie lodu może uwalniać dawne złoża polichlorków bifenylu (PCBs) i DDT, które trafiły tu przed laty z wiatrem z Ameryki Południowej. W efekcie tego topniejące lodowce mogą być wtórnym źródłem tych substancji uwalnianych do środowiska, co powoduje ponowne jego zanieczyszczenia i ma wpływ na zmiany produkcji pierwotnej. Topnienie starego lodu z lodowców i zmarzliny może powodować uwalnianie z niego do środowiska lądowego i morskiego nieistniejących już szczepów bakterii, czy nie występujących już współcześnie gatunków mikro-flory. Na lądzie, w wyniku wzrostu temperatury i deglacjacji, wzrastać będą obszary wolne od lodu, zwiększy się więc biomasa roślinności w wyniku procesów zasiedlania, sukcesji i rozwoju.

Pazerność człowieka

Liczba pingwinów w tym obszarze zmniejsza się, stąd zmniejszać się będzie również ilość masy fekalnej wynoszonej przez pingwiny na ląd. W ekosystemie tundry nastąpią więc zmiany proporcji biomasy pochodzenia morskiego wynoszonej na ląd (allochtonicznej) i biomasy (autochtonicznej) wzrastającej na obszarach przybrzeżnych podlegających deglacjacji. W niedalekiej przyszłości można spodziewać się w tym rejonie wzrostu liczby uchatek, gdyż schodzą one z północnych obszarów, gdzie brakuje już ich głównego pożywienia - kryla.
W Antarktyce człowiek dokonał ogromnych zmian, szczególną rolę odegrała rabunkowa eksploatacja zasobów żywych. W XIX i początkach XX wieku wytrzebiono uchatki i wieloryby, co spowodowało zmiany w morskim ekosystemie Antarktyki i świata. W drugiej połowie XX w. wzrost połowów ryb a obecnie - kryla wywołała i wywołuje zmiany, których skutki będziemy jeszcze długo obserwować w ekosystemie morskim i lądowym Antarktyki. Dodatkowe zagrożenie niesie rozwijająca się turystyka. Tym zmianom układów troficznych, które się już dokonały w Antarktyce towarzyszą zmiany klimatyczne w skali całej Antarktyki.

Co warto zbadać

Porównanie naszej wiedzy szczegółowej z obu wybranych obszarów Arktyki i Antarktyki ze względu na luki i odmienność zakresu badań obu obszarów i różnice regionalne w obrębie każdego z nich jest możliwe jedynie dla wybranych procesów i zjawisk oraz zespołów i grup gatunków. Uwzględniając powyższe, koordynator tej części projektu zamawianego (S. Rakusa-Suszczewski) uznał za celową realizację następujących zadań badawczych, których wyniki będą stanowić nasz wkład w porównawcze badania rejonów Arktyki i Antarktyki w ramach prac Międzynarodowego Roku Polarnego.

1. Odtworzenie zmian klimatycznych i zlodowacenia w plejstocenie i holocenie, w zapisie osadów dennych jezior Antarktyki Wschodniej (Larsemann Hills ) i Zachodniej (South Shetland Iss.).

2. Wykonanie uzupełnienia mapy rejonu ASPA 128 i nowych obliczeń dla obszarów deglacjacji w latach 2000/1-2006 wywołanych zmianami klimatu w rejonie Szetlandów Południowych

3. Analiza wieloletnich danych temperatury gruntu, wód Zatoki Admiralicji, sezonowych zmian położenia zmarzliny i promieniowania UV jako wskaźników zmian klimatu w rejonie Szetlandów Południowych.

4. Ocena kierunków i wielkości transportu eolicznego soli i biogenów oraz materii mineralnej, w rejonie ASPA 128 (Zatoki Admiralicji).

5. Zróżnicowanie mikroorganizmów, ich wrażliwość na temperaturę i rola w rozkładzie materii organicznej pochodzenia morskiego (guano, makroglony), morskiej Antarktyki i Arktyki.

6. Sukcesja roślinności na przedpolach lodowców w warunkach deglacjacji i ocieplenia klimatu Zachodniej Antarktyki.

7.Porównanie bioróżnorodności zbiorowisk porostów i mchów w zasiedlaniu obszarów Zachodniej i Wschodniej Antarktyki jako wskaźników stanu i zmian warunków środowiska.

8. Rozpoznanie morfofizjologicznych i genetycznych cech gatunków roślin szczególnie ekspansywnych w procesie propagacji i zasiedlania rejonów Antarktyki i porównawczo - Arktyki.

9. Ocena biomasy roślinności w rejonie Zatoki Admiralicji jako wskaźników zmian klimatu, zmian liczebności gatunków zwornikowych (płetwonogich i pingwinów) decydujących o transporcie materii organicznej i biogenów na ląd.

10. Rozpoznanie cykli życiowych flory i fauny w płytkich zbiornikach i na obszarach zasiedlanych w strefie przybrzeżnej Zatoki Admiralicji jako wskaźników zmian klimatycznych

11.Analiza wieloletnich fluktuacji sezonowych i trendów zmian biomasy i różnorodności gatunkowej fitoplanktonu Zatoki Admiralicji na tle zmian i zmienności klimatycznej.

12. Analiza różnorodności mezozooplanktonu Antarktyki i Arktyki, wsparta analizą genetyczną pochodzenia i pokrewieństwa gatunków bipolarnych

13. Rozpoznanie reakcji trofochemicznych (metabolicznych i behawioralnych) u bezkręgowców dennych stanowiących kluczowe gatunki sieci troficznych w Arktyce.

14.Analiza różnorodności gatunkowej kręgowców (ryb i płetwonogich) Zachodniej Antarktyki w oparciu o badania genetyczne.

* w poprzednim numerze zamieściliśmy tekst o badaniach polarnych w Arktyce

 

 

Arktyka liczy na naukę*

Utworzono: środa, 18, kwiecień 2007 Stanisław Rakusa - Suszczewski

W efekcie zmian klimatycznych w Arktyce otwierają się nowe trasy transportu morskiego i lądowego. Jeśli deglacjacja na morzu będzie przebiegać w tym samym tempie co obecnie, północno zachodnie przejście z Europy do Azji stanie się możliwe w ciągu najbliższych 20 lat.

   Polska nauka przygotowuje się do współpracy w ramach Międzynarodowego Roku Polarnego 2007-2009. Tematyka i cele badań dotyczą głównie wyjaśnienia przyczyn zmian i ich przewidywania oraz związków rejonów polarnych z resztą obszarów Ziemi i przestrzeni kosmicznej.

   Szczególna uwaga polskich biologów zwrócona jest na dwa tematy: reakcje abiotycznego środowiska polarnego na globalne zmiany klimatu oraz ewolucję, strukturę i dynamikę różnorodności biologicznej w obszarach polarnych Ziemi i ich analizę porównawczą w obu rejonach polarnych.
  Badania realizowane są przez dwie wielodyscyplinarne grupy badawcze z kilkunastu instytucji PAN i uniwersytetów skupionych wokół dwóch placówek koordynujących projekt i posiadających podstawowe platformy badań: w Antarktyce - stację H.Arctowskiego - Zakładu Biologii Antarktyki PAN, oraz stację Hornsund na Spitsbergenie - Instytutu Geofizyki PAN.
  Posiadanie przez Polskę dwóch platform badawczych w rejonach polarnych daje unikatowe możliwości porównań zmian i zmienności obu ekosystemów polarnych. Realizacja zadań była i będzie wspomagana współpracą międzynarodową.
Arktyka i Antarktyda to zasadniczo różne obszary. Pierwsza jest morzem otoczonym lądem, druga lądem otoczonym morzem dlatego też skutki zmian są odmienne.

Arktyka

  W Arktyce występuje wyraźny trend ocieplenia klimatu. Przez ostatnie 50 lat temperatury zimowe w Arktyce wzrosły o 3 - 4 oC, w okresie ostatnich 100 lat wzrosła również o około 8% ilość opadów, głównie w formie deszczu. Prognozuje się że w końcu bieżącego stulecia temperatury nad lądem w Arktyce wzrosną o 4-7oC, nad oceanem 7-10oC, a opady wzrosną o 20%. Skutkiem globalnego ocieplenia jest stałe zmniejszanie od lat 50. grubości powierzchni i skrócenie czasu pokrycia Oceanu Lodowatego lodem. Z końcem wieku średnia powierzchnia oceanu pokrytego lodem zmniejszy się o ponad 50%, a powierzchnia lądu pokryta śniegiem zmniejszy się o 10-20% Należy jednak pamiętać że procesy klimatyczne nie zmieniają się liniowo i możliwość gwałtownych zmian w przeciwnym kierunku jest również prawdopodobna. Dane z wierceń lądolodu Grenlandii wykazały, że temperatury mogły obniżać się o 5oC zaledwie w ciągu paru lat. Zalodzenie Arktyki w skali setek tysięcy lat było jeszcze większe, współczesne pomiary batymetryczne wykazały istnienie na szelfie Syberii wielkich rowów, będących starymi rysami przesuwania się lądolodu w okresie lodowcowym. Fakty te świadczą o zmianach klimatu, które zachodzą i zachodziły w Arktyce.

Na biegun łódką?

W efekcie zmian klimatycznych i deglacjacji zmienia się dostępność rejonów dotychczas zalodzonych w Arktyce i otwierają nowe trasy transportu morskiego i lądowego. Na przykład, dotychczas wykorzystywana przez Rosjan północna droga morska między Europą a Azją staje się łatwiejsza do pokonania bez ciężkich lodołamaczy, a rejsy skracają się w czasie. Zasoby ropy i gazu z północnych rejonów Europy, głównie z norweskich złóż, ale i nowych, odkrytych przez Rosjan złóż gazu na Morzu Barensa, będą transportowane do potrzebującej coraz więcej energii Europy, ale i Chin, Korei i Japonii. Otworzy się również morska droga w Arktyce na zachód, pomiędzy kanadyjskim portem Churchill a Murmańskiem w Rosji. Rejsy na tej trasie skrócą się z 17 do 8 dni. Zmienia to kalkulacje ekonomiczne transportu morskiego. Jeśli deglacjacja na morzu będzie przebiegać w tym samym tempie co obecnie, północno zachodnie przejście z Europy do Azji stanie się możliwe w ciągu najbliższych 20 lat.

Boje o miedzę?

  Odsłanianie się obszarów morskich spod lodu powoduje, że stają się one dostępne również dla hydrografów, a pomiary głębokości i rezultaty ustaleń dokładnych granic szelfu dają podstawy do korekty roszczeń terytorialnych, korekty dotychczasowych decyzji o strefach ekonomicznych czy rejonach narodowych pretensji. Za tym zaś idą zrozumiałe korzyści ekonomiczne: dostęp do nowych zasobów żywych, mineralnych i realizacja interesów obronnych. Że jest to problem bardzo aktualny, świadczą chociażby konflikty norwesko - rosyjskie w sprawie prawa do obszaru w strefie 200-milowego szelfu dookoła Spitsbergenu i jego łowisk, czego domaga się Norwegia, a Rosja nie akceptuje. Norwegia, po Arabii Saudyjskiej i Rosji, wyrasta na trzecią potęgę eksporterów ropy i gazu. W przyszłości również gaz ze złóż rosyjskich Sztokmana na Morzu Barentsa będzie transportowany do Europy, w co angażują się największe firmy zachodnie. Zainteresowanie inwestycjami w tym obszarze wykazują również szybko rozwijające się Indie.

Wyścig do nieodkrytych złóż

  Szereg krajów wielokrotnie próbowało dostać zezwolenie na wiercenia na północ od Spitsbergenu. Zmniejszenie się pokrywy lodowej w tym rejonie na morzu, i lądzie, przy obecnie stosowanych technikach i technologiach wydobywczych, może dać dostęp do obszarów bogatych w zasoby mineralne, w szczególności: ropę, gaz, węgiel. Obecne uzasadnienie obecności Rosjan i ich osiedli na Spitsbergenie wiąże się z eksploatacją węgla oraz możliwościami wydobywania odkrytych tam złóż barytu ocenianych na 300 tys. ton, gipsu 1100 mln ton czy fosforytów 60 mln ton. W rejonie archipelagu Spitsbergen badania rosyjskie potwierdzają obecność złóż miedzi, żelaza, ołowiu, cynku i rzadkich metali w tym radioaktywnych. Skutkiem prowadzonej tu przez Rosjan od wielu lat eksploatacji węgla są katastrofalne zmiany w środowisku rejonu Barensburga nie tylko na lądzie, lecz również w strefie przybrzeżnej fiordu, co stwierdziliśmy prowadząc tam dwa lata temu badania. Polska ma na Spitsbergenie stację PAN, w której prowadzi się badania od blisko 50 lat i miejmy nadzieję, że potrafią to zdyskontować politycy i ekonomiści. Wartym odnotowania jest obecność stacji naukowych Korei Południowej, Chin i Japonii na Spitsbergenie. Samodzielne w tym rejonie świata śledzenie zmian klimatycznych i monitorowanie sytuacji międzynarodowej przez naukowców i ekspertów ma widać proste przełożenie na różne korzyści widziane w przyszłości.

Skutki działań człowieka

  Poza problemami polityczno - społeczno - ekonomicznymi, zmiany klimatu Arktyki pociągają za sobą przede wszystkim konsekwencje ekologiczne, będące obiektem naszych zainteresowań naukowych. Częstsza obecność człowieka w Arktyce i jego środków transportowych sprzyjać będzie dalszej niezamierzonej introdukcji gatunków w kształtujące się nowe środowisko polarne. Przykładem zamierzonej i katastrofalnej w swoich konsekwencjach była introdukcja kraba kamczackiego dokonana w ekosystem Morza Barentsa. Przeniesiony tu celowo przez Rosjan krab kamczacki, z nadzieją na eksploatację jego zasobów, powoduje ogromne negatywne zmiany w zespołach dennych tego morza. Ocieplenie klimatu na lądzie w rejonach polarnych Syberii, Alaski, Kanady spowoduje obniżenie położenia zmarzliny, co w obszarach zamieszkałych przez ludzi ma swoje konsekwencje dla budownictwa i transportu, a dla środowiska - konsekwencje w uwalnianiu z rozmarzającej ziemi metanu i C02 , które pogłębiają efekt cieplarniany. Zmiany na ogromnych pustynnych obszarach ekosystemów tundry polarnej są trudne do przewidywania. Z całą pewnością łatwiejszy dostęp w te obszary pociągnie za sobą daleko idące zmiany w zasiedlaniu, sukcesji, zmiany zespołów roślinnych i zwierzęcych. Przez łatwiejszą dostępność tych obszarów dla działalności człowieka wpływ antropogeniczny będzie znacznie silniejszy niż dotychczas, co stwarza nowe problemy ochrony tego środowiska.
  W Arktyce, w wyniku deglacjacji na morzu, odkrywają się obszary niedostępne dotychczas dla rybołówstwa i jego odmian, eksploatacji zasobów żywych, połowów krabów, krewetek, glonów, kalmarów. Przewiduje się migracje morskich krabów, głowonogów, ryb szczególnie w rejonie morza Beringa, Morza Ochockiego i wybrzeży Alaski, co będzie miało ogromny wpływ na rybołówstwo w tych wysoce produktywnych obszarach łowisk Rosji i Stanów Zjednoczonych. W wyniku ocieplenia dramatycznie może zmienić się ekosystem Arktyki, w którym lód morski odgrywał ważną rolę. Z powodu braku lodu można spodziewać się obniżenia produkcji pierwotnej w wodach Arktyki, wywołanej działaniem UV-B, docierającego do 20m głębokości. Jest to konsekwencja istnienia w tym obszarze również dziury ozonowej. Dla niedźwiedzi lód daje możliwość szybkiego przemieszania się, rozrodu i polowania na foki. Dla fok lód również jest niezbędny do rozrodu i wychowania młodych, szczególnie w pierwszym okresie życia. Zmniejszenie się powierzchni obszarów zalodzonych oceanu Arktyki zmieni rozmieszczenie tych grup zwierząt, które w ekosystemie odgrywają rolę podstawową. Zmiany klimatu mają następstwa nie tylko lokalne w rejonie Arktyki, takie jak zmiany źródeł pokarmu, miejsca występowania czy rozmnażania, lecz również wywierają wpływ na zespoły i gatunki występujące dalej na południu, które w rejony Arktyki migrują dla rozrodu i odżywiania. Przewiduje się, że na lądzie strefa lasów tajgi przesunie się w rejony tundry, a tundra w rejony polarnych pustyń, o ile granicą nie będzie brzeg morza. Nastąpi więc zagęszczenie rozmieszczenia szeregu gatunków roślin i zwierząt. Znikną dotychczasowe a powstaną nowe ekosystemy i zespoły trudne do przewidzenia.

Stanisław Rakusa-Suszczewski

*O badaniach naukowych dotyczących Antarktyki napiszemy w następnym numerze

Łódzcy polarnicy w Antarktyce

Utworzono: środa, 18, kwiecień 2007 SB

Czytaj więcej...

Our website is protected by DMC Firewall!