Relacje między składem otaczającej Ziemię atmosfery a procesami chemicznymi zachodzącymi na samej planecie są niezwykle złożone. Najciekawsze jest to, że od milionów lat utrzymuje się swoista globalna równowaga (homeostaza). Podstawowe parametry środowiska, jak zawartość tlenu i innych gazów w atmosferze, średniodobowe wahania temperatur, wilgotność powietrza, ochrona przed szkodliwymi wpływami z kosmosu pozostają w stabilnych granicach, optymalnych dla istnienia i rozwoju życia. Człowiek, dla jednych korona stworzenia, istota podobna do Boga, dla innych naturalny produkt ewolucji biologicznej, jest jednym z elementów złożonego systemu. Przez wiele lat wydawało się, że na globalny ekosystem skutki ludzkiej działalności mają stosunkowo niewielki wpływ, zważywszy na zdolności samoregulujące Ziemi i skalę procesów naturalnych.
Warstwa ozonowa w stratosferze to jeden z ciekawszych elementów ziemskiego ekosystemu. Ozon, czyli tlen występujący w formie trójatomowych cząsteczek, jest gazem silnie toksycznym i niezwykle aktywnym chemicznie. Jednak jego obecność w atmosferze blokuje przenikanie ultrafioletowej części promieniowania słonecznego, które w większych ilościach jest zabójcze dla organizmów żywych. Pierwsze próby chemicznego wyjaśnienia dynamiki tworzenia warstwy ozonowej zaproponował już w latach 30. XX w. brytyjski chemik Sidney Chapman. Przełomowe znaczenie miało jednak odkrycie Niemca Paula Krutzena, który w 1970 r. wykazał związek między atmosferycznym ozonem a procesami mikrobiologicznymi zachodzącymi na powierzchni Ziemi. Badania te uświadomiły, jak złożone są cykle biogeochemiczne regulujące wspomniany ziemski homeostat. Już w 1971 r. amerykański chemik Harold Johnston pokazał, że cykl może być zaburzony aktywnością człowieka – samoloty naddźwiękowe latają w samym środku warstwy ozonowej i emitują w spalinach substancje zaburzające procesy tworzenia tego gazu.
Szkodliwe freony
W 1974 r. brytyjski tygodnik naukowy „Nature” opublikował zdumiewający raport. Mario Molina i Sherwood Rowland dowodzili, że wpływ na warstwę ozonową mogą mieć freony – zupełnie niewinne substancje wypełniające agregaty lodówek, urządzeń klimatyzacyjnych i pojemników z aerozolami. Freony, czyli fluorochlorowe związki węgla, wynaleziono w 1928 r. w koncernie General Motors jako efekt poszukiwań substancji nadających się do zastosowania w lodówkach. Stosowane wcześniej chłodziwa – jak amoniak, chlorek metylu i dwutlenek siarki – były toksyczne i spowodowały wiele wypadków. Freony zaś wydawały się idealne: bezwonne, nietoksyczne, niepalne i o doskonałych właściwościach termodynamicznych, predestynujących je do wykorzystania w chłodnictwie.
Świat błyskawicznie zakochał się we freonach, a życie dzięki nim zmieniło się nie do poznania. Przemysł spożywczy odkrył zalety mrożenia jako doskonałej metody konserwacji żywności, z kolei coraz powszechniejsze chłodziarki umożliwiały jej dłuższe przechowywanie w domach (a wynalazek kuchenki mikrofalowej, patrz Zeszyt 1, rozwiązał problem przygotowania dań z mrożonek). Klimatyzacja zaś poprawiła nie tylko komfort życia, ale umożliwiła rozwój tam, gdzie ze względu na wysokie temperatury aktywność ludzka była ograniczona. W końcu pod wpływem upowszechnienia dezodorantów zmieniło się pojęcie higieny osobistej i komfort przebywania w tłumie.
Aż tu nagle w 1974 r. garstka uczonych zwróciła uwagę, że „nie ma darmowych obiadów” i za lata wygody przyjdzie zapłacić niespodziewanie wysoki rachunek. Oczywiście pierwsze doniesienia na ten temat zostały zbagatelizowane przez przemysł chemiczny, któremu biznes freonowy przynosił 200 mld dol. rocznie. Brakowało też dowodów potwierdzających wyniki laboratoryjne, zgodnie z którymi jedna cząsteczka freonu może „uśmiercić” nawet do 100 tys. cząsteczek ozonu. Dowody znaleźli brytyjscy polarnicy: Joseph Farman, Brian Gardiner i Jonathan Shanklin, którzy w latach 70. zaczęli badać grubość warstwy ozonowej nad Antarktydą. Ze zdumieniem odkryli, że jest ona o kilkadziesiąt procent mniejsza od średniej dla lat 60. Dokładne rachunki, potwierdzone w 1985 r. obserwacjami satelitarnymi pokazały, że warstwa ozonowa nad Antarktydą zmniejszyła się nawet o 35 proc.
Bomba globalna
Doniesienie polarników o dziurze ozonowej, opublikowane w „Nature” w 1985 r., zdetonowało pierwszą ponowoczesną bombę ekologiczną. Oto bowiem człowiek stanął wobec nowego zagrożenia – destrukcji elementu atmosfery niezbędnego dla istnienia życia. Poszlaki prowadziły do wniosku, że za to zagrożenie odpowiedzialny jest sam człowiek, choć stuprocentowej pewności, że to właśnie freony mają najważniejszy wpływ na niszczenie ozonu, nie uzyskaliśmy do dziś. James Lovelock, brytyjski biochemik i twórca hipotezy znanej pod nazwą Gaja (zgodnie z którą Ziemia tworzy złożony system samoregulujący zdolny do przeciwdziałania skutkom zagrożeń ekologicznych), przekonuje, że z punktu widzenia ekosystemu przemysłowe zanieczyszczenia nie mają większego znaczenia. Jego zdaniem, zmniejszenie zawartości ozonu było odpowiedzią systemu na globalne ocieplenie, które spowodowało zwiększenie emisji jodu z organizmów oceanicznych (jod jest także substancją ozonobójczą).
Politycy nagle uświadomili sobie, że ryzyko globalnej zagłady nie sprowadza się wyłącznie do ryzyka ewentualnego konfliktu nuklearnego. Okazało się, że skutki oddziaływania człowieka na środowisko również mogą mieć charakter globalny. Niestety, spierający się z sobą uczeni nie dostarczali tego, czego politycy potrzebowali najbardziej – pewności i stuprocentowych recept, co należy czynić, zaś przemysł chemiczny wraz z ekspertami ze swoich laboratoriów robił wszystko, by wykazać bezpodstawność oskarżeń wobec freonu.
Zwyciężyło podejście, że skoro jedynym czynnikiem, na który może w tej sytuacji wpływać człowiek, jest emisja freonów do atmosfery, to lekkomyślnością byłaby rezygnacja z jej ograniczenia. W 1987 r. podczas szczytu pod auspicjami ONZ w Montrealu przedstawiciele
62 krajów podpisali protokół przewidujący zmniejszenie emisji freonów o połowę do końca XX w. W 1988 r. koncern DuPont, największy producent freonów, ogłosił, że zaprzestaje ich produkcji i uruchomił wytwarzanie nieszkodliwych zamienników. Kolejne spotkania i poprawki do protokołu doprowadziły do globalnej zgody w sprawie ochrony warstwy ozonowej. Kofi Annan, poprzedni sekretarz generalny ONZ, nazwał to porozumienie najbardziej spektakularnym przykładem możliwości współdziałania ludzi w skali światowej.
Nowe zagrożenia
Dziś, dwadzieścia lat po podpisaniu protokołu w Montrealu, naukowcy informują, że widać już pozytywne skutki podjętych wtedy działań. Co ciekawsze, najnowszy raport z marca br., przygotowany przez uczonych z amerykańskiego laboratorium National Oceanic and Atmospheric Administration, pokazuje, że zmniejszenie emisji freonów miało także korzystny wpływ na spadek tempa globalnego ocieplenia (freony należą do gazów wywołujących efekt cieplarniany) porównywalny z tym, co dałoby wstrzymanie emisji dwutlenku węgla przez 10–12 lat. A to właśnie problem globalnego ocieplenia stał się teraz głównym tematem działań konsolidujących międzynarodową współpracę.
Nie ulega bowiem wątpliwości, że klimat się ociepla. Jednak z perspektywy dziejów to nie zadziwia: fluktuacje, których skutkiem były zlodowacenia i okresy wyższych temperatur, znane są doskonale. Czy jednak rzeczywiście obecne ocieplenie jest wynikiem emisji przez człowieka gazów cieplarnianych, w tym dwutlenku węgla? Czy raczej aktywność słońca? A może jeszcze innych czynników ukrytych w oceanach, glebie? Ludzkość i podejmujący decyzje politycy stają przed podobnym, choć bardziej złożonym niż w 1985 r. problemem: co się może stać, jeśli nie podejmiemy żadnych działań?
Zgodnie z jednym z czarnych scenariuszy globalne ocieplenie wyzwoli proces sprzężenia zwrotnego, w wyniku którego emisja dwutlenku węgla będzie rosła, tym samym zwiększając efekt cieplarniany. Coraz cieplejsze oceany zaczną uwalniać dwutlenek węgla (wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza się rozpuszczalność tego gazu w wodzie), podobnie topniejące obszary wiecznej zmarzliny zaczną wytwarzać większe ilości CO2 na skutek zwiększenia aktywności biologicznej. Podwyższona temperatura doprowadzi do zwiększonego wysychania materii organicznej, która stanie się łupem bakterii – w efekcie rozkładu powstaną kolejne porcje dwutlenku węgla. Susze mogą spowodować kurczenie się obszarów wegetacji roślinnej, które są głównym (obok oceanów) pochłaniaczem CO2. Na dnie oceanów znajdują się klatraty – struktury krystaliczne wiążące metan, gaz o właściwościach cieplarnianych. Ewentualne naruszenie równowagi klatratów przyczyni się do zwiększenia efektu cieplarnianego. Pozostaje jeszcze człowiek – jeśli się nie opamiętamy, to emisja CO2 podwoi się do połowy bieżącego stulecia.
Zdaniem wielu klimatologów, wpływ tego scenariusza na zmiany pogodowe obserwujemy już dziś w postaci takich anomalii jak huragan Katrina, który zdemolował Nowy Orlean i kosztował USA co najmniej 120 mld dol., lub największy odnotowany kiedykolwiek huragan – Wilma, który w październiku 2005 r. spustoszył Karaiby. A może jednak rację mają sceptycy, którzy – jak prof. Zbigniew Jaworowski – uznają, że obecne ocieplenie jest jak najbardziej naturalnym, nawet pozytywnym procesem klimatycznym? Czy mamy czekać, aż rozstrzygnie historia, czy też, jak w przypadku ozonu i freonów, podjąć działania w jedynym dostępnym człowiekowi obszarze – redukcji emisji CO2?
Politycy zgromadzeni w 1992 r. na Szczycie Ziemi ONZ w Rio de Janeiro zdecydowali, by działać. Pięć lat później w Kioto został podpisany protokół o zmniejszeniu emisji gazów cieplarnianych. Na mocy tych porozumień i późniejszych poprawek Unia Europejska wprowadziła w 2005 r. limity emisji CO2 dla tysięcy zakładów przemysłowych oraz otworzyła rynek umożliwiający handel niewykorzystanymi kwotami. Podczas ostatniego marcowego szczytu UE w Brukseli zapadły decyzje, by obniżyć emisję CO2 o 20 proc. do 2020 r. Rząd Wielkiej Brytanii chce samodzielnie iść jeszcze dalej. Z kolei Amerykanie cały czas stawiają opór przed ratyfikacją protokołu z Kioto; z tym stanowiskiem rządu federalnego nie zgadzają się jednak burmistrzowie największych miast i niektórzy gubernatorzy, z Arnoldem Schwarzeneggerem z Kalifornii na czele. Al Gore, były wiceprezydent USA, jeden z liderów ruchu tzw. Neozielonych, ostrzega przed globalnym ociepleniem m.in. w filmie „Niewygodna prawda (patrz Zeszyt 5 „Co zostawimy wnukom?” oraz „Kariera północnej ropy”).
Upadek czy rozwój?
Jared Diamond, znakomity amerykański biolog z University of California w Los Angeles, w książce „Collapse. How Societies Choose to Fail or Succeed” (Upadek. Jak społeczeństwa wybierają rozwój lub porażkę) przekonuje, że z historii można wyciągnąć zasadniczą lekcję. Człowiek – niezależnie, czy żył zorganizowany w wyrafinowanych cywilizacjach, czy we wspólnotach plemiennych – w większości przypadków doprowadzał do degradacji natury. Rezultatem było zaś zazwyczaj załamanie się podstaw bytu prowadzące do wojen, głodu i w końcu upadku cywilizacji. Historia uczy, że obecność ludzi wiązała się z powtarzającymi się zagrożeniami: zniszczeniem lasów i zasobów wody, erozją gleby, wybiciem zwierzyny łownej i ryb, wprowadzeniem obcych gatunków do środowiska, liczebnym wzrostem populacji. Dziś, w XXI w., dochodzą jeszcze cztery czynniki: zmiany klimatu wywołane przez człowieka, kumulacja substancji toksycznych pochodzących z przemysłu, wyczerpanie zasobów energetycznych i wyczerpanie potencjału fotosyntetycznego Ziemi.
Wszystkie te czynniki ściśle wiążą się ze sobą: trudności z wodą, dotykające ponad miliard osób, spowodowane są zarówno wzrostem temperatur, erozją gleb, eksplozją demograficzną, jak i zanieczyszczeniem zasobów. Dostępność wody jest z kolei jednym z czynników decydujących o ilości upraw zielonych, które przetwarzają światło słońca na energię skumulowaną w roślinach (przy okazji pochłaniany jest dwutlenek węgla). Potencjał fotosyntetyczny zależy także od jakości gleby i warunków klimatycznych. Szacuje się, że do połowy obecnego stulecia Ziemia osiągnie pułap produkcji roślinnej.
Podsumowując, Diamond przypomina, że niezależnie od wyrafinowania naszej cywilizacji nie ma żadnej gwarancji, że ona przetrwa. Wiele cywilizacji historycznych miało wyrok śmierci już w okresie największego rozkwitu. Zginęły, bo odpowiednio wcześnie nie rozpoznały zagrożenia i nie przystosowały się do zmiany. Dlatego wydaje się, że niezależnie od głosów sceptyków, podważających związek globalnego ocieplenia z aktywnością człowieka, warto podejmować działania tam, gdzie można. Jeśli bowiem rację mają sceptycy, to w najgorszym wypadku po prostu nic się nie zmieni. Z kolei ich obawy, że nowe obciążenia nałożone na przemysł zahamują rozwój gospodarczy, mają sens tylko w krótkiej perspektywie, kiedy gospodarka amortyzuje stare technologie. Już widać, że w Stanach Zjednoczonych to właśnie przemysł zaczyna przekonywać do działań proekologicznych, widząc w tym pole dla innowacji i kreowania nowych rynków. Przemysł węglowy liczy na przykład, że obciążenie emisji CO2 podatkiem podniesie opłacalność nowoczesnych technologii przeróbki węgla, m.in. gazyfikacji i upłynniania. Tak jak ograniczenie użycia freonu zachęciło do wynalezienia alternatywnych substancji i urządzeń.
Wraz ze zmniejszeniem emisji CO2 zwiększyć się musi efektywność energetyczna naszej cywilizacji. To oznacza, że do oświetlenia tej samej liczby domów i napędzania tej samej liczby samochodów potrzeba będzie mniej ropy, gazu i węgla. Tym samym mniej górników zginie w kopalniach, mniej ropy wycieknie z tankowców do mórz, mniej będzie wypadków podczas transportu tych surowców. Jednocześnie na skutek przyspieszonego rozwoju nowych technologii powstaną sprawniejsze systemy energetyczne i efektywniejsze samochody, co w rezultacie sprawi, że będziemy na nie mniej wydawać. A, być może, przy okazji uratujemy cywilizację i nauczymy się podejmować polityczne działania na globalną skalę.
Tekst pochodzi z zeszytu nr 7 Kolekcji Jubileuszowej CYWILIZACJA.
WIĘCEJ
- Na dwoje klimatolog wróżył. Trzy dni po ogłoszeniu w Paryżu raportu, z którego wynika, że klimat na Ziemi ociepla się głównie z winy człowieka, w Londynie zebrała się grupa badaczy, aby poinformować, że przekonujących dowodów na to nie ma.
- Głos z brzucha potwora. Al Gore, były wiceprezydent USA, stał się orędownikiem działań na rzecz zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych. Wielu ekspertów uważa jednak, że są na świecie pilniejsze sprawy do rozwiązania.