Niepokojące odkrycia oparte na zapisach temperatury zawartych w szkieletach gąbek morskich sugerują, że globalne zmiany klimatyczne posunęły się znacznie dalej, niż wcześniej sądzono.
Wywołane przez człowieka emisje gazów cieplarnianych napędzają globalne ocieplenie. Uzyskanie dokładnych informacji na temat zasięgu ocieplenia jest niezbędne, ponieważ pomaga nam zrozumieć, czy w najbliższej przyszłości bardziej prawdopodobne są ekstremalne zjawiska pogodowe i czy świat czyni postępy w ograniczaniu emisji.
Do chwili obecnej szacunki dotyczące ocieplenia górnej części oceanu opierały się głównie na zapisach temperatury powierzchni morza, jednakże dane te pochodzą sprzed zaledwie około 180 lat. Zamiast tego przestudiowaliśmy zapisy sprzed 300 lat zachowane w szkieletach długowiecznych gąbek morskich ze wschodnich Karaibów. W szczególności zbadaliśmy zmiany w ilości substancji chemicznej zwanej „strontem” w ich szkieletach, co odzwierciedla zmiany temperatury wody morskiej w ciągu życia organizmu.
Utrzymanie wzrostu średniej globalnej temperatury poniżej 1,5°C od czasów przedindustrialnych jest celem porozumienia klimatycznego z Paryża z 2015 r. Nasze badania opublikowane w Nature Climate Change sugerują, że szansa już minęła. W rzeczywistości Ziemia mogła już osiągnąć ocieplenie o co najmniej 1,7°C od czasów przedindustrialnych – jest to głęboko niepokojące odkrycie.
Uzyskanie wskaźnika temperatury oceanu
Globalne ocieplenie powoduje poważne zmiany w klimacie Ziemi. Było to ostatnio widoczne podczas bezprecedensowych fal upałów w Europie Południowej, Chinach i dużych częściach Ameryki Północnej.
Oceany pokrywają ponad 70% powierzchni Ziemi i pochłaniają ogromne ilości ciepła i dwutlenku węgla. Globalne temperatury powierzchni są tradycyjnie obliczane poprzez uśrednienie temperatury wody na powierzchni morza i powietrza tuż nad powierzchnią lądu.
Jednak historyczne dane dotyczące temperatury oceanów są niejednolite. Najwcześniejsze zapisy temperatury morza uzyskano poprzez włożenie termometru do próbek wody pobranych przez statki . Systematyczne zapisy są dostępne dopiero od lat pięćdziesiątych XIX wieku – i tylko wtedy z ograniczonym zakresem. Z powodu braku wcześniejszych danych Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu zdefiniował okres przedindustrialny jako okres od 1850 do 1900 roku .
Jednak ludzie pompują do atmosfery znaczne ilości dwutlenku węgla co najmniej od początku XIX wieku . Zatem okres bazowy, od którego mierzone jest ocieplenie, powinien najlepiej określić się od połowy XVIII wieku lub wcześniej.
Co więcej, na początku XIX wieku miała miejsce seria wyjątkowo dużych erupcji wulkanów , które spowodowały masowe globalne ochłodzenie. Utrudnia to dokładne odtworzenie stabilnych bazowych temperatur oceanów.
Ale co by było, gdyby istniał sposób dokładnego pomiaru temperatury oceanów na przestrzeni wieków w przeszłości? Istnieje i nazywa się ją „termometrią sklerospongi”.
Studiowanie specjalnej gąbki
Sclerosponge to grupa gąbek morskich przypominających twarde koralowce, ponieważ wytwarzają szkielet węglanowy. Rosną jednak znacznie wolniej i mogą żyć przez wiele setek lat.
Szkielety zawierają wiele pierwiastków chemicznych, w tym stront i wapń. Stosunek tych dwóch pierwiastków zmienia się w cieplejszych i chłodniejszych okresach. Oznacza to, że sklerosgąbki mogą zapewnić szczegółowy rejestr temperatur morza z rozdzielczością zaledwie 0,1°C.
Badaliśmy gatunek gąbki Ceratoporella nicholsoni . Występują we wschodnich Karaibach, gdzie naturalna zmienność temperatur w górnych warstwach oceanu jest niewielka, co ułatwia zbadanie skutków zmian klimatycznych. Chcieliśmy zbadać temperatury w części oceanu zwanej „ warstwą mieszaną oceanu ”. Jest to górna część oceanu, gdzie następuje wymiana ciepła pomiędzy atmosferą a wnętrzem oceanu.
Przyjrzeliśmy się temperaturom sprzed 300 lat, aby sprawdzić, czy obecny okres określający temperatury przedindustrialne był dokładny. Co więc znaleźliśmy?
Zapisy dotyczące gąbek wykazały prawie stałe temperatury od 1700 do 1790 i od 1840 do 1860 (z przerwą pośrodku spowodowaną ochłodzeniem wulkanicznym). Odkryliśmy, że wzrost temperatury oceanów rozpoczął się w połowie lat sześćdziesiątych XIX wieku i był jednoznacznie widoczny w połowie lat siedemdziesiątych XIX wieku. Sugeruje to, że okres przedindustrialny należy zdefiniować jako lata 1700–1860.
Konsekwencje tych odkryć są głębokie.
Co to oznacza dla globalnego ocieplenia?
Korzystając z tego nowego punktu odniesienia, wyłania się zupełnie inny obraz globalnego ocieplenia. Pokazuje, że spowodowane działalnością człowieka ocieplenie oceanów rozpoczęło się co najmniej kilkadziesiąt lat wcześniej, niż wcześniej zakładało IPCC.
Długoterminową zmianę klimatu powszechnie mierzy się na podstawie średniego ocieplenia w ciągu 30 lat od 1961 do 1990 r., a także ocieplenia w ostatnich dziesięcioleciach.
Z naszych ustaleń wynika, że w przedziale pomiędzy końcem nowo zdefiniowanego okresu przedindustrialnego a wspomnianą powyżej średnią z 30 lat temperatura oceanów i powierzchni lądów wzrosła o 0,9°C. To znacznie więcej niż ocieplenie o 0,4°C oszacowane przez IPCC na podstawie konwencjonalnych ram czasowych dla okresu przedindustrialnego.
Dodaj do tego globalne ocieplenie wynoszące średnio 0,8°C od 1990 r. do ostatnich lat, a od czasów przedindustrialnych Ziemia mogła ocieplić się średnio o co najmniej 1,7°C. Sugeruje to, że przekroczyliśmy docelowy poziom 1,5°C określony w porozumieniu paryskim.
Sugeruje to również, że nadrzędny cel porozumienia, jakim jest utrzymanie średniego globalnego ocieplenia poniżej 2°C, najprawdopodobniej zostanie przekroczony do końca lat 2020. – prawie dwie dekady wcześniej niż oczekiwano.
Nasze badanie przyniosło także inne niepokojące odkrycie. Od końca XX wieku temperatura powietrza na lądzie rosła prawie dwukrotnie szybciej niż na powierzchni oceanów i obecnie jest o ponad 2°C wyższa od poziomu sprzed epoki przemysłowej. Jest to zgodne z dobrze udokumentowanym spadkiem wiecznej zmarzliny w Arktyce i zwiększoną częstotliwością na całym świecie fal upałów, pożarów buszu i susz.
Musimy działać teraz
Nasze skorygowane szacunki sugerują, że zmiany klimatyczne są na bardziej zaawansowanym etapie, niż sądziliśmy. Jest to powód do wielkiego niepokoju.
Wydaje się, że ludzkość straciła szansę na ograniczenie globalnego ocieplenia do 1,5°C i stoi przed bardzo trudnym zadaniem, aby utrzymać ocieplenie poniżej 2°C. Podkreśla to pilną potrzebę zmniejszenia o połowę globalnych emisji do 2030 r.
