Strokov n e razQrave ·----------------------------~ GDK: II I Klimatske spremembe in njihove posledice - dejstva in predvidevanja Lučka KAJFEŽ - BOGATAJ* Izvleček: Kajfež- Bogataj, L.: Klimatske spremembe in njihove posledice - dejstva in predvidevanja. Gozdarski vestnik, št. 4/200 l. V slovenščini, cit. lit. 24. Večina vzrokov za spremembe klime je dobro poznanih, nekaterih pa znanost šc ne razume dovolj, še zlasti tistih, ki so posledica notranje spremenlj ivosti v samem podnebnem sistemu. Od začetka industrijske revolucije pa vse do danes dobiva antropogen vpliv na klimo dolgoročne globalne razsežnosti. Energijska bilanca Zemlje se spreminja tudi zaradi človeških aktivnosti. saj te spreminjajo transmisijske lastnosti atmosfere. Gre za spremenjeno kemično sestavo atmosfere, ki jo povzročajo J.:urjcnje fosilnih goriv, promet, gnojenje, emisije tovarn in podobno. Človek pa ob tem spreminja tudi rabo tal in s tem fizikalne lastnosti površja. Meritve meteoroloških spremenljivk v zadnj ih 50 do 1 OO letih že kažejo na spremembe nekaterih klimatskih značilnosti . Povprečna globalna temperatura na zemeljskem površju se je v 20. stoletju zvišala za 0,6 ± 0.2• C. Po vsej verjetnosti so bila v globalnem merilu 90. leta najtoplejše desetletje in leto 1998 naj toplejše leto, odkar imamo zanesljivejše instrumentalne podatke. Klimatski modeli v prihodnjih 1 OO letih napovedujejo, da se bo povprečna temperatura na zemeljskem površju dvignila za 1,5 do 6° C, pri čemer bo ogrevanje izrazitejše pozimi in v severnih geografskih širinah. Količina padavin naj bi se globalno poveča la, a ne v vseh regijah. Zavedati pa se moramo. da so dolgoročne klimatske napovedi še nezanesljive. še zlasti bodoči scenariji podnebja v regionalni prostorski skali. Enako negotove so tudi ocene ekoloških vplivov klimatskih sprememb, ki morajo upoštevati zapletene odnose v ekosistemih, še zlasti vpliv povečane koncentracije C0 2, spremenjenega vremena in rabe tal. Pri pripravi ukrepov se moramo teh negotovosti zavedati,jih ustrezno predstaviti in postopoma prek raziskav odpraviti. KJj učne besede: kl ima, podnebne spremembe, pl ini tople grede, globalno ogrevanje, predvidevanje, prihodnost, Slovenija. UVOD Enaindvajseto stoletje je po mnenju številnih znan- stvenikov čas globalnih sprememb Zemlje (TREN- BERTH 2001 ). V ekološkem smislu bodo najpomem- bnejše spremembe podnebja in še druge posledice spre- menjene sestave zemeljske atmosfere, kot je poveče­ vanje količine ultravijoličnega sevanja (UV) pri tleh. Tako spremenjena klima kot povečano UV sevanje pa bosta močno vplivala na rastline (MORGAN et al. 2001). Štud ij podnebnih sprememb in njihovih posledic je tako v svetu kot tudi v Sloveniji s podpisi okvirne konvencije Združenih narodov o spremembi podnebja in Kyotskega protokola dobi l poleg fizikalne tudi poli- tično razsežnost. Povedano drugače: iz različn i h raz- logov je pogosto meja med fizikalnimi dejstvi na eni strani in predpostavkami, predvidevan ji in ocenami na drugi nejasna in tako so javnosti podane informacije lahko hote ali nehote pristranske. 2 SPREMEMBE POD EBJA - FIZIKALNA DEJ- STVA Na kratko si oglejmo glavna fizikalna dejstva, pove- zana s klimatskimi spremembami. Klima se je namreč * dr. zn., redni univ. prof. L. K. - B., Univerza v Ljubljani, Biotehnična fakulteta, Jamnikarjeva 1 O 1, Ljubljana, lucka.kajfez.bogataj@bf.uni-lj.si GozdV 59 (2001) 4 v preteklosti že močno spreminjala. Najpomembnejši vzroki so bile spremembe sevanja Sonca in njego- vega gibanja (HANSEN 2000), gibanja Zemlje in spre- membe na zemeljski površini in v atmosferi. Spre- membo podnebja lahko povzroči spremenjena sestava atmosfere. Ob tem se spremenijo lastnosti atmosfere za prenos sevanj in sprememba oblačnosti, ki vpliva na albedo Zemlje. Pri uravnovešeni enegijski bilanci Zemlje- ko je prejeta energija sončnega sevanja enaka oddani energij i sevanja zemeljske površine in atmo- sfere - se klimatske razmere ne spreminjajo. Pri neu- ravnovešeni energijski bilanci pa se planet ohlaja ali pa segreva. S tem pojavom so povezane tudi spremembe drugih klimatskih elementov, kot so padavinski režim, pogostnost ujm in še kaj. Antropogen vpl iv na klimatske razmere je lahko velik (IPCC, 1996). Človek je že v preteklosti z raz- vojem poljedelstva, namakanja in gradnjo velikih mest spreminjal lokalne kl imatske razmere. Od začetka industrijske revolucije pa vse do danes pa dobiva antro- pogen vpliv na klimo globalne razsežnosti. Tako se energijska bilanca Zemlje spreminja tudi zaradi člove­ ških aktivnosti, saj te spreminjajo transmisijske lastno- sti atmosfere. Gre za spremenjeno kemično sestavo atmosfere, ki jo povzročajo kurjenje fosilnih goriv, promet, gnojenje, emisije tovarn in podobno. Človek pa ob tem spreminja tudi rabo tal in s tem fizikalne lastnosti površja. 203 Kaj fe/.- Bog~taJ. L. Klimatske spremembe m njiho\e posledice- dej>t\a m predvidevanJa Pregled mea l. Vsebnosti toplogrednih plinov (TGP) v troposferi (pri prej eno po CDIAC 2001) TGP Predindustrijska Koncentacije Relativni Zivljenjska koncentracija danes ogreval ni doba (1860) ogljikov dioksid CO, (ppm) 288 metan CH, (ppb) 848 dušikov oksid N,O (ppb) 285 CFC-11 CC~F (ppt) nič CFC-12 CF,Cl, (ppt) nič CFC-113 C,F,Cl, (ppt) nič HCFC-22 CHCIF, (ppt) nič perfluoroetan C,F, (ppt) nič ogljikov tetraklorid cq (ppt) nič HCFC-22 CHCIF, (ppt) nič žveplov heksaftuorid SF6 (ppt) nič Spremenjena sestava atmosfere Sestava atmosfere se je v zadnjih 150 letih zelo spremenila. Koncentracije toplogrednih plinov (TGP), ki vplivajo zlasti na absorpcijo sevanja, ki ga oddaja Zemlja, se s časom naglo večajo (preglednica 1). Taki plini so: vodna para, C0 2 , CH4, Np in troposferski ozon (0 3 ), ki so prisotni že v naravi, ter klorofluoroo- gljiki (CFC), hidrofluorokarboni (HFC) in perfluoro- karboni (PFC), ki nastajajo le z delovanjem človeka in ki sodelujejo tudi pri uničevanju ozonske plasti v stra- tosferi. Posledica povečanih količin tri- in večatomnih plinov je povečana absorpcija dolgovalovnega sevanja zemeljske površine oziroma povečan »učinek tople grede« in s tem otoplitev. Koncentracija C0 2 se je od leta 1750 povečala za okoli 30% (od 280 na 368 ppm), pretežno zaradi kurjenja fosilnih goriv. Sedanja kon- centracija C0 2 je najvišja v zadnjih 420.000 letih, ver- jetno pa celo v zadnjih 20 milijonih let. Koncentracija metana se je v tem času povečala za okrog 150 % (od 700 na skoraj 1.800 ppb), kar je tudi najvišja vrednost v zadnj ih 420.000 letih. Prcgledlllca 2: Opazovane spremembe klime v 20. stoletju (oh. 2000) potencial (leta) 368 1 120 1.800 21 12 312 310 120 264 3.800 50 538 8.100 102 83 4.800 85 126 1.500 12 4 9.200 10.000 100 1.400 42 126 1.500 12 3,6 23.900 3.200 Opazovane spremembe klimatskih značilnosti v 20. stoletju V zadnjih 50 do 1 OO letih so bile na severni polobli z meritvami potrjene spremembe nekaterih klimatskih značilnosti (preglednica 2). Povprečna globalna tempe- ratura na zemeljskem površju se je v 20. stoletju zvišala za 0,6 ± 0,2° C. Po vsej verjetnosti so bila v globalnem merilu 90. leta najtoplejše desetletje in leto 1998 najto- plejše leto, odkar imamo zaneslj ivejše instrumentalne podatke, to je od leta 1861. Iz »proxy« podatkov skle- pajo, da je bil porast temperature na severni polobli v 20. stoletju največji v enem stoletju v zadnj ih 1.000 letih. V zadnj ih 50 letih, ko so na voljo meritve, dobljene z vremenskimi baloni, je globalna temperatura naraščala v spodnj ih 8 km ozračja. Satelitski podatki kažejo, da se je obseg zasneženih površin od leta 1960 zmanjšal za 1 O%. V 20. stoletju se je večina gorskih ledeni kov na nepolarnih območjih zmanjšala. Povprečna višina morske gladine se je v 20. stoletju zvišala za 0,1 do 0,2 m. Kaže, daje v 20. stoletju količina padavin nara- ščala za 0,5 do 1 % na desetletie v srednjih in visokih TEMPERATURA - ohlajanje stratosfere, rahlo ogrevanje zgornjih plasti troposfere - močno ogrevanje prizemne plasti zraka* - ogrevanje zgornje plasti oceanov, rahlo ogrevanje tal SNEG, LED - zmanjševanje dni s snežno odejo pomladi, umik ledenikov* - zmanjševanje površin morskega ledu VLAZNOST - rahlo povečevanje absolutne vlažnosti zraka - povečevanje evaporacije z oceanov - naraščanje količine visoke in srednje oblačnosti PADAVINE -·zmanjševanje količine padavin v subtropskih predelih - rahlo povečevanje količine padavin v zmernih in visokih širinah ... * z mentvamt potJ]eno tud1 v SlovemJI 204 GozdV 59 (2001) 4 Kaj fei - BogataJ L.. Klimatske :;p~memb.: m nji hO\ c posledice- dejst\'a 111 pre(h ide\ a1tia - 1.8 - Dvig povprečne letne T zraka (v 0 C) 1,4 - - 1 r- - 0,6 r- - 0.2 r- - -0,2 r- :-- i-- - - - - 1-- "' = o u r- - - - 1951-2000 r- r- r- 1 1 >N E o t: g r- _ r- - - = " E o E >{.) r- - Grafikon 1· Povečanje letne temperature zraka v slovenskih krajih v obdobju 1951-2000 geografskih širinah celin severne poloble, na področju tropskih kopnih površin (1 0°N-I 0°S) pa za 0,2 do 0,3 % na desetle~e. Nasprotno se je količina padavin v istem obdobju na subtropskih območjih severne poloble (10°N-30°N) zmanjševala za okrog 0,3% na dekado. Na območju srednjih in visokih geografskih širin severne poloble se je v drugi polovici 20. stole~a pogostost intenzivnih padavin povečala za 2 do 4 %, le malo pa se je povečala globalna kopna površina, kjer se pojavljajo hude suše (HANSON et al. 2000). Tudi v Sloveniji lahko iz izmeijenih vrednosti mete- oroloških spremenljivk ocenimo statistične trende spre- minjanja klimatskih znači lnosti v zadnjih desetletjih. Povprečna letna temperatura zraka se je v Sloveniji v zadnjih 50 letih (1951-2000) povečala za okrog [° C (grafikon 1), najbolj v urbaniziranih okoljih (Maribor 1,7° C/50 let, Ljubljana 1,4° C/50 let) in manj v ruralnih območjih (Kočevje in Rateče 0,8° C/50 let), najmanj pa zaradi vpliva moija na Primorskem. Močno naraščanje temperature zraka opažamo tudi na višj eležečih posta- jah, kjer je vpliv urbanizacije zanemarljiv. Na primer na Kredarici {2.514 m), kjer so se opazovanja pričela šele leta 1954, je v zadnjih 47 letih povprečna letna temperatura zraka narasla za 1 ,2° C. Zlasti intenziven dvig temperature zraka je bil po letu 1980 (grafikon 2), leto 2000 pa je bilo v Slovenij i najtoplejše leto, odkar je organizirana mreža meteoroloških merjetti. Podobno kot na ostali severni polobli (SHINDELL et al. 200l)je tudi v Sloveniji ogrevanje najbolj izra- zito v zimskem in pornladnem času, kar se posledično odraža tudi v zmanjšanem številu dni s snežno odejo, postopnem zmanjševanju triglavskega ledenika, zgo- dnejšem nastopu fenoloških faz razvoja rastlin (npr. olistanje listavcev) ipd. Trendi količine padavin niso statistično značilni in zaekrat ne opažamo bistvenih sprememb padavinskega režima z izjemo intenzivnosti nalivov, ki rahlo narašča (KAJFEŽ - BOGATAJ in sod. 1999). V slovenskih kotlinah se je zmanjšalo število dni z meglo, istočasno pa je opazen trend naraščanja trajanja sončnega obsevanja. I3°Cr-- -------------------------------------------, GozdV 59 (2001) 4 12 I l 10 9 8 7 6 1950 1960 1970 .. ! • x • x x ,.x" ~ 2000 Grafikon 2: 30-letne drseče sredine za povprečno letno temperaturo zraka za tri lokacije v obdobju 1951-2000 20 5 K'\if,·i - Bogataj. 1 Klimatske spremt"mh~ 111 n_1ihow poslcd t~~ - dcJst\a tn prcclvtde\'nnJa 3 PREDVIDEVANJA ZA 21. STOLETJE IN NJI- HOVE OMEJITVE Ker bodo potencialne spremembe podnebja močno vplivale na človeštvo, so ocene bodočega podnebja in vplivov na živi svet njune. Pri napovedovanju klimat- skih sprememb uporablja znanost numerične modele splošne cirkulacije zraka (GCM), ki so le približek resničnih dogajanj v zapletenem klimatskem sistemu (CARSON 1999, BERGANT 1 KAJFEŽ- BOGATAJ 1999). Zato so ocene prihodnjih klimatskih razmer še negotove in med seboj različne. Če svoja predvideva- nja utemeljujemo z omenjenimi GCM-modeli, lahko v prihodnjih 1 OO letih računamo, da se bo povprečna temperatura na zemeljskem površju dvignila za 1,5 do 6° C (TRENBERTH 2001 ). Predvideno naraščanje temperature je mnogo hitrejše kot opažene spremembe v 20. stoletju in bo verjetno hitrejše kot kdajkoli v zad- nj ih J 0.000 letih. Kot posledica porasta temperature se bo predvidoma dvignila tudi povprečna morska gia- r. rnsl prebivalstva J" . ekonomija l. človekove vrednote l ... viri in ponori-CO iil"j drugih TOP • kcmizem in dinamika 1 ... atmosfere _..· [ ~. idealiz~rani fizikalni "\ 1 proces1 , • grob opis površja in ta! dina, in sicer za lO do 90 cm, predvsem zaradi ter- mičnega širjenja vode in zaradi taljenja ledenikov in polarnih ledenih kap. Večina klimatskih modelov napo- veduje povečanje globalne količine padavin, vendar ne v vseh regijah. Delo z GCM-modeli, ki idealizirajo fizikalne pro- cese in le grobo upoštevajo reliefne razmere, vsebuje številne negotovosti in predpostavke glede prihoc!J.1o- sti (grafikon 3). Tako ne vemo natančno, kakšna bo rast prebivalstva, kakšen bo socio-ekonomski razvoj, kakšne bodo bodoče emisije·TGP (WJGLEY 1999), kakšni njihovi ponori, niti kakšne bodo njihove kon- centracije v atmosferi čez 50 ali celo več let. Scenariji bodoče klime tako že na globalni ravni pomenijo le možne računske ocene bodoče klin1e (LORENZONI et al. 2000). Ocena spremljajočih pojavov globalnega ogreva- nja (spremenjena oblačnost, količina in razporeditev padavin, povečana pogostnost vremenskih ujm, dvig padavinah. oblačnosti • negotovost pri J ..................... 206 · povprečje za pros10r • problematični pri J razgibanem rclicfu · odvisnost od metode j "downscalling~·· . poenostavljeni biološki procesi • vprašljivost ckspen· mentalnih rezultatov OB STOPNJI ZNANJA l DANES SO TO ŽAL LE GROBA PREDVIDEVANJA ....................... ...................... ...................... REGIONALNI KLIMATSKI SCENARIJI OCENA POSLEDIC SPREMEMB PODNEBJA (irnfikon 3: Shematičen prikaz korakov pri oceni posledic sprememb podnebja in negotovosti, ki vplivajo na oceno GozdV 59 (2001) 4 l Kaj kz- BogataJ. L. Klunat>l..c '[H~m•mb~ tn nJihov.- ro>ledtc' - Jej st va 111 p1cd\ 1Jc\