Klimata slazdā

Ledāji Īslandes teritorijā bijuši vairākus miljonus gadu, taču pēdējā laikā tie – arī Kaspara Gobas pirms dažiem gadiem uzņemtajā fotogrāfijā redzamais – atkāpjas. Ar katru gadu straujāk. Viens no lielākajiem, Solheimajēkidls, piemēram, desmit gadu laikā ir atkāpies par vairāk nekā 300 metriem. Tāpat notiek ar ledājiem kalnu galotnēs un ar lielajiem ledus vairogiem, kas klāj Arktiku un Antarktīdu.
Šie un daudzi citi piemēri liecina, ka klimats pasaulē sasilst. Tas, ka izmaiņas bijušas sevišķi straujas pēdējos divsimt gados, lielākajai daļai zinātnieku liek domāt, ka tas ir cilvēka darbības rezultāts, sekas atmosfērā iepludinātajiem milzīgajiem ogļskābās gāzes daudzumiem. Domas dalās par to, vai vēl ko iespējams glābt. Viens no ietekmīgākajiem pasaules klimatologiem Džeimss Hansens uzskata, ka stāvokļa pasliktināšanos un neatgriezeniskumu iespējams novērst – tikai tad, ja šī gadsimta pirmajā ceturksnī būtiski tiks palēnināta tā saucamo siltumnīcas gāzu izmešana atmosfērā. To paredz arī tā saucamais Kioto protokols, kuru, kā zināms, joprojām nav parakstījušas ASV.
Pēdējā laikā Rietumos pieaudzis publikāciju biežums ne tikai par iespējamām sekām, kādas varētu izraisīt nekontrolēta CO2 papildināšana, bet par sekām, ar kādām cilvēki jau sākuši saskarties un turpinās saskarties nākamo gadu desmitu laikā. Par to stāstīts arī Elizabetes Kolbertas rakstā, kuru publicējam stipri saīsinātu.
Bez tam mums likās interesanti dzirdēt no vietējiem zinātniekiem, vai klimata izmaiņas jau jūtamas arī Latvijā un kāda ir viņu prognoze nākotnei.

Aļaska kūst

Šišmarefa (iedzīvotāju skaits 591) ir inupiatu ciemats Aļaskas Saričefas salā, un tas bijis apdzīvots – vismaz sezonāli – jau vairākus gadsimtus. Kā daudzos Aļaskas iezemiešu ciematos, dzīve tur ir dīvains aizvēsturiskā un pārmodernā apvienojums. Gandrīz ikviens Šišmarefā joprojām pārtiek no medībām – lielākoties tiek medīti bārdainie roņi, taču arī valzirgi, aļņi, truši un pārlidojošie putni.

Šišmarefas vīri mēdza medīt roņus, izbraucot uz jūras ledus suņu pajūgos vai, kopš nesenākas pagātnes, motorkamanās. Deviņdesmito gadu sākumā mednieki sāka ievērot, ka jūras ledus mainās – tas sāka veidoties vēlāk rudenī un uzlūza agrāk pavasarī. Ledus klātajā jūrā agrāk bija iespējams izbraukt apmēram trīsdesmit kilometrus no krasta, taču tagad ledum jau bija šķidras putras konsistence, kad bija nobraukta tikko puse šī attāluma. Ciematnieks Tonijs Vejiuanna man sacīja: “Kad pēkšņi ieraugi ko tādu, mati sāk celties stāvus. Acis platas. Nevari ne pamirkšķināt.” Medības ar motorkamanām kļuva bīstamas, un vīri sāka izmantot laivas.

Drīz vien jūras ledus izmaiņas izraisīja citas problēmas. Augstākajā punktā Šišmarefa ir tikai 6 metri virs jūras līmeņa, un mājas, no kurām daudzas sarūpējusi ASV valdība, ir nelielas kastītes, kas neizskatās sevišķi izturīgas. Kad Čukču jūra aizsala agri, ledus vāks sargāja ciematu tāpat kā peldbaseinam laikus uzsegts pārklājs neļauj vējam sabangot tajā ūdeni. Kad jūra sāka aizsalt vēlāk, Šišmarefa bija daudz vairāk pakļauta vētrām. 1997. gada oktobrī vētra nograuza ap 40 metru joslu no ciemata ziemeļu malas; tika sagrautas vairākas mājas, vairāk nekā desmit bija jāpārvieto citur. 2001. gada oktobra vētrā ciematu apdraudēja 4 metrus augsti viļņi. 2002. gada vasarā Šišmarefas iedzīvotāji nolēma (161 balss par, 20 pret) pārvietot visu ciematu uz sauszemi.

Sešdesmit piecus gadus vecais Moriss Kijutelluks pavadījis Šišmarefā gandrīz visu mūžu. “Pirmo reizi, kad dzirdēju par globālo sasilšanu, es nodomāju –  es nu gan tiem japāņiem neticu,” Kijutelluks sacīja. “Nu, viņiem tie zinātnieki ir labi, un viņu teiktais ir piepildījies.”

Lielākā daļa Arktikas zemes un gandrīz ceturtā daļa visas Ziemeļu puslodes platības – gandrīz divarpus miljardu hektāru – sastāv no mūžīgā sasaluma joslām. Dažus mēnešus pēc Šišmarefas apmeklējuma es devos braucienā pa Aļaskas vidieni kopā ar Vladimiru Romanovski, ģeofiziķi un mūžīgā sasaluma ekspertu no Aļaskas Universitātes. Kad nolaidos Fērbenksā, kur Romanovskis dzīvo, visā pilsētā valdīja bieza dūmaka, kas izskatījās pēc miglas, bet oda pēc degošas gumijas. Jau kādus 2 mēnešus dega meži. Sastaptie cilvēki man atkal un atkal atkārtoja, kā man palaimējies, ka neatbraucu pāris nedēļas iepriekš, kad stāvoklis bijis vēl daudz sliktāks. “Pat suņi valkāja maskas,” man teica kāda sieviete. Es laikam pasmaidīju. “Es nejokoju,” viņa sacīja.

Par mūžīgo sasalumu dēvē jebkuru zemes slāni, kas sasalušā stāvoklī saglabājies vismaz divus gadus. Dažās zemeslodes vietās, piemēram, Austrumsibīrijā mūžīgais sasalums stiepjas gandrīz pusotra kilometra dziļumā; Aļaskā – no dažiem desmitiem metru līdz vairākiem kilometriem dziļi. Fērbenksā mijas sasalušas un nesasalušas augsnes joslas. Kā vienu no pirmajiem Romanovskis man parādīja bedri, kas bija atvērusies mūžīgā sasaluma joslā netālu no viņa mājas. Tā bija apmēram divus metrus plata un pusotru metru dziļa. Netālu bija redzamas citu, vēl lielāku bedru kontūras – pilsēta tās esot aizpildījusi ar granti. Šīs bedres, jeb termokarsti, pēkšņi parādījušās, mūžīgajam sasalumam iebrūkot gluži kā izpuvušiem grīdas dēļiem. Pāri ceļam Romanovskis norādīja uz garu tranšeju, kas iestiepās mežā – tā radusies, izkūstot gabalam pazemes ledus. Ledus gabalam blakus vai virs tā augušās egles bija sagāzušās krustu šķērsu kā pēc vētras. Vietējie tādus kokus sauc par “piedzērušiem”.

Aļaskā zemi izraibina ledus ķīļi, kas radušies pēdējā apledojuma laikā, kad aukstā zeme plaisāja un plaisas piepildījās ar ūdeni. Šie ķīļi, kas var sniegties simtiem metru dziļumā, savstarpēji savienojas tādā kā tīklā, un,  kad tie izkūst, atstāj aiz sevis savienotus rombveida vai sešstūrveida iedobumus. Dažus kvartālus aiz piedzērušā meža mēs nonācām pie mājas, kuras pagalmā bija manāmas skaidras ķīļu kušanas pazīmes. Nolēmis, ka nav ļaunuma bez labuma, īpašnieks bija pārvērtis savu pagalmu miniatūrā golfa laukumā. Kad nogriezāmies ap stūri, Romanovskis norādīja uz citu māju – nu jau neapdzīvotu – kas bija sadalījusies divās daļās; dzīvojamā daļa tiecās pa labi, bet garāža – pa kreisi. Māja bija celta sešdesmitajos vai septiņdesmitajos gados, un tā bija izdzīvojusi līdz pat deviņdesmito sākumam, kad zem tās sāka kust mūžīgais sasalums. Romanovska sievasmātei reiz šai pašā kvartālā piederējušas divas mājas. Viņš pierunājis abas pārdot. Tagad vienai no tām jumta daļā parādījusies savāda ieloce. Kad pats Romanovskis gribējis pirkt māju, viņš to meklējis tikai no sasaluma brīvajos rajonos.

“Pirms gadiem desmit mūžīgais sasalums nevienu neinteresēja,” viņš sacīja. “Tagad interesē visus.” Mērījumi, ko Romanovskis un viņa Aļaskas universitātes kolēģi izdarījuši dažādās Fērbenksas vietās, liecina, ka sasaluma temperatūra pacēlusies tiktāl, ka daudzviet tā ir tikai par niecīgu grāda daļiņu zem sasalšanas punkta. Kaut gan sasaluma vecumu ir grūti noteikt, pēc Romanovska aprēķiniem, Aļaskā tas pa lielākai daļai varētu būt radies pēdējā apledojuma cikla sākumā – tātad, ja tas kusīs, tas notiks pirmo reizi vairāk nekā simt divdesmit tūkstoš gadu laikā.

No zemes centra izplūstošā siltuma dēļ mūžīgā sasaluma temperatūras ir augstākas tā dziļākajos slāņos. Līdzsvara apstākļos – proti, kad klimats ir stabils – vissiltākās zonas urbumā atradīsies pie mūžīgā sasaluma virsmas, tāpēc, ja temperatūras rādījumus attēlotu grafiski, rezultāts būtu slīpa līnija. Taču pēdējos gadu desmitos Aļaskas mūžīgā sasaluma temperatūras profils ir mainījies. Tagad taisnas līnijas vietā iegūst ko līdzīgu sirpim. Mūžīgais sasalums joprojām ir vissiltākais pašā apakšā, taču visaukstākais tas ir nevis augšā, bet kaut kur pa vidu, uz virsmas pusi temperatūrai atkal paaugstinoties.

“Gaisa temperatūras tendences ir ļoti grūti fiksēt, jo tā ir tik mainīga,” Romanovskis saka. “Vienu gadu vidējā gada temperatūra ap Fērbenksu ir nulle, un cilvēki saka, “Jā, pasiltinās gan,” bet citu gadu tā ir mīnus seši, un visi saka, “Kur? Kur ir tā jūsu globālā sasilšana?” Mūžīgais sasalums darbojas kā spēcīgs filtrs, atbrīvojoties no nebūtisku svārstību “trokšņa”. Tāpēc tendences tur novērot ir vieglāk nekā atmosfērā.” Kopš 80. gadu sākuma sasalums dažos Aļaskas reģionos pasiltinājies par 1,7 grādiem. Citur štatā tas kļuvis siltāks par gandrīz trīs grādiem.

Staigājot pa Arktiku, tieši zem kājām ir nevis mūžīgais sasalums, bet gan tā saucamais “aktīvais slānis”, kura biezums var būt no dažiem centimetriem līdz gandrīz metram. Ziemā tas sasalst, bet vasarā atkūst, uzturot pie dzīvības augus – lielas egles, kur apstākļi pietiekami labvēlīgi, krūmus – kur mazāk labvēlīgi un visbeidzot – ķērpjus. Aktīvajā slānī dzīvības procesi norisinās līdzīgi kā mērenākos rajonos, ar vienu būtisku atšķirību. Temperatūras ir tik zemas, ka, kokiem un zālēm ejot bojā, tie pilnībā nesadalās. No pussatrūdējušajiem vecajiem augiem izaug jauni un, kad tie mirst, viss sākas no jauna. Ar laiku organiskā matērija tiek pastumta zem aktīvā slāņa un nonāk mūžīgajā sasalumā, kur tūkstošiem gadu tā var atrasties tādā kā pusdzīvā stāvoklī. (Fērbenksā zaļu zāli atrod mūžīgajā sasalumā, kas radies pēdējā ledus laikmeta vidū. Tādējādi, gluži kā kūdras purvs vai ogļu slānis, mūžīgais sasalums kalpo kā oglekļa krājumu glabātava.

Temperatūras paaugstināšanās rada risku, ka šis nogulsnēšanās process varētu kļūst atgriezenisks. Organiskās vielas, kas atradušās sasalušā stāvoklī tūkstošiem gadu, attiecīgos apstākļos sadalīsies, izplatot oglekļa dioksīdu vai metānu, kas ir vēl spēcīgāka siltumnīcas gāze. Dažos Arktikas reģionos tā jau notiek. Piemēram, Zviedrijā pētnieki jau gandrīz trīsdesmit piecus gadus mēra metāna daudzumus, kas izdalās no Stūrdālenas kūdras purva netālu no Obisko pilsētas. Sasilstot mūžīgajam sasalumam, izdalītā metāna daudzums dažviet pieaudzis pat par sešdesmit procentiem. Kūstošs mūžīgais sasalums gan varētu padarīt aktīvo slāni pievilcīgu augiem, kas lieliski uzsūc ogļskābo gāzi, taču ar to diez vai pietiktu, lai līdzsvarotu siltumnīcas gāzu izdalīšanos. Neviens precīzi nezina, cik daudz oglekļa glabājas pasaules mūžīgā sasaluma joslās, taču, pēc dažiem aprēķiniem, tā daudzums sasniedz četrsimt piecdesmit miljardus tonnu.

Okeāns sasilst

1997. gada 18. septembrī ledlauzis Des Groseilliers izbrauca no Tuktojaktukas pilsētiņas pie Boforta jūras un devās uz ziemeļiem. Uz Kvebekā pierakstītā Des Groseilliers klāja bija grupa amerikāņu ģeofiziķu, kas plānoja veikt virkni eksperimentu, ļaujot kuģim iesalt ledū un līdz ar to dreifējot pa Ziemeļu ledus okeānu. Ekspedīcija tika gatavota vairākus gadus, un plānošanas laikā organizatori bija rūpīgi iepazinušies ar iepriekšējās, 1975. gadā notikušās Arktikas ekspedīcijas rezultātiem. Balstoties uz šiem rezultātiem, viņi gribēja sameklēt peldošu ledu, kura caurmēra biezums būtu 3 metri. Taču sasniedzot pārziemošanai izraudzīto reģionu – pie 75. paralēles –, viņi konstatēja, ka grūti sameklēt pat tādu ledus gabalu, kas būtu vismaz divus metrus biezs.

Arktikā ir divi jūras ledus veidi. Sezonas ledus veidojas ziemā un izkūst vasarā, bet pastāvīgā ledus kārta turas visu cauru gadu. Nespeciālistam viss ledus izskatās puslīdz vienāds, taču, palaizot ledus gabaliņu, var gūt priekšstatu, cik ilgi tas peldējis apkārt. Kad jūras ūdenī sāk veidoties ledus, no ledus kristāla struktūras tiek izspiesta sāls, kas, ledum sabiezējot, koncentrējas sīkās porās. Pirmā gada ledum sūkājot būs sāļa garša. Ja ledus paliek neskarts, sālsūdens izdalās no porām pa sīkiem kanāliņiem, un ledus kļūst saldāks. Ūdeni, ko iegūst, izkausējot daudzgadīgu ledu, var pat dzert.

Visprecīzākos Arktikas jūras ledus mērījumus veic NASA, izmantojot ar mikroviļņu sensoriem aprīkotus satelītus. Satelītu dati liecina, ka 1979. gadā pastāvīgais jūras ledus sedzis gandrīz miljardu hektāru lielu zemeslodes platību, kas ir gandrīz tikpat liela kā ASV kontinentālā daļa. Ledus daudzums gadu no gada mainās, taču vispārējā tendence pēdējos gados ir nepārprotama – ledus sarūk. Sevišķi lieli zudumi ir Boforta un Čukču jūrā, taču ievērojami arī Austrumsibīrijas un Laptevu jūrā. Šai pašā periodā pozitīvā režīmā darbojies atmosfēras gaisa cirkulācijas modelis, ko pazīst ar nosaukumu “arktiskās svārstības”. Pozitīvām arktiskajām svārstībām raksturīgs zema spiediena apgabals virs Ziemeļu ledus okeāna, kam ir tendence izraisīt spēcīgus vējus un augstākas temperatūras tālāk uz ziemeļiem. Nav zināms, vai šis ieilgušais pozitīvais režīms bijis neatkarīgs no globālās sasilšanas vai ir tās produkts. Lai nu kā, pastāvīgais jūras ledus ir sarucis aptuveni par simt miljoniem hektāru – platība, kas pēc lieluma atbilst Teksasas, Ņujorkas un Džordžijas štatu kopīgajai teritorijai.

Pētnieki uz Des Groseilliers klāja zināja, ka Arktikas jūras ledus platības sarūk, tieši tas arī bija viņu pētījumu objekts. Eksperimentiem viņi izraudzījās labāko peldošo ledus gabalu, ko varēja atrast – tā platība bija apmēram 50 kvadrātkilometri, bet biezums vietām divi metri, vietām tikai metrs. Tika uzslietas teltis un pasludināti drošības noteikumi: uz ledus nedrīkst iziet vienatnē un bez radio aparatūras. Daži zinātnieki prognozēja, ka, ņemot vērā ledus nenormālo plānumu, ekspedīcijas laikā tas kļūs biezāks. Taču notika pretējais. Divpadsmit mēnešos ledū iesalušais Des Groseilliers aizdreifēja apmēram 500 kilometru uz ziemeļiem. Taču gada beigās ledus vidējais biezums bija vēl samazinājies, dažviet pat par vienu trešdaļu. Kad pienāca 1998. gada augusts, ledū bija ielūzuši tik daudzi zinātnieki, ka drošības noteikumiem tika pievienots vēl viens: nokāpjot no kuģa, mugurā jābūt glābšanas vestei.

Donalds Perovičs Des Groseilliers ekspedīcijā pētīja saules radiācijas mijiedarbi ar jūras ledu, izmantojot ierīci, ko sauc par spektroradiometru. Pavērsts pret sauli, spektroradiometrs mēra krītošo, bet, pavērsts pret zemi – atstaroto gaismu. Ja pēdējās daudzumu izdala ar pirmo, iegūst vērtību, ko sauc par albedo. Aprīlī un maijā, kad apstākļi uz ledus bija relatīvi stabili, Perovičs izdarīja mērījumus reizi nedēļā, bet jūnijā, jūlijā un augustā, kad tie mainījās straujāk – ik pārdienas. Tas ļāva viņam precīzi noteikt, kā albedo vērtība mainās, sniegam virs ledus pārvēršoties šķīdonī, šķīdonim – peļķēs, līdz beidzot dažas peļķes savienojās ar ūdeni zem ledus.

Ideāli baltai virsmai, kas atstarotu visu uz to krītošo gaismu, albedo būtu 1, bet ideāli melnai, absorbējošai virsmai tas būtu 0. Zemes kopīgais albedo ir 0,3, kas nozīmē, ka tiek atstarota mazliet mazāk par trešdaļu to sasniedzošās saules gaismas. Jebkas, kas izmaina zemes albedo, līdz ar to izmaina arī planētas absorbētās enerģijas daudzumu, un tam sekas var būt visnotaļ dramatiskas.

Perovičs aicināja mani iedomāties, ka sēžam kosmosa kuģī un lūkojamies uz Ziemeļpolu: “Ir pavasaris, ledu klāj sniegs, un tas ir ļoti spožs un balts. Tas atstaro vairāk nekā 80 procentu krītošās saules gaismas. Albedo ir 0,8 vai 0,9. Bet tagad iedomāsimies, ka viss ledus ir izkusis, un zem mums ir tikai okeāns. Okeāna albedo ir tikai aptuveni 0,07. Uz zemeslodes nav nekā, kam albedo būtu augstāks nekā sniega klātam ledum, tāpat grūti atrast jebko, kam albedo būtu zemāks nekā ūdenim. Tātad vislabākā atstarotāja vietā nācis vissliktākais.” Jo vairāk atklāta ūdens, jo lielāks saules enerģijas daudzums silda okeānu. Veidojas pozitīva atgriezeniskā saikne, gluži kā starp kūstošo mūžīgo sasalumu un atbrīvoto oglekli – tikai vēl tiešāka. “Kausējot ledu, mēs sistēmā ievadām vairāk siltuma, kas nozīmē, ka varam izkausēt vēl vairāk ledus, kas savukārt nozīmē, ka varam ievadīt vēl vairāk siltuma – nu, un process kļūst pašpietiekams,” Perovičs sacīja.

Viņš atzīst, ka klimata sistēma ir tik varena, ka to nav viegli izmainīt. “No vienas puses, Zemes klimata sistēma ir milzīga, tā ir smagnēja. Un tiešām, tai jābūt savā ziņā smagnējai, jo citādi tā mainītos nemitīgi.” No otras puses, klimatiskie dati liecina – būtu kļūda uzskatīt, ka izmaiņas, ja tādas rastos, būtu pakāpeniskas. Kāds Peroviča draugs, ledāju speciālists, esot minējis šādu salīdzinājumu: “Sašūpo laivu un tā atgriezīsies līdzsvara stāvoklī. Sašūpo vēlreiz, atkal tas pats. Bet var sašūpot arī tā, ka laiva ieņems otru līdzsvara stāvokli, proti, ar dibenu uz augšu.”

Grenlande sarūk

Grenlandes ledājs ir otrs lielākais uz zemeslodes; tā ledus vairogs ir pēdējā apledojuma relikts. Augšējie slāņi sastāv no nesen krituša sniega, zem tiem guļ sniegs, kas snidzis pirms gadsimtiem un gadu tūkstošiem, bet pašā apakšā ir sniega sega, veidojusies pirms simt trīsdesmit tūkstošiem gadu. Pašreizējos klimatiskajos apstākļos ledus vairogs droši vien neveidotos, un tik ilgi tas saglabājies, tikai pateicoties milzu apmēriem. Salas vidienē ledus ir tik biezs – pāri par 3 km – ka tur valda sava veida mūžīga ziema. Sniegs tur snieg visu cauru gadu un nekad nenokūst, kaut gan laika gaitā sablīvējas, pārvēršas par ledu un pārvietojas uz piekrastes pusi. Tur veidojas novadšļūdoņi, kas sadalās aisbergos. Vasarā ledus vairoga ieplakās veidojas koši zili ezeri, kas tukšojas plašās, jūras virzienā vēdekļveidīgi plūstošās upēs.

Liela daļa no tā, kas zināms par Zemes klimatu pēdējo simt tūkstoš gadu laikā, nāk no Grenlandes centrālajā daļā iegūtajiem ledus serdeņiem. Pateicoties vasaras un ziemas sniega atšķirībām, iespējams individuāli datēt katru serdeņa slāni – gluži kā gadu gredzenus koka stumbrā. Pēdējo desmit gadu laikā izdarīti līdz 3000 metru dziļi urbumi, un iegūtie serdeņi likuši revidēt dažu labu priekšstatu par klimatu. Kādreiz uzskatīja, ka klimata sistēma mainās ārkārtīgi gausi, bet tagad izrādās, ka tā var būt pakļauta pēkšņām un neprognozējamām pārmaiņām. Viena šāda pārmaiņa, Jaunākais driass (process tā nodēvēts pēc neliela Arktikas auga, Dryas octopetala, kas piepeši no jauna parādījās Skandināvijā) notika pirms aptuveni 12 800 gadu. Zeme, kas bija strauji kļuvusi siltāka, piepeši sāka no jauna apledot. Pēc divpadsmit saltiem gadsimtiem, atkal atsākās sasilšana – turklāt vēl straujāka. Gada vidējā temperatūra Grenlandē 10 gadu laikā paaugstinājās par gandrīz divdesmit grādiem.

Sākot ar pēdējā apledojuma cikla sākumu, Grenlandes ledus serdeņi vairs nesniedz uzticamu informāciju. Klimata dati no citiem avotiem liecina, ka pēdējais starpledāju laikmets bijis mazliet siltāks nekā pašreizējais, holocēns. Tie liecina arī, ka jūras līmeņi tolaik bijuši vismaz par 4,5 metriem augstāki nekā tagad. Viena no teorijām to skaidro ar Rietumantarktīdas ledus vairoga sabrukumu. Cita – ar Grenlandes ledāja kušanu. (Jūras ledus kušana ūdens līmeni neietekmē, jo peldošais ledus jau izspiedis savai masai atbilstošu ūdens daudzumu.) Aprēķināts, ka Grenlandes ledājs satur tādu daudzumu ūdens, lai jūras līmenis visā pasaulē paceltos par aptuveni septiņiem metriem. Pēc NASA aprēķiniem, 20. gadsimta 90. gados ledājs sarucis par 20 kubikkilometriem gadā.

Pēdējā ledus laikmeta beigās ledus vairogi, kas klāja lielu daļu Ziemeļu puslodes, pazuda dažu tūkstošu gadu laikā – pārsteidzoši strauji, ņemot vērā, cik ilgs laiks bija nepieciešams, lai tie izveidotos. Pirms aptuveni 14 tūkstošiem gadu kušana bija tika ātra, ka jūras līmenis desmit gados pacēlās par vairāk nekā 30 centimetriem. Kaut gan nav skaidri zināms, kāpēc tas notika, iespējams, ka vainīga kārtējā atgriezeniskā saikne: kolīdz ledus vairogs sāk kust, ledus tiek aizvadīts ātrāk, kas nozīmē, ka tas kļūst plānāks ātrāk, un tas veicina tālāku kušanu. Grenlandes milzīgais Jakobsena šļūdonis, no kura visticamāk atšķēlās aisbergs, kas nogremdēja Titāniku, 1992. gadā plūda ar ātrumu 5 kilometri stundā, 2003. gadā tā ātrums bija palielinājies līdz 12 kilometriem stundā. Par līdzīgiem novērojumiem ziņo zinātnieki, kas mēra šļūdoņu ātrumu Antarktīdas pussalā.

NASA eksperts Džeimss Hansens, kurš 20. gadsimta 70. gados vadīja vienu no pirmajiem pētījumiem par oglekļa dioksīda ietekmi, apgalvo, ka tad, ja netiks kontrolēta siltumnīcas gāzu emisija, dažu gadu desmitu laikā varētu sākties pilnīga Grenlandes ledus vairoga noārdīšanās. Kaut arī šis process varētu risināties simtiem, pat tūkstošiem gadu, reiz sācies, tas kļūtu pašpietiekams un – visticamāk – neapturams.

Neviens nezina, kas izsauca piepešās klimata pārmaiņas pagātnē, taču daudzi klimatologi uzskata, ka tās bijušas saistītas ar okeāna straumju termohalīnās cirkulācijas izmaiņām.

“Sasaldējot jūras ledu, sāls tiek izspiesta no porām, tāpēc sālsūdens notek,” skaidro Kolorādo universitātes ģeogrāfijas profesors Konrāds Stefens, kas vada tā saucamo Šveiciešu apmetni Grenlandē, kur tiek pētīta ledāja uzvedība. “Un sālsūdens ir smagāks, tāpēc tas sāk grimt.” Tostarp, pateicoties iztvaikošanai un siltuma zudumam, dreifējot Arktikas virzienā, ūdens no tropiem kļūst blīvāks, tāpēc netālu no Grenlandes, milzīgs jūras ūdens apjoms nemitīgi grimst okeāna dibenā. Šī procesa rezultātā no tropiem polu virzienā tiek pievilkts vēl vairāk silta ūdens, veidojot tā saucamo “konveijeru”, kas izplata siltumu pa visu zemeslodi.

“Tas ir pasaules klimata dzinējs,” Stefens turpina. “Un tam ir viens vienīgs avots: grimstošais ūdens. Ja te pavisam nedaudz tiek pagriezts krāns, mēs varam gaidīt nozīmīgas temperatūras izmaiņas, saistītas ar enerģijas pārdalījumu.” Viens veids, kā “pagriezt krānu”, ir sasildīt okeānus, un tas jau notiek. Otrs ir iepludināt vairāk saldūdens polārajās jūrās. Notiek arī tas. Pastiprinās ne vien noplūde Grenlandes piekrastē; ceļas upju pievadītā ūdens daudzums Ziemeļu Ledus okeānā. Okeanogrāfi, kas seko līdzi attīstībai Ziemeļatlantijā, konstatējuši, ka pēdējos gadu desmitos tās ūdeņos ievērojami mazinājies sāls daudzums. Pilnīga termohalīnās cirkulācijas izbeigšanās nākamā gadsimta laikā tiek uzskatīta par ārkārtīgi maz ticamu. Taču, ja Grenlandes ledus vairogs sāktu sabrukt, izslēgt šādu iespēju nevar. Voless Brekers, Kolumbijas Universitātes ģeoķīmijas profesors dēvē termohalīno cirkulāciju par “klimata sistēmas Ahileja papēdi.” Ja tā izbeigtos, Britu salās, kuru klimatu spēcīgi ietekmē Golfa straume, varētu kļūt daudz aukstāks, lai gan visumā planēta turpinātu sasilt.

Kā prognozē klimatu

Šobrīd pasaulē tiek lietoti apmēram 15 klimata prognozēšanas matemātiskie modeļi.

Lielās līnijās, klimata modelis balstās uz divu veidu vienādojumiem. Pirmā grupa pārstāv fizikas pamatprincipus, kā, piemēram, enerģijas nezūdamība un zemes pievilkšanās spēks. Otrā grupa attiecas uz regulārām parādībām un savstarpējām mijiedarbēm, kas novērotas dabā, bet kuras līdz šim izskaidrotas tikai daļēji, vai arī procesiem, kas notiek mazā mērogā, bet jāsamēro ar lielu teritoriju.

Grūtības pārliecināties par konkrēta klimata modeļa ticamību sagādā tas, ka rezultāti ir vērsti nākotnē. Šī iemesla dēļ modeļi nereti tiek pārbaudīti, ar attiecīgu datorprogrammu palīdzību “izspēlējot” tos pagātnē, lai redzētu, cik precīzi tie atspoguļo tendences, kas jau novērotas. Tā, piemēram, Modelis E precīzi atspoguļojis 1991. gada jūnijā notikušā Filipīnu Pinatubo vulkāna izvirduma sekas. Vulkānu izvirdumos atbrīvojas milzīgi daudzumi sēra dioksīda – Pinatubo gadījumā aptuveni 20 miljoni tonnu – kurš stratosfērā kondensējas sīkos sulfāta pilieniņos. Šie pilieniņi, kuru tehniskais nosaukums ir “aerosoli”, atstaro saules gaismu, līdz ar to pazeminot temperatūru uz zemes. (Cilvēka ražotie aerosoli, kas tiek izgatavoti, sadedzinot ogles, naftu un biomasu, arī atstaro saules gaismu un mazina siltumnīcas efektu, taču izraisa citas nopietnas problēmas.) Šis atvēsinošais efekts ir spēkā tik ilgi, kamēr aerosoli ir atmosfērā. 1992. gadā globālās temperatūras, kuras bija strauji cēlušās, nokritās par pusgrādu. Pēc tam tās atkal sāka kāpt. Modelis E šo procesu veiksmīgi simulējis līdz deviņām simtdaļām grāda.

Runājot par spēkiem, kas ietekmē klimatu, modelētāju uzmanības centrā ir “forsings” – pastāvīgs process vai atsevišķs notikums, kas maina sistēmas enerģiju. Starp dabīga forsinga piemēriem, bez vulkānizvirdumiem, ir arī periodiskas zemeslodes orbītas nobīdes un saules enerģijas daudzuma maiņas, kas saistītas, piemēram, ar saules plankumiem. Daudzas klimata izmaiņas pagātnē nav saistītas ar kādu konkrēti zināmu forsingu – tā piemēram, neviens nezina, kas izraisīja tā saucamo Mazo ledus laikmetu, kas Eiropā iestājās pirms apmēram 500 gadiem. Taču ļoti liels forsings varētu izraisīt tikpat lielu – un acīmredzamu – efektu. Kā izteicies kāds zinātnieks: “Ja Saule kļūtu par supernovu, nav šaubu, ka mēs varētu modelēt sekas.”

Pievienot atmosfērai oglekļa dioksīdu vai kādu citu no siltumnīcas gāzēm, teiksim, dedzinot fosilo kurināmo vai iznīcinot mežus, klimatoloģijā nozīmē antropogēno forsingu. Kopš pirmsindustriālā laikmeta CO2 koncentrācija Zemes atmosfērā ir pieaugusi apmēram par vienu trešdaļu – no 280 miljondaļām līdz 378. Šai pašā periodā metāna koncentrācija – un tā ir vēl spēcīgāka, kaut arī ne tik ilglaicīga siltumnīcas gāze – vairāk nekā dubultojusies, no 0,78 līdz 1,76 miljondaļām. Forsēšanu zinātnieki mēra vatos uz kvadrātmetru, kas nozīmē, ka zināms skaits enerģijas vatu pielikti (vai, negatīva forsinga gadījumā, atņemti) katram zemeslodes virsmas kvadrātmetram. Siltumnīcas forsinga stiprums šobrīd tiek lēsts uz 2,5 vatiem kvadrātmetrā. Miniatūra Ziemsvētku eglītes spuldzīte izdala apmēram 0,4 vatus enerģijas, galvenokārt siltuma veidā, tāpēc var iztēloties, ka esam apkarinājuši zemeslodi ar sīkām spuldzītēm – pa sešām uz katru kvadrātmetru. Šīs spuldzītes deg divdesmit četras stundas diennaktī, septiņas dienas nedēļā, visu cauru gadu.

Ja siltumnīcas gāzu daudzums tiktu uzturēts pašreizējā līmenī, aprēķināts, ka paietu vairāki gadu desmiti, līdz jau notikušais forsings kļūtu jūtams. Tas tāpēc, ka paaugstināt zemes temperatūru nenozīmē tikai padarīt siltāku gaisu un zemes virsmu, bet arī izkausēt jūras ledu, sašķidrināt ledājus un, pats svarīgākais, sasildīt okeānus – tie visi ir procesi, kas prasa milzīgus enerģijas daudzumus. No vienas puses varētu sacīt, ka noilgums, kas iebūvēts sistēmā, ir sociāli lietderīgs, jo tas ļauj mums – ar klimata modeļu starpniecību – sagatavoties tam, kas mūs gaida, bet no otras – tas ir sociāli katastrofāls, jo ļauj turpināt uzkrāt atmosfērā CO₂, tātad sekas izjutīs mūsu bērni un mazbērni. Lai nu kā, ja pašreizējās tendences turpināsies, proti, ja netiks sperti soļi, lai samazinātu izplūdes gāzes, oglekļa dioksīda līmenis kaut kad ap gadsimta vidu droši vien būs jau 500 miljondaļas – t.i., gandrīz divas reizes vairāk nekā pirmsindustriālajā periodā. Ap to laiku būs pastiprinājies arī forsings, kas saistīts ar siltumnīcas gāzēm - līdz 4 vatiem uz kvadrātmetru vai pat vairāk. Salīdzinājumam jāatceras: kopīgais forsings, kas darīja galu pēdējam ledus laikmetam – forsings, ar kuru galu galā pietika, lai izkausētu pusotru kilometru biezus ledus vairogus un paaugstinātu globālos jūras līmeņus par 120 metriem – tiek lēsts uz nieka sešarpus vatiem uz kvadrātmetru.

Klimata modeli var pārbaudīt divos veidos. Izmantojot tā saucamo nepastāvīgo simulāciju, siltumnīcas gāzes tiek pakāpeniski pievienotas simulētajai atmosfērai – gluži tāpat kā tas šobrīd notiek ar īsto atmosfēru – un modelis prognozē, kādas būtu šo pievienojumu sekas katrā konkrētā brīdī. Lietojot otro metodi, siltumnīcas gāzes tiek pievienotas atmosfērai uzreiz, un modelis tiek testēts pie šiem jaunajiem līmeņiem, līdz klimats ir pilnībā piemērojies forsingam, sasniedzot jaunu līdzsvaru. To dēvē par līdzsvara simulāciju. Dubultojot CO2, līdzsvara simulācija, ko testē Godāra Kosmosa izpētes institūts (GISS) ASV, liecina, ka vidējā globālā temperatūra pieaugs par vairāk nekā 2 grādiem. Tikai aptuveni viena trešā daļa no šī pieauguma tieši saistīta ar siltumnīcas gāzu pieaugumu; pārējais ir netiešu seku rezultāts – vissvarīgākās no tām ir tā saucamais ūdens tvaika atgriezeniskais efekts.

(Tā kā siltāks gaiss satur vairāk mitruma, prognozē, ka augstāku temperatūru rezultātā atmosfēras sastāvā būs vairāk ūdens tvaika, kas pats par sevi arī ir siltumnīcas gāze.) Taču šī ir pieticīga prognoze. Hadleja Centra modelis, ko testē Britu meteoroloģiskais dienests, prognozē, ka pie divkāršota CO2 temperatūra galu galā pacelsies par trīsarpus grādiem, bet Japānas Nacionālais Vides studiju institūts prognozē vairāk nekā 4 grādus.

Ikdienas dzīves kontekstā šāda pasiltināšanās var nelikties tik nopietna, lai par to daudz raizētos; galu galā parastā vasaras dienā gaisa temperatūra mēdz paaugstināties par divdesmit vai pat vairāk grādiem. Taču vidējām globālajām temperatūrām nav gandrīz nekā kopīga ar ikdienas dzīvi. Pēdējā leduslaikmeta vidū Manhatena, Bostona un Čikāga atradās dziļi zem ledus, un jūras līmeņi bija tik zemi, ka Sibīriju un Aļasku savienoja zemes tilts, kas bija gandrīz 1200 kilometru plats. Tajā laikā vidējā globālā temperatūra bija aptuveni par 6 grādiem zemāka nekā šodien. Un otrādi – kopš mūsu sugas rašanās, vidējās temperatūras nekad nav bijušas vairāk kā par 1–2 grādiem augstākas nekā tagad.

Šo pēdējo faktu klimatologi uzskata par sevišķi svarīgu. Pētot Antarktīdas ledus serdeņus, zinātniekiem izdevies izveidot gan zemes temperatūru un atmosfēras sastāva vēsturi, aptverot pilnus četrus apledojuma ciklus. (Temperatūras datus iespējams iegūt no ledus izotopiskā sastāva, savukārt atmosfēras sastāvu iespējams rekonstruēt, analizējot sīkus gaisa burbulīšus.) Šī vēsture liecina, ka planēta šobrīd ir gandrīz tikpat silta, cik tā bijusi jebkurā brīdī pēdējo četrsimt divdesmit tūkstoš gadu laikā. Vidējās temperatūras celšanās par 2 grādiem – kas ir prognožu “zemajā galā” – var nozīmēt, ka pasaulē iestāsies pilnīgi jauns klimata režīms, ar kādu mūsdienu cilvēki nekad nav pieredzējuši. Savukārt, pie 378 vienībām no miljona, CO2 līmeņi šodien ir ievērojami augstāki nekā jebkurā Antarktīdas reģistrā fiksētajā stadijā. Uzskata, ka pēdējoreiz oglekļa dioksīdu līmeņi šajā diapazonā bija sastopami pirms trīsarpus miljoniem gadu, vidējā pliocēna siltajā periodā, un tie nav bijuši daudz augstāki desmitiem miljonu gadu. Kā izteicies kāds zinātnieks: “Tiesa, CO₂ līmeņi mums bijuši arī augstāki. Bet, protams, mums bijuši arī dinozauri.”

Monohromatiskā vēsture, ar kādu vairums no mums ir uzauguši, neņem vērā tādus notikumus kā pēkšņo sausumu, kas, saskaņā ar pēdējā laika pētījumiem, iznīcināja Divupes kultūru. Mums mācīja, ka civilizācijas iet bojā karu, barbaru iebrukumu vai politisku nemieru rezultātā. Taču tas viss ir ārkārtīgi nosacīti. Civilizācija labākajā gadījumā ir desmit tūkstoš gadu veca, lai arī cilvēks – no evolucionārā viedokļa gluži moderns – bijis sastopams vismaz desmitreiz ilgāk. Holocēna klimats nav bijis gluži garlaicīgs, tomēr pietiekami vienmuļš, lai ļautu cilvēkiem arī šad tad pasēdēt. Tikai pēc tam, kad ledus laikmeta milzīgās klimatiskās izmaiņas bija beigušās, beidzot parādījās rakstība un lauksaimniecība.

Nekur pasaulē arheoloģiskie dati netiek iegūti par tik senu pagātni un tik detalizēti kā Tuvajos Austrumos. Taču līdzīgas hronoloģijas var sastādīt daudzām citām pasaules vietām: Indas ielejai, kur pirms kādiem četriem tūkstošiem gadiem harapu civilizācija piedzīvoja norietu, izmainoties musonu režīmam; Andiem, kur pirms 1400 gadiem močes pameta savas pilsētas, kad bija samazinājies lietus daudzums, un pat Savienotajām Valstīm, kur angļu kolonistu ierašanās Roanoukas salā 1587. gadā sakrita ar smagu reģionālo sausumu. (Kad pēc trim gadiem angļu kuģi atgriezās ar jauniem provianta krājumiem kolonistiem, viņi tur nevienu neatrada.) Maiju civilizācijas ziedu laikos iedzīvotāju blīvums bija 300 uz vienu kvadrātkilometru, lielāks nekā mūsdienu Savienoto Valstu lielākajā daļā. Divsimt gadus vēlāk liela tiesa maiju apdzīvotās teritorijas bija pilnīgi tukša. Var apgalvot, ka cilvēks ar kultūras starpniecību rada stabilitāti, taču tikpat ticams ir apgalvojums, ka stabilitāte ir būtisks priekšnoteikums kultūrai.

Elizabetes Kolbertas trīsdaļīgais raksts
The Climate of Man publicēts žurnāla New Yorker
2005. gada 25. aprīļa, 2. un 9. maija numurā
un www.newyorker.com
No angļu valodas tulkojusi Ieva Lešinska