Anca Iosif 3/22/24 Anca Iosif 3/22/24

Valorificarea ligninei – sau cum să înlocuim combustibilii fosili cu Cenușăreasa biomasei

O rezervă naturală pe care s-o putem valorifica după bunul plac, fără consecințe usturătoare este lignina, care intră în compoziția plantelor, conferindu-le rezistență la diferiți factori de stres.

Lignina e o Cenușăreasă a biomasei obținute din plante: e adesea considerată un deșeu și arsă pentru producerea de energie în alte procese industriale.

Însă ea poate avea super-puteri, cu costuri reduse pentru planetă: se transformă în medicamente, substanțe organice scumpe sau asfalt pentru drumuri județene.

Dacă ar fi să aruncăm o privire asupra celor mai folosite medicamente la scară globală, ne-ar fi destul de greu să găsim unul care să nu conțină compuși aromatici, obținuți prin conversia petrolului, ca materie primă, deși suntem din ce în ce mai conștienți cum consumul de combustibili fosili afectează pe termen lung mediul înconjurător și influențează schimbarea climei.

În acest context, ce bine ar fi dacă ar exista o rezervă naturală de unități aromatice, pe care s-o putem valorifica după bunul plac, fără consecințe usturătoare pentru planetă. Chiar o avem — se numește lignină și intră în compoziția plantelor, conferindu-le rezistență la diferiți factori de stres.

Lignina e și o Cenușăreasă a biomasei obținute din plante: e adesea considerată un deșeu și arsă pentru producerea de energie în alte procese industriale. Ea are, însă, super-puteri: Se transforma în medicamente, substanțe organice scumpe sau asfalt pentru drumuri județene, cum s-a întâmplat deja în Timiș.

Ce este lignina?

Lignina este considerată cel mai abundent rezervor de unități aromatice din natură, și al doilea cel mai des întâlnit biopolimer din natură, după celuloză.

Dacă pentru celuloză și hemiceluloză oamenii de știință au fost ingenioși și au găsit deja direcții de exploatare (cum ar fi producerea de bioetanol sau de ambalaje biodegradabile, cu impact redus asupra mediului), lignina e un fel de Cenușăreasă a biomasei obținute din plante, la propriu: e de multe ori arsă și folosită ca sursă de energie pentru valorificarea celorlalte componente ale peretelui celular, ceea ce e un pic contraintuitiv, din mai multe puncte de vedere: Ne-am dori să nu folosim lignina ca rezervor de dioxid de carbon, care să accentueze efectul de seră; de asemenea, avem la îndemână o resursă valoroasă, și am putea depune eforturi conștiente pentru a-i recunoaște adevăratul potențial.

Cu o asemenea resursă, am putea renunța la combustibilii fosili pentru obținerea de polimeri, medicamente sau intermediari în sinteza chimică?

Nu chiar; natura ne oferă lignina — materia primă —, dar nu și rețeta, pas cu pas, prin care să obținem bioplastic, medicamente sau substanțe organice scumpe și complicate. De asemenea, lignina e un polimer recalcitrant. În structura ei, unitățile aromatice se înlănțuiesc ca mărgelele pe un lanț, un lanț greu de rupt exact în bucățile de care avem nevoie.

S-a și investit mult în modalități de valorificare a combustibililor fosili, ceea ce face ca în multe cazuri, obținerea unui compus de interes să fie mai avantajoasă din punct de vedere economic, pornind tot de la combustibilii fosili ca materie primă, deși într-un colț al minții ne recunoaștem că asta nu e o strategie sustenabilă pe termen lung.

Cum putem găsi căi originale de acces la substanțele dorite, pornind de la lignină?

Există ciuperci sau bacterii care acționează ca foarfeci în miniatură, capabile să taie lignina în bucăți mai mici, mai ușor de folosit ca piese de puzzle pentru obținerea substanței dorite.

Ce facem cu bucățile mai mici de lignină, dacă suntem încă departe de compusul țintă? Putem să mai scotocim un pic prin arsenalul de microorganisme care pot prelucra derivați de lignină, s-ar putea să găsim unele ale căror căi metabolice acționează ca un fel de pâlnie, preluând diferite bucăți de lignină și transformându-le selectiv într-un intermediar valoros.

Unele microorganisme sunt și mai sârguincioase, și nu numai că pot prelucra aceste bucăți de lignină, ci le transformă și în produși de acumulare valoroși, cum ar fi trigliceridele sau polihidroxialcanoații, utilizabili pe post de bioplastic.

Cum ne-au luat-o niște ciuperci și bacterii înainte în valorificarea ligninei? Ce au ele și noi nu?

Anumite ciuperci și bacterii au un arsenal de enzime capabile de degradarea ligninei (laccaze, peroxidaze, 𝛃-eteraze), și de a transforma, astfel, un polimer complicat într-un amestec de fragmente mai micuțe, oxigenate în diferite măsuri.

Alte microorganisme s-au adaptat la prezența atâtor fragmente aromatice în mediul înconjurător și și-au dezvoltat, în timp, căi metabolice prin care le pot prelua din mediu, transforma în intermediari metabolici cheie și folosi ca sursă de carbon. Unele sunt mai pretențioase, și preferă un anumit intermediar aromatic pe care să-l treacă prin tot felul de transformări, astfel încât să-l adapteze propriilor nevoi.

Altele se mulțumesc și cu un meniu mai divers de fragmente de lignină. Acestea ar putea fi puncte-cheie în strategiile de valorificare a ligninei pe cale biologică — pentru că nu ar fi nevoie de o etapă intermediară în care fragmentele de lignină să fie convertite în mâncarea preferată a micoorganismului. Toate aceste transformări utile sunt mediate de enzime, iar enzime avem și noi în organism, dar specifice pentru alte substraturi, deci nu am rămas chiar în urma microorganismelor la capitolul de valorificat materii prime.

Enzimele sunt proteine care acționează ca acceleratori ai reacțiilor chimice. Fără ele, viața nu ar fi posibilă. Sunt din ce în ce mai investigate și ca variante alternative de catalizatori, mai prietenoase cu mediul decât catalizatorii pur chimici, pentru că își manifestă activitatea în mediu apos, în condiții blânde, și pot fi atât de selective în privința substanței transformate încât să nu accepte ca substrat o substanță în care nu le convine orientarea în spațiu a unei singure legături chimice.

Există situații în care bacteriile sau ciupercile nu ne pot ajuta în obținerea compușilor doriți?

Sigur. Au evoluat de-a lungul a mii sau sute de mii de ani, unele dintre ele fără să știe că undeva, într-o făbricuță, X încearcă să obțină substanța Y, s-a împotmolit la etapa Z și are nevoie de ele într-un scop anume.

Le putem face mai cooperante modificându-le genetic: putem să le convingem să prefere ca sursă de carbon un anumit derivat de lignină, în defavoarea altora. Putem să le deturnăm metabolismul, introducând sau ștergând gene neesențiale pentru supraviețuire, astfel încât pâlnia ce conectează materia primă, cu care se hrănește microorganismul, cu produsul finit să se îngusteze și mai mult, spre un singur produs, mai ușor de izolat decât acul în carul cu fân (produsul dorit dintr-o mare de produși obținuți).

Se poate merge și mai departe în încercarea de a exploata un microorganism pe post de făbricuță care să producă o substanță de interes, lucru demonstrat într-un studiu în care din genomul unei bacterii s-au scos 300 de gene nenecesare în sinteza compusului țintă. Cheia e, probabil, să ajungem la microorganismul respectiv înainte ca el să-și pună întrebări legate de ce ar vrea să facă în viață — să fii părintele autoritar care îi impune un parcurs anume.

Se folosește undeva în lume lignina ca rezervor aromatic, pentru obținerea unui produs util sau încă sunt teorii?

În prezent, vanilina este unul dintre singurii compuși aromatici obținuți la scară industrială din biomasă.

Totodată, ea reprezintă compusul de aromă produs în cantitatea cea mai mare în lume. Este constituentul principal al aromei naturale de vanilie, dar mai puțin de 1% din producția mondială de vanilină provine din orhideea de vanilie (Vanilla planifolia), pentru că această plantă trebuie polenizată manual pentru a produce cantități semnificative de vanilină.

Obținerea vanilinei din lignină prezintă o serie de avantaje. Facilitează exploatarea tuturor fracțiilor din biomasa lignocelulozică — nu doar a celulozei și a hemicelulozei —, conducând la o bioeconomie circulară.

De asemenea, având în vedere faptul că lignina poate fi izolată din scoarța copacilor sau din deșeuri agricole, nu ar exista o competiție pentru terenuri agricole, acestea putând fi în continuare folosite pentru creșterea plantelor de cultură.

Nu în ultimul rând, optând pentru lignină ca materie primă, se poate ajunge la o reducere de până la 90% a emisiilor de carbon, comparativ cu cazul vanilinei obținute din precursori petrochimici.

Deși nu s-a investit suficient în dezvoltarea de procedee de obținere a vanilinei din biomasă, competitivitatea economică a vanilinei produse din lignină e susținută de faptul că intensitatea aromei sale e de 1,2 ori mai mare decât cea a vanilinei obținute din precursori petrochimici.

Compania norvegiană Borregaard produce vanilină folosind ca materie primă lemnul de molid, încă din 1962. Nu pare o strategie durabilă tăierea de copaci pentru a obține arome pentru prăjituri, dar accentul este pus pe păduri gestionate în mod sustenabil — pentru a asigura creșterea cantității de biomasă disponibile, sunt mereu plantați copaci noi.

Care este relația României cu utilizarea ligninei ca resursă?

Încercările de valorificare a lignocelulozei sunt abordate mai degrabă la scară de laborator, în cadrul studiilor doctorale, și nu urmăresc neapărat ‘spargerea’ ligninei în bucăți mai mici, care să poată fi transformate mai departe în compuși aromatici utili. Unele studii se axează mai degrabă pe delignificare, adică valorificarea unor deșeuri agricole lignocelulozice în condiții compatibile cu mediul, având ca scop obținerea de fibre primare de celuloză, care să poată fi apoi folosite ca ambalaje pentru industria alimentară.

Alte studii trec în revistă metode de fracționare a ligninei, dar se concentrează pe caracterizarea produșilor obținuți sau pe cuplarea ligninei cu alți compuși, pentru a-i crește versatilitatea.

*Lignina folosită într-un proiect pilot, în compoziția unui drum județean din Timiș. Sursă foto:* *Forestmania.ro*

Un proiect inedit la noi în țară, din 2022, a folosit lignina pentru stabilizarea și reabilitarea ecologică a unui drum județean dintr-o comună din județul Timiș, tehnologie testată deja cu succes în Norvegia.

Pe baza asemănărilor structurale dintre lignină și bitum — structură macromoreculară, foarte ramificată, cu unități aromatice—, și din dorința de reducere a amprentei de carbon și a consumului de energie implicate în producerea de bitum noi, lignina a fost investigată și ca biomaterial bun oentru infrastructura rutieră, sub formă de liant.

Studiile din laborator au arătat că folosirea ligninei în locul lianților tradiționali conduce la îmbunătățirea rezistenței la îmbătrânire și la temperaturi extreme a asfaltului. Folosirea ligninei în acest context a fost mai intens studiată în Europa de Nord și în China.

De ce ne-am dori să înlocuim niște strategii bine bătute în cuie de obținere a compușilor aromatici cu unele noi?

Pentru că ne dorim să ajungem la un consum cât mai redus de combustibili fosili și pentru că ar fi un dublu câștig: am putea să valorificăm un polimer natural, considerat deseori un deșeu și ars pentru producerea de energie utilizabilă în alte procese industriale (pentru tranziția la o economie/biorafinărie circulară); am putea să recunoaștem adevăratul potențial al Cenușăresei.

Care ar fi provocările pe care le-am putea întâlni în drum?

Ar fi nevoie de investiții serioase pentru punerea la punct a unui proces industrial avantajos de obținere a compușilor aromatici, pornind de la lignină, și de o schimbare a perspectivei, astfel încât atunci când avem la îndemână biomasa ca resursă, să ne setăm pe o abordare de tipul lignin first, și nu pe tentative de a salva ce a mai rămas din lignină, după ce am valorificat celuloza.

S-ar putea să nu putem porni din start de la un proces 100% verde, să fie nevoie și de etape chimice pe traseu, dar un proces chemoenzimatic tot ar fi mai avantajos (din punctul de vedere al impactului asupra mediului înconjurător) decât arderea ligninei sau decât un proces pur chimic de valorificare.

Competitivitatea economică a unei abordări biologice de valorificare a ligninei s-ar putea să scârțâie la început, și să fim tentați să ne întoarcem pe vechile căi de obținere a tot ce se poate din combustibili fosili — pe criteriul prețului mai redus și a căilor de acces deja bine cunoscute către produsul țintă.

S-ar putea să nu putem construi din start o pâlnie perfectă, care să ne conducă de la bucăți de lignină strict la compusul util și să ne prindem puțin urechile în procesul de separare al compusului util din amestecul de reacție.

De asemenea, procesul de adaptare a microorganismelor implicate în natură în utilizarea ligninei la condițiile industriale ar putea fi unul de durată. În primă fază, procesul poate părea un standard nerealist de atins pentru un microorganism — nu orice bacterie sau ciupercă poate să se califice ca potențial transformator de lignină. Printre cerințele pe care ar trebui să le îndeplinească microorganismul ideal, se numără specificitatea pentru fluxul de lignină țintă, posibilitatea de manipulare genetică, toleranța la stres și posibilitatea ca acesta să fie domesticit pentru utilizarea în bioreactoare.

Anca Elena Anghel

Anca-Elena Anghel face doctoratul la Facultatea de Chimie și Inginerie Chimică, la Universitatea Babeș-Bolyai.

Anca Iosif 10/30/23 Anca Iosif 10/30/23

Atmosfera și cum funcționează efectul de seră în ea

Este foarte important să înțelegem detaliile efectului de seră, că să vedem cât este contribuția dioxidului de carbon la încălzirea globală. Mai mult, aflăm cum ține atmosfera de cald Pământului şi cât de important este rolul dioxidului de carbon.

Dacă data trecută am dezbătut cantitatea de dioxid de carbon din atmosferă, astăzi vorbim despre efectul de seră. Este foarte important să înțelegem detaliile acestui efect de seră pentru ca, mai târziu, să vedem cât este contribuția dioxidului de carbon la încălzirea globală. Este interesant și să înțelegem cum atmosfera ține de cald Pământului şi cât de important este rolul dioxidului de carbon.

Pentru claritate, ne vom referi la efectul de seră ca fiind efectul prin care atmosfera ține cald Pământului de miliarde de ani şi la încălzirea globală ca fiind creşterea adițională a temperaturii Pământului datorită arderilor de combustibili fosili şi a eliberării în atmosferă a gazelor din epoca industrială.

Pământul fără atmosferă

În spațiu este frig! Dacă pui un obiect în spațiul îndepărtat, va fi înconjurat de radiația de fond, acea lumină apărută după explozia Big Bangului şi ajunsă azi în domeniul microundelor. Ca într-un cuptor cu microunde, radiația de fond îl va încălzi până la temperatura sa, care este de doar 2,73 grade Kelvin deasupra lui zero absolut (-270 grade Celsius).

Pământul însă, mai are două surse de căldură: Soarele şi nucleul său (al Pământului) încălzit la mii de grade Celsius. De la Soare, Pământul primește în medie o putere de 173.000 de terawaţi (adică 173 de milioane de miliarde de wați). Reamintim: 1 watt este un joule pe secundă. De la nucleul Pământului, suprafaţa Pământului primește în medie 47 terawaţi, adică de câteva mii de ori mai puţin; Pământul primește de la Soare în medie o putere de 173.000 de terawaţi;

Energia aceasta termică a nucleului se dovedește în final a fi de aproximativ 20 de ori mai mică decât cea indusă de încălzirea globală, de aceea o vom neglija.

Cât este energia medie pe care suprafata Pamantului o primeste de la Soare? Cum Soarele luminează doar jumatate din Pământ, împărțim cei 173.000 de terawati de energie la jumătate din suprafața totală a Pământului.

Obținem că, în medie, în timpul zilei, Pământul primește aproximativ 680W pe fiecare metru pătrat (în zonele ecuatoriale mai mult, înspre poli mult mai puțin). Daca luăm în calcul o zi întreagă (deci și noaptea), energia medie primită este jumătate din această valoare, adica 340W/m2.

O parte din lumina Soarelui, aproximativ 30% se reflectă înapoi în spațiu, ceea ce înseamnă că densitatea efectivă de energie primită de Pământ este 0.7*340, adică aproximativ 240W/m2.

Interesant este că, pe baza acestei valori, putem estima temperatura Pământului în lipsa atmosferei. Astfel, în echilibru termic şi fără atmosferă, suprafaţa Pământului trebuie să radieze aceeaşi energie înapoi, adică 240W/m2.

Aceasta este însă o radiație termică, emisă de un corp încălzit, aşa cum emite şi corpul uman, care şi el este încălzit. Iar această radiație termică, pentru temperaturile de care vorbim noi, este emisă în special în infraroșu, de aceea camerele de filmat noaptea folosesc senzori cu infraroșu.

Cu cât temperatura corpului este mai mare, cu atât se emite mai multe radiaţie în infraroşu. Relația aceasta poartă numele de formula lui Stefan-Boltzmann.

Formula este folosită în termometrele cu infraroşu, care măsoară temperatura unei suprafețe de la distanță. Acestea focalizează pe un senzor radiaţia infraroşie emisă de o arie mică de pe piele (raza de laser pe care o au unele aparate nu are loc de măsură, ea este doar pentru a identifica aria de pe piele de unde se ia temperatura).

Știind suprafaţa ariei de pe piele şi măsurând puterea radiaţiei cu senzorul, se calculează temperatura suprafeței care o emite, folosind formula lui Stefan-Boltzmann. Simplu, nu?

Hai să facem şi noi un exercițiu similar: să estimăm temperatura suprafeței Pământului în lipsa atmosferei. Ştim care este aria Pământului şi ştim densitatea de energie pe care ar emite-o în echilibru: 240W de fiecare m2 de suprafaţă. Avem ecuația lui Stefan-Boltzmann şi trebuie să aflăm temperatura.

Acum înlocuim în formulă şi aflăm temperatura. Ne iese că, în lipsa atmosferei, suprafaţa Pământului ar fi trebuit să aibă -18 grade Celsius! Succes! Şi, evident, pe Pământ este mai cald de atât.

Efectul de seră sau „plapuma” Pământului?

Din fericire, pe Pământ sunt, în medie, mai mult decât -18 grade Celsius. Iar asta se datorează atmosferei, care funcţionează ca o plapumă, dacă e să îl citez pe fizicianul Lawrence Krauss, sau ca un efect de seră, dacă este să folosim o denumire mai des întâlnită.

Aţi văzut cum plapuma este caldă pe partea interioară şi rece pe cea exterioară? La fel şi atmosfera, ea este caldă pe partea interioară, cea dinspre Pământ, unde locuim noi şi rece înspre cea exterioară.

Aici este o schiță de model. Am desenat atmosfera Pământului, simplificat, ca un singur strat (ea are mai multe straturi). Vedem cum lumina ce vine de la Soare, fiind în spectrul vizibil, trece prin atmosferă şi ajunge la Pământ, încălzindu-l. Pământul, încălzit, emite radiaţie termică, în domeniul infraroşu.

Această radiaţie este absorbită de atmosfera Pământului, care o reemite apoi în două direcții: către spațiul cosmic şi către suprafaţa Pământului. Primind înapoi o parte din radiaţia emisă, suprafaţa Pământului se încălzește adițional! Iată de ce este cald pe suprafaţa Pământului!

Efectul de mai sus se mai numeşte şi „efect de seră”, deoarece se aseamănă cu felul în care aerul devine cald într-o seră. Aici lumina Soarelui trece prin geamul de deasupra serei şi încălzește aerul dinăuntru. Căldura din seră nu poate ieși, pentru că geamurile sunt închise. În felul acesta, temperatura în seră creşte, numai bine pentru plante.

Între cele două modele, efectul de seră şi plapumă, probabil că mai potrivit este cel de-al doilea. În fond însă, este doar o denumire. Întrebarea care se pune este dacă fenomenul descris mai sus este cel corect şi dacă temperatura Pământului creşte datorită atmosferei.

Pentru asta ar trebui să măsurăm temperatura planetei Pământ, aşa cum am văzut că se măsoară temperatura corpului, adică cu un termometru în infraroşu!

Măsurăm Pământul cu un "termometru"

Un astfel de termometru există, iar el a măsurat nu numai temperatura, ci întregul spectru în infraroşu al atmosferei.

Înainte să vă arăt rezultatul, mă simt obligat să vă prezint un spectru optic, emis de un corp încălzit la temperaturi din ce în ce mai mari, ca să înțelegem despre ce vorbim.

Iată-l! Pe axa orizontală este lungimea de undă a luminii emise, iar pe axa verticală intensitatea. Aşa arată spectrul unui corp încălzit. Pentru o singură temperatură, vedem o curbă ce are un maxim în domeniul infraroşu (câțiva micrometri) şi la capete intensitatea scade.

Curba descrie radiaţia corpului negru, ceea ce înseamnă că, dacă un corp este negru, el emite lumină când este încălzit (de aceea jarul încins este luminos, chiar dacă e negru când este stins).

Mai vedem pe curbă cum, cu cât temperatura este mai mare, cu atât intensitatea totală a curbei creşte, ceea ce înseamnă că radiaţia infraroşie emisă de corp este mai multă (asta este relația Stefan-Boltzmann, deja folosită mai sus). Fiecare curbă se modelează cu o formulă datorată fizicianului Max Planck, care ne spune cât este temperatura.

Iată acum şi spectrul promis, adică radiaţia emisă de partea superioară a atmosferei. În cazul de față, radiaţia a fost măsurată de un avion aflat la 20 de kilometri deasupra Pământului, în dreptul Polului Sud (deasupra Antarcticii).

Pe axa orizontală este lungimea de undă a radiaţiei (în partea de sus, exprimată în micrometri).Aceeaşi axă orizontală este exprimată şi în numere de undă (partea de jos, în cm^-1), care este o altă expresie a lungimii de undă. Pe axa verticală avem intensitatea radiaţiei. Pentru claritate, cercetătorii au modelat deja curba cu formula cunoscută a lui Planck, aşa că noi putem citi direct ce temperatura reprezintă.

Dacă dăm un zoom, vedem că, în cea mai mare parte, curba descrie un corp încălzit la temperatura de aproximativ 268 grade Kelvin, adică doar câteva grade Celsius sub zero. Aceasta este radiaţia care scapă în spațiu direct de pe suprafaţa Antarcticii, acolo unde temperatura este într-adevăr cu puţin sub zero. Această radiaţie nu a fost absorbită de atmosferă, de aceea ajunge în spațiu.

Partea interesantă se vede în domeniul infraroşu, acolo unde numărul de undă al radiaţiei este între 600 şi 700 cm^-1. Vedem aici o scădere bruscă, ce descrie un corp încălzit la 225 grade Kelvin, adică aproximativ -45 grade Celsius. Ce poate fi?

Răspunsul este următorul: partea aceasta din spectru reprezintă radiaţia în infraroşu emisă de atmosferă, în partea ei superioară. Aici (în stratosferă) temperatura straturilor sale superioare este de aproximativ -40 grade Celsius.

Vedem cum, față de restul graficului, care descria radiaţia emisă de Pământ ce scapă în spațiu, aici intensitatea este scăzută. Asta înseamnă că, în intervalul 600-700cm-1, radiaţia emisă de suprafaţa Pământului încălzit a fost absorbită aproape în totalitate de atmosferă (nu se vede decât radiaţia termică a stratului de stratosferă de la 20 Km).

Să ne convingem de interpretare, hai să mai privim un spectru al radiaţiei emise de atmosferă, dar de data aceasta nu din spațiu, ci măsurat de un spectrometru aflat la sol, privind în sus către atmosferă.

Vedem aici cum, între 600 şi 700 cm-1 intensitatea este într-adevăr maximă, iar în rest destul de mică. Adică atmosfera a absorbit într-adevăr radiaţie în acest interval (600 şi 700 cm-1), iar acum o reemite parțial către suprafaţa Pământului. Asta este ceea ce ne încălzește pe noi!

Să ne convingem citind temperatura asociată acestei radiații: ea este de aproximativ 270 grade Kelvin, adică câteva grade sub zero, atât cât este temperatura în partea de jos a atmosferei, la suprafaţa Antarcticii, acolo unde a avut loc măsurătoarea (în alte părţi din lume, unde e mai cald, temperatura aceasta va fi mai mare).

Dacă suprapunem cele două grafice unul peste celălalt, înțelegem esența mecanismului de încălzire a planetei. La suprafaţa exterioară, temperatura sa (dată de radiaţia termică între 600 şi 700 cm-1) este de aproximativ -45 grade Celsius.

În partea de jos temperatura este mai mare, egală cu cea de la suprafaţa planetei. Aceasta este “plapuma” de care vorbeam: rece înspre spațiu şi caldă în interior.

Mai observăm că de acest efect este responsabilă doar o partea a radiaţie, cea din infraroşu, mai specific între 600 şi 700 cm -1. În acest domeniu are loc absorbția radiaţiei termice a Pământului de către atmosferă, radiaţie care este apoi emisă în spațiu (mai puţin) şi către suprafaţa Pământului (mai mult). Dar ce se absoarbe în atmosferă radiaţia emisă de Pământ? Ce molecule fac acest lucru?

Moleculele atmosferei

Moleculele absorb lumină, de aceea mâna, făcută şi ea din molecule, ni se încălzește la foc! Întrebarea este: ce molecule din atmosferă absorb radiaţia infraroşie emisă de suprafaţa încălzită a Pământului? Pentru a răspunde, trebuie să înțelegem, pe scurt, cum are loc absorbția luminii de către molecule.

Moleculele, formate din câțiva atomi, vibrează. Atunci când frecvența luminii ce ajunge la moleculă este egală cu frecvența unui mod de vibrație, are loc o rezonanță şi lumina este absorbită de moleculă.
Moleculele cu doi atomi vibrează pe direcția celor doi atomi. Când cei doi atomi sunt identici, vibrația aceasta este rapidă, de aceea doar lumina care are o frecvență foarte ridicată (chiar în domeniul ultraviolet) va fi absorbită.
Moleculele cu doi atomi diferiți, sau mai mulți atomi au şi alte moduri de vibrație.Dacă sunt trei atomi, molecula se poate îndoi şi în direcție perpendiculară pe axa ei. Frecvența de vibrație este mai scăzută, ajungând în domeniul infraroşu.

Din ce este compusă atmosfera? 77-78% azot, are doi atomi identici, nu absoarbe infraroşu. Oxigen 20-21% are doi atomi identici, iese de pe listă. Argon 1%, are un atom, nu absoarbe infraroşu. Au mai rămas sub 1 procent de molecule care pot absorbi în infraroşu!

Primul pe listă, apa(vaporii de apă), cu o medie de 0.4% (şi variații mari) are trei atomi diferiți(hidrogen și oxigen), deci poate absorbi radiaţie în infraroşu. Urmează dioxidul de carbon, concentrație de 0.04%, are trei atomi diferiți(carbon și oxigen), îl trecem şi pe el pe listă.Neon, helium, nu, metanul da!

Chiar dacă are o concentrație extrem de scăzută, 0,00015 procente, coeficientul de absorbție al metanului este mare. Şi, cam acestea au fost.

Facem o pauză pentru a realiza importanța momentului: avem trei molecule pe listă: apă, dioxid de carbon şi metan, a căror concentrație în atmosferă este mai mică de un procent. Cu toate acestea, ele sunt gazele care ne păstrează căldura pe Pământ. Fără ele, pe Pământ ar fi fost -18 grade Celsius! Puține, dar importante! Ele se numesc gaze cu efect de seră.

Din cauza lipsei de spațiu şi timp, lăsăm momentan deoparte metanul şi discutăm despre apă şi dioxid de carbon. Putem verifica dacă ele chiar contribuie la încălzirea Pământului, urmărind şi spectrul lor de absorbție în banda 600-700cm-1.

Iată aici spectrul. Pe axa orizontală este numărul de undă (jos) iar pe axa verticală intensitatea. Ce observăm? Că ambele molecule absorb radiaţie în domeniul 600-700cm-1 (radiaţie emisă de Pământul încălzit, să ne aducem aminte), deci ambele fac „plapuma” atmosferei să funcționeze!

Dacă privim curba roşie, corespunzătoare dioxidului de carbon, citim în dreapta curbei şi coeficientul de absorbție: aproximativ 10^-2, 10^-3 m^-1 pentru intervalul nostru de interes. Inversul acestui număr este distanța medie pe care radiaţia se deplasează înainte de a fi absorbită în totalitate. Obţinem astfel 100-1000 de metri. Asta înseamnă că radiaţia infraroşie din zona care ne interesează (600-700cm-1) merge prin aer aproximativ câțiva kilometri, iar apoi este absorbită.

Cum partea cea mai densă a atmosferei are câteva zeci de kilometri înălțime, concluzionăm că întreaga radiaţie din domeniul de interes (600-700cm-1), emisă de suprafaţa Pământului, este absorbită de atmosferă.

Mai observăm cum spectrul apei este format din multe linii separate de absorbție. Aceasta este o primă problemă majoră pentru cercetători: spectrul este greu de modelat prin formule analitice. În plus, concentraţia de vapori de apă depinde mult de locație şi de temperatură (de la 0,01% în zonele arctice la peste 2% în unele zonele calde).

În plus, ciclul natural al apei face ca o moleculă de apă să stea în medie 10 zile în atmosferă. De aceea, comportarea apei este unul dintre cele mai mari surse de nesiguranță în modelările climatice.

Circuitul apei in natură

Astăzi, este greu de estimat precis cât de mult datorăm apei că atmosfera ne ține de cald şi cât dioxidului de carbon. În general (depinzând de condițiile meteorologice) contribuția apei este estimată a fi între 40 şi 60 de procente, cea a dioxidului de carbon între 20 şi 30 de procente iar cea a metanului sub 10%. La aceasta se mai adaugă contribuția ozonului şi cea variabilă a norilor.

Am identificat cine ne-a ajutat să nu facem frigul pe această planetă: atmosfera.

Am identificat trei dintre moleculele din atmosferă care absorb radiaţia emisă de Pământul încălzit: apa, dioxidul de carbon şi metanul. Reemiţând către Pământ o parte din această radiaţie, Pământul este mai cald la suprafaţa lui!

Părerea personală? Faptul că pe Pământ nu este nici frig (ca pe Marte), nici foarte cald (ca pe Venus) se datorează unei potriviri a compoziției atmosferei. Nu este evident că planetele din Univers au parte de şansa pe care a avut-o Pământul.

Mituri

„Dioxidul de carbon este doar 0.04% din atmosferă. Este foarte puţin, el nu are cum să afecteze atmosfera şi să determine încălzirea globală.” — FALS

Deși aici am vorbit doar despre efectul de seră, nu despre încălzirea globală, trebuia să abordez acest mit, pentru că i se poate da un răspuns chiar acum. M-a revoltat de când l-am auzit rostogolit în mass-media. În primul rând este filozofic fals: dacă un lucru este mic, nu înseamnă că nu este important!

La fel cu dioxidul de carbon. În primul rând, chiar având o concentrație atât de scăzută, el contribuie cu un sfert la efectul de încălzire normală a Pământului! Fără el şi fără vaporii de apă (care şi ei, sunt sub un procent), Pământul ar fi avut -18 grade în medie! Brrrrrr. Chiar şi cu aceste concentrații scăzute, le datorăm celor două gaze faptul că nu facem frigul!

Notă: Acesta este al doilea articol dintr-o serie de trei, despre procesele încălzirii globale (Pe primul îl găsești aici). Rămâi aproape pentru ultimul material – despre cum crește temperatura medie a Pământuluio datorită creșterii bruște de dioxid de carbon. Urmărește și varianta video pe canalul de YouTube al lui Cristi.

Cristian Presură

A urmat studiile facultăţilor de electrotehnică şi fizică. A lucrat la Institutul de Fizică Atomică, unde s-a ocupat de instalaţii electrice şi a studiat proprietăţile laserilor cu medii active solide.
În 2002 a obţinut doctoratul în fizică la Universitatea Groningen, Olanda, unde a caracterizat proprietăţile optice ale sistemelor corelate de electroni. Rezultatele sale au fost publicate în reviste de specialitate de mare impact, precum Science, Physical Review Letters şi Physical Review B.
Totodată, Cristian Presură are o intensă activitate de popularizare a ştiinţei în limba română, scriind cărţi şi articole, realizând numeroase prezentări fizice şi online. Este autorul cunoscutelor cărți „Fizica povestită” şi „O călătorie prin univers”. Poate fi urmărit săptămânal cu noutăţi pe canalul de youtube „Fizica cu Cristian Presură”.

Vlad Zamfira 10/23/23 Vlad Zamfira 10/23/23

Septembrie 2023: Un record al temperaturii și o jumătate de toamnă ce întrece toate așteptările

Prima lună de toamnă a fost extrem de caldă în Europa dar și în România. Potrivit datelor furnizate de Copernicus, septembrie 2023 a fost la nivel global cea mai caldă lună septembrie începând cu 1940. Nu doar în Septembrie dar și în weekendul recent (pe data de 21 Octombrie) foarte multe localități din România inclusiv București au înregistrat temperaturi de peste 30 de grade ceea ce este o anomalie pentru această perioadă a anului, unde și luna Octombrie se preconizează a fi una a recordurilor de temperatură.

Figura 1 - Evoluția temperaturii medii anuale la nivel global (abaterea în °C față de media perioadei de referință 1991-2020) pentru luna septembrie între 1940 și 2023. Aceste date provin din setul de date de reanaliză ERA5. ERA5 este un set de date dezvoltat dezvoltat de European Center for Medium Range Forecast ce conține informații detaliate despre condițiile meteorologice și climatice la nivel global, utilizând o combinație de observații, modele climatice și algoritmi de reanaliză. Sursa datelor: Copernicus Climate Change Service/ECMWF.

Luna septembrie 2023 a adus o “surpriză” prin stabilirea unui nou record de temperatură, evidențiind astfel impactul continuu al creșterii temperaturilor asupra planetei noastre. Potrivit datelor furnizate de Copernicus, septembrie 2023 a fost la nivel global cea mai caldă lună de “Răpciune” începând cu 1940 (Figura 1). Acest record vine după recordurile din iulie (16.95°C) și august (16.82°C).

Figura 2 - Evoluția temperaturii medii anuale pentru Europa (abaterea în °C față de media perioadei de referință 1991-2020) pentru luna septembrie între 1979 și 2023. Aceste date provin din setul de date de reanaliză ERA5. Sursa datelor: Copernicus Climate Change Service/ECMWF.

“Supriza” acestui record este diferența mare de 0.93°C dintre temperatura medie a lunii septembrie 2023 și valoarea medie pentru această lună în perioada 1991-2020 (perioada de referință) la nivel global. Față de perioada pre-industrială (1850-1900), septembrie 2023 a fost cu aproximativ 1.72°C mai cald. Această anomalie a temperaturii pentru septembrie 2023 este aproape dublă față de recordurile anterioare din 2020 (0.43°C) și 2021 (0.40°C) (Fig. 1).

De asemenea, anomalia de 0.93°C este conform setului de date ERA5 cea mai mare anomalie pozitivă din orice și din lună începând cu 1940. Și în Europa, septembrie 2023 a fost cea mai caldă lună septembrie începând cu 1980 conform setului de date ERA5 cu 2.5°C peste media lunii septembrie în perioada 1991-2020 (Fig. 2). Anomalia pentru septembrie 2023 este mai mare cu ~1.0°C față de recordul anterior stabilit în 2020 (1.42°C). Recorduri de temperatură pentru luna septembrie au fost înregistrate în regiuni din nord-vestul și nordul Europei, iar în Belgia și Marea Britanie au fost raportate valuri de căldură la începutul lunii septembrie.

Alte seturi de date confirmă observațiile furnizate de Copernicus, un exemplu fiind cel privind temperatura la nivel global și dezvoltat de către Berkeley Earth, o organizație de cercetare independentă. Acest set de date este rezultatul unei analize detaliate a datelor de temperatură colectate de la mii de stații meteorologice din întreaga lume. Conform acesteia, luna septembrie 2023 a fost cea mai caldă lună începând cu 1850 de când se fac observații. Și pentru acest set de date record a fost depășit cu o diferență mare, în acest caz de 0.5°C față de recordul anterior. Noi recorduri de temperatură a fost stabilite pentru 77 de țări cele mai multe din Europa sau de la Tropice.

Prima lună de toamnă a fost extrem de caldă și în România. Conform Administrației Naționale de Meteorologie, temperatura medie a lunii septembrie 2023 a avut valori între 5.9°C la stația de la Vârful Omu și 22.7°C la stația București-Filaret (valorii medii lunare de peste 22°C fiind înregistrate la unele dintre stațiile meteo din sudul Munteniei și din zona litoralului). Comparativ cu perioada de referință 1991-2020, abaterea temperaturii medii pentru septembrie 2023 a fost mai mare 2.5°C la toate stațiile meteo din România (valori de peste 4°C fiind înregistrate la 63 de stații, cum un maxim de 5.1°C la București-Băneasa). Cea mai caldă lună septembrie a fost cea din 1994 cu o abatere de 4.1°C (față de perioada de referință 1991-2020). De remarcat pentru această lună este și numărul de zile tropicale, zilele în care temperatura maximă a fost mai mare de 30°C, fiind înregistrate mai mult de 10 zile în sudul Munteniei și Olteniei.

Această perioadă caldă din septembrie a continuat și în prima jumătate a lunii octombrie. Animația de mai jos arată evoluția recordurilor zilnice ale temperaturii pentru diferite stații din Europa.

Evoluția recordurilor de temperatură pentru stațiile meteorologice din Europa în perioada 20 septembrie - 19 octombrie. De interes sunt stațiile reprezentate cu portocaliu (a fost atins recordul anterior zilnic), roșu (a fost stabilit un nou record zilnic) și magenta (a fost atins sau stabilit un nou record lunar). Sursa

Cum putem însă explica acest record pentru luna septembrie? A fost comunitatea științifică “luată prin surprindere”?

Figura 3 - (sus) Evoluția temperaturii medii globale (abaterea față de perioada 1850-1900) pentru intervalul 1850 - 2023 folosind o șase de seturi de date. (jos) Evoluția concentrației de dioxid de carbon pentru intervalul 1859 - 2023 folosind trei seturi de date. Sursa foto

Odată cu creșterea temperaturii medii globale, ca urmare a emisiilor gazelor cu efect de seră, crește și probabilitate de a observa asfel de recorduri de temperatură. În Figura 3 este reprezentată evoluția concentrației dioxidului de carbon (CO2) din 1958 până în prezent și a temperaturii medii globale din 1850. Se observă foarte clar creștea atât pentru concentrația dioxidului de carbon cât și pentru temperatură.

Încălzirea globală explică evoluția pe termen lung a temperaturii medii globale. Dacă vrem să înțelegem schimbările temperaturii pentru o perioadă mai scurtă de timp trebuie să includem și alte efecte care pot fi legate de variabilitatea naturală pe termen scurt, de contribuții antropice sau de anumite evenimente naturale cu impact global. El Niño/ La Niña, un fenomen care rezultă din interacțiunea ocean-atmosferă și care se manifestă în Oceanul Pacific dar cu efecte globale, este asociat cu variabilitate naturală pe termen scurt. Perioadele cu El Niño sunt perioadele în care temperatura medie globală tinde să fie puțin mai ridicată. Iar 2023 este un an în care avem El Niño (care a început în iunie).

Figura 4 - Contribuțiile la încălzirea observată în perioada 2010-2019 față de perioada 1850-1900. Efectul de răcire asociat cu SO2 este reprezentat în graficul din partea dreaptă (Figură adaptată după Figura SPM.2 din IPCC AR6 - Summary for Policy Makers

Însă dincolo de aceste creșteri ale concentrației de CO2 și El Niño, există și alte efecte, poate surprinzătoare, care au contribuit într-o mai mică măsură la recordul din septembrie 2023. Primul efect și este cel legat de dioxid de sulf (SO2). Spre deosebire de CO2 care este un gaz care prin efectul de seră contribuie la creșterea temperaturii medii globale, SO2 are un efect de răcire. Atunci când SO2 ajunge în atmosferă, fie prin arderea cărbunelui fie prin emisiile rezultate din transportul maritim (cargouri), poate trece printr-o serie de reacții chimice care duc la formare aerosolilor. Acești aerosoli (particule mici suspendate în atmosferă) reflectă înapoi în spațiu o parte din radiația solară. Este redus astfel efectul de încălzire al gazelor cu efect de seră (Figura 4).

Dacă aceste concentrații de SO2 sunt reduse, ar trebui să observăm un mic salt în creșterea temperaturii medii globale. Este cea ce observăm de fapt în 2023. Reducerea concentrațiilor de SO2 a rezultat dintr-un control mai strict introdus în 2020 de International Maritime Organization pentru emisiile de sulf rezultate din transportul maritim. Dar însă acest efect este foarte redus. O analiză realizată recent a arătat că efectul acestui control al emisiilor de sulf este +0.05°C până în 2050. Ceppi și Forster (2023) semnala ca fiind mult mai plauzibil un efect “[…] de acumulare pe termen lung a căldurii, ca urmare a efectelor combinate ale emisiilor în creștere ale gazelor cu efect de seră și a scăderii aerosolilor, care conduc la temperaturi record în acest an.”

Alte efecte cu contribuții minore (de ordinul sutimilor de °C) la creșterea temperaturii medii sunt:

Apropierea de maximul ciclului solar. Ciclul solar reprezintă fluctuațiile în activitatea solară și în radiația emisă de Soare pe o perioadă de aproximativ 11 ani. Această radiație suplimentară din perioadele de maxim poate avea contribuție la creșterea temperaturii medii globale. Însă impactul direct al ciclului solar asupra temperaturii medii globale este mic față de alte contribuții, cum ar fi gazele cu efect de seră.
Erupția vulcanului Hunga Tonga - Hunga Ha’apai din ianuarie 2022. Ca urmare a acestei erupții vulcanice, se estimează că aproximativ 1.46 milioane de tone vapori de apă au fost injectați în stratosferă. Într-un articol publicat recent se estima că erupția va duce la o creștere de aproximativ +0.035°C (un efect foarte mic) a temperaturii medii globale pentru următorii 5 ani.
Reducerea cantității de praf din Sahara Acest efect este legat schimbările pe termen scurt al circulației atmosferice. Vânturile mai slabe au dus la o reducere a transportului de praf din Sahara către Atlanticul de Nord. În mod obișnuit, acest praf reflectă o parte din radiația solară înainte de a ajunge la suprafața oceanului. Mai puține intruziuni de praf saharian înseamnă o ușoară creștere a temperaturii.

În afara acestor efecte, trebuie subliniat că recordurile de temperatura la nivel local trebuie puse și în context meteorologic. De exemplu, pentru anumite regiuni configurația câmpului de presiune atmosferică poate favoriza un transport de aer cald către latitudini mai ridicate contribuind la atingerea unor noi recorduri ale temperaturii pentru regiunile respective.

Posibile cauze ale recordului de temperatură din septembrie 2023

Din rău în mai rău? Ce ne așteaptă în continuare?

Combinația tuturor efectelor descrise mai sus, chiar dacă la nivel individual pot fi considerate a fi mici, poate duce la un record al temperaturii medii globale în 2023. Berkeley Earth estimează (probabilitatea >99%) că anul 2023 va stabili un nou record anual și că de asemenea că temperatura medie globală în 2023 va fi cu 1.5°C mai mare față de perioada 1850-1900. Din păcate, odată cu creșterea temperaturii medii globale vom observa din ce în ce mai des astfel de recorduri lunare și anuale. Soluția în acest caz este reducerea emisiilor gazelor cu efect de seră ce poate limita creșterea temperaturii medii globale.

Bogdan Antonescu

Este fizician specializat în fizică atmosferei, interesat de istoria, climatologia, procesele fizice și impactul fenomenelor meteorologice extreme. Bogdan este lector în cadrul Facultății de Fizică (Universitatea din București) și cercetător la Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Pământului. În prezent conduce proiectul “Extreme weather events in the future climate of Romania” (ClimExRo) care își propune, printre altele, să aducă cercetările din mediul academic mai aproape de public. Mai multe detalii despre acest proiect puteți găsi pe pagina proiectului— https://www.climex.ro/

Anca Iosif 10/17/23 Anca Iosif 10/17/23

Avem prea mult dioxid de carbon în atmosferă?

Este adevărată încălzirea globală? Sunt verile mai calde? Dacă da, ce are de-a face omul în toată povestea și cât e un proces natural al Pământului? În articolul de mai jos căutăm împreună o parte din răspunsuri.

Pentru asta, ne uităm îndeaproape la dioxidul de carbon și explorăm felul în care modifică el, mai ales de 200 de ani încoace, compoziția atmosferei.

Este adevărată încălzirea globală? Sunt verile mai calde? Dacă da, ce are de-a face omul în toată povestea și cât e un proces natural al Pământului? În articolul de mai jos căutăm împreună o parte din răspunsuri. Pentru asta, ne uităm îndeaproape la dioxidul de carbon și explorăm felul în care modifică el, mai ales de 200 de ani încoace, compoziția atmosferei.

Biosfera pe Pământ este un echilibru între toate componentele ei – bacterii, plante, animale, între oxigen şi dioxid de carbon. Ştim că animalele absorb oxigen şi elimină dioxid de carbon, iar plantele procedează pe invers: absorb dioxid de carbon şi elimină oxigen.

În felul acesta, Pământul “respiră” de la an la an: plantele cresc începând din primăvară şi extrag dioxid de carbon din atmosferă. Concentraţia acestuia trebuie să fie mică toamna, când cad frunzele copacilor, după ce au extras o parte din dioxidul de carbon din atmosferă. În timpul iernii, până când vine primăvara iar, concentraţia de dioxid de carbon din atmosferă creşte la loc și se reface.

Asta vedem în graficul de mai jos, pentru o locație din emisfera nordică. Pe axa orizontală sunt anii, iar pe cea verticală concentraţia de dioxid de carbon. Vedem cum, într-adevăr, concentraţia este minimă toamna (spre sfârşitul anului) şi maximă primăvara, când plantele, florile şi copacii revin la viaţă şi sufletul omului este parcă mai fericit cu atât de multă verdeaţă în jur.

Aici este graficul pentru toată planeta. Deoarece emisfera nordică are o suprafaţă continentală mai mare, cele două emisfere nu se compensează exact și avem un efect net pozitiv. Pe axa din stânga vedem concentraţia de dioxid de carbon din atmosferă: aproximativ 400 ppm, adică 400 de “părţi pe milion”. Asta înseamnă că, dacă luăm un volum de aer uscat în care se află 1.000.000 de molecule în total (oxigen, azot, etc.), 400 dintre acestea vor fi de dioxid de carbon. Adică 0.04 procente din molecule.

Atmosfera are o masă totală de aproximativ 5.5 milioane de miliarde de tone. Moleculele au mase diferite. Dacă vrem să ştim cantităţile totale, trebuie să folosim următoarea conversie: 1 ppm de dioxid de carbon este echivalent (folosind masa moleculelor) cu o masă de aproximativ 7,8 miliarde de tone (adică 7,8 giga tone) de dioxid de carbon în atmosferă.

Molecula de dioxid de carbon are un atom de carbon şi doi de oxigen. Din cele 7,8 gigatone de dioxid de carbon, masa numai a atomilor de carbon va fi de aproximativ 2,1 gigatone. În continuare, în acest video, ne vom referi numai la masa atomilor de carbon din dioxidul de carbon.

De exemplu, dacă vrem să ştim masa totală a atomilor de carbon din atmosferă (ce provin din dioxidul de carbon), înmulţim 400 ppm cu 2,1 gigatone, obţinând cam 840 gigatone de carbon.

Măsurătorile acestea au fost făcute prima dată de Charles Keeling în anii ‘60 în Hawaii. Spre surpriza lui, acesta a mai remarcat un lucru: concentraţia de dioxid de carbon creşte în timp. Hai să mai privim o dată graficul nostru: vedem aici o creştere medie de aproximativ 2 ppm/an. Folosind factorul de conversie precedent, obţinem că atmosfera se încarcă cu un surplus de 4 miliarde de tone de carbon în fiecare an.

Surprins şi el, Keeling a continuat măsurătorile în Hawaii. Iată aici cum arată ele, până acum. Vedem cum, din anii ’60, creşterea este constantă, chiar puţin accelerată. Concentraţia de dioxid de carbon a crescut de la 310 ppm la 410 ppm. Asta înseamnă aproximativ o treime.

Dar cum poate creşte concentraţia de dioxid de carbon din atmosferă cu o treime în doar 50 de ani? Poate fi acesta un proces natural? Este ceva ce am făcut noi între timp?

Pentru asta trebuie să ne uităm înapoi în istorie. Dar cum? Până în anii ‘60 nimeni nu a măsurat concentraţia de dioxid de carbon din atmosferă, iar acum o sută de ani nici nu erau aparate care să o măsoare.

Gheața – o capsulă a timpului care ne arată istoricul climei

Dar aici intervine știința! Și Antarctica, unde cercetătorii ajung și foreaza gheață. Și ce să vezi – de la an la an, un strat nou de zăpadă se așează peste cele vechi, tot așa cum crește trunchiul copacilor.

Ați văzut cum putem măsura câți ani are copacul, urmărind cercurile sale, pentru că fiecare dintre ele crește într-un an? La fel se întâmplă și cu gheața: în fiecare mostră – forată și adusă la suprafață – se poate vedea trecerea anilor.

Mai mult însă, fiecare bucată de gheaţă este o capsulă a timpului: atunci când zăpada se așază pe sol, ea închide, în micile ei interstiţii, porţiuni din atmosfera care exista atunci. Asta este ideal pentru cercetători: desfac mostra luată din adâncime, calculează (de la suprafaţă) anii pe care îi reprezintă şi apoi eliberează aerul de acolo într-un aparat de măsură special. În felul acesta măsoară direct compoziţia atmosferei Pământului în acei ani.

Uite aici un rezultat, în cazul concentraţiei de dioxid de carbon. Pe axa orizontală este timpul, din anul 1600 până azi, iar pe axa verticală concentraţia de dioxid de carbon. În partea dreaptă sunt adăugate şi datele măsurate în Hawaii, după 1960. Ce vedem? În primul rând, cele două curbe (din gheaţă antarctică şi Hawaii) se completează reciproc foarte bine, iar asta ne dă încredere.

Al doilea lucru este suspect: acum trei sute de ani, concentraţia de dioxid de carbon era aproximativ constantă şi abia în ultimele două sute de ani a început să crească accelerat.

Hai să ne uităm şi mai mult înapoi în timp: uite cum arăta în urmă cu 10.000 de ani. Şi pe atunci concentraţia de dioxid de carbon era constantă, dar creşte brusc abia în ultimii 200 de ani.

Mai în urmă? Avem echipamente în Antarctica ce pot scoate mostre de la adâncimi şi mai mari, acolo unde zăpada depusă este de acum aproape un milion de ani. Iată ce au măsurat aparatele când au “mirosit” aerul de atunci, eliberat de gheața ce îl păstra prizonier.

Din nou, pe axa verticală este concentraţia de dioxid de carbon, iar pe cea orizontală timpul, de data asta în mii de ani, începând de acum 800.000 de ani.

Vedem două lucruri:

1) Concentraţia de dioxid de carbon a variat de-a lungul timpului, între 200 ppm şi 270 ppm, pe o perioadă de un milion de ani.

2) În ultimii 200 de ani, aceasta a crescut brusc, depășind 400 de ppm. Aici se vede foarte bine cum creşterea este bruscă, aproape instantanee la această scară de sute de mii de ani: linia este aproape verticală.

Acum este momentul pentru o primă concluzie. Încep cu a mea:
Creşterea bruscă de dioxid de carbon, din ultimii 200 de ani, trebuie să aibă legătură cu omul.

Este puţin probabil ca linia verticală – creșterea bruscă – să fie naturală (ce ar putea fi?) şi, dacă ar fi, de ce ar fi apărut tocmai acum, când civilizația umană are o creştere tehnologică la fel de bruscă pe scara timpului geologic? Nu văd un alt răspuns.

Ca să fim sinceri cu noi, trebuie să admitem că omul a făcut ceva care a destabilizat echilibrul existent şi a condus la o creştere bruscă a dioxidului de carbon în atmosferă. Urmărind metoda ştiinţifică, răspunsul stă în arderea de combustibili fosili. Dar hai să vedem împreună de ce este așa:

Emisiile industriale de dioxid de carbon

Ideea de la care pornim este şi cea menționată de Charles Keeling în lucrările sale. Anume, că omul arde lemnul pentru a se încălzi, cărbune pentru a pune în funcțiune mașinile lui cu aburi, petrol pentru a pune în mișcare mașinile. Adică arde combustibili fosili.
Iar numărul de oameni a crescut în ultimele sute de ani, deci implicit și cantitatea arsă de combustibili fosili.

Să le luăm pe rând. Aţi văzut ce se întâmplă când punem un lemn pe foc? După ce arde, acesta parcă dispare cu totul; rămâne în urma lui doar puțină cenușă. Dar unde s-a dus lemnul? Că doar legile fizicii ne spun că materia nu dispare aşa, dintr-o dată.

Ei bine, lemnul s-a dus în aer! Hidrocarburile din lemn (adică hidrogen şi carbon) au reacționat cu oxigenul din aer, pentru a forma dioxid de carbon şi apă. Dioxidul de carbon şi vaporii de apă urcă apoi în atmosferă, aşa cum se vede în această schiță.

Şi ne întrebăm şi noi – are asta sens? Câte familii să fie pe Pământ? Câteva miliarde? Cât lemn folosește o familie când vine iarna? Să zicem câtevatone? Cam jumătate din acestea reprezintă masa atomilor de carbon. Obţinem că ajung în aer, în fiecare an, câteva miliarde de tone de carbon (calculul este aproximativ, ne interesează doar ordinul de mărime).

Cu cât creşte cantitatea de dioxid de carbon din atmosferă în fiecare an? Am văzut – în ultimii ani cu aproximativ 4 miliarde de tone pe an. Adică o valoare de același ordin de mărime.

Să nu ne grăbim însă cu concluziile, pentru că avem nevoie de date mai precise referitor la emisiile de dioxid de carbon datorate arderilor de combustibili fosili, pentru a înțelege bine ce se întâmplă.

Să ne uităm la graficul de mai jos. Pe axa orizontală este timpul (în ani), iar pe cea verticală cantitatea totală de dioxid de carbon emisă în atmosferă prin arderea combustibililor fosili.

Putem avea încredere în acest grafic – fiecare fabrică din lume este azi, în principiu, monitorizată pentru emisii de dioxid de carbon. Știm câte fabrici sunt şi cât dioxid de carbon emit pe hornurile lor.

Vedem cum sunt emise, din ce în ce mai mult, miliarde de tone de carbon în fiecare an, aşa cum am estimat noi simplu la început, prin arderea lemnului. Mai vedem cum creşterea este pronunțată în ultimii ani, aşa că să mai adăugăm un grafic.

Mai jos se vede același grafic cu culoare roşie, doar că acum, cu linie albastră (axa verticală în dreapta), este suprapus un grafic cu populația globului. Vedem cum emisiile de dioxid de carbon sunt corelate destul de bine cu creşterea populației.

Din grafic se vedem şi cum, în ultimii ani, a crescut cantitatea de combustibili fosili arși pe cap de locuitor pentru că, în medie, a crescut gradul de dezvoltare.

Acum putem verifica şi teoria noastră: în ultimii ani vedem că urcăm, prin arderea de combustibili fosili, cam 9-10 gigatone de carbon în atmosferă, în fiecare an. Pe de altă parte, am văzut cum atmosfera are o creştere anuală de doar 4 gigatone de carbon pe an.

Dar cum se poate să punem 9-10 gigatone de carbon în atmosferă în fiecare an, iar atmosfera să acumuleze doar 4 gigatone de carbon pe an? Ce se întâmplă cu restul?

E momentul să detaliem mai mult misterul.

Ecosistemul dioxidului de carbon

Pământul nu a fost aşa de primitor cu viaţa de la început. La început, atmosfera sa era de 30 de ori mai densă decât cea de azi şi formată în cea mai mare parte din dioxid de carbon.

Dioxidul de carbon a fost eliminat în timp prin două mecanisme: absorbția sa de către oceane şi conversia sa în oxigen, de către cianobacterii.

Viaţa, aşa cum o cunoaștem, şi-a făcut singură loc pe acest Pământ, iar fără cianobacterii, care au transformat atmosfera planetei, noi n-am fi existat azi. Variațiile anuale în concentraţia dioxidului de carbon (pe care le-am văzut înainte) sunt o dovadă că biosfera “respiră” în continuare în atmosfera pe care ea şi-a creat-o.

Să detaliem, în continuare, ciclul dioxidului de carbon pe planeta noastră. Să privim următorul grafic, reconstruit pentru perioada de dinaintea revoluției industriale.

Vedem cum, atunci, atmosfera conținea cam 600 de gigatone de carbon. În fiecare an, biosfera extrăgea aproximativ 120 de gigatone (dioxidul de carbon folosit de plante, copaci etc.) şi punea la loc în atmosferă 60 de gigatone (cel expirat de animale, de exemplu).

În același timp, jumătate din dioxidul de carbon captat de biosferă se ducea în sol, prin moartea plantelor şi animalelor – în total cam 60 gigatone pe an. Din sol, tot cam 60 de gigatone de carbon sunt puse, anual, direct în atmosferă, de exemplu, prin descompunerea resturilor de animale și plante de către anumite bacterii și alte microorganisme. Practic, biosfera era în echilibru cu atmosfera.

La fel se întâmplă şi în partea dreaptă, unde avem contribuția oceanului. Oceanul – la suprafaţă și în adâncime – stochează cam 40.000 de tone de carbon. La suprafaţa oceanului, apa interacționează în multe moduri cu atmosfera. O parte din dioxidul de carbon este absorbit de către fitoplanctonul format din plante acvatice. O altă parte se dizolvă parțial în apă, aşa cum se întâmplă și cu alte gaze. Aici, dioxidul de carbon poate reacționa cu moleculele de apă, formând acid carbonic. În total, oceanul captează cam 90 de gigatone de carbon din atmosferă, pe an.

Pe de altă parte, oceanul pune dioxid de carbon în atmosferă. Astfel, la sfârşitul vieții lor, plantele acvatice ce formează fitoplanctonul sunt descompuse de microorganisme iar dioxidul de carbon este eliberat, o parte ajungând în atmosferă.

O altă parte din dioxidul de carbon atmosferic, dizolvat în apă, este eliberat la loc în atmosferă. În total, 90 de gigatone de carbon se urcă la loc în atmosferă, în fiecare an. Şi oceanul, ca şi biosfera, este în echilibru cu atmosfera.

Interesant este ce se întâmplă cu acidul carbonic format în apă. Acesta interacționează mai departe în ocean şi formează substanțe care se numesc carbonați. Aceștia se sedimentează pe fundul oceanului.

Dintre aceștia și din alte resturi organice, prin mișcarea plăcilor tectonice, ceva mai puţin de 0,02 gigatone de carbon (cifrele exacte sunt greu de obținut) ajung în adâncurile Pământului în fiecare an. În altă parte a Pământului însă, prin activitatea vulcanilor (indusă tot de mișcarea plăcilor tectonice), tot ceva mai puţin de 0,02 gigatone de carbon sunt eliberate pe an în atmosferă. Astfel, se închide ciclul carbonului.

Imaginea de mai sus este cea de echilibru. Dacă nu este perturbat de alte situații, carbonul din atmosferă se păstrează constant de-a lungul mileniilor. În perioade mai mari de timp, de zeci şi sute de mii de ani, intervin alte mecanisme care dezechilibrează situația. Noi însă, discutăm doar despre ce se întâmplă în aceste câteva sute de ani de evoluție tehnologică a omului, combinată cu o explozie a populației.

Dezechilibrul atmosferei

Ce se întâmplă azi, când omenirea pune anual 9-10 gigatone de carbon în atmosferă? Aşa cum am văzut, doar 4 gigatone de carbon rămân acolo, iar restul trebuie să se ducă în altă parte. Dar unde?

Ceva mai puţin de jumătate din diferența de 6 gigatone este preluată de biosferă, iar cealaltă de oceane. Practic, din cauza excesului de dioxid de carbon, în unele locuri din lume vegetația se înmulțește, absorbind în plus, din atmosferă, aproximativ 2-3 gigatone de carbon. Alte trei gigatone se duc anual în oceane (prin fitoplancton și celelalte mecanisme de care am vorbit). În final, mai rămân aproximativ 4 gigatone care se acumulează în atmosferă.

Ce deducem de aici? Că biosfera şi oceanele ne ajută, doar că nici ele nu fac față ritmului accelerat în care civilizația eliberează dioxidul de carbon din combustibilii fosili.

La final, să abordăm câteva mituri legate de dioxidul de carbon, iar apoi concluziile.

Mituri legate de dioxidul de carbon

1.„Emisiile de dioxid de carbon sunt datorate vulcanilor; omul nu are nicio contribuție semnificativă.” – FALS

Am văzut deja că emisiile datorate vulcanilor sunt de aproximativ 0,02 gigatone de carbon pe an, iar ale omului se apropie de 10 gigatone pe an. E clar că “omul bate vulcanul”. Asta se vede şi din acest grafic, ce arată evoluția în timp (cu verde este contribuția omului, cu mov, contribuția vulcanilor).

2. „Concentraţia de dioxid de carbon a variat şi înainte, deci ceea ce se întâmplă acum este natural.” – FALS

Să ne uităm din nou la graficul în discuție. Vedem cum, la aproximativ 100.000 de ani, concentraţia creşte şi apoi scade. Asta are de-a face cu perioadele de glaciațiune, provocate de mișcarea orbitală a Pământului. Atenţie însă, creşterea din ultimele două sute de ani este mult mai mare şi, mai important, mult mai rapidă decât variațiile pe zeci de mii de ani de până acum. Adică este ceva în plus, iar acel ceva nu poate fi provocat decât de om, aşa cum am văzut mai sus.

3. „Plantele au nevoie de dioxid de carbon şi absorb tot excesul datorat civilizației umane.” – FALS

Am văzut că o parte a acestei afirmații este adevărată. Oceanul şi plantele absorb peste jumătate din cantitatea emisă de om prin arderea combustibilului fosil. Dar nici ele nu fac față unui ritm atât de rapid al emisiilor provocate de om: aproximativ 4 gigatone de carbon se acumulează în atmosferă, an de an, nefiind absorbite nici de plante, nici de oceane.

Concluzia mea? Omul pune într-adevăr cantități mari de dioxid de carbon în atmosferă, an de an. Plantele şi oceanele nu fac față ritmului impus de om şi nu absorb decât o parte din el.

Notă: Acesta este primul articol dintr-o serie de trei, despre procesele încălzirii globale. Rămâi aproape pentru următoarele două materiale – despre temperaturi (este mai cald și dacă da, de ce?) și despre consecințele încălzirii globale, la pachet cu măsurile de care avem nevoie pentru încetinirea fenomenului. Urmărește și varianta video pe canalul de YouTube al lui Cristi (te poți abona aici ca să afli când apar și celelalte din serie).

*Sursele graficelor de mai sus sunt: https://keelingcurve.ucsd.edu/ și https://gml.noaa.gov/.

Cristian Presură

A urmat studiile facultăţilor de electrotehnică şi fizică. A lucrat la Institutul de Fizică Atomică, unde s-a ocupat de instalaţii electrice şi a studiat proprietăţile laserilor cu medii active solide.

În 2002 a obţinut doctoratul în fizică la Universitatea Groningen, Olanda, unde a caracterizat proprietăţile optice ale sistemelor corelate de electroni. Rezultatele sale au fost publicate în reviste de specialitate de mare impact, precum Science, Physical Review Letters şi Physical Review B.

Totodată, Cristian Presură are o intensă activitate de popularizare a ştiinţei în limba română, scriind cărţi şi articole, realizând numeroase prezentări fizice şi online. Este autorul cunoscutelor cărți „Fizica povestită” şi „O călătorie prin univers”. Poate fi urmărit săptămânal cu noutăţi pe canalul de youtube „Fizica cu Cristian Presură”.

Anca Iosif 9/26/23 Anca Iosif 9/26/23

Eroziunea Carpaților noștri devine una dintre cele mai presante probleme de mediu

În contextul actual al schimbărilor climatice – unde contribuie și fluctuațiile de temperatură, dar și secetele și inundațiile – eroziunea solului se întâmplă accelerat: proiecțiile arată că procesul se va accentua cu 13-22.5% în UE până în 2050.

Totodată, cercetătorii preconizează că această pierdere a solului va fi mai mare în Europa centrală și de nord, unde în unele zone pot fi pierderi de până la 100%. Astfel, aceasta devine o problemă de mediu urgentă în Carpați, care compromite deja biodiversitatea și habitatele naturale și pe care o analizăm pe larg în acest articol.

Pentru ultimii 100 de ani am observat – în cadrul bazinelor montane – că eroziunea se accelerează odată cu intensificarea activităților umane și anume tăierea arborilor și pășunatul excesiv. În Carpați, conversia ecosistemelor naturale în pășuni înseamnă mai puține plante, deci un sol instabil și susceptibil la eroziune, ceea ce duce la degradarea peisajului.

În contextul actual al schimbărilor climatice – unde contribuie și fluctuațiile de temperatură, dar și secetele și inundațiile – eroziunea solului se întâmplă accelerat: proiecțiile arată că procesul se va accentua cu 13-22.5% în UE până în 2050. Totodată, cercetătorii preconizează că această pierdere a solului va fi mai mare în Europa centrală și de nord, unde în unele zone pot fi pierderi de până la 100%.

Astfel, aceasta devine o problemă de mediu urgentă în Carpați, care compromite deja biodiversitatea și habitatele naturale și pe care o analizăm pe larg în acest articol.

Ce este eroziunea?

La fiecare 5 secunde o suprafață de teren echivalentă cu un teren de fotbal se erodează. Formele de relief (munți, dealuri, câmpii, văi) pe care le observăm astăzi sunt rezultatul proceselor de eroziune ce au șlefuit terenul de-a lungul timpului.

Eroziunea reprezintă procesul geologic prin care scoarța terestră/solul este descompus, desprins și transportat de forțele naturii precum apa, gheața sau vântul. Există două tipuri principale de eroziune și anume: cea chimică și cea fizică.

Eroziunea chimică are loc atunci când compoziția chimică a unei roci se modifică în timp ce eroziunea fizică este cea care descompune rocile, dar compoziția lor chimică rămâne aceeași. Spre exemplu, alunecările de teren sau curgerile noroioase sunt determinate de eroziunea fizică.

Prin eroziune, rocile devin mai mici, mai netede și mai ușor de transportat. Atât apa cât și gheața contribuie la eroziunea fizică, deoarece mișcarea lor forțează rocile să se desprindă sau să se ciocnească. De asemena, vântul este un puternic agent de eroziune, transportând praf, nisip, cenușă și alte rămășițe la distanță mare.
Eroziunea depinde de climă, relief, vegetație, activitatea tectonică și de activitatea oamenilor. Clima prin precipitații, vânt și procesul de îngheț-dezgheț determină eroziunea peisajului. Vegetația poate încetini impactul eroziunii. Rădăcinile copacilor, arbuștilor și a altor plante stabilizează solul și împiedică transportul sedimentelor și pot limita impactul alunecărilor de teren.

De-a lungul timpului, eroziunea a influențat semnificativ dezvoltarea civilizațiilor. De fapt, dezvoltarea agriculturii a depins de procesul de eroziune, care a contribuit la formarea solurilor bogate în nutrienți în regiunile râurilor Tigru, Eufrat și Nil. Aceste solurile fertile au rezultat în urma erodării bazinelor hidrografice cu soluri bogate în nutrienți.

De departe, cea mai importantă formă de eroziune este eroziunea solului – procesul prin care stratul superior de pământ (solul vegetal) este îndepărtat treptat sub forțele apei, vântului și a activităților umane.

Omul, prin activitățile sale, în special prin agricultura intensivă, pășunat, dar și prin defrișări, construcții, pot face solul vulnerabil la eroziune. Spre exemplu, atunci când agricultorii ară solul pentru a-l pregăti de cultivare, solul rămâne neacoperit, adică fără vegetație, pentru câteva săptămâni sau chiar luni fiind expus la impactul direct al ploii și vântului.

De asemenea, pășunatul cu oi, capre sau bovine în zonele înalte muntoase lasă terenul fără plantele care-l fixează. La fel se întâmplă și în cazul defrișărilor: îndepărtarea arborilor expune solul la vânt și ploaie, solul rămâne fără protecția rădăcinilor ce-l protejează de eroziune. În contextul actual al schimbărilor climatice, eroziunea solului se accelerează – iar aici contribuie atât fluctuațiile de temperatură cât și secetele și inundațiile.

Impactul eroziunii solurilor în zonele montane (cazul de față Munții Rodnei) și situația actuală

Regiunile înalte ale Carpaților sunt predispuse la eroziunea solurilor atât din cauza reliefului accidentat, cât și a precipitațiilor abundente. Defrișările, pășunatul excesiv și incendiile de vegetație duc la degradarea solurilor, pierderea biodiversității, fertilității și creșterea riscului de alunecări de teren și inundații în aval, în zonele mai joase.

În Carpați, conversia ecosistemelor naturale în pășuni înseamnă mai puține plante, ceea ce înseamnă un sol instabil și susceptibil la eroziune. În zonele înalte, unde covorul vegetal este subțire și discontinu, chiar și o rată de eroziune scăzută (< 5 t ha-1 an-1) determină pierderea ireversibilă a solului, determinând degradarea peisajului și pierderea beneficiilor naturale oferite de ecosistem.

În două studii publicate recent, am analizat eroziunea solului în două bazine montane din Carpați, lacul Roșu și lacul Ighiel. Cu alte cuvinte, ne-am uitat la cât sediment ajunge pe fundul acestor lacuri pe o perioadă de un secol și care este legătura cu clima și activitățile oamenilor.

Ce am observat pentru ultimii 100 de ani este faptul că eroziunea se accelerează odată cu intensificarea activităților umane și anume, tăierea arborilor și pășunatul excesiv. Pe lângă efectele la nivel de ecosistem am observat, mai ales pentru lacul Roșu, că aportul crescut de sedimente a dus la colmatarea accelerată a lacului, un proces ce afectează durata de viață a lacului.

*Rate erozionale în România (după Mindrescu et al., 2017). Culorile mai închise reprezintă eroziune accelerată, culorile mai deschise indică eroziune mai slabă.*

Ce rol joacă incendiile de vegetație în acest proces – exacerbează, schimbă peisajul local iremediabil? Care este impactul asupra ecosistemelor montane?

Carpații Românești (și nu numai) sunt susceptibili la incendii de vegetație, în special în perioadele secetoase sau în urma intensificării activităților umane. La nivel global, 4 din 5 incendii sunt declanșate de om. Aceste incendii pot avea efecte devastatoare asupra ecosistemelor montane, în special asupra celor fragile, și pot duce la pierderea habitatelor naturale, distrugerea biodiversității și chiar la amenințarea siguranței comunităților din apropierea zonele afectate. Mai mult, incendiile, în special în zonele înalte, cresc riscul hazardelor naturale cum sunt alunecările de teren, inundațiile, curgerile noroioase.

Incendiile sunt inițiate sau „aprinse” de evenimente naturale, cum sunt fulgerele, erupțiile vulcanice, razele solare sau de scânteile produse de activitatea oamenilor. Pentru a se propaga, focul are nevoie de condiții meteorologice prielnice și de vegetație uscată (iarbă, frunze, arbori) adică combustibil.

Vântul, temperaturile ridicate și precipitațiile scăzute ajută la uscarea copacilor, arbuștilor, frunzelor alimentând incendiul. În special în zonele montane unde pantele sunt mai abrupte, propagarea incendiiloreste mai accelerată. Durata, temperatura și suprafața afectată sunt caracteristicile cele mai importante ale unui incendiu de vegetație, cu cât temperatura de ardere este mai mare, iar focul durează mai mult cu atât va arde mai multă vegetație iar efectele vor fi mai devastatoare.

Un studiu publicat de cercetătorii de la European Joint Research Centre ce și-a propus analiza răspunsului solurilor și a vegetației la incendiile de vegetație pe o durată de 5 ani ne arată efectele negative și de lungă durată ale unui incendiu. Astfel, rata de eroziune a crescut de 12 ori imediat după incendiu, solul nu și-a revenit la stadiu inițial în următorii 5 ani ce au urmat incendiului, refacerea vegetației s-a realizat într-un procent destul de mic.

Ar trebui să ne facem griji cu seceta – o potențială lipsă a precipitațiilor și o înrăutățire a frecvenței incendiilor de vegetație?

Eroziunea solurilor este o problemă de mediu urgentă în Carpați. După cum ne arată modelele climatice, creșterea precipitațiile într-o perioadă scurtă de timp, dar și creșterea temperaturilor, prelungirea sezoanelor calde ca urmare a schimbărilor climatice ar trebui să ne îngrijoreze.

În aceste condiții, regiunile care nu sunt predispuse la incendii, cum este și zona noastră vor deveni zone cu risc. Prelungirea sezonului de vară determină uscarea vegetației ce duce la aprinderea rapidă. Mai mult, activitățile umane, pășunatul excesiv și despăduririle contribuie la acest fenomen ducând la destabilizarea solurilor și creșterea riscului de eroziune. Astfel de modificări vor duce la o creștere a frecvenței incendiilor de vegetație. În ultimele decenii, suprimarea și controlul incendiilor a dus la acumularea de vegetație (combustibil) ce poate alimenta incendii mai devastatoare.

Interesant este că, deși în cele mai multe cazuri incendiile au efecte devastatoarea asupra naturii sunt specii de plante a căror supraviețuire depinde de foc. Spre exemplu, specii precum Pinus palustris, cunoscut și sub numele de pinul cu frunze lungi ce crește pe coasta sud-estică a Statelor Unite, eucaliptul sau plantele din genul Banksia au nevoie de foc pentru ca rășina ce acoperă semințele să fie îndepărtată și să germineze. Pentru a asigura perpetuarea speciilor, unele plante au nevoie de foc odată la câțiva ani iar altele o dată la câteva secole.

Mai mult, menținerea sănătății ecosistemelor depinde de foc. Focul poate acționa ca un dezinfectant natural, îndepărtând bolile și insectele ce afectează copacii și consumând vegetația moartă permițând astfel creșterea de noi plante. Focurile de mică intensitate pot adăuga substanțe nutritive în sol, cenușa este bogată în potasiu și alte substanțe benefice creșterii plantelor, bineînțeles dacă cantitatea este moderată.

Este o problema localizată sau se va extinde pe întregul lanț carpatic?

Este o problemă ce afectează nu doar lanțul carpatic și zona noastră, ci și alte zone de pe Glob.

Deși ne aflăm într-o zonă climatică (temperat-continentală) unde incendiile de vegetație nu sunt la fel de frecvente și devastatoare cum sunt zonele mai uscate (mediteraneene), odată cu schimbările climatice – riscul la incendiile de vegetația a crescut și în zona noastră.

Într-un studiu publicat de Uniunea Europeană în 2021, România a înregistrat în anul 2020 cele mai multe și cele mai devastatoare incendii (după 2012) iar 80% din incendiile înregistrate au avut loc în situri Natura 2000. Astfel, în 2020, România a înregistrat cea mai mare pierdere de teren protejat din Europa.

Într-un studiu publicat în 2015, ne-am uitat la mostre de sedimente prelevate din două lacuri glaciare din munții Rodnei, Lacul Știol și Lacul Buhăiescu Mare, tocmai pentru a evalua dacă de-a lungul timpului, la o scară de peste 10,000 de ani, incendiile de vegetație au legătură cu eroziunea solului. Zonele montane sunt ideale pentru a studia relația dintre incendii și eroziune deoarece topografia crește susceptibilitatea la eroziune.

În acest studiu, pentru a identifica reacția solului la incendii, am folosit un set de analize geochimice și fizice (diferite elemente chimice ne indică răspunsul solului la un factor declanșator). Știm că incendiile de vegetație reduc stabilitatea și proprietățile solului, modifică gradul de infiltrare și astfel promovează desprinderea și transportul sedimentelor. Astfel, focul este considerat un moderator al activității geomorfologice.

*Cum ajunge cărbunele în mostrele de pe fundul lacurilor*

În urma arderii vegetației, cărbunele, cenușa și alte resturi parțial carbonizate sunt transportate de vânt și de apă și depozitate pe fundul lacurilor. Astfel, în sedimentele depuse pe fundul lacurilor vom găsi cărbune de la incendii de acum mii de ani. Cărbunele rezistă mii de ani în sediment, deoarece este inert la procesele chimice și biologice și nu se descompune.

Pentru a studia incendiile de vegetație, cercetătorii folosesc diverse metode de laborator (sitare și procesare chimică) prin care separă cărbunele de matricea sedimentară. Cărbunele rezultate în urma arderii și depozitat în sediment are dimensiuni cuprinse între 100 și 1000 microni. Folosind diferiți parametri microscopici cum sunt lungimea, lățimea și structura fragmentelor de cărbune, putem identifica tipul de vegetație arsă și temperatura focului.

În studiul nostru, am cuantificat fragmentele de cărbune și am descoperit că incendiile de vegetație au fost destul de frecvente, iar în ultimele secole, când activitatea umană s-a intensificat, ele sunt și mai frecvente. Activitatea oamenilor în zonele montane înalte se referă, în general, la pășunat excesiv și la despăduriri care au avut ca scop extinderea pășunilor.

Am observat că perioadele cu mai multe incendii corespund cu intensificarea eroziunii solului deoarece incendiul consumă vegetația de la suprafața lui, reducând stabilitatea și ușurând transportul către zonele de depozitare. Interesant este faptul că studii recente ne arată că incendiile de vegetație afectează capacitatea de stocare a carbonului, inițial prin inputul de CO2 rezultat în urma arderii și apoi prin reintroducerea în atmosferă a carbonului stocat în sol.

Ce facem pentru a găsi soluții la eroziunea solului?

Atât la nivel național cât și internațional, există o serie de inițiative și strategii ce au ca scop limitarea și prevenirea eroziunii solului. Mare parte din legislație face referire la practicile agricole și mai puțin la eroziunea solului din zonele montane înalte dar chiar și așa parte din reglementări pot fi aplicate și pe solurile de la altitudine.

Legislația românească cuprinde o serie de regulamente și acte normative ce își propun atât conservarea și gestionarea solului dar și prevenirea eroziunii. Dintre acestea, menționăm Legea nr 115/2015 privind conservarea solului – ce impune o serie de măsuri pentru conservarea, utilizarea adecvată a terenurilor, reducerea eroziunii și prevenirea degradării.

Programul Național de Dezvoltare Rurală (PNDR) este un program de finanțare nerambursabilă de la UE ce susține implementarea practicilor agricole sustenabile care să reducă din impactul negativ al agriculturii, inclusiv eroziunea solului.

La nivel european, strategia UE privind solurile (EU Soil Strategy for 2030) își propune să contribuie la îndeplinirea obiectivelor Strategiei EU pentru Biodiversitate și Pactului Verde European, stabilește cadrul și măsurile concrete pentru protejarea și restaurarea solurilor, asigurând utilizarea lor în mod durabil. Mai mult, există și propuneri pentru un nou act legislativ european care să își propune monitorizarea și promovarea gestionării durabile a solurilor.

La nivel regional, Carpathian Convention, un tratat internațional adoptat în 2003 de Polonia, Slovacia, Ucraina, Ungaria, România și Cehia își propune promovarea dezvoltării durabile și protecția mediului în munții Carpați. De asemenea, în Carpați există și fundații/organizații locale care își propun protejarea fondului natural prin limitarea defrișărilor, înființarea de parcuri naturale, monitorizarea și evaluarea zonelor afectate și educarea populației locale.

Pentru a preveni eroziunea solurilor în zonele montane există o serie de măsuri care pot fi implementate:

împădurire – plantarea de arbori și arbuști în zonele defrișate sau degradate, rădăcinile arborilor/arbuștilor vor contribui la stabilizarea solului;
limitare pășunat – evitarea pășunatului excesiv în aceeași zonă, utilizarea periodică a potecilor și a pășunilor pentru a permite regenerarea stratului de iarbă;
monitorizare și evaluare – monitorizarea și evaluarea periodică a zonelor afectate de eroziune;
educare și conștientizare – este importantă educarea comunității locale și a fermierilor ce utilizează zonele montane pentru a promova conștientizarea efectelor asupra solului și a-i angaja în procesul de prevenire.

Solurile sunt esențiale pentru atingerea neutralității climatice, promovarea economiei circulare dar și pentru combaterea fenomenului de deșertificarea și a degradării terenurilor. Ele mențin biodiversitatea, asigură o alimentație sănătoasă și astfel, ajută la protejarea sănătății noastre.

Dr. Aritina Haliuc

Cercetătător postdoctoral (Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux), Universitatea din Bordeaux, Franța.

Domenii de cercetare: Paleoclimatologie, Climatologie istorică, Schimbările climatice și impactul acestora asupra mediului și societății.

Vlad Zamfira 8/16/23 Vlad Zamfira 8/16/23

Anul trecut, aproape jumătate din regiunile afectate de incendiile de vegetație au fost zone prioritare de conservare a naturii în Europa

Anul 2022 a fost al doilea an ca severitate din Uniunea Europeană în ceea ce privește distrugererile cauzate de incendiile de vegetație, cu peste 800.000 de hectare afectate de incendii. Spania, România și Portugalia au fost afectate în cea mai mare măsură.

Anul 2022 a fost al doilea an ca severitate din Uniunea Europeană în ceea ce privește distrugererile cauzate de incendiile de vegetație, cu peste 800.000 de hectare afectate de incendii. Spania, România și Portugalia au fost afectate în cea mai mare măsură (aproximativ 75%) de pierderea ariilor protejate. Arderea ariilor de conservare a naturii este o pierdere în sine, dar un efect negativ suplimentar este că biodiversitatea poate scădea și habitatul speciilor pe cale de dispariție poate fi distrus. Natura 2000 , cea mai mare rețea coordonată de zone protejate din lume întinzându-se pe 18% din suprafața terestră a UE, a fost afectată.

Majoritatea incendiilor din Europa pot fi legate de activitatea umană (inclusiv neglijență sau incendiere intenționată), iar schimbările climatice creează un mediu mai favorabil pentru incendii — cu toate acestea, campaniile de conștientizare și programele de prevenire pot ajuta la reducerea incendiilor provocate de oameni. Pe viitor, probabil că va trebui să ne pregătim pentru incendii de vegetație din ce în ce mai intense, iar pentru a reduce potențialele daune, pe lângă atenuarea schimbărilor climatice, este esențială și adaptarea.

Anul acesta, pe fondul valurilor caniculare extreme si a secetelor, datele Copernicus EMS privind incendiile de vegetație, au venit cu o perspectivă sumbră a situației grave în zona Peninsulei Iberice, Regiunea Puglia din Italia, Zona de Centru și sud a Greciei, Vest a Turciei și izolat în zona de Sud-Vest a României.

Harta zonelor de risc de incendii de vegetatie din zona Mediteranei la sfarsitul lunii iulie 2023 (sursa)

După 2017 , anul trecut a fost cel mai rău din Uniunea Europeană în ceea ce privește distrugerea incendiilor de vegetație. În 2022, a ars o suprafață de 837.212 ha, ceea ce depășește cu mult valoarea din 2021 (449.342 ha). Majoritatea incendiilor au început în martie, dar cele mai mari au fost distruse în iulie. Întrucât incendiile nu cunosc limite și convenții, nici nu menajează zonele protejate: suprafața totală arsă este de cca. 44% dintre ele au fost Natura 2000, ceea ce este un record în ultimii 10 ani.

Spania, România și Portugalia au fost afectate în cea mai mare măsură (aproximativ 75%) de pierderea ariilor protejate. Arderea ariilor de conservare a naturii este o pierdere în sine, dar un efect negativ suplimentar este că biodiversitatea poate scădea și habitatul speciilor pe cale de dispariție poate fi distrus.

Risc de incendiu ridicat sau extrem din cauza vremii (partea stângă) și a vulnerabilității ecologice (pe baza substituibilității vegetației locale și a proporției de zone protejate; partea dreaptă) conform informațiilor disponibile pe site-ul *Copernicus* .
Distribuția spațială a riscului de incendiu ridicat sau extrem rezultat din vreme, precum și vulnerabilitatea ecologică (substituibilitatea vegetației locale și proporția de zone protejate) în Europa.
Condițiile cele mai favorabile pentru incendiu se găsesc de obicei în regiunile sudice ale continentului, iar acest lucru este cuplat cu o vulnerabilitate ecologică ridicată în mai multe zone (de exemplu, Spania, Italia).

Luând în considerare împreună riscul incendiilor de vegetație și vulnerabilitatea (populație, ecologie, economie) obținem indicele afișat pe harta de mai jos, din care am afișat valorile ridicate.

Cu excepția țărilor scandinave și a insulelor britanice, aproape toată Europa este afectată.

În mai multe cazuri, numărul mai mare de specii amenințate conform Listei Roșii IUCN se încadrează în zone (de exemplu, vestul Turciei, sudul Franței) în care riscul de incendii de vegetație este, de asemenea, mare, astfel încât un singur incendiu poate provoca daune semnificative în ceea ce privește biodiversitatea.

Risc ridicat de incendiu de vegetație (prin combinarea pericolului și vulnerabilității) conform informațiilor disponibile pe site-ul Copernicus (partea stângă) și frecvența speciilor amenințate conform Listei roșii IUCN (partea dreaptă).

2022: al doilea general în clasament, dar cu diferențe regionale

Observațiile preliminarii indică faptul că secetă din 2022 a fost una dintre cele mai de impact din ultimii 500 de ani. Seceta, împreună cu precipitațiile reduse — care au dus la scăderea nivelurilor râurilor, de exemplu râul Po din nordul Italiei a avut cel mai mic nivel din ultimii 70 de ani —, la care se adaugă cum vom vedea în continuarea incendiile de vegetație au avut un impact substanțial asupra agriculturii, ducând la creșterea prețurilor alimentelor. În afară de criza alimentelor, seceta a exacerbat și criza energetică prin reducerea, de exemplu, a energiei hidroelectrice.

Valurile de căldură și secetele detaliate mai sus au creat condiții și pentru apariția susținută a incendiilor de vegetație. Din rezultatele preliminarii, anul 2022 pare să fie un an record în ceea ce privește impactul acestora. Datele furnizate de European Forest Fire Information System arată că între ianuarie și noiembrie 2022 au fost detectate 2705 incendii de vegetație în Europa, de aproximativ trei ori mai multe decât media 2006–2021 (885 incendii). Aceste incendii au dus la distrugerea a 786.049 hectare de vegetație, cele mai afectate țări fiind: Spania (308.112 hectare), România (154.722 hectare), Portugalia (104.379 hectare) și Franța (66.393 hectare).

Comparativ cu 2021, situația din mai multe țări a fost mai proastă anul trecut în ceea ce privește incendiile de vegetație , dar există și excepții: în Grecia, de exemplu, s-a înregistrat o scădere față de ultimii doi ani. Aici, 2021 a fost un an extrem, 2022 era deja considerat mediu. Majoritatea incendiilor au avut loc în iulie, cel mai mare a afectat o suprafață de peste 4.000 ha, dar alte cinci cazuri au depășit și 1.000 ha. 41% din suprafața totală arsă a aparținut clasificării Natura 2000. În Turcia, 2021 a fost, de asemenea, mai sever, în comparație cu anul 2022.

Vecinii Ungari au fost afectati semnificativ in anul 2022: 92 de incendii și 7.960 ha suprafață arsă, ceea ce reprezintă de peste zece ori media din ultimul deceniu.
În Austria, anul trecut au izbucnit opt incendii majore, cele mai grave din ultimii zece ani. Cea mai mare a avut loc în februarie, când au fost distruse 332 ha. În Croația în 2022 cca. situația a fost de trei ori mai proastă față de anul precedent, dar totuși mult mai bună decât în 2017. Cele mai mari două incendii au afectat o suprafață de aproximativ 4.000 ha.
Peninsula Iberică a suferit și anul trecut de pe urma incendiilor. A fost cel mai rău sezon de incendii din Portugalia din 2017 și a fost al treilea cel mai afectat dintre țările UE. În legătură cu dosarul în urmă cu șase ani , tinerii portughezi au mers în justiție , cu privire la inacțiunea legată de schimbările climatice și de efectul acestora care pune viața în pericol.
În Spania, 2022 este, de asemenea, un record pentru ultimul deceniu. Multe incendii mai mici au izbucnit în ianuarie, dar cele mai mari pagube au avut loc în vară: în iulie, cel mai mare incident a afectat 32.528 ha.
Cu 715 de incendii care au mistuit peste 150.000 (154.722 ha) de hectare în 2022, România s-a clasat pe locul II în UE în topul țărilor cele mai afectate de acest fenomen.
Un raport european din 2020 arată că România este răspunzătoare pentru aproape jumătate din incendiile petrecute în arii protejate în Europa, doar ca urmare a incendiilor din Deltă.

Nu doar copacii, ci și ceilalți locuitori ai pădurii sunt în pericol

În 2021 au fost incendii cu adevărat devastatoare de vegetație în Turcia. Ei au examinat modul în care biodiversitatea unei zone de 4.210 km² a fost afectată de incendii. 696 km² avariați, care a servit drept habitat pentru nenumărate specii de plante și animale, inclusiv 56 de specii de mamifere (lilieci, pisici, rozătoare, mamifere mari). 88% dintre aceste specii nu sunt amenințate, dar 3,7% sunt moderat amenințate și 7,4% sunt clasificate ca vulnerabile conform Listei Roșii.

Mamiferele mai mari sunt afectate de incendiu în două moduri: pe de o parte, poate provoca vătămări directe (sau chiar moartea), iar pe de altă parte, pot fi forțate să migreze din cauza efectelor indirecte, din cauza distrugerii și distrugerii habitatul lor anterior. Potrivit studiului turcesc, unele specii se regenerează în timp după incendiu, atât în ceea ce privește activitatea, cât și reocuparea zonei. Prin urmare, este important să nu ocupăm zonele arse și să le transformăm în, de exemplu, terenuri agricole, deoarece natura poate reveni în timp.

Câteva dintre obiectivele de dezvoltare durabilă pot cădea pradă incendiului

Câteva dintre Obiectivele de Dezvoltare Durabilă ale ONU pot fi puse în pericol de incendiile de vegetație, vom prezenta pe scurt câteva dintre ele.

Sănătate și bunăstare: incendiile contribuie, de asemenea, la poluarea aerului , care ne poate lua ani de zile din viața de ucigaș tăcut. Nu putem scăpa între cei patru pereți și, desigur, calitatea aerului reprezintă o amenințare nu numai pentru oameni, ci și pentru alte ființe vii .
Industrie, inovație și infrastructură: incendiul poate consuma case și cabluri și, în general, pune în pericol instalațiile de infrastructură.
Acțiune împotriva schimbărilor climatice: pădurile au o importanță primordială în absorbția naturală a dioxidului de carbon. Dacă copacii mor, în mod natural nici ei nu pot îndeplini acest rol, iar puieții mai tineri plantați în locul lor pot stoca mult mai puțin carbon decât pădurile complexe care s-au dezvoltat de-a lungul deceniilor și secolelor. Pe lângă faptul că distrugerea pădurilor împiedică atenuarea schimbărilor climatice, zonele de ardere contribuie și în mod direct (prin emisiile de gaze cu efect de seră) la creșterea temperaturilor medii.
Protecția ecosistemelor terestre: așa cum demonstrează cazul din 2021 din Turcia sau incendiile spaniole din 2022, focului nu îi pasă dacă o anumită zonă este protejată sau câte specii găzduiește. Dacă aceste zone sunt distruse sau deteriorate, indirect are multe efecte negative asupra ecosistemului terestru.

O problemă si viziune arzătoare

În Europa, temperatura este de așteptat să crească în următoarele decenii, iar seceta de vară este probabil să crească, în special în zonele sudice. Condițiile de vreme caldă și uscată sunt favorabile incendiilor de vegetație, prin urmare se așteaptă o creștere a frecvenței și intensității acestora pe continent (situația va fi mai favorabilă doar în câteva zone nord-europene), mai ales în regiunile mediteraneene, unde deja se confruntă adesea cu pericolul de incendiu.

Dacă temperatura medie crește cu 3 grade față de valoarea actuală, numărul persoanelor care sunt expuse unui risc ridicat sau extrem de incendiu timp de cel puțin 10 zile pe an poate crește cu 15 milioane. Pe termen lung, o preferință pentru specii mai puțin inflamabile sau păduri mixte poate fi, de asemenea, o soluție. În plus, gestionarea conștientă a zonei poate reduce și vulnerabilitatea, de exemplu obstacolele naturale (terenele agricole) pot fi folosite pentru a preveni răspândirea incendiului și astfel pentru a reduce dimensiunea zonelor arse.

Importanța pădurilor nu poate fi subliniată, ele oferă multe servicii ecosistemice. Pe lângă reglementarea climei, acestea joacă, de asemenea, un rol semnificativ în ciclul carbonului și al apei, în biodiversitate și purificarea aerului; oferă și habitat, hrană, medicamente, cherestea și locuri de muncă. De aceea, este important să începem cât mai curând posibil o reducere radicală a emisiilor de gaze cu efect de seră — este singura modalitate de a reduce dezvoltarea condițiilor favorabile pentru incendiu.

*Acest articol a fost publicat inițial în Masfelfok.hu (scris de către dr. Kis Anna Meteorolog, doctor în științe ale Pământului, asociat științific al Departamentului de Meteorologie a ELTE), apoi tradus și editat pentru InfoClima și completat cu date suplimentare oferite de Alex Luchiian.

Sorin Cebotari 6/15/23 Sorin Cebotari 6/15/23

De ce, când și cum crește nivelul mărilor și cum ne afectează?

Din 1989 până în 2017, nivelul oceanului planetar a crescut cu 10 cm. Chiar dacă creșterea nu pare mult, abia ajungându-ne pană la nivelul gleznei, raportată la suprafața Oceanului Planetar, înseamnă un surplus de 36,000,000,000,000,000 litri de apa, adică 36 de catralioane de litri de apă sau 144 de milioane de piscine olimpice pline cu apă.

Când vorbim de schimbările climatice unul din primele efecte la care ne gândim este cel legat de nivelul marilor și oceanelor planetare. În ultimele 3 decenii, datele satelitare de la NASA arată o creștere de ~ 10 cm a Oceanului Planetar.

Chiar dacă creșterea nu pare mult, raportată la suprafața Oceanului Planetar, înseamnă un surplus de 36,000,000,000,000,000 litri de apă, adică 36 de catralioane de litri de apa sau 144 de milioane de piscine olimpice pline cu apă. Această creștere în volumul de apă continuă în prezent și se datorează în mare parte activităților umane.

Zonele costiere ale marilor continente sunt expuse acestui risc, fiind foarte populate și mari centre economice. Orașe precum New York, Manila sau Veneția sunt deja afectate și necesită adoptarea a unor planuri complexe de adaptare și mitigare la o problema globală.

Nivelul Mărilor este important

Nivelul mărilor este una dintre interfețele esențiale ale Terrei. Formele de viață, depozitele sedimentare și geologia, toate depind și sunt influențate de această interfață.

Vizualizare a creșterii nivelurilor mărilor în intervalul 1993-2022
Credit: NASA's Scientific Visualization Studio

În plus, civilizația umană este in esență una maritimă. Porturile antice înfloreau pentru că beneficiau de transport de marfă facil pe distanțe lungi iar acest lucru a rămas neschimbat până în prezent permițându-ne să ne aprovizionăm cu mai toate bunurile de consum din China. Transportul împreună cu accesul mai facil la resurse a determinat ca cele mai mari concentrări de populație să se afle în zonele costiere, unde regăsim megalopolisuri precum New York, Tokyo, Shanghai, Londra sau Laos. De aceea, este important sa știm ce se întâmplă cu nivelul mărilor și oceanelor, chiar dacă locuim pe uscat, departe de acestea, pentru că inundarea țărmurilor va duce la o perturbare a întregului sistem economic și social global.

Măsurătorile satelitare ale Nivelurilor Mărilor

Intervalul ultimelor 3 decenii a fost acoperit aproape în totalitate de măsurători precise și globale ale nivelului mării făcute cu ajutorul sateliților. De la lansarea primului satelit pentru măsurarea nivelului oceanelor în 1993 și până acum, o flotă de sateliți (precum Jason) s-au alăturat misiunii de a carta suprafața oceanelor cu o recurență de 10 zile.

Evoluția nivelului mării la scară globală din ultimele trei decenii poate fi aproximat de o linie continuă, cu o creștere medie de 3.5 mm/an după ultimele date, și în ușoară accelerare. În schimb, dinamica nivelului mării se complică mult mai puternic când considerăm un bazin semi-închis precum Marea Neagră care comunică cu Mediterana prin strâmtorile Bosfor și Dardanele și apoi cu Oceanul Planetar prin strâmtoarea Gibraltar. Nivelul Mării Negre este influențat puternic de factori locali precum debitul Dunării și al celorlalte râuri tributare, presiunea atmosferica sau evaporația, ceea ce face ca variațiile sa fie mult mai puternice, de +/- 10 cm în câțiva ani, dar cu o tendința de creștere, per total mai mică comparat cu evoluția planetară (+1.54 mm/an).

De fapt, puține zone de pe glob înregistrează o creștere exactă de 3.5 mm/an. Cele mai multe zone sunt fie peste, fie sub această valoare și se datorează dinamicii oceanice și atmosferice. Spre exemplu, estul Oceanul Pacific crește cu 1 mm/an în timp ce partea vestică cu 5 mm/an. Diferența se datorează intensității fenomenelor de La Nina și El Nino din această perioadă, care modulează viteza vântului și «împing» mai mult masele de apă spre vest.

De asemenea, curenții migrează și își schimbă intensitatea împreuna cu vârtejurile ciclonale și anticiclonale. Aceștia își modifică poziția și intensitatea și apar pe hartă ca niște pistrui mai colorați.

Regiuni din Oceanul Sudic, lângă Antarctica, odată cu topirea calotei glaciare înregistrează paradoxal scăderi ale nivelului, chiar dacă se eliberează apă. Topirea calotei determină de fapt o scădere a gravitației, și deci a atracției gravitaționale a apei în această zonă.

Nivelul Mării măsurat la țărm este relativ

Dacă astăzi sateliții ne permit să avem o vedere absolută asupra Nivelului Mării pe tot Pământul, la rezoluție milimetrică, în trecut măsurătorile se făceau numai cu ajutorul maregrafelor, aflate în dreptul unui oraș costier. Cele mai vechi maregrafe sunt în Amsterdam (încă din 1700), Liverpool (1768) și Stockholm (1774), și la Sulina pentru Marea Neagră în sec XIX.

Pe țărm totuși, lucrurile sunt și mai complicate. Maregrafele prezintă o problemă intrinsecă, ele masoară nivelul mării relativ, adică raportat la substratul geologic pe care se află, și nu la un nivel ‘0’ absolut. De aceea, subsidența locală și compactarea sedimentelor sau tectonica afectează puternic tendințele maregrafelor. Spre exemplu, în Stockholm, nivelul mării este în scădere din cauza unui fenomen numit ridicare glacio-izostatica a scoarței terestre, care a fost în trecut apăsată de calota glaciară. Odată ce scoarța a fost eliberată de gheață după era glaciară, a început să se înalțe, și implicit nivelul mării relativ să scadă. Manila reprezintă un exemplu în care subsidența locală antropogenică și extracția de apă au determinat scufundarea orașului cu jumătate de metru, respectiv creșterea nivelului relativ marin cu aceeași valoare.

Nivelul Mărilor din trecut

Cunoașterea nivelului mării în dreptul orașelor nu se limitează la perioada recentă. Utilizând markeri biologici, se poate cunoaște evoluția nivelului relativ încă din antichitate.

Săpăturile din portul Marsiliei (Franța) au scos la lumină limita superioară a unui crustaceu marin (Balanus) care s-a fixat pe țărușii de pe cheiurile romane ale portului. Partea lui superioară indică nivelul maxim pe care nivelul mării il poate atinge ținând in cont variații periodice precum mareele. Măsurând diferența altimetrică superioară dintre populațiile fosile și cele contemporane, este posibil să se deducă cu precizie de 5 cm nivelurile mării din antichitate. Datarea cu radicarbon (14C), poate constrange orizontul temporal in care acel crustaceu a crescut. Aplicând această metodă, cercetările de la Marsilia au arătat că nivelul mării de acum 5000 de ani era cu 1.5 m mai coborât, similar cu multe dintre porturile antice ale Mediteranei care se află acum acoperite de mare.

La ce să ne așteptăm în viitor cu Nivelul Mărilor

Veneția, un oraș care se află aproape de nivelul 0 al mării, este deosebit de vulnerabil la creșterea nivelului mării. Inundațiile excepționale, care se produc la maree înalte împreună cu furtuni sunt din ce in ce mai frecvente. Din 1872, de când se țin astfel de evidențe, au avut loc 25 de inundații. Două treimi dintre acestea au fost înregistrate în ultimii 20 de ani, iar o cincime din total în perioada 12 noiembrie - 23 decembrie, 2019. Pentru Veneția, chiar și o creștere aparent nesemnificativă de câțiva centimetri crește detectabil frecvența inundațiilor.

Modelele care țin cont de încălzirea globală prevăd o probabilă creștere a nivelului mării de 0.5 până la 1 m în 2100. Un studiu recent, bazat pe cele mai precise date topografice globale, estimează că 410 milioane de oameni vor fi afectate de creșterea frecvenței inundațiilor datorate creșterii nivelului mării.

Dr. Florin Zăinescu

Florin este cercetător, contributor InfoClima. Subiecte: Geomorfologie costieră, Climatul recent, Schimbările climatice și impactul asupra sistemelor costiere.

Vlad Zamfira 12/19/22 Vlad Zamfira 12/19/22

10 puncte cheie ale anului 2022- O retrospectivă InfoClima

Tranziția energetică, fenomenele extreme ale acestui an și influența schimbărilor climatice asupra acestora, politici și strategii la nivel global pentru adaptarea, mitigarea și combaterea acestora, toate și multe altele au fost subiecte discutate în acest an.

Anul 2022 a fost unul marcat în mod direct și indirect de schimbările climatice. De la declanșarea conflictului armat în estul Europei între Rusia și Ucraina și ramificațiile acestuia privind tranziția și securitatea energetică a Europei, la rezultatele raportului IPCC și răspunsul oarecum timid la nivel global prin COP 27, cert este că în 2022 subiectul schimbărilor climatice a fost unul însemnat. Așadar, am adunat la final de an 10 subiecte importante analizate de cercetătorii noștri în cadrul platformei InfoClima. Tranziția energetică, fenomenele extreme ale anului 2022 și influența schimbărilor climatice asupra acestora, politici și strategii la nivel global pentru adaptarea, mitigarea și combaterea acestora, toate și multe altele au fost subiecte discutate în acest an.

1. Începutul anului a adus vești sumbre cu escaladarea conflictului militar dintre Ucraina și Federația Rusă. Însă situația la nivel global era îngrijorătoarea chiar și înainte izbucnirii acestui război. Dincolo de impactul devastator la nivelul infrastructurii sociale, economice și pierderile de vieți rezultate, războaiele și militarizarea excesivă sunt o sursă majoră de poluare. De la distrugerea intenționată sau neintenționată a resurselor naturale (păduri, bazine acvatice, deversarea rezervelor de petrol), mașinăria militară globală este printre cei mai mari poluatori la nivel mondial. Conform unui studiu publicat de Brown University în 2019, Pentagonul/ Ministerul apărării Americane produce mai multe emisii GES decât întregul stat suedez. Pentru mai multe detalii pe acest subiect vă invităm să revizitați articolul publicat la începului acestui an.

2. Transportul (inclusiv aviația internațională) este singurul sector în care emisiile de gaze cu efect de seră (GES) nu au scăzut între 1990 - 2019 în UE, înregistrând o creștere de 33%. În acest context, deși trebuie să construim mai multe drumuri, trebuie să punem accentul în primul rând pe echiparea acestor drumuri pentru viitor și trebuie să investim mult mai mult în alternative durabile, cum ar fi căile ferate și rețelele sigure pentru călătorii active. În acest sens Dr. Lorena Axinte a discutat câteva soluții în articolul intitulat “Cum ne deplasăm pentru a nu mai alimenta schimbările climatice? Tot pe acest subiect Christian Roca (Ing.) aducea în discuție necesitatea reducerii emisiilor GES prin intermediul investițiilor în infrastrura feroviară în România.

3. Europa se confruntă în continuare cu dificultăți în a își reduce dependența de petrolul dar mai ales de gazul rusesc. Într-un articol bazat pe raportul Agenției Internaționale a Energiei (IEA) discutam despre un un plan cu 10 puncte pentru reducerea dependenței Uniunii Europene de gazul rusesc. Acest plan includea și răspunsurile furnizate de Barbara Pompili, ministru francez al tranziției ecologice, și Kadri Simson, comisar European al energiei la acel moment.

Cele 10 puncte vizau măsuri luate în privința alimentării cu gaz rusesc, o reorientare a sectorului energetic European, progresul tehnologic pentru micșorarea consumului existent și creșterea randamentului.

4. Legat de subiectul punctului anterior, cercetătorii InfoClima au readus în discuție necesitatea accelerării tranziției energetice în România. Printre recomandările acestui articol se numărau 5 linii de acțiune pentru a reduce costurile energiei și a crește reziliența față de crizele energetice globale în România:

Susținerea fără echivoc, pe toate căile administrative, a dezvoltării sectorului energiei regenerabile ca principală strategie energetică pentru România.
Dezvoltarea mecanismelor tehnice și legislative ce ar crește încrederea investitorilor privați și ar încuraja investițiile în sectorul energiilor regenerabile în România pentru următorii 10-20 de ani.
Acceptarea și implementarea soluțiilor de generare descentralizată și creștere a eficienței energetice a locuințelor ca modalitate de scădere a sărăciei energetice.
Susținerea tranziției energetice atât la nivel macro (capacități de generare mari), cât și la nivel micro (gospodării), prin instrumente legislative și tehnice.
Limitarea investițiilor în proiecte noi pe gaz natural, susținerea dezvoltării rețelelor urbane de căldură, cât și electrificarea tuturor sectoarelor energetice acolo unde este posibil: încălzire, industrie și transport.

De asemenea articolul venea cu o observație foarte importantă și relevantă mai ales în contextul din prezent unde multe țări apelează la o creștere a producției energiei provenite din procesarea cărbunelui, Anglia spre exemplu dorind să deschidă o nouă mină de cărbuni pentru prima dată în peste 30 de ani. Conform studiului Aurora, susținerea artificială a producției energiei pe bază de combustibili fosili și cărbune poate duce la o creștere cu 50% a prețurilor la energia electrică până în 2030, comparativ cu o creștere de doar 8% în cazul în care am susține tranziția spre energie regenerabilă.

5. Raportul IPCC al acestui an a adus vești îngrijorătoare iar punctele cheie au inclus faptul că:

Schimbările climatice duc la creșterea mortalității, distrug natura și fac lumea mai săracă
Eforturile pentru adaptare la schimbările climatice sunt sub-finanțate și nu pot fi o alternativă la reducerea emisiilor.
Impactul schimbărilor climatice este resimțit în fiecare colț al planetei, totuși cele mai expuse rămân țările sărace.

Pentru a limita creșterile temperaturii globale la 1.5°C față de nivelul preindustrial, la sfârșitul acestui secol, va trebui să ajungem la zero emisii nete de dioxid de carbon la începutul anilor 2050 și să atingem vârful emisiilor către 2025. Sectorul energetic, industria, aglomerările urbane sau agricultura sunt printre cele mai importante linii de acțiune unde am putea înregistra succese majore și rapide. Soluțiile de captare a dioxidului de carbon din aer vor trebui folosite pentru a ajunge la neutralitatea climatica și a o menține, mai ales în cazul depășirilor temporare ale limitei de 1,5 °C.

6. În acest sens, o resursă prețioasă la nivel global dar și în România pentru stocarea gazelor cu efect de seră, în special dioxidul de carbon, sunt turbăriile. Un articol scris de Ana-Maria Pop descria cum deși turbăriile din România sunt benefice pentru mediul înconjurător, majoritatea se degradează accelerat în ultimele decenii, atât din cauze naturale, cât și antropice. Mai mult de-atât, cantitățile de CO2 și gaz metan emanate în atmosferă de aceste ecosisteme fragile joacă un rol important în politicile ce vizează neutralitatea climatică.

Sprijinul oferit în ultimii șapte ani prin fonduri europene poate susține intervenții de restaurare pentru un număr limitat de turbării, fiind necesare atât identificarea de noi modalități de finanțare a unor proiecte de biodiversitate, dar și eforturi suplimentare din partea altor entități cu preocupări în acest domeniu nu doar pentru protecția lor dar și pentru valorificarea lor economică (turistică, în acest caz). Doar un sfert din turbăriile degradate (45 din 218) sunt prinse astăzi în programe de restaurare.

7. Unul din cele mai importante evenimente politice cu impact asupra climei ale acestui an in Europa a fost votul în cadrul Parlamentului European pentru ca toate autoturismele și autoutilitarelor noi, începând din 2035 să nu producă emisii de CO2. Practic aceasta ar însemna ca până la acea dată, marii producători să livreze pe piață doar autovehicule nepoluante.

Acest vot este foarte important din punct de vedere al politicilor climatice. În ultimul deceniu la nivelul Uniunii Europene vânzările de mașini au crescut (înainte de pandemie și actuala criză a cipurilor). În 2019 numărul mașinilor în cadrul UE a crescut cu 1,8% față de anul anterior, numărul mașinilor în circulație ajungând la 242.7 milioane, România înregistrând cea mai mare creștere (+7%).

Sub 5% din totalul acestor mașini erau electrice și/sau hybrid. Vehiculele mari (camioane, autobuze, dube ș.a) în proporție de peste 90% au motoare diesel iar în 2019 doar 0,6% din totalul autobuzelor din UE era electric.

Așadar toți acești factori contribuie semnificativ la gradul emisiilor CO2 și alte noxe, emisii ce trebuie frânate considerabil pentru a atinge cerințele tratatului climatic de la Paris și implicit pentru îmbunătățirea calității aerului mai ales în mediile urbane. Noi standarde în privința emisiilor pot accelera tranziția către vehicule electrice care la rândul ei vor necesită o infrastructură upgradată a punctelor de încărcare și a rețelelor energetice.

8. Secetele au făcut ravagii în acest an în Europa, inclusiv în România. Articolul Monicăi Ioniță-Scholz a explicat cum contribuie schimbările climatice la apariția secetei și a explicat în detaliu tipologiile secetelor (meteorologică, agricolă, hidrologică, ecologică și socio-economică). Situația în România este îngrijorătoare pentru că au fost observate schimbări semnificative ale condițiilor de secetă în lunile de vară (adică o tendință semnificativă de uscare) în special în partea de est a țării. Aproape 60% din suprafața României, care cuprinde atât zonele arabile cât și cele agricole, inclusiv zonele forestiere, sunt în proces de aridizare. Dobrogea și aridizarea accentuată a acestei regiuni reprezintă un semnal de alarmă, fapt discutat și într-un articol InfoClima despre impactul schimbărilor climatice asupra viticulturii și vinurilor dobrogene.

9. Subiectul cripto-monedelor a căpătat amploare în acest an pe fondul prăbușirii a largi segmente ale acestui sector, unul care promitea să devină o alternativă la instrumentele financiare tradiționale, cu riscul de a submina eforturile globale de a limita și combate efectele schimbărilor climatice.

Potrivit cercetătorilor de la Universitatea Cambridge mineritul de Bitcoin consumă aproximativ 120 TW/h pe an, cam cât consumul anual de electricitate al Argentinei și mai mult decât consumă împreună giganții tech Apple, Google, Microsoft și Facebook. Pentru a pune lucrurile în perspectivă, e suficient să ne gândim că dacă Bitcoin ar fi o țară, atunci s-ar clasa în top 30 cele mai mari consumatoare de energie, depășind țări precum Columbia sau Cehia.

Cercetătorii InfoClima au discutat despre impactul economic, energetic și climatic al cripto-monedelor în următorul articol.

10. Finalul acestui an a adus mult așteptatul COP 27, o conferință ce trebuia să fie una a implementării politicilor climatice la nivel global. Printre cele mai semnificative realizări ale acestei conferințe se numărau următoarele:

Anunțul lui António Guterres cu privire la un plan de 3,1 miliarde USD pentru a se asigura că toate persoanele de pe planetă sunt protejate de sisteme de avertizare timpurie în următorii cinci ani.
Lansarea unui plan condus de G7, denumit Facilitatea de finanțare a Scutului Global, pentru a oferi finanțare țărilor care suferă de dezastre climatice.
Anunțarea unei noi finanțări în valoare totală de 105,6 milioane USD de la țări precum Danemarca, Finlanda, Germania, Irlanda, Slovenia, Suedia, Elveția și regiunea valonă a Belgiei. Acestea au subliniat necesitatea unui sprijin și mai mare pentru fondurile Fondului Global de Mediu, care vizează nevoile imediate de adaptare la schimbările climatice ale statelor cu altitudine redusă și cu venituri mici.
Noul Parteneriat indonezian pentru o tranziție energetică echitabilă, anunțat în cadrul summitului G20 desfășurat în paralel cu COP27, va mobiliza 20 de miliarde USD în următorii 3 până la 5 ani pentru a accelera o tranziție energetică echitabilă.
S-au înregistrat progrese importante în ceea ce privește protecția pădurilor, odată cu lansarea Parteneriatului liderilor pentru păduri și climă, care are ca obiectiv să reunească acțiunile guvernelor, ale întreprinderilor și ale liderilor comunităților pentru a stopa pierderea pădurilor și degradarea terenurilor până în 2030.
Lansarea unui pachet /masterplan de 25 de noi acțiuni de colaborare pentru accelerarea decarbonării a cinci domenii-cheie: energie, transport rutier, oțel, hidrogen și agricultură.

Articolul InfoClima cuprinde un sumar al realizărilor și eșecurilor la COP 27 dar și un reportaj de la fața locului realizat de Anca Iosif.

Așadar, anul 2022 a fost unul foarte încărcat și marcat de evenimente geopolitice, climatice ce au afectat România, Europa și întreaga planetă. Cu ocazia sfârșitului acestui an va invităm să revizitați materialele scrise de cercetătorii rețelei InfoClima ce au acoperit o gamă foarte largă de subiecte de la tranziția energetică și impactul industriilor asupra mediului la fenomenele extreme ale acestui an precum secete, aridizare, valuri de căldură și impactul acestora asupra vieții noastre de zi cu zi.

Bogdan Antonescu 12/6/22 Bogdan Antonescu 12/6/22

Sunt fenomenele meteo din 2022 o consecință a schimbărilor climatice?

Anul 2022 a fost unul al fenomenelor extreme în Europa. Valurile de căldură, perioadele cu secetă și incendiile de vegetație au avut un impact foarte mare în multe regiuni ale Europei în special în vara acestui an. Sunt fenomenele extreme o consecință a schimbărilor climatice sau a variabilității naturale? Pentru a putea răspunde la această întrebare vom analiza pe rând evoluția și impactul valurilor de căldură, perioadelor cu secetă și incendiilor de vegetație din 2022.

Anul 2022 a fost unul al fenomenelor extreme în Europa. Valurile de căldură, perioadele cu secetă și incendiile de vegetație au avut un impact foarte mare în multe regiuni ale Europei în special în vara acestui an. Sunt fenomenele extreme o consecință a schimbărilor climatice sau a variabilității naturale? Pentru a putea răspunde la această întrebare vom analiza pe rând evoluția și impactul valurilor de căldură, perioadelor cu secetă și incendiilor de vegetație din 2022.

Valurile de căldură

În 2022, fiecare lună de vară a fost marcată de valuri de căldură — dintre care unele cu un impact major. În iunie, în cea mai mare parte a Europei au fost înregistrate temperaturi mai mari decât media 1991–2020. Peste 40°C și valuri de căldură au fost observate în special în Franța, Spania și Italia. Au fost stabilite noi recorduri de temperatură în Franța, la Biarritz (42.9°C) și în Spania, la San Sebastián (39.7°C).

La mijlocul lui iulie, o zonă cu presiune ridicată s-a instalat deasupra vestului Europei. Această zonă a adus un cer senin și foarte multe precipitații. În plus, a existat și un flux de aer cald dinspre partea de nord a Africii către Europa. Combinația dintre zona cu presiune ridicată și acest flux de aer cald a dus la apariția unor valurilor de căldură care s-au manifestat în cea mai mare parte a vestului Europei.

Și în luna august temperaturile au depășit media multianuală în cea mai mare parte a Europei, noi valuri de căldură fiind observate, de exemplu, în Ungaria.

Dintre toate valurile de căldură din 2022, remarcabil a fost cel care a afectat o mare parte a Marii Britanii între 18 și 19 iulie (Figura 1). Pentru prima dată au fost prognozate temperaturi de peste 40°C în Marea Britanie. Astfel de temperaturi nu au mai fost până în prezent înregistrate de când se fac observații meteo în această regiune. Pentru acest val de căldură Met Office a emis prima avertizare cod roșu pentru temperaturi extreme pentru partea centrală, de nord, est și sud-est a Marii Britanii. În afară de avertizarea meteo, Health Security Agency a emis și o alertă privind impactul valului de căldură. Nivelul de alertă a fost 4, ceea ce înseamnă că valul de căldură era prognozat să aibă un impact mare inclusiv asupra populației sănătoase, nu doar în cazul grupurilor cu risc ridicat. Pe 19 iulie 40.3°C au fost înregistrate în Marea Britanie, depășind cu 1.6°C recordul stabilit în 2019. Aici se adaugă și recorduri regionale observate la 46 de stații meteo. A fost stabilit și un record pentru temperatura minimă din timpul nopții de 25.8°C (doborând 1.9°C recordul anterior din 1990).

*Figura 1: Evoluția stresului termic în Europa între 17-20 iulie 2022 utilizând indicele biometeorologic* *UTCI (Universal Thermal Climate Index)*. UTCI (în °C) descrie modul în care organismul uman resimte condițiile atmosferice, în special temperatura mediului înconjurător, umiditatea, vântul și radiația solară. Stresul termic este determinat de UTCI astfel: UTCI >46°C - stres extrem la căldură; 38–46°C - stres foarte ridicat la căldură; 32–38°C - stres ridicat la căldură; 26–32°C - stres moderat la căldură; 9–26°C - fără stres termic; 9–0°C - stres redus la frig; 0 – -13°C stres moderat la frig; -13 – -27°C - stres ridicat la frig; -27 – -40°C - stres foarte ridicat la frig; <-40°C - stres extrem la frig.

Cât de neobișnuit este un astfel de eveniment pentru Marea Britanie? Un studiu publicat în 2020 de către o echipă de cercetători de la Met Office Hadley Centre a arătat că temperaturile peste 35°C sunt observate din ce în ce mai frecvent în sud-estul Marii Britanii, în timp ce până în 2100 în multe zone din nord există probabilitatea ca valorile 30°C să fie depășite cel puțin o dată pe deceniu. Verile cu zile în care temperatura să depășească 40°C oriunde în Marea Britanie sunt în prezent observate odată la 100-300 de ani. Însă autorii studiului au arătat că fără o reducere a emisiile gazelor cu efect de seră, zilele cu temperaturi peste 40°C vot fi observate în Mare Britanie odată la 3,5 ani până în 2100.

Însă acesta este un cadru general în ceea ce privește temperaturile extreme din Marea Britanie. Putem atribui în particular valul de căldură din 18-19 iulie schimbărilor climatice? Pe 28 iulie o echipă de internațională cercetători au publicat pe site-ul World Weather Attribution un articol în care au analizat în detaliu valul de căldură din Marea Britanie din perspectiva schimbărilor climatice. Rezultatele au arătat că, chiar dacă valurile de căldură sunt un fenomen observat din ce în ce mai frecvent în Europa în ultimii ani, valul de căldură din 18-19 iulie a fost unul extrem și foarte rar în climatul actual. De exemplu, temperaturile medii observate în cele două zile ale evenimentului (18-19 iulie) sunt observate odată la 100 de ani în climatul actual, iar cele maxime odată la 1.000 de ani. De asemenea, probabilitatea de a observa un astfel de eveniment într-un climat cu 1.2°C mai rece (în cazul în care nu ar exista schimbări climatice) este extrem de mică și statistic imposibilă la 2 din 3 stații meteo analizate. În concluzie, putem atribui valul de căldură din Marea Britanie schimbărilor climatice antropice.

De remarcat este și impactul valurilor de căldură din 2022. Astfel, valurile de căldură au dus la mai mult de 22.000 decese. Deoarece cele mai multe decese nu pot fi atribuite direct temperaturilor extreme și valurilor de căldură, în statistică se analizează numărul de decese în exces („excess mortality”) ceea ce înseamnă numărul de decese într-o anumită perioadă în comparație cu o valoare statistică de referință (numărul așteptat de decese).

În 2003, mai mult de 70,000 decese au fost asociate unui val de căldură care a afectat Europa, cele mai multe decese fiind înregistrate în Franța. Acest eveniment a determinat mai multe țări să implementeze măsuri (de exemplu, avertizări) pentru a reduce impactul valurilor de căldură. Este posibil ca aceste măsuri să fi contribuit la reducerea impactului valurilor din 2022. Anul acesta Franța a raporta 10.420 decese în total, urmată de Spania (4.655 decese), Germania (4.500 decese) și Marea Britanie (3.271 decese).

Seceta

Lipsa de precipitații din primele trei luni ale anului (în special în partea de est a Europei) a dus la instaurarea unei perioade de secetă. În aprilie, mare parte din Europa era afectată de o secetă severă. Condițiile de secetă au continuat să se intensifice și să se extindă și s-au combinat cu valurile de căldură din mai și iunie. La sfârșitului lunii iunie (comparativ cu lunile anterioare) impactul perioadei cu secetă s-a intensificat în Franța, România și regiunile învecinate, vestul Germaniei și câteva regiuni din zona Mediteraneană. Raportul pe luna august al JRC Global Drought Observatory arăta că 47% din Europa se afla sub condiții de avertizare privind seceta (ceea ce înseamnă că solul este foarte uscat) și 17% în condiții de alertă (ceea ce înseamnă cî vegetația este afectată) (Figura 2). Regiunile cele mai afectate de secetă au fost: Italia, Spania, Portugalia, Franța, Germania, Țările de Jos, Belgia, Luxemburg, România, Ungaria, nordul Serbiei, Ucraina, Moldova, Irlanda și Marea Britanie (Figura 3).

*Figura 2: Evoluția perioadelor cu secetă din Europa între 1 ianuarie și 30 septembrie. În animație este reprezentat* *Combined Drought Indicator (CDI). Sura:* *European Drought Observatory* /*Copernicus Emergency Management Service*.

*Figura 3: Evoluția perioadelor cu secetă din Europa între 1 ianuarie și 30 septembrie. În animație este reprezentat anomalia umidității din sol.*
*Sursa:* *European Drought Observatory* /*Copernicus Emergency Management Service*.

Am asistat, asfel, la efecte compuse și în cascadă care pot fi atribuite schimbărilor climatice.
În octombrie 2022, un studiu realizat de World Weather Attribution a arătat că perioade cu secetă precum cea din acest an pot apărea în emisfera nordică o dată la 20 de ani în climatul actual.
Într-o lume fără schimbări climatice astfel de evenimente pot fi observate odată la aproximativ 400 de ani.

Analiza celor de la World Weather Attribution s-a concentrat pe seceta agricolă și ecologică analizând conținutul de umezeală din sol la suprafață (i.e., conținutul de umezeală în primii 7 cm) și din zona rădăcinilor (i.e., conținutul de umezeală din primii 100 cm).

Pentru Europa centrală și de vest rezultatele au arătat că schimbările climatice au crescut de 3-4 ori probabilitatea de apariție a secetei ecologice și cu 5-6 ori a celei agricole.
De asemenea, modele numerice analizate au indică că probabilitatea de apariție a secetei agricole va continuă să crească odată cu încălzirea globală, ceea ce este în concordanță cu proiecțiile pe termen lung incluse în ultimul raport IPCC.

Incendiile de vegetație

Valurile de căldură și secetele detaliate mai sus au creat condiții și pentru apariția susținută a incendiilor de vegetație. Din rezultatele preliminarii, anul 2022 pare să fie un an record în ceea ce privește impactul acestora (Figura 4). Datele furnizate de European Forest Fire Information System arată că între ianuarie și noiembrie 2022 au fost detectate 2705 incendii de vegetație în Europa, de aproximativ trei ori mai multe decât media 2006–2021 (885 incendii). Aceste incendii au dus la distrugerea a 786.049 hectare de vegetație, cele mai afectate țări fiind: Spania (308.112 hectare), România (154.722 hectare), Portugalia (104.379 hectare) și Franța (66.393 hectare).

Suprafața totală afectată de incendiile de vegetație din 2022 este de aproximativ 2,5 mai mare decât media 2006–2021.

Figura 4 - Numărul cumulat de incendii de vegetație (stânga) și suprafața cumulată distrusă de incendiile de vegetație (dreapta, hectare) din Europa în 2022 (8 ianuarie - 26 noiembrie). Datele privind din baza de date a *European Forest Fire Information System. Doar incendiile de vegetație care au distrus o suprafață mai mare de 30 hectare au fost incluse în analiză.*

Concluzii

Vara anului 2022, cu toată suita de fenomene extreme care au afectat arii extinse, ne oferă o imagine a viitorului.

Schimbările climatice — al căror semnal se adaugă peste variabilitatea naturală — vor duce la mai multe valuri de căldură cu intensitate și durată mai mare și la perioade mai extinse cu secetă în Europa.
Se vor crea, astfel, mai frecvent condiții pentru apariția și propagarea incendiilor de vegetație.

În viitor este necesar nu doar să reducem emisiile gazelor cu efect de seră, ci să îmbunătățim și să dezvoltăm noi măsuri — avertizări meteo specifice, studierea efectului fenomenelor meteo asupra sănătății — pentru a reduce impactul crescător al fenomenelor meteorologice extreme.

Dr. Bogdan Antonescu

Este fizician specializat în fizică atmosferei, interesat de istoria, climatologia, procesele fizice și impactul fenomenelor meteorologice extreme. În prezent conduce proiectul Extreme weather events in the future climate of Romania (ClimExRo) care își propune, printre altele, să aducă cercetările din mediul academic mai aproape de public. Mai multe detalii despre acest proiect puteți găsi pe pagina proiectului.

Vlad Zamfira 11/21/22 Vlad Zamfira 11/21/22

Schimbările Climatice și influența acestora asupra vinului Românesc- Cazul Dobrogei

Dobrogea reprezintă un caz aparte unde secetele și desertificarea amenință una din cele mai productive și de renume regiuni viticole ale României

Schimbările climatice au avut în acest an un impact puternic asupra agriculturii din România prin secete și valuri de căldură prelungite. De asemenea, în ultimele decenii sectorul viticol, unul foarte important România fiind al 7-lea producător de vinuri din Europa în anul 2021, a fost impactat datorită secetelor și fluctuațiilor semnificative ale precipitațiilor de-a lungul anilor. La Murfatlar am înregistrat o creștere a temperaturilor medii anuale cu 3-5 °C , o repartizare neuniformă a resurselor hidrice, alternând ani secetoși, precum 2001 și 2020 și ani ploioși precum 2005, 2010, 2013.

Dobrogea reprezintă un caz aparte unde secetele și deșertificarea amenință una din cele mai productive și de renume regiuni viticole ale României. Stațiunea de Cercetare-Dezvoltare pentru Viticultură și Vinificație Murfatlar gestionează date privind evoluția climatică încă din anii ’60 și ne oferă o perspectiva asupra cum schimbările climatice ne afectează soiurile autohtone de struguri și implicit cantitatea și calitatea vinurilor autohtone.

Viile bătrânei Dobroge se întind pe aproximativ 17000 ha, fiind încadrate în regiunea viticolă “Colinele Dobrogei” și cuprind patru podgorii: în N-V Sarica-Niculițel, în N-E Istria-Babadag, în S-E Murfatlar și în S-V Ostrov (destinată mai mult cultivării strugurilor pentru masă).

Ca soiuri de struguri pentru vin, cele mai des întâlnite sunt Fetească regală, Fetească albă și Fetească neagră – care, deși are ca loc de baștină Moldova, acestea dau constant vinuri de o deosebită calitate în Dobrogea, datorită condițiilor și solurilor locale.

Harta ariilor cu Fetească Neagră a Dobrogei

Stațiunea de Cercetare-Dezvoltare pentru Viticultură și Vinificație Murfatlar, amplasată în podgoria cu același nume și cu o activitate de peste un secol, are rolul de promotor al progresului în domeniu pentru regiunea Dobrogea. Încă din anii ’60, stațiunea gestionează baze de date prețioase privind evoluția climatică, datele de maturare a strugurilor diferitelor soiuri din zona, calitatea strugurilor și a vinurilor, etc. Pe baza acestor date se fac recomandări pentru alegerea soiurilor potrivite de plantat aici și pentru aplicarea tehnologiilor optime de cultură

Schimbările climatice și impactul acestora asupra viilor din Dobrogea

Schimbările climatice au deja un impact semnificativ asupra agriculturii, viticultura fiind una din ramurile vulnerabile având în vedere dependența de evoluția vremii pe parcursul perioadei de vegetație a viței de vie, precum și creșterea duratei și intensității fenomenelor meteorologice nefavorabile în acest context.

Podgoria Murfatlar se caracterizează printr-o climă continental-excesivă dată de contrastul pronunțat dintre iarnă și vară. Ariditatea specifică centrului viticol Murfatlar, caracterizată prin precipitații medii anuale de 420 mm din care doar jumătate cad în perioada de vegetație (aprilie-octombrie), este accentuată de vânturile frecvente întâlnite aproape zilnic.

Analiza evoluției principalilor parametri climatici înregistrați în podgoria Murfatlar pe o perioada de 30 de ani (1992-2021) explică modificări înregistrate în fenofazele de dezvoltare a viței de vie și în calitatea strugurilor și implicit, a vinurilor obținute aici.

Regimul termic se caracterizează printr-o creștere a valorilor medii anuale față de media multianuală înregistrată în perioada 1970-1990, de 11,5°C, cu aproximativ 0,9°C, observându-se un salt remarcabil în intervalul 2013-2020 când temperaturile medii anuale au variat între 14,5 ° C și 16,4 ° C (Figura 1).

Lipsa precipitațiilor sau distribuția neuniformă a acestora în timpul anului a determinat un deficit pronunțat de apă în anii : 1994 (-107,7 mm), 1999 (-55,5 mm), 2000 (-160,2 mm), 2001 (-219,9 mm), 2011(-109,2 mm), 2019 (-124,6 m) și 2020 (-168,1 mm). În schimb, în numeroși ani din intervalul analizat s-a înregistrat exces pluviometric, cele mai mari valori regăsindu-se în anii 2005 (+299 mm), 2010 (+274,3 mm) și 2013 (+291,1 mm) (Figura 2)

**Fig. 1**- Evoluția temperaturii medii anuale, Murfatlar, intervalul 1992-2021

**Fig. 2** – Deficitul și excesul hidric anual față de media de 420 mm, Murfatlar, intervalul 1992- 2021

În România suma optimă a precipitațiilor necesară desfășurării proceselor fiziologice și biochimice ale viței este de 250 – 300 mm (în perioada de vegetație). În cadrul centrului viticol Murfatlar suma medie multianuală (înregistrată în intervalul 1970 – 1990) a precipitațiilor căzute in perioada de vegetație este de 245,7 mm. În intervalul de studiu 1992 – 2021 evoluția valorilor precipitațiilor a avut o tendința de scădere mai ales după anul 2010 însumând cantități sub media multianuală în anii: 2011 (-199,9 mm), 2015 (-196,3 mm), 2016 (-221,8 mm), 2019 (-139,6 mm), 2020 (-161,7 mm). Un deficit hidric pronunțat s-a înregistrat și în anul 2000 când precipitațiile înregistrate în perioada de vegetație au însumat 220,0 mm. După cum se poate observa în Figura 3 precipitațiile au avut oscilații foarte mari până în 2000 după care, în următorii ani, amplitudinea acestora s-a redus având o tendința descendentă.

Figura 3 – Deficitul și excesul hidric din perioada de vegetație, Murfatlar, intervalul 1992- 2021

Soiurile autohtone românești în pericol? Un studiu legat de Feteasca regală și cea neagră

Ca soiuri reprezentative pentru zonă, au fost luate în studiu soiurile autohtone - Fetească regală și Fetească neagră.

În ceea ce privește evoluția fenofazelor viței de vie (dezmugurit, înflorit, creșterea boabelor, pârgă și maturitatea deplină) am observat modificări importante la ultimele două, pârgă și măturarea deplină, acestea declanșându-se mai devreme. Decalajul de realizare a pârgii între primii 10 ani și ultimii 10 ani de studiu a fost de 9 zile la Fetească neagră și 11 zile la soiul Fetească regală.

Maturitatea deplină a strugurilor a evoluat în funcție de soi și a fost afectată de creșterea temperaturilor și de frecvența crescută a numărului zilelor cu temperaturi maxime mai mari de 30°C înregistrată în lunile iulie și august.

Pentru perioada analizată, soiurile Fetească regală și Fetească neagră au atins maturitatea deplină cel mai devreme în prima decadă a lunii septembrie, cu 7-10 zile mai devreme față de intervalul 1970-1990.. La soiul Fetească regală dată medie de realizare a maturității depline în intervalul 1992-2011 a fost 16 - 17 septembrie iar după 2012 această a fost în jurul datei de 8 septembrie. La soiul Fetească neagră dată medie de realizare a maturității depline a strugurilor a fost înregistrată în intervalul 21 - 20 septembrie în perioada 1992-2011, iar după 2012 aceasta a fost înregistrată în jurul datei de 10 septembrie.

În ceea ce privește data recoltării, la ambele soiuri se observă o tendința de scădere: cu 12 zile la Fetească regală - de la 24 septembrie dată medie a intervalului 1992-2001 la 12 septembrie, data medie a intervalului 2012-2021 și cu cu 6 zile la Fetească neagră - de la 22 septembrie, data medie a intervalului 1992-2001, la 16 septembrie, data medie a intervalului 2012-2021, (Figurile 4 si 5).

**Fig. 4** – Dinamica recoltării la soiul Fetească regală în intervalul 1992-2021

**Fig. 5**– Dinamica recoltării la soiul Fetească neagră în intervalul 1992-2021

În ceea ce privește calitatea producțiilor de struguri, până în anul 2012 concentrația strugurilor în zaharuri se situase, în medie, sub 210 g/l. La soiul Fetească regală concentrația zaharurilor la recoltare a crescut, atingând un maxim de 221,4 g/l în 2015. Și la soiul Fetească neagră acumularea zaharurilor a avut o tendința de creștere spre sfârșitul perioadei de studiu. Strugurii au acumulat o concentrație în zaharuri mai mare, atingând valori de peste 240 g/l (în 2019 -257,4 g/l zaharuri și în 2020- 256,4 g/l zaharuri) fapt ce a permis obținerea unor vinuri cu un potențial alcoolic de peste 14 % vol. alc.

Următoarele decenii, unele cu provocări pentru sectorul vinurilor din Dobrogea și România

În concluzie, la Murfatlar înregistrăm o creștere a temperaturilor medii anuale cu 3-5 °C, o repartizare neuniformă a resurselor hidrice, înregistrând ani secetoși, precum 2001 (-220 mm) și 2020 (-168 mm) față de o medie de 420 mm și ani ploioși precum 2005, 2010, 2013 cu un exces de peste 270 mm. Deja Dobrogea este una din cele mai afectate zone in termeni de aridizare din Romania.

Deși în majoritatea anilor de studiu s-au înregistrat valori totale ale precipitațiilor căzute în perioada de vegetație mai mari decât media multianuală de 245,7 mm, se observă perioade cu exces de precipitații alternate cu perioade deosebit de secetoase, înregistrate mai ales în lunile iulie și august, fapt ce a influențat grăbirea intrării în parga și devansarea realizării maturității depline a strugurilor cu până la 12 zile – 8-10 septembrie față de 16-20 septembrie.

Acumulările de zaharuri în struguri au crescut cu aproximativ 40 g/l, fapt care favorizează obținerea unor vinuri cu conținut ridicat alcoolic (peste 14 vol. alcool) sau cu rest de zahăr (vinuri demidulci și dulci, licoroase).

Toate acestea reprezintă o provocare pentru viticultorii și vinificatorii dobrogeni, trebuind alese soiurile și soluțiile tehnologice cele mai bune pentru menținerea calității producțiilor de struguri, compensarea lipsei de aciditate a vinurilor, stoparea fermentarii cu păstrarea unui rest de zahăr în vin, etc.

Dr. Aurora Ranca

Cercetător științific principal gradul I și director al SCDVV Murfatlar, specializat în ameliorarea soiurilor de viță de vie și în tehnologii ecologice. Doctorat în Ecologie și protecția mediului la Universitatea București.

Vlad Zamfira 8/18/22 Vlad Zamfira 8/18/22

Cum se schimbă vara în România și de ce?

Temperaturile extreme de vară au devenit mai frecvente, iar amplitudinea lor a crescut, mai ales în ultimele 2 decenii. Creșterea frecvenței și amplorii evenimentelor extreme de temperatură de vară, peste România, a avut loc în același ritm cu o tendință generală de uscare, în special în partea de est a țării, tendință ce se va menține și pentru următorii 50/100 de ani.

Durata, amploarea și frecvența valurilor de căldură au crescut deja semnificativ în România ultimilor 20 de ani. Asta ne afectează sănătatea, agricultura și biodiversitatea, iar tendința se întețește pentru următorii 50-100 de ani.

Temperaturile extreme de vară au devenit mai frecvente, mai ales în ultimele două decenii. Creșterea frecvenței și amplorii evenimentelor extreme de temperatură de vară, peste România, a avut loc în același ritm cu o tendință generală de uscare, în special în partea de est a țării.

Durata, amploarea în teren și frecvența valurilor de căldură în România au crescut semnificativ în ultimii 70 de ani, pentru toate lunile de vară.

Momentan avem valuri de căldură care durează mai mult ca număr de zile și care afectează suprafețe mult mai mari decât acum 70 ani, lucru valabil pentru toate lunile de vară.

Observăm această schimbare mai ales după anii 1990, când frecvența, durata și întinderea spațială a valurilor de căldură au crescut semnificativ, atingând intervale de timp și întinderi spațiale fără precedent după 2000 până la sfârșitul perioadei analizate:

*Evoluția temporală lunară și sezonieră a valorilor de căldură din vară* (HWDI) mediată la nivel de țară (coloana din stânga) și evoluția temporală a zonei procentuale (AREA) afectată de căldură (coloana din dreapta) în perioada 1950–2020: ( a) iunie HWDI, (b) iunie AREA, (c) iulie HWDI, (d) iulie AREA, (e) august HWDI, (f) august AREA, (g) vară (JJA) HWDI și (h) vară (JJA) AREA. Linia albastră indică tendința liniară.

Care sunt cauzele principale ale valurilor de căldură în România?

Organizația Mondială de Meteorologie definește valul de căldură ca o perioadă de cinci sau mai multe zile consecutive în care temperatura maximă zilnică depășește cu cel puțin 5°C temperatura normală din zonă în acel moment al anului.

Principala cauză a valurilor de căldura din România (la fel ca și în întreaga lume) este încălzirea globală, deoarece temperaturile sunt în medie cu aproximativ 1,1 grade Celsius mai mari decât erau la sfârșitul secolului al XIX-lea, înainte ca emisiile de dioxid de carbon și alte gaze cu efect de seră să fie emise în atmosferă. Deci din start valurile de căldură se declanșează dintr-un punct mult mai înalt.

Deși valurile de căldură sunt caracteristice perioadei de vară, din cauza încălzirii globale, tot mai des avem valuri de căldură și primăvara sau toamna. Dar dincolo de asta, există și alți factori care influențează apariția valurilor de căldură, de exemplu circulația atmosferei și a oceanului, care pot face din Europa un punct fierbinte al unui val de căldură.

Valurile de căldură sunt generate de către sisteme de presiune ridicată, care mai sunt cunoscute și sub denumirea de blocaje atmosferice. Aceste sisteme se întind pe arii foarte mari și pot sta într-un anumit loc (de exemplu deasupra Europei) uneori și până la 3-4 săptămâni, ducând la apariția valurilor de căldură.

Cum au evoluat valurile de căldură în ultimile decenii și care sunt regiunile cele mai expuse?

În general, există o variabilitate crescută a producerii valurilor de căldură între diferite regiuni ale țării în funcție de deceniile analizate. Când vorbim despre un val de căldură ne referim la o perioadă de cel puțin cinci zile, în care temperatura maximă zilnică depășește cu cel puțin 5°C temperatura normală din zonă în acel moment al anului. De exemplu temperatura maximă pentru Cluj-Napoca este în medie 25°C pentru august, ori dacă în Cluj-Napoca temperatura maximă este de cel puțin 30°C pentru cinci zile consecutive în luna August, atunci avem un val de căldură. Deseori valuri de căldură durează mai mult de 5 zile și se înregistrează temperaturi maxime fără precedent în perioada observațională.

Între 1951–1960 am înregistrat până la 24 de valuri de căldură în regiunea Dobrogea, în timp ce în partea de nord-vest a țării am înregistrat până la 10 valuri de căldură. În deceniul următor, 1961–1970, au venit până la opt valuri de căldură în principal în interiorul arcului carpatic, adică în nord-vestul țării. Deceniul 1971–1980 a fost aproape fără valuri de căldură, iar pentru deceniul 1981–1990 au existat mai puțin de două valuri de căldură în toată țara.

Începând cu perioada 1991–2000, numărul valurilor de căldură de vară a crescut în toată țara; ca între 2001–2010, hotspot-urile valurilor de căldură să se dezvolte în vestul țării și Dobrogea. Între 2011–2020, am urcat până la 24 de valuri de căldură pe deceniu, zonele cele mai afectate fiind în interiorul Munților Carpați și sud-estul țării. Per total, au fost de până la șase ori mai multe valuri de căldură în ultimul deceniu comparativ cu cele din deceniile anterioare.

*Frecvențea valurilor de căldură de vară (HW) pe deceniu în ultimii 70 de ani: (a) 1951–1960, (b) 1961–1970, (c) 1971–1980, (d) 1981–1990, (e) 1991–2000, (f) 2001–2010 și (g) 2011–2020. Este dat numărul de HW pe deceniu.*

Când e cel mai cald și unde? Cât durează aceste valuri de căldură și unde se regăsesc astăzi?

Statistic vorbind, lunile iunie și august sunt cele mai predispuse la riscul valurilor de căldură. Pe tot parcursul verii, valurile de căldură au devenit mai frecvente, mai extreme și cu o durată mai lungă, și pot afecta întreg teritoriul României. Dacă vorbim de regiunile cele mai afectate, aceste hotspot-uri sunt puternic influențate de distribuția geografică a Munților Carpați. Însă cele mai afectate regiuni de apariția valurilor de căldură sunt în nordul și nord-vestul țării, precum și în Dobrogea.

Secetele au evoluat asemănător?

La fel ca în cazul valurile de căldură, evoluția în timp și spațiu a condițiilor de secetă din ultimele decenii indică faptul că evenimentele de secetă nu sunt omogene în toată țara și că cele mai multe veri secetoase au fost între 1991–2020.

În general (conform indicelui de secetă SPEI), în luna iunie există o tendință de uscare nesemnificativă în părțile de nord-vest și de sud-est ale țării. În iulie se constată o tendință generală de uscare nesemnificativă în părțile de sud-vest și sud-est a țării, în timp ce august diferă și e caracterizat de o tendință generală de uscare în toată țara, dar semnificativ în estul țării. Indicele de secetă SPEI3 august, care ia în considerare toate lunile de vară arată o combinație a caracteristicilor identificate pentru fiecare lună analizată separat: o tendință de uscare pe toată țara, dar semnificativă doar în sud-estul a țării, adică în Dobrogea.

*„Comportamentul” lunii august SPEI3 în ultimii 70 de ani: (a) 1951–1960, (b) 1961–1970, (c) 1971–1980, (d) 1981–1990, (e) 1991–2000, (f) 2001–2010 și (g) 2011–2020. Este indicat numărul de veri uscate pe deceniu.*

*Tendința liniară pentru iunie, iulie, august. Stippling indică tendințe semnificative statistic. Este afișat numărul de scoruri z pe deceniu. Perioada analizată: 1950–2020.*

Care este impactul valurilor de căldură?

Încălzirea globală este vinovată de creșterea numărului record al evenimentelor climatice extreme și dezastre legate de climă în diferite părți ale globului, care au afectat puternic dezvoltarea socio-economică. Costurile impactului schimbărilor climatice ajung până la sute de miliarde de euro în fiecare an, provocând daune ireversibile mediului natural, dar și societății.

Valurile de căldură influențează:

Sănătatea: valurile de căldură reprezintă una dintre principalele cauze ale deceselor cauzate de vreme și sunt asociate cu creșteri ale numărului de boli legate inimă, inclusiv complicații cardiovasculare și respiratorii,precum și boli ale rinichilor.
Agricultura: valurile de căldură afectează productivitatea plantelor și reprezintă un stres termic pentru animale. Valurile de căldură pot accentua secetele și incendiile de vegetație, ceea ce poate duce la efecte negative asupra sectorului agricol. Impactul valurilor de căldură asupra agriculturii amenință securitatea alimentară.
Energia: valurile de căldură pot afecta producția, transportul și cererea. De exemplu, creșterea cererii energiei pentru răcire în timpul valurilor de căldură sau reducerea nivelurilor apelor din râuri sau lacuri pot determina oprirea funcționării hidrocentralelor sau centralelor nucleare.
Resursele de apă: valurile de căldură pot afecta calitatea și disponibilitatea apei. În timpul valurilor de căldură, unele regiuni nu au acces la apă potabilă sau menajeră. Scăderea nivelului apei din râuri sau lacuri duce la limitarea sau lipsa apei pentru agricultură (irigație sau adăparea animalelor), sunt restricții pentru sectorul energetic sau transport, iar creșterea temperaturii apelor exercită un stres major asupra biodiversității ecosistemelor acvatice.

Cum pot evolua aceste valuri de căldura în contextul scenariilor climatice până în 2050/2100?

Durata, amploarea spațială și frecvența valurilor de căldură în România au crescut deja semnificativ în ultimii 20 de ani, comparativ cu secolul al XX-lea. Iar această tendință se va menține și pentru următorii 50-100 de ani.

Scenariile climatice, conform raportului IPPC, indică o creștere a temperaturii până la final de secol cu 1.5 °C în cel mai optimist scenariu, cu 2.5°C până la 3°C într-un scenariu mediu și ~5°C în cel mai dramatic scenariu. Acestea sunt în strânsă legătură cu emisiile de carbon și Tratatul Climatic de la Paris.

De exemplu în cazul scenariului mediu, până în anul 2050 vom avea cu până la două valuri de căldură mai mult în vestul și nordul țării și cu până la trei valuri de căldură mai mult în sudul și sud-estul țării, comparativ cu perioada precedentă anului 2000.

Iar până în anul 2100 vom avea cu până la patru valuri de căldură mai mult în vestul și nordul țării; cu până la cinci valuri mai mult în sudul și sud-estul țării, comparativ cu perioada de dinainte de anul 2000.

Asta înseamnă că vom avea mult mai multe zile (a se înțelege zile consecutive) cu temperaturi record, lucru care va avea un impact major atât a biodiversității, cât și a societății.

*Anomaliile de valuri de căldură pentru a) perioada 2021 - 2050; b) 2051 - 2070; și c) 2071 - 2100 referitor la perioada 1971 - 2000. Exprimate în număr de valuri de căldură*

Scenariul optimist care limitează încălzirea la mai puțin de 1.5°C este relativ puțin probabil, având în vedere ritmul lent al acțiunii climatice din prezent și că acest prag va fi depășit până la finalul secolului XXI, ceea ce înseamnă că trebuie să ne pregătim pentru un viitor cu climat mult mai cald, cu veri mult mai fierbinți și evenimente climatice extreme mult mai dese și mai intense, care ne vor forța să ne schimbăm propria percepție despre modul nostru de viață, inclusiv despre resursele de apă, care vor deveni mai valoroase ca aurul; despre modul de a face agricultură, pentru că sistemele de irigații nu vor fi eficiente dacă nu vom avea apă pentru aceste irigații; despre protecția sănătății împotriva valurilor de căldură sau despre noua normalitate a temperaturilor de vară. Impactul schimbărilor climatice este deja enorm și va continua să crească.

Dr. Viorica Nagavciuc

În activitatea mea științifică, m-am îndreptat în mod prioritar către reconstituirea paleoclimatului pe baza unor parametri ai inelelor anuale de creștere a arborilor: lățimea inelelor anuale, densitatea maximă a inelelor anuale, compoziția izotopilor stabili de oxigen și carbon în celuloza inelelor anuale. De asemenea, sunt interesată să studiez variabilitatea și predictibilitatea evenimentelor climatice extreme (de exemplu, inundații, secete, valuri de căldură), precum și impactul lor asupra aspectelor socio-economice.

Sorin Cebotari 6/29/22 Sorin Cebotari 6/29/22

Un risc major semnalat de raportul IPCC - Valurile de căldură

Temperaturile extreme și valurile de căldură, secetele prelungite și inundațiile severe observate în prezent depășesc deja limita de toleranță pentru anumite specii de plante și animale.

Pe 27 februarie 2022 a fost finalizată cea de a doua parte a raportului IPCC privind schimbările climatice. Această parte prezintă impactul schimbărilor climatice asupra ecosistemelor, biodiversități și bunăstării umane la scară globală și regională. În raport sunt analizate de asemenea vulnerabilitatea, capacitatea și limita adaptării societății și ecosistemelor la schimbările climatice.

Temperaturile extreme și valurile de căldură, secetele prelungite și inundațiile severe observate în prezent depășesc deja limita de toleranță pentru anumite specii de plante și animale. Pentru a reduce impactul acestor fenomene extreme și astfel pentru a reduce pierderile de vieți omenești, de biodiversitate și infrastructură este nevoie de măsuri accelerate de adaptare la schimbările climatice și de o reducere substanțială a emisiilor de gaze cu efect de seră.

Raportul IPCC arată că există un progres în ceea ce privește adaptarea dar că în continuare există în anumite regiuni diferențe între măsurile implementate până acum și cele care sunt necesare. În continuare articolul detaliază impactul și măsurile de adaptare pentru unul dintre cele mai severe fenomene și anume valurile de căldură (așa cum sunt analizate în cea de-a doua parte a raportului IPCC – Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability).

Impactul valurilor de căldură

Studiile climatologice și cele de atribuire (attribution studies) au arătat că schimbările climatice au dus la creșterea frecvenței de apariție și a intensității valurilor de căldură. Aceste schimbări în caracteristicile valurilor de căldură au deja un efect asupra populației din Europa. În general când este analizat impactul valurilor de valurile de căldură este analizată mortalitatea asociată acestui fenomen. De exemplu, se estimează că valul de căldură din vara anului 2010 care afectat partea de est a Europei și regiuni extinse din Rusia a dus la decesul a 55,000 persoane. Valul de căldură din 2019 din nordul, centrul și vestul Europei a avut de asemenea un impact semnificativ asupra populației (i.e., mai mult de 800 de decese în Franța).

Într-un studiu publicat în 2021 se estimează că 37% din decese cauzate de valurile de căldură la nivel global pot fi atribuite schimbărilor climatice. Studiul a fost realizat de o echipă internațională de cercetători (printre care și cercetători de la Universitatea Babeș-Bolyai din Cluj-Napoca) și se bazează pe date colectate din 732 de orașe din 43 de țări în perioada 1991–2018. Au fost analizate schimbările în mortalitate într-un scenariu în care creșterea temperaturii s-a datorat variabilității naturale și într-un scenariu în care au fost incluse și efectele antropice.

Pentru România au fost analizate date privind mortalitate pentru orașele București, Brașov, Cluj-Napoca, Constanța, Craiova, Galați, Iași și Timișoara. A fost considerată perioada 1994-2016 în particular lunile Mai-August. Rezultatele au arată că 25.2% din decese cauzate de căldură pot fi atribuite schimbărilor climatice antropice (ceea ce a dus la creșterea mortalității). Numărul mediu anual de decese cauzate de căldură ca urmare a schimbărilor climatice antropice a fost de 103 în București, 9 în Brașov, 12 în Cluj-Napoca, 12 în Constanța, 9 în Craiova, 10 în Galați, 10 în Iași, și 18 în Timișoara.

Sinteza schimbărilor regionale observate în cazul evenimentelor cu temperaturi extreme (inclusiv valuri de căldură). Schimbările au fost analizate pentru fiecare regiune (reprezentată printr-un hexagon) din 1950 până în prezent. Pe regiunile colorate în roșu a fost observată o creștere, pentru cele colorate în gri nu au fost informații suficiente pentru a extrage o concluzie, iar regiunile hașurate sunt cele pentru care nu există un consens în ceea ce privește tipul schimbării. Punctele din interiorul fiecărui hexagon reprezintă nivelul de încredere privind contribuția antropică la schimbările observate. Figură adaptată după Figura SMP.3

Persoanele vârstnice, copii, femeile gravide și persoanele izolate social sau cele care lucrează în aer liber sunt cele mai expuse și vulnerabile la riscurile asociate valurilor de căldură. Studiile au arătat că persoanele care suferă de boli cronice cum ar bolile cardiovasculare, cele de rinichi, diabetul și bolile respiratorii sunt de asemenea afectate de valurile căldură.

Având în vedere că populația Europei îmbătrânește în ritm accelerat aceasta înseamnă și o creștere a numărului de persoane care au un risc ridicat de mortalitate la valurile de căldură. Se estimează (cu un grad ridicat de încredere) că pentru o creștere 1.5°C temperaturii medii globale vor fi aproximativ 30,000 decese anual cauzate de temperaturile extreme (în prezent sunt aproximativ 2,750 decese pe an) într-un scenariu în care nu sunt incluse măsuri de adaptare. Numărul deceselor se poate ridica la 90,000 decese pentru o creștere cu 3°C a temperaturii medii globale.

Zonele urbane, în care trăiesc aproximativ 74% dintre europeni, contribuie la intensificarea efectelor valurilor de căldură asupra sănătății prin crearea de unui microclimate datorită clădirilor, prin insula urbană de căldură și prin poluarea aerului. Dacă creșterea temperaturii medii globale ar fi limitată la 1.5°C se estimează (cu un grad ridicat de încredere) că numărul deceselor premature asociate valurilor de căldură ar fi cu 15–22% mai puține decât în cazul unei creșteri cu 2°C a temperaturii medii globale. Însă odată cu intensificarea valurilor de căldură și odată cu creșterea frecvenței de apariție a acestora studiile indică și o creștere a toleranței populației la temperaturi ridicate în cea mai mare parte a Europei.

Proiecțiile privind mortalitatea asociată valurilor de căldură din Europa au arătat că atunci când este considerată și aclimatizarea mortalitatea rămâne constantă sau creaște relativ puțin în condițiile în care temperatura medie globală crește. Există incertitudini mari însă legate de adaptare populației la temperaturile extreme aflate în afara limitelor climatologice.

Adaptarea la valurile de căldură

O serie de măsuri de adaptare la valurile de căldură au fost implementate pentru a reduce impactul acestui fenomen sever. Conform IPCC până în 2050, aproximativ jumătate din populația Europei va fi expusă unui stres termic ridicat și foarte ridicat în timpul verii. Regiunile care vor cele mai afectate vor fi în special cele din sudul Europei și apoi cele din partea de est, centrală și de vest. Valurile de căldură și stresul termic vor afecta în special orașele mari.

Măsurile de adaptare la valurile de căldură din viitor sunt însă limitate. Să presupunem un scenariu în care temperatura medie globală va crește cu 3°C. În acest caz raportul IPCC menționează că va exista un risc substanțial pentru oameni (dar și pentru productivitate) care nu va putea fi evita. De asemenea există regiuni din Europa în care valurile de căldură au fost observate în trecut foarte rar sau chiar deloc, de exemplu regiuni din partea de nord a Europei. Pentru aceste regiuni gradul de conștientizare a publicului în ceea ce privește de valurile de căldura și impactul acestora a crescut odată cu capacitatea instituțională de răspuns.

InfoBox

Există o limită în ceea ce privește adaptare organismului uman la temperaturile extreme. Pentru a înțelege mai bine de ce există această limită trebuie să pornim de la procesele fizice care mențin temperatura corpului la valori apropiate de 36.5°C. Această temperatură de 36.5°C trebuie menținută în condițiile în care metabolismul uman generează aproximativ 100 W. Procesele fizice care permit termoreglarea sunt transferul de căldura și transpirația. Transferul de căldură are loc atunci când există o diferență de temperatură între corpul uman și mediul înconjurător. Dacă temperatura aerului este mai mică decât cea a corpului atunci transferul de căldură are loc de la corpul mai cald la aerul mai rece.

Să presupunem că ne aflăm într-o încăpere în care există condiții optime de temperatură (i.e., 24–27°C). Curenții de aer care există în acea încăpere vor aduce aerul mai rece în contact cu pielea mai caldă (se poate astfel transfera acel surplus de 100 W generat de metabolism). Să presupunem apoi că temperatura aerului din încăpere este mai mare decât cea a corpului. Curenții de aer din încăpere nu vor mai transporta căldura de la corp la mediu. În acest caz putem modifica curenții de aer din încăpere utilizând un ventilator. Vom creste astfel viteza curenților de aer la suprafața pielii facilitând transferarea celor 100 W (chiar dacă temperatura mediului este mai mare decât cea a corpului).

Transpirația este un al mecanism de reglare a temperaturii corpului. Atunci când apa se evaporă are loc un transport de căldură împreună cu vaporii de apă. (Trebuie să transpirăm aproximativ 2.6 grame pe minut pentru a pierde cei 100 W care rezulta din metabolism). Să presupunem acum că ne aflam într-o situație în care temperatura mediului înconjurător este de 36.5°C (apropiata de cea corpului). Să presupunem de asemenea că umiditatea relativă din mediul înconjurător este de 100% (aerul este complet saturat cu vapori de apă). În această situație transferul de căldură între corp și mediul înconjurător nu mai are loc pentru că nu există nici o diferență de temperatură. Transpirația nu mai are loc deoarece umiditatea relativa este 100%. Corpul nu va mai putea pierde cei 100 W iar energia va începe să se acumuleze în corp. Dacă aceste condiții de mediu se mențin atunci poate interveni decesul.

Până în acest punct am considerat separat temperatura și umiditatea relativă. Putem însă utiliza temperatura termometrului umed (Tw) care reprezintă temperatura și umiditatea relativa la care apa "nu se mai evaporă de pe termometrul umed". În acest caz aerul este saturat în raport cu vapori de apa, iar Tw continuă să crească. Practic Tw ne arată cât de periculoasă este o anumită combinație de temperatură și umiditate. Valori Tw > 30°C sunt periculoase și pot fi chiar fatale dacă expunerea este prelungită. De exemplu, în cazul valului de căldură din Rusia din 2010 au fost observate valori de 28°C pentru Tw. Valori Tw > 35°C (apropiate de cele ale corpului) sunt fatale pentru că reprezintă o limita pentru corpul uman.

Ce este îngrijorător este că valori foarte mari pentru Tw au fost deja observate în Pakistan și în Golful Persic conform unui studiu publicat în 2020. Pentru Romania, același studiu a arătat că pentru majoritatea stațiilor meteo au fost observate valori mai mici de 26°C pentru Tw. Excepția este regiunea de sud-est a României unde au fost observate valori intre 27–29°C pentru Tw.

Ce măsuri pot fi luate concret pentru a ne pregăti pentru valurile de căldură din viitor?

Să pornim de la măsurile care sunt deja implementate și în continuă dezvoltare. La nivel național și regional baza o constituie informările și avertizările meteorologice privind valurile de căldură. Știm suficient de multe despre acest tip de fenomen sever pentru putea a produce informări/avertizări foarte precise. Aceste informări/avertizări sunt de obicei însoțite și de măsurile pe care populație trebuie să le adopte în cazul unui val de căldură. La acestea se adaugă campaniile prin care se urmărește creșterea gradului de conștientizare a publicului privind riscurile asociate valurilor de căldură. Conform IPCC aceste măsuri deja implementate au dus la o scădere în Europa a numărului deceselor produse de valurile de căldură.

Apoi sunt măsurile mai greu de implementat deoarece necesită, de exemplul, reproiectarea orașelor. Parcurile și lacurile (green-blue spaces) contribuie la reducerea temperaturii medii din orașe și în același timp contribuie la îmbunătățirea calității aerului și la crea de spații de agrement. De asemenea, acoperișurile verzi și fațadele verzi ale clădirilor contribuie la ventilația natural și la reducerea insulei urbane de căldură. Aceste măsuri pot implementate pe termen lung. Este însă nevoie și de măsuri ce trebuie luate în timpul unui val de căldură. Guvernele și organizațiile neguvernamentale joacă aici un rol esențial după cum indică raportul IPCC informând populația despre cum să se pregătească și ce trebuie să facă pentru a reduce impact valurilor de căldură asupra sănătății.

Dr. Bogdan Antonescu,

Cercetător științific în fizica atmosferei.

Sorin Cebotari 6/7/22 Sorin Cebotari 6/7/22

Furtunile cu grindină și schimbările climatice - coincidență sau cauzalitate?

Datorită încălzirii atmosferice, respectiv umidității crescute, în viitor vom observa în general mai puține furtuni cu grindină dar când acestea se vor produce grindina va fi de mari dimensiuni.

Analiza proceselor fizice care duc la apariția grindinei ne permit să prognozăm că schimbările climatice și încălzirea climei vor avea duce la o posibilă schimbare a furtunilor cu grindină. Astfel datorită încălzirii atmosferice, respectiv umidității crescute, în viitor vom observa în general mai puține furtuni cu grindină dar când acestea se vor produce grindina va fi de mari dimensiuni.

Furtunile care produc grindină sunt fenomene severe cu impact mare, după cum se poate urmări în figura de mai jos. Spre deosebire de temperatură, pentru grindină nu avem observații pentru o perioadă suficient de mare de timp astfel încât să putem construi un trend. Din măsurătorile realizate la stațiile meteo știm că temperatura medie globală a crescut cu aproximativ 1.1°C față de perioada pre-industrială (1850–1900). Nu știm însă cum sa schimbat frecvența de apariție a furtunilor cu grindină pentru același interval de timp deoarece nu avem suficiente observații colectate, de exemplu, la stațiile meteo. Traiectoriile furtunilor care produc grindină nu intersectează de cele mai multe ori stațiile meteo și de aici lipsa datelor. În acest caz pentru a înțelege efectele schimbărilor climatice asupra furtunilor care produc grindină trebuie să analizăm modul în care schimbările climatice influențează procesele fizice care duc la apariția acestor furtuni. Să analizăm mai întâi procesele fizice care duc la apariția grindinei.

Distribuția spațială a grindinei în Europa. N reprezintă numărul de eveniment din perioada 2004–2011. (Figura reproduce Fig. 4 din Punge et al. 2014).

Cum se formează grindina?

Grindina se formează în interiorul furtunilor convective așa cum sunt denumite în literatura de specialitate structurile noroase cu mare dezvoltare pe verticală (Figura 2, Raupach et al. 2021). Mai precis grindina se formează într-o regiune a norului caracterizată de temperaturi negative și în care coexistă cristale de gheață și picături de apă suprarăcite (acestea sunt picături care rămân în stare lichidă la temperaturi mai mici de 0°C). Pe lângă gheață și apă suprarăcită pentru apariția grindinei este necesară și prezența unui curent ascendent intens (>15 m/s) adică a unui curent vertical de aer în interiorul norului.

Acest curent ascendent de aer se formează atunci când particulele de aer din apropierea solului sunt ridicate până la un nivel deasupra căruia există instabilitate (despre care tot auzim în prognozele meteo). La acest nivel temperatura particulelor este mai mare decât cea a mediului înconjurător. Astfel particule de aer au o densitate mai mică decât cea a aerului înconjurător și deci au o mișcare liberă ascendentă. Acest curentul ascendent de aer duce în altitudine particule de aer umed. Pe măsură ce particule de aer umed urcă vaporii de apă pe care îi conțin se răcesc și condensează ducând la formarea picăturilor de nor.

În atmosferă temperatura aerului scade odată cu creșterea altitudinii iar nivelul la care temperatura termometrului umed este 0°C este denumit nivel de topire. Deasupra acestui nivel apa condensată în interiorul particulelor de aer poate îngheța. La temperaturi intre 0°C -40°C apa poate rămâne în stare lichidă și devine suprarăcită.

Pentru apariția grindinei este nevoie de embrioni de grindină. Acești embrioni pot fi picături înghețate sau cristale de gheață. Apă suprarăcită interacționează cu acești embrioni și apoi îngheață la suprafața acestora. Pentru ca un embrion să ducă la apariția grindinei de mari dimensiuni (diametru >2.5 cm) trebuie să existe în nor suficientă apă suprarăcită. Dacă sunt prea mulți embrioni creșterea acestora este limitată. Pe acest principiu funcționează sistemele antigrindină. Iodura de argint este împrăștiată în nori cu ajutorul unor rachete. Crește astfel numărul de embrioni de grindină. Grindina nu mai poate crește la dimensiuni mari deoarece cantitatea de apă suprarăcită este distribuită la un număr mare de embrioni.

De asemenea pentru formarea grindinei de mari dimensiuni este nevoie de un anumit tip de creștere. Acest timp de creștere depinde de intensitatea curentului ascendent și de traiectoria embrionului. Traiectoria embrionilor și apoi a grindinei este influențată de forfecarea pe verticală a vântului (schimbarea vitezei vântului cu altitudinea). Forfecarea pe verticală a vântului dictează organizarea furtunilor. Valorile moderate sau mari pentru forfecare sunt asociate cu furtuni organizate (supercelule, multicelule). Acesta înseamnă că furtunile vor avea un timp de viață mai mare ceea ce duce la creșterea probabilității de apariție a grindinei.

Un alt factor important asociat cu apariția grindinei de mari de dimensiuni este reprezentat de cantitatea de gheață care se topește atunci când grindina trece de nivelul de topire în cădere către suprafață. Grindina de mici dimensiuni se poate topi integral ceea ce face ca la suprafață să ajungă numai grindină de mari dimensiuni.

Putem acum pe baza proceselor fizice descrise mai sus să analizăm influența schimbărilor climatice asupra furtunilor cu grindină.

Procesele fizice care duc la apariția grindinei în prezent (a) și modificările acestor procese în contextul schimbărilor climatice (b). Numerele indicare în (b) reprezintă (1) creșterea umidității la nivelurile joase din atmosferă ceea ce duce la creșterea instabilității și a intensității curentului ascendent al furtunii, (2) creșterea nivelului de topire ceea ce intensifică topirea grindinei și o deplasarea distribuției după dimensiuni a grindinei către grindină de mari dimensiuni, și (3) schimbarea forfecării pe verticală a vântului care poate influență traiectoria grindinei în furtună, acest efect este redus în comparație cu (1). (Figură adaptată după Fig. 1 din Raupach et al. 2021).

Cum influențează schimbările climatice furtunile cu grindină?

Am văzut că furtunile care produc grindină depind de instabilitatea atmosferică și de conținutul de umiditate (Figura 2a). Odată cu creșterea temperaturii medii globale crește și conținutul de vapori de apă din regiunile joase ale atmosferei (cu aproximativ 7% pentru fiecare creștere cu 1°C). Temperaturile ridicate împreună cu o creștere a umidității înseamnă că o cantitate mai mare de energie potențială poate fi eliberată odată cu condensarea vaporilor de apă ceea ce duce la creșterea instabilității atmosferice.

O astfel de creștere a fost pusă în evidență pentru Europa într-un studiu recent privind modificarea frecvenței de apariție a furtunilor în contextul schimbărilor climatice până în 2100 (Rädler et al. 2019). Creșterea instabilității poate duce la o creștere a intensității curenților ascendenți și a conținutului de a apă lichidă al furtunilor ceea ce favorizează apariția grindinei de mari dimensiuni. Creșterea temperaturii duce și la creșterea nivelului de îngheț și astfel crește probabilitatea ca grindina să se topească înainte să ajungă la sol (mai puțină grindină de mici dimensiuni). Schimbările climatice vor reduce forfecarea pe verticală a vântului însă această schimbare va avea un efect redus asupra furtunilor cu grindina (Figura 2b) comparativ cu creșterea instabilității.

În concluzie, ne așteptăm ca în viitor să observăm în general mai puține furtuni cu grindină dar când acestea se vor produce grindina va fi de mari dimensiuni. Pentru Europa studiile bazate pe observații sau pe proiecții climatice realizate pe baza modelor numerice au arat că trendul privind frecvența de apariție a furtunilor cu grindină este ușor crescător (însă incertitudinile sunt destul de mari).

De asemenea, studii recente au indicat o creștere a pagubelor asociate căderilor de grindină (Kunz et al. 2009, Eccel et al. 2012) și o creștere a severității acestui tip de fenomen extrem (Eccel et al. 2012, Berthet et al. 2011). Pentru România, într-un studiu publicat în 2016 de Burcea et al. a fost analizat numărul de zile în care grindina a fost raportată la stațiile meteo din rețeaua Administrației Naționale de Meteorologie. Rezultate au indicat că un trend crescător pentru numărul mediu de zile cu grădină la 55.2%, un trend neutru la 3.8% și un trend descrescător la 40.9% din stațiile analizate (105 stații) analizate pentru perioada 1961–2014.

Dr. Bogdan Antonescu

Cercetător fizica atmosferei concentrându-se pe înțelegerea fenomenelor extreme.

Sorin Cebotari 5/18/22 Sorin Cebotari 5/18/22

Primăvara păsărilor și a gâzelor – o simfonie tulburată de încălzirea globală

Astăzi, în lumea din jurul nostru, florile înfloresc prea devreme şi păsările cântă prea târziu, din toată splendoarea și armonia primăverii rămâne încet, încet numai astenia ei. Încălzirea globală a rupt primăvara în două – primăvara gâzelor și primăvara păsărilor.

Teoretic primăvara începe, în emisfera nordică, la echinocțiul de primăvară, în 21 martie. Practic, așa cum forma termenului ce marchează începutul primăverii este discutabilă, “echinocţiu” sau “echinox”, discutabil rămâne şi începutul primăverii.

Dacă vorbim despre un spațiu extins, cum ar fi de exemplu un teritoriu întins din lunca Dunării şi până pe Acoperişului Lumii, în Tibet, ne-ar fi ușor să înțelegem că primăvara debutează în perioade diferite, în anumite puncte din acest enorm interval. Mirarea însă vine din faptul că lucrurile stau tot așa și în doi metri pătrați de grădină, din spatele casei sau din parcul din fața blocului, acolo, în acel spațiu îngust, primăvara începe în momente diferite pentru diversele vietăți.

Primăvara gâzelor și a florilor

Pentru multe specii de animale și plante care trăiesc în zona temperată, acolo unde avem patru anotimpuri, temperatura comandă ciclicitatea vieții lor, a timpului biologic pe care îl trăiesc. Sosirea primăverii este dată de creșterea temperaturii, de venirea căldurii. În felul acesta, dacă după topirea zăpezii urmează câteva zile de soare, cu temperaturi ce depășesc 5 – 6 grade C, plantele încep să înmugurească iar gâzele, moluștele și alte orătănii, plasate biologic mai spre baza arborelui filogenetic al viului, ies din somnul letargic al iernii şi își încep viața. Pentru ele începe primăvara, plante înmuguresc și înfloresc, insectele zboară, se hrănesc, se împerechează, își depun ouăle din care ies larvele care o să “umple lumea” spre sfârșitul primăverii.

Se întâmplă astfel ca uneori, în trecut în ani de excepție iar astăzi - datorită încălzirii globale, aproape în fiecare an, să avem copaci înfloriți și gâze multe prin ianuarie sau februarie. În aceste luni de iarnă, după câteva zile calde zăpada se topește și găsim câte o floare de primăvară înflorită. Ne bucurăm de ea, de venirea primăverii, însă imediat o voce din minte ne trezeşte la realitate “Cu o floare nu se face primăvară!”- la realitatea noastră, a oamenilor.

Și așa este căci după aceste zile calde urmează imediat niște zile extrem de reci, cu gheață și polei. E ca și cum știm de mii de ani că primăvara așteptată de noi e diferită de primăvara așteptată de flori şi gâze. Nu doar pentru noi oamenii, ci pentru majoritatea animalelor cu sânge cald, printre care și păsările. Căci pentru ele începutul primăverii nu este marcat de creșterea temperaturii ci de creșterea fotoperioadei.

Primăvara păsărilor

Cuib de Erete de stuf, la Sic, jud. Cluj.

Dacă roata vieții gâzelor şi a plantelor este controlată de temperatură, și ciclurile vieții lor încep atunci când vremea se încălzește, viața multor animale, aflate mai sus pe arborele filogenetic este cârmuită de lumină. Fotoperioada – durata luminii dintr-o zi, este cea care dă startul ciclurilor de viață ale acestora animale, printre care ne numărăm și noi, oamenii.

Creșterea perioadei de lumină dintr-o zi este semnalul principal al venirii primăverii. În acest fel păsările “știu” când să își înceapă cântecul, să își caute perechea, așa cum multe alte animale își încep printr-o explozie de energie ciclul reproductiv. Primăvara, pentru acest plan al viului înseamnă lumină, parcă și noi oamenii vedem mai bine culorile și lumea din jur, simțim cum ieșim din amorţeala iernii.

Noi, ca şi restul animalelor pentru care lumina contează în ciclul vieții, ne-am dezvoltat un organ cu care percepem venirea primăverii, un al treilea ochi care numără minutele de lumină – epifiza. Este o glandă minusculă, aflată undeva la mijlocul axului imaginar ce pleacă dintre sprâncene și treversează craniul nostru. Este pe drept cuvânt un “al treilea ochi” pentru că are o structură foarte asemănătoare cu retina ochiului nostru, și pentru că la unele reptile și amfibieni se chiar deschide în exterior, în creştetul capului. Aceste animale chiar au trei ochi! În istoria devenirii noastre culturale am știut mereu de existent acestui ochi și în unele culturi, cum este cea indiană, l-am marcat printr-un punct roşu.

Acest al treilea ochi, prin semnale chimice, dă startul cascadei de hormoni care marchează începutul unui ciclu biologic, aşa cum tot el blochează aceste cicluri odată cu finalul primăverii sau cu începutul toamnei, atunci când fotoperioada scade. Din pricina asta se întâmplă, ca uneori, în primăverile foarte reci şi mohorâte să vină berzele cu mult înaintea căldurii, vin datorită luminii. Creşterea perioadei de lumină dintr-o zi le dă semnalul primăverii, aşa cum scăderea perioadei le dă semn că vine toamna şi le pun pe drum pe cele migratoare.

Primăvara întregului viu

Cum, “toate sunt legate de toate” întreg ciclul viului s-a echilibrat de milioane de ani şi până mai ieri funcţiona ca o orchestra condusă de o baghetă magistrală. Ne e uşor să înţelegem că primăvara venea şi cu lumină şi cu căldură.

De la jumătatea lui martie vremea se încălzea şi insectele ieşeau la lumină, florile înfloreau şi hrăneau cu nectarul lor toată hoarda de gaze care spre jumătatea lui aprilie se înmulţeau umpleau câmpurile. Imediat după jumătatea lui martie începea să crească ziua şi să scadă noaptea, era un semn pentru păsări că vine primăvara, începeau să cânte, îşi găseau perechea, îşi construiau cuibul şi cloceau ouăle ca pe la jumătatea lui aprilie să iasă puii, pui pe care îi hrăneau cu insectele, care fix în aceea perioadă erau în număr foarte mare. Curba de creşterea a temperaturii se sincroniza cu cea de creşte a fotoperioadei şi această sincronizare controla şi unea o mare parte a viului.

Am spus toată povestea “la trecut” deoarece astăzi “ceva” a desincronizat orchestra. Încâlzirea globală este cauza acestei debusolări a viului. În acest fel, din perspectiva insectelor şi a plantelor primăvara vine mai repede, căci vremea se încălzeşte de la jumătatea lui februarie şi astfel ciclul vieţii lor este urnit cu aproape o lună mai devreme pe când primăvara pentru păsări vine aşa cum a venit de când e lumea, odată cu creşterea zilei.

Încălzirea globală este un fenomen pe care îl trăim şi pe care dacă suntem atenţi îl simţim de la un an la altul. Printre cauzele încălzirii globale sunt și gazele cu efect de seră, emise de arderea combustibilului, de industrie, de fermele de animale şi de agricultură. Aceste gaze ajung în cantitate enormă în atmosferă, înmagazinează căldura în ele şi o păstrează, eliminând-o lent. Sunt asemenea cărămizilor pe care uneori, în casele de la munte, iarna, bunicii noştri le puneau ziua lângă sobă iar seara, învelite în pături le punea pe marginea patului ca să le ţină de cald. Cărămizile strângeau căldura de peste zi în ele iar seara o eliminau treptat. Tot aşa fac şi gazele cu efect de seră, înmagazinează în ele căldura pe care o elimină treptat în timpul nopţii. Dimineaţa soarele încălzeşte atmosfera care seara se răceşte la o anumită temperatură după care se reâncălzeşte iar, începând cu dimineaţa următoare.

Odată cu creşterea emisiilor de gaze, ziua soarele încălzeşte atmosfera şi gâzele ei, acestea, peste noapte elimină temperatura treptat, dar atmosfera nu ajunge să se răcească destul de mult până dimineaţa, când începe un nou ciclu de încălzire şi astfel, de-a lungul anilor o cantitate tot mai mare de căldură se păstrează în atmosferă şi totul devine din ce în ce mai cald.

Această desincronizare dintre lumină şi căldură afectează, în povestea noastră, în principal păsările, care, dacă înainte scoteau pui atunci când cantitatea de insecte era cea maximă, astăzi, pentru că ciclul insectelor începe mai devreme, puii ies atunci când cantitatea insectelor începe să scadă. Neavând mâncare destulă au un succes reproductiv scăzut şi rata de supravieţuire a puilor scade. Pe lângă rolul pe care îl au în viaţa păsărilor, insectele au nenumărate alte roluri în complexitatea sistemului ce înconjoară Terra, aşa cum şi păsările au rolurile lor în această reţea. Dereglările unei mici rotiţe din ceas va afecta funcţionarea întregului sistem tot aşa cum dereglările apărute în reţeaua viului vor afecta întreaga biosferă.

Astăzi, în lumea din jurul nostru parcă florile înfloresc prea devreme şi pare că păsările cântă prea târziu, din toată splendoarea primăverii râmâne încet, încet numai astenia ei. Pe cât de frumoasă pare povestea primăverii pe atât de tragică ni se dezvăluie în amănuntele ei curente. Lucrurile însă se pot schimba, lumea se mobilizează şi oamenii caută soluţii, nu este deloc târziu să facem ceva ca Natura să își recapete armonia.

Dr. Alexandru N. Stermin

Alexandru N. Stermin este biolog și explorator. Predă la Facultatea de Biologie și Geologie a Universității Babeș-Bolyai din Cluj cursuri de anatomia comparată a vertebratelor, neurobiologie şi evoluţia creierului, etologie, bioetică, modificări globale și ecologie umană. A participat la expediții în jungla Americii de Sud și în Siberia, a fost bursier la Universitatea din Greifswald și la Universitatea de Stat din Rio de Janeiro. Se implică activ în popularizarea științei și conservarea naturii. În 2015 a contribuit la seria Fauna României (Păsări) publicată de Academia Română. În 2017 și a lansat prima carte, Jurnalul unui ornitolog, iar în 2021 Călătorie în jurul omului, care a devenit un bestseller Humanitas. Scrie articole în revistele Sinteza și National Geographic. A primit din partea Universității Babeș Bolyai Premiul de Excelență pentru implicarea culturală și deschiderea spre comunitate (2021) şi Premiul de Excelență în Educaţie (2022).

Sorin Cebotari 5/9/22 Sorin Cebotari 5/9/22

Vin apele! Când și cum crește Nivelul Mării?

Din 1989 până în 2017, nivelul oceanului planetar a crescut cu 10 cm. Chiar dacă creșterea nu pare mult, abia ajungându-ne pană la nivelul gleznei, raportată la suprafața Oceanului Planetar, înseamnă un surplus de 36,000,000,000,000,000 litri de apa, adică 36 de catralioane de litri de apa sau 144 de milioane de piscine olimpice pline cu apă..

Actorii din serialul Baywatch, printre care David Hasselhoff și Pamela Anderson aleargă pe o plajă de pe țărmul Pacificului, California, la nivelul mării din 1989. În noua producție Baywatch lansată în 2017, de data asta cu actorul Dwayne Johnson (The Rock) acompaniat de alte actrițe atrăgătoare, nivelul mării a crescut cu 10 cm fata de prima producție, dar se pare că nu asta e cauza pentru care serialul nu s-a mai bucurat de același success.

Chiar dacă creșterea nu pare mult, abia ajungând pană la nivelul gleznei actorilor, raportată la suprafața Oceanului Planetar, înseamnă un surplus de 36,000,000,000,000,000 litri de apă, adică 36 de catralioane de litri de apa sau 144 de milioane de piscine olimpice pline cu apă. Această creștere în volumul de apă continuă în prezent și se datorează în mare parte activităților umane.

Nivelul Mării este important

Pe lângă actrițele atrăgătoare, marea este punctul de atracție al serialului Baywatch. Aici se găsesc plaje pe care să ne întindem cearșaful și să stăm la soare, apă puțin adâncă numai bună pentru înot, și activități recreative precum windsurf sau datul cu banana. Nivelul mării este una dintre interfețele esențiale ale Terrei. Formele de viață, depozitele sedimentare și geologia, toate depind și sunt influențate de această interfață.

În plus, civilizația umană este in esență una maritimă. Porturile antice înfloreau pentru că beneficiau de transport de marfă facil pe distanțe lungi iar acest lucru a rămas neschimbat până în prezent permițându-ne să ne aprovizionăm cu mai toate bunurile de consum din China. Transportul împreună cu accesul mai facil la resurse a determinat ca cele mai mari concentrări de populație să se afle în zonele costiere, unde regăsim megalopolisuri precum New York, Tokyo, Shanghai, Londra sau Laos. De aceea, este important sa știm ce se întâmplă cu nivelul mării, chiar dacă locuim pe uscat, departe de mare, pentru că inundarea țărmurilor va duce la o perturbare a întregului sistem economic și social global.

Nivelul Marii se măsoară azi din satelit

Intervalul dintre cele două seriale Baywatch a fost acoperit aproape în totalitate de măsurători precise și globale ale nivelului mării făcute cu ajutorul sateliților. De la lansarea primului satelit pentru măsurarea nivelului oceanelor în 1993 și până acum, o flotă de sateliți (precum Jason) s-au alăturat misiunii de a carta suprafața oceanelor cu o recurență de 10 zile.

Evoluția nivelului mării la scară globală din ultimele trei decenii poate fi aproximat de o linie continua, cu o creștere medie de 3.5 mm/an după ultimele date, și în ușoară accelerare. În schimb, dinamica nivelului mării se complică mult mai puternic când considerăm un bazin semi-închis precum Marea Neagră care comunică cu Mediterana prin strâmtorile Bosfor și Dardanele și apoi cu Oceanul Planetar prin strâmtoarea Gibraltar. Nivelul Mării Negre este influențat puternic de factori locali precum debitul Dunării și al celorlalte râuri tributare, presiunea atmosferica sau evaporația, ceea ce face ca variațiile sa fie mult mai puternice, de +/- 10 cm în câțiva ani, dar cu o tendința de creștere, per total mai mică comparat cu evoluția planetară (+1.54 mm/an).

Nivelul Mării măsurat la țărm este relativ

Pe țărm totuși, lucrurile sunt și mai complicate. Maregrafele prezintă o problemă intrinsecă, ele masoară nivelul mării relativ, adică raportat la substratul geologic pe care se află, și nu la un nivel ‘0’ absolut. De aceea, subsidența locală și compactarea sedimentelor sau tectonica afectează puternic tendințele maregrafelor. Spre exemplu, în Stockholm, nivelul mării este în scădere din cauza unui fenomen numit ridicare glacio-izostatica a scoarței terestre, care a fost în trecut apăsată de calota glaciară. Odată ce scoarța a fost eliberată de gheață după era glaciară, a început să se înalțe, și implicit nivelul mării relativ să scadă. Manila reprezintă un exemplu în care subsidența locală antropogenică și extracția de apă au determinat scufundarea orașului cu jumătate de metru, respectiv creșterea nivelului relativ marin cu aceeași valoare.

Nivelul Mării din trecut

Cunoașterea nivelului mării în dreptul orașelor nu se limitează la perioada recentă. Utilizând markeri biologici, se poate cunoaște evoluția nivelului relativ încă din antichitate.

Săpăturile din portul Marsiliei (Franța) au scos la lumină limita superioară a unui crustaceu marin (Balanus) care s-a fixat pe țărușii de pe cheiurile romane ale portului. Partea lui superioară indică nivelul maxim pe care nivelul mării il poate atinge ținând in cont variații periodice precum mareele. Măsurând diferența altimetrică superioară dintre populațiile fosile și cele contemporane, este posibil să se deducă cu precizie de 5 cm nivelurile mării din antichitate. Datarea cu radicarbon (14C), poate constrange orizontul temporal in care acel crustaceu a crescut. Aplicând această metodă, cercetările de la Marsilia au arătat că nivelul mării de acum 5000 de ani era cu 1.5 m mai coborât, similar cu multe dintre porturile antice ale Mediteranei care se află acum acoperite de mare.

Nivelul Mării viitor

Veneția, un oraș care se află aproape de nivelul 0 al mării, este deosebit de vulnerabil la creșterea nivelului mării. Inundațiile excepționale, care se produc la maree înalte împreună cu furtuni sunt din ce in ce mai frecvente. Din 1872, de când se țin astfel de evidențe, au avut loc 25 de inundații. Două treimi dintre acestea au fost înregistrate în ultimii 20 de ani, iar o cincime din total în perioada 12 noiembrie - 23 decembrie, 2019. Pentru Veneția, chiar și o creștere aparent nesemnificativă de câțiva centimetri crește detectabil frecvența inundațiilor.

Dr. Florin Zăinescu

Florin este cercetător, contributor InfoClima. Subiecte: Geomorfologie costieră, Climatul recent, Schimbările climatice și impactul asupra sistemelor costiere.

Sorin Cebotari 2/22/22 Sorin Cebotari 2/22/22

Atmosferă încinsă - cum vaporii de apă din atmosferă amplifică efectul de seră

Creșterea concentrației gazelor cu efect de seră în atmosfera Terrei a dus la creșterea temperaturilor globale. Aceasta la rândul său a dus la creșterea concentrației vaporilor de apă în atmosferă, aceștia acționând ca un gaz cu efect de seră și fiind responsabili de jumătate a încălzirii climatice la nivel global.

Notă: Acest articol are la bază articolul publicat pe situl NASA de către Alain Buis, de la NASA Jet Propulsion Lab. Articolul în original poate fi găsit aici.

Creșterea concentrației gazelor cu efect de seră în atmosfera Terrei a dus la creșterea temperaturilor globale. Aceasta la rândul său a dus la creșterea concentrației vaporilor de apă în atmosferă (creșterea cu un 1 C duce la o creștere cu 7% a concentrației vaporilor de apă în atmosferă), aceștia acționând ca un gaz cu efect de seră și fiind responsabili de jumătate a încălzirii climatice la nivel global.

Vaporii de apă sunt responsabili pentru aproximativ jumătate din efectul de seră produs la suprafața Pământului. Efectul de seră menține planeta noastră locuibilă pentru că permite captarea și menținerea energiei solare sub formă de căldură. Fără acest efect, temperatura pe suprafața Pământului ar fi cu 33 de grade mai mică. Vaporii de apă sunt de asemenea o parte integrală a ciclului apei în natură, respectiv rolul acestora este extrem de important pentru bunăstarea ecologică a planetei..

O reprezentare simplificată a efectului de seră

Începând cu finalul secolului 19, temperatura medie globală a crescut cu circa 1.1 C. Datele satelitare, baloanele meteorologice și măsurătorile terestre confirmă o creștere a volumului de vapori de apă odată cu încălzirea climei. Cel de-al 6 raport IPCC confirmă indică o creștere a vaporilor de apă cu circa 2% per decadă. Legile termodinamicii ne permit să deduce că o creștere de 1 C duce la o creștere cu 7% a vaporilor de apă din atmosferă, respectiv în scenariul pesimist de creștere a temperaturilor medii globale cu 3 C vom asista la o creștere cu 21% a cantității de aburi din atmosferă.

Unii oameni consideră eronat că vaporii de apă sunt principala cauză a încălzirii globale. Totuși vaporii de apă nu sunt cauza ce a dus la încălzirea globală, dimpotrivă, concentrația crescută a acestor vapori este rezultatul încălzirii atmosferice ca urmare a creșterii concentrației gazelor precum dioxidul de carbon sau metanul. Vaporii de apă acționează ca un catalizator pentru încălzirea declanșată de celelalte gaze cu efect de seră.

Procesul e următorul: odată cu creșterea concentrațiilor gazelor cu efect de seră precum dioxidul de carbon sau metanul are loc și o creștere a temperaturilor globale. Această creștere duce la o evaporare mai mare atât de pe spațiile acvatice cât și de pe cele terestre. Pentru că aerul cald poate menține o umiditate crescută, concentrația de vapori de apă devine mai mare. Acest lucru se întâmplă deoarece vaporii de apă nu se condensează și nu cad sub formă de precipitații la fel de ușor la temperaturi ridicate precum la cele joase. Vaporii de apă din atmosferă captează la rândul lor căldura terestră iradiată, prevenind disiparea acesteia în spațiu. Aceasta duce la o încălzire și mai mare a atmosferei, care la rândul ei duce la o creștere a vaporilor de apă.

Acest proces este numit de cercetători “o buclă de feedback pozitiv (positive feedback loop)”. Cercetătorii estimează că acest efect este responsabil de jumătate din magnitudinea procesului de încălzire globală.

Această diagramă arată mecanismul din spatele buclei de feedback pozitiv al vaporilor de apă. Credit: NASA and NOAA Historic NWS Collection

O altă specie de gaz de seră

Gazele de seră în partea uscată a aerului din atmosfera pământului includ dioxidul de carbon, metanul, oxidul de azot, ozonul și clorofluorocarburi. Deși constituie doar 0,05% din totalul atmosferei planetar, aceste gaze joacă un rol esențial în captarea căldurii radiate de la soare și prevenirea disipării acesteia în spațiu. Însă fiecare din aceste gaze este susceptibil efectelor antropice.

Toate aceste 5 gaze de seră sunt non-condensabile, acest lucru însemnând că nu pot fi transmutate în lichide la temperaturile foarte scăzute ale nivelului superior al troposferei, unde se întâlnesc cu stratosfera. Pe măsură ce presiunea atmosferică se schimbă, concentrația de gaze non-condenasbile rămâne aceeași.

Dacă vorbim despre vaporii de apă situația devine mai complicată, pentru că aceștia sunt condensabili și pot fi transformați din gaz în lichid. Concentrația acestora depinde de temperatura atmosferică iar acest fapt face ca vaporii de apă să fie singurul gaz de seră al cărui concentrație crește datorită faptului că atmosfera se încălzește constant, devenind concomitent un factor ce alimentează această creștere de temperatură. Dacă ponderea gazelor non-condensabile nu creștea, cantitatea vaporilor de apă atmosferici ar fi rămas neschimbată față de nivelul ce a precedat revoluția industrială.

Dioxidul de Carbon încă este gazul de seră predominant

Dioxidul de carbon este responsabil pentru aproximativ o treime a încălzirii climatice la nivel global, în mare parte datorită elementului antropic. Chiar și cele mai mici creșteri ale concentrației acestuia poate avea consecințe majore, un factor determinant fiind durata de timp în care dioxidul de carbon poate rămâne în atmosferă.

Metanul, dioxidul de carbon, clorofluorocarburile nu se condensează și sunt printre cele mai puțin reactive elemente chimice. De asemenea nu pot fi dezbinate ușor de lumina soarelui în troposferă. Datorită acestor factori ele pot rămâne în atmosferă vreme de ani (Metanul ~12.4 ani), secole (Oxidul de azot ~121 ani) sau chiar mai mult depinzând de natura gazului (unele gaze cu fluor pot rămâne mii de ani). Însă o moleculă a unui vapor de apă stă în atmosfera aproximativ 9 zile, urmând ca apoi să fie reciclată în forma ploii sau zăpezii. Sumele acestora nu sunt acumulate în ciuda cantităților relative mai mari.

“Dioxidul de carbon și alte gaze de seră non-condensabile acționează ca supape de control pentru climă” declara Andrew Dessler, profesor în științe atmosferice la Universitea A&M Texas. Acesta mai preciza că “Pe măsură ce umanitatea adaugă din ce în ce mai mult dioxid de carbon în atmosferă, micile schimbări climatice sunt amplificate de schimbările vaporilor de apă atmosferici. Acest fapt face ca dioxidul de carbon să devină un gaz de seră și mai potent pe planeta noastră spre deosebire de un caz ipotetic în care același dioxidul de carbon ar fi pe o planetă fără vapori de apă în atmosferă.”

Consecințele nefaste asupra ciclului de apă global

Creșterile de vapori de apă în atmosferă amplifică efectele ciclului planetar al apei. Aceste creșteri exacerbează caracteristicile climatice locale, spre exemplu zonele umede devin și mai umede iar zonele uscate devin și mai uscate. Cu cât aerul atmosferic conține mai mult vapor de apă cu atât crește cantitatea de energie stocată. Această energie alimentează furtuni puternice mai ales în zona suprafețelor terestre. Astfel crește frecvența fenomenelor meteorologice extreme.

În același timp un grad de evaporare al suprafețelor terestre contribuie la aridizarea solurilor. Când cantități semnificative de apă ale marilor furtuni intră în contact cu un sol dur și arid acestea practic duc la inundații și viituri în loc să umezească solurile, astfel contribuind la acutizarea riscurilor de secetă.

Așadar când cantitatea vaporilor de apă atmosferici este influențată de creșterea nivelurilor gazelor de seră, impactul climatic asupra pământului este semnificativ.

Vlad Zamfira 2/14/22 Vlad Zamfira 2/14/22

2022 în umbra riscurilor climatice

Raportul “The Global Risks Report 2022” indică schimbările climatice și lipsa unei strategii coordonate pentru a răspunde acestei provocări la nivel global ca fiind unul din cele mai mari…

Raportul “The Global Risks Report 2022” indică schimbările climatice și lipsa unei strategii coordonate pentru a răspunde acestei provocări la nivel global ca fiind unul din cele mai mari riscuri, atât pentru anul 2022 cât și pentru decadele ce vor urma. Tranzițiile climatice dezordonate pot duce la crize politice și sociale majore care vor aprofunda și mai mult clivajele geo-politice existente.

Parte a raportului cu numărul 17 a World Economic Forum intitulat “The Global Risks Report 2022” descrie tabloul unei “tranziții climatice dezordonate” în contextul internațional post COP 26, raport IPCC și a discuțiilor și măsurilor interguvernamentale ce au avut loc anul trecut.

Cel mai optimist scenariu legat de creșterea temperaturilor globale până în 2050 este de 1.8 °C. Acest lucru doar în condițiile în care toate țelurile asumate (inclusiv țelurile de net zero) vor fi atinse. Dacă am rămâne la menținerea politicilor deja adoptate am putea ajunge la o creștere medie a temperaturilor cu până la 3.6 °C.

Oamenii de știință susțin că încă mai avem o scurtă fereastră pentru a implementa măsuri importante și a evita scenariul unde orice acțiune luată ar fi “prea puțin și prea târziu”. Raportul estimează faptul că dacă nu există un efort global de a combate efectele schimbărilor climatice pierderile economice ar varia între 4 și 18% din PIB-ul global.

Revenirea economică post-COVID – Discrepanțele între economiile din vest și cele emergente

Raportul pune în discuție un element foarte important necesar implementării unor măsuri de combatere, mitigare și adaptare la schimbările climatice. Crizele socio-economice derivate din efectele pandemiei globale încă necesită atenție sporită din partea guvernelor lumii și deja observăm eforturi substanțiale care coincid cu implementarea unor măsuri benefice pentru mediu precum PNRR-uri cu măsuri verzi adoptate la nivel statal în Uniunea Europeană.

O problemă semnificativă însă va fi faptul că multe economii emergente încă vor fi afectate și frânate pe termen mediu și lung de efectele unei pandemii prelungite în vreme ce Europa, America de Nord vor depăși deja acea etapă. Pe scurt la nivel global recuperarea post COVID-19 va ignora multe aspecte ale politicilor climatice necesare respectării tratatului climatic de la Paris și COP 26 în favoarea atingerii unei stabilități economice pe termen scurt. Un exemplu relevant este actuală criză energetică unde coloși economici precum China au optat pentru o creștere temporară semnificativă a energiei provenite din termocentrale pe cărbuni.

Chiar și în cadrul COP 26 am avut poziționări a liderilor globali care trag o linie de tensiune între acțiunile de reducere a poluării și dezvoltarea economică. Anume din acest motiv tranziția justă și o redistribuire justă a costurilor pentru tranziție ar trebui să devină parte componentă în agenda politicilor globale.

Cât de repede putem implementa măsuri împotriva schimbărilor climatice și care ar fi costul?

Una din întrebările rămase post COP 26 a fost cât de repede putem introduce măsuri la nivel global pentru combaterea schimbărilor climatice.

Raportul prezintă câteva scenarii ce depind de rapiditatea implementării acestor măsuri:

O adoptare rapidă - în mod evident ar fi de preferat pentru a reduce semnificativ emisiile de carbon și limitarea creșterii temperaturilor globale la 1.5 °C. Însă pentru ca aceste măsuri să funcționeze este nevoie de o aliniere și coordonare între mediul de afaceri, cel industrial și guvernamental. Pe lângă faptul că în prezent această aliniere pare foarte dificilă, raportul mai precizează că riscurile pe termen scurt și mediu ar fi legate de securitatea energetică a multor țări ce implicit ar volatiliza piața globală a energiei. Des discutată este problema locurilor de muncă în sectoare energetice ce depind de combustibili fosili. În acest scenariu o treime din joburile legate de industria combustibililor fosili (~8.5 milioane) ar fi pierdute. Acestea ar putea fi compensate cu noile oportunități din sectorul energiei regenerabile, care are un potențial de 40 de milioane de locuri de muncă. Acest boom ar trebui însă reglementat cu atenție pentru a nu crea monopoluri și potențiale conflicte geopolitice pe zone bogate în minerale și metale rare, necesare pentru progresul tehnologic

O tranziție mai lentă ar aduce pe termen scurt stabilitate socio-economică însă ar fi doar o amânare a luării unor măsuri și mai drastice odată cu trecerea timpului. Efectele schimbărilor climatice ar deveni din ce în ce mai amplificate cu trecerea deceniilor care la rândul lor ar duce la și mai multă instabilitate la nivel socio-economic și politic. Această opțiune ar face ca la nivel global eforturile să fie axate mai mult pe adaptare în loc de mitigare. În alte cuvinte ar trebui să decidem cum trăim cu realități climatice mai dificile în loc să le prevenim.

Ritmuri divergente, un scenariu în care unele țări cu economii dezvoltate vor avea abilitatea să implementeze măsuri mai ambițioase constând în decarbonizare, o tranziție energetică rapidă și menținerea stabilității economice și politice, în vreme ce economiile emergente vor fi lăsate în urmă pentru că nu au o stabilitate politică și acces la piețe de capital. Din păcate acest scenariu ar avea un impact socio-economic global. Odată cu degradarea condițiilor induse de schimbări climatice (secete, inundații, creșterea nivelurilor marilor și oceanelor) un număr larg al populațiilor din zonele expuse (care sunt și zonele deseori subdezvoltate) ar fi dislocate, spre exemplu din Levant și Orientul Mijlociu, către țările reziliențe cu economii adaptate. Așadar un ritm neuniform la nivel global ar duce în final la migrații în masă ce ar putea declanșa instabilitate politică majoră.

Pierderea de control guvernamental, economic și a mediului natural înconjurător

Raportul concluzionează că în acest moment implementarea măsurilor climatice vor veni cu un cost fie pe termen scurt sau lung. Întrebarea e cât de mult putem limita aceste pierderi la nivel individual, de comunități, state și planetar. La nivel individual zeci de milioane ar putea emigra din zona Africii, Orientului Mijlociu și Levantului către zone din nordul planetar. La nivel guvernamental sunt presiuni mari indiferent de direcția măsurilor luate datorită legăturilor dintre mediile financiare, energetice și industriale. O tranziție climatică neuniformă ar putea avea un impact profund asupra lanțurilor de producție dat fiind natura sistemelor economice actuale și interdependența economică la nivel global. Apoi în final pierderea cea mai gravă la nivel global ar fi cea a pădurilor, ecosistemelor naturale, a biomurilor s.a.m.d.

Defrișările masive, poluarea marilor și oceanelor, agricultura intensivă și nesustenabilă au avut un impact masiv asupra schimbărilor climatice, mai ales în ultimii 50 de ani. Planeta a pierdut surse importante de captare a carbonului în vreme ce emisiile provenite din sectoarele energetice și industriale au crescut vertiginos. Însă chiar și când discutăm despre metode mai verzi de producere a energiei (eolian sau hidro) trebuie luat în considerare costul asupra mediului înconjurător astfel încât spre exemplu planificiarea unor mari ferme eoliene să nu producă daune ecosistemelor aflate în proximitate.

Orice tranziție globală precum cea discutată în acest raport va avea costuri. Întrebarea e dacă există voință și determinare politică pentru o tranziție incluzivă pentru a limita pierderile, facilita adaptarea și maximiza oportunitățile pe termen lung.

Vlad Radu Zamfira

Contributor InfoClima pe subiecte precum schimbările climatice și evoluțiile istorice, politici internaționale de climă, (Master of Arts Archaeology & History, Certificate of Postgraduate Studies Mediterranean & Venetian 16th century History (1559-1581) University of Aberdeen, Scotland).

Sorin Cebotari 1/6/22 Sorin Cebotari 1/6/22

Turismul de iarna in epoca schimbărilor climatice

Creșterea temperaturilor medii lunare și schimbarea structurii precipitațiilor în zonele muntoase duc la o scădere a numărului de zile înzăpezite anual. În scenariul pesimist, am putea avea doar circa 30 de zile înzăpezite anual către finalul acestui secol, față de 80 de zile în decursul anilor ‘60-’70. Aceste schimbări vor pune presiune pe turismul de iarnă în România, crescând costurile de operare a pârtiilor de la altitudini joase și creșterea aglomerării pe pârtiile de altitudine înaltă.

Din păcate, în anii ce urmează, stratul de zăpadă va continua să se diminueze. Acest lucru nu înseamnă că nu vom mai avea zăpadă deloc. Dar este cert că precipitațiile sub formă de ninsoare vor fi mai rare, din ce în ce mai puțin persistente, iar grosimea stratului de zăpadă va fi din ce în ce mai mic comparativ cu intervalul 1970-2000. Astfel în anumite regiuni vom observa reduceri de până la 80% a grosimii stratului de zăpadă către finalul acestui secol.

Pentru perioada 2001-2030, faţă de 1961-1990, se proiectează o creştere a temperaturii medii lunare a aerului mai mare în lunile noiembrie-decembrie şi în perioada caldă a anului (mai-septembrie), de aproximativ 1 C, valori ceva mai ridicate (până la 1.4 C -1.5 C ) fiind la munte, în sudul şi vestul ţării. Încălzirea medie anuală, la nivelul întregii ţări, este cuprinsă între 0.7 C şi 1.1 C, cele mai mari valori fiind în zona montană.

În acest context, turismul hibernal în România este afectat direct. Mai puțină zăpadă naturală în perioada de iarnă înseamnă folosirea tunurilor de zăpadă care asigură debutul la timp a sezonului sporturilor de iarnă. Multe stațiuni de schi folosesc pe pârtii zăpada artificială pentru a completa sau înlocui zăpada naturală. Pârtiile cu zăpadă artificială sunt adesea foarte dure , producerea de zăpadă artificială costă foarte mult și poate avea chiar un impact negativ asupra resurselor locale (având în vedere consumul extrem de mare de apă). Pârtia de ski expusă schimbărilor de temperatură este vulnerabilă fiind expusă avalanșelor și accidentelor.

Ce se întâmplă cu precipitațiile la munte ?

Cantitatea de zăpadă și ploaie anuală dintr-o zonă anume depinde foarte mult de amplasarea geografică a acestuia .

Din analiza repartiției mediilor anuale de precipitații lichide și solide, rezultă că cel mai mare volum se înregistrează în regiunea montană (1000-1500 mm anual). În funcție de altitudine și de expunerea versanților, se înregistrează diferențe de 100-200mm în favoarea versanților nordici și vestici, comparativ cu cei estici și sudici.

Ca rezultat al rolului de barieră jucat de Carpați, precipitațiile sunt neuniform distribuite: mai bogate pe versanții nord-vestici, aflați sub influența maselor de aer oceanic și mai reduse pe versanții sud-estici, unde influența este cea a aerului de natura continentală. Astfel cantitatea de precipitații scade de la nord spre sud și de la vest spre est, pe măsură creșterii gradului de continentalism.

Dincolo de impactul structurii geografice a munților din România, schimbările climatice au un efect măsurabil asupra cantității anuale de precipitații precum și a formei precipitațiilor (ninsori sau ploi). Astfel datele existente arată o reducere consistentă a numărului de zile cu zăpadă în decursul unui an.

Schimbările prognozate în numărul anual de zile înzăpezite (cel puțin 30 cm de zăpadă ) la altitudini mai mari de 800 m către finalul secolului 21 în conformitate cu scenariul pesimist (RCP8.5) și scenariul moderat (RCP4.5) în baza datelor oferite de Copernicus pentru România .

Reducerea numărului de zile înzăpezite este dat în mare de creșterea temperaturilor medii lunare și a cantității de precipitații. Astfel, datele curente arată o reducere clară a cantității de precipitații pentru perioada următoare pentru toate zonele din afara arcului carpatic.

Schimbarea în cantitatea anualǎ de precipitaţii estimatǎ pentru 2001-2030 (în %) (interval de referinta – 1961-1990) în conditiile scenariului A1B.

În cazul zonelor intra-Carpatice, cu toate că vedem o creștere a precipitațiilor , cuplată cu creșterea temperaturilor medii, aceste precipitații vor fi mai des sub formă de ploaie sau lapoviță, fenomen ce la rândul său contribuie și mai mult la reducerea grosimii stratului de zăpadă la altitudini joase .

Impactul asupra turismului

Domeniul schiabil din România este format din 189 de pârtii omologate, care însumează 164 de kilometri. Dintre acestea, doar 55 de pârtii au o lungime de peste 1000 metri, 2 pârtii au peste 3000 metri lungime și una singură are peste 4000 metri lungime, arată datele din baza Ministerului Turismului.

Repartizarea Domenilor Schiabile de interes turistic

Problema Turismului Hibernal în România este că toate domeniile schiabile se află sub 2600 de m altitudine cea ce înseamnă o expunere directă la creșterea temperaturilor și reducerea numărului de zile cu zăpadă naturală anual. Dependență față de zăpada artificială duce la creșterea prețului de întreținere a pârtiei din moment ce zăpada artificială este realizată prin amestecarea unor volume mari de apă și aer de înaltă presiune. Cerințele pentru apă pot fi foarte mari, necesitând pompare din lacurile înconjurătoare, din râuri sau din iazurile artificiale construite în scopuri. Echipamentele moderne de zăpadă pot necesita cu ușurință 400 litri de apă pe minut pentru fiecare pistol de zăpadă, iar stațiunile pot avea zeci sau chiar sute în funcțiune. Atât costurile de investiție în utilajele de producția a zăpezii artificiale cât și costurile de producție a zăpezii artificiale pot deveni nesustenabile din punct de vedere economic pentru administratorii acestor domenii schiabile (majoritatea fiind întreținute de autoritățile locale). Reducerea zilelor înzăpezite afectează direct stațiunile de schi din România.

Majoritatea pârtiilor de schi din zonă montană Bucegi și Postăvaru se află la altitudini joase, ceea ce va însemna că vor fi necesare investiții pentru a produce zăpadă artificială, astfel încât să contracareze încălzirea climei montane. Pe de alta parte, pârtiile de schi aflate la o altitudine mai mare (Sinaia, Bâlea) vor profita de un aflux sporit de turiști, se arată în Strategia națională a României privind schimbările climatice 2013-2020, publicată în Monitorul Oficial

În ansamblu, principalele efecte ale schimbărilor climatice (temperaturile în creștere, reducerea stratului de zăpadă, frecvența și intensitatea sporită a evenimentelor extreme, etc.) vor avea o serie de efecte negative asupra sectorului turistic din România:

Activitățile turistice vor avea o sezonalitate diferită.
Stațiunile vor înregistra costuri mai mari cu încălzirea/răcirea și aerul condiționat în funcție de specificul lor.
Stațiunile vor fi supra-aglomerate în unele zone și, în mare parte neocupate în alte zone.
Veniturile rezultate din turism vor scădea în zonele afectate, dar ar putea crește în zonele avantajate.
Stațiunile destinate sporturilor de iarna vor avea mai puțină zăpadă și vor înregistra costuri suplimentare pentru producerea zapezii artificiale.
Sezonul turistic de iarna va fi mai scurt.
Unitățile turistice vor avea costuri mai mari legate de asigurări si de restrângerea activității.
Evenimentele meteorologice extreme vor afecta infrastructură, patrimoniul istoric, patrimoniul arhitectural și caracterul sezonier.
Atracțiile turistice naturale vor suferi deteriorări.

Soluții

Având în vedere că în România avem multiple zone care înregistrează venituri importante de pe urma sporturilor de iarnă și care vor fi clar afectate de evoluțiile climatice este important ca strategie națională să aibă în vedere aceste evoluții și să dezvolte strategii de adaptare la aceste schimbări. Strategiile trebuie discutate și implementate atât la nivel național, cât și cu implicarea directă a actorilor locali pentru a asigura o tranziție cât simplă către un model sustenabil, asigurând, acolo unde va fi posibil, continuare activităților de iarnă.

De asemenea se recomandă ca stațiunile să-și diversifice produsele turistice, pentru a fi mai puțin vulnerabile la efectele schimbărilor climatice. Turiștii trebuie, de asemenea, sa fie mai bine educați cu privire la efectele schimbărilor climatice, așa încât să-și poată adapta în consecință comportamentul de consum turistic.

În acest context, întreprinderile din sectorul turistic trebuie să-și adapteze investițiile pentru a contracara amenințările și de a valorifica oportunitățile. Deși acest lucru poate genera costuri mai mari, protecția pe termen lung față de schimbările climatice va avea ca rezultat beneficii durabile. Unitățile turistice trebuie să fie construite în locații care favorizează adaptarea la efectele schimbărilor climatice, folosind materiale reziliente la noile condiții de climă.

Asigurările vor constitui, de asemenea, o importantă măsură de protecție climatică. Produsele turistice trebuie sa fie diversificate, concentrându-se pe serviciile mai puțin vulnerabile și punând un accent mai mare pe turismul rural. Personalul din turism și turiștii trebuie să fie mai bine educați cu privire la efectele negative ale schimbărilor climatice și la măsurile de adaptare la efectele schimbărilor climatice.

Viitorul turismului hibernal românesc nu poate rămâne în afara acestor strategii, ci va fi afectat de scenariile schimbărilor climatice. În fața unei industrii turistice sensibile la schimbările climatice, planificarea turistică în spațiul montan românesc trebuie să țină seama de realitatea mediului înconjurător. Cercetările viitoare se vor axa pe variabilitatea anuală a stratului de zăpadă în conexiune cu cantitatea de precipitații solide .

Alexandru Tătar

Doctorand în cadrul Facultății de Geografie a Universității Babeș-Bolyai, Cluj-Napoca. Cercetarea curentă a lui Alexandru se focusează pe conservarea resurselor de bază în vederea stopări risipei de asemenea se atrage atenția asupra efectului pe care schimbările climei o are asupra economiei. Aria de interes Protecția Mediului și Turismul .