Z temperaturą od kilku do kilkunastu stopni na minusie mierzą się - i będą mierzyć do końca tygodnia - mieszkańcy Teksasu, sąsiednich stanów, a nawet Meksyku. Żeby lepiej uświadomić sobie jak, jak ekstremalna jest ta pogoda, warto wiedzieć, że Teksas leży na takiej szerokości geograficznej jak Sahara czy Arabia Saudyjska. A nie mówimy tu o chwilowym opadzie śniegu (który zdarza się i na Półwyspie Arabskim), a wielodniowym mrozie.
Taki atak zimy w regionie, gdzie zdarza się to niezwykle rzadko, zawsze ma groźne konsekwencje: utrudnienia w ruchu (i łańcuchach dostaw), zagrożenie wychłodzeniem, zimne domy i budynki publiczne oraz obciążenie sieci elektrycznej. To ostatnie przybrało w Teksasie rozmiary katastrofy. Miliony ludzi, także w największych miastach jak Houston czy Austin, zostały pozbawione prądu w momencie, kiedy potrzebują go najbardziej do ogrzania domów, przygotowania ciepłego posiłku czy komunikacji w razie nagłego wypadku. W wypadkach drogowych czy pożarach związanych m.in. z używaniem butli gazowych zginęły co najmniej 24 osoby.
Do braku energii doprowadziło połączenie ekstremalnej pogody, zwiększonego zapotrzebowania na energię, problemy niektórych elektrowni (głównie gazowych) przez mrozy i specyficznych uwarunkowań systemu energetycznego w Teksasie. Podczas gdy reszta stanów jest częścią jednej z dwóch sieci energetycznych - wschodniej i zachodniej - Teksas ma swój osobny system. W przypadku problemów takich jak obecne trudniejsze lub niemożliwe jest "pożyczenie" prądu z innych stanów. Część komentatorów fałszywie obwiniała zamarznięte elektrownie wiatrowe (więcej o tym w tym artykule), nieraz z triumfalizmem ogłaszając, że rzekomo polityka klimatyczna sprawiła, iż Amerykanie marzną. Ale w rzeczywistości zmiany klimatu mogły nawet przyczynić się do ataku zimy w Teksasie. W jaki sposób?
Polarne zawirowania
Klimat Ziemi jest ogromnym, złożonym systemem i nieraz zachodzą w nim zaskakujące połączenia, a zjawiska w jednym regionie wpływają na pogodę tysiące kilometrów dalej. Choć z Teksasu jest o wiele bliżej do równika niż na biegun północny, to właśnie zachowanie układu atmosferycznego nad biegunem jest związane z wyjątkowym atakiem zimy. Chodzi o dwa, powiązane ze sobą zjawiska - wir polarny oraz prąd strumieniowy.
Prąd strumieniowy można by porównać do rzeki powietrza, która okala Ziemię i oddziela chłodniejsze powietrze nad rejonem biegunowym od cieplejszego nad obszarem równikowym. Ten prąd powietrza jest relatywnie wąski i porusza się na wysokości 9-12 km nad powierzchnią ziemi (samoloty pasażerskie latają na wysokości ok. 10 km, dzięki czemu, lecąc z prądem strumieniowym, mogą skrócić czas lotu).
Jeszcze wyżej od niego znajduje się wir polarny. Jak pisał autor bloga amerykańskiej agencji zajmującej się klimatem i pogodą (NOAA), "stratosfery zazwyczaj nic nie obchodzi", co dzieje się bliżej powierzchni planety i jest to "spokojniejsze, mniej ekscytujące miejsce" od troposfery (najniższej warstwy atmosfery). Wir to układ niskiego ciśnienia z wiatrem krążącym z zachodu na wschód (przypomina to nieco gigantyczny huragan krążący nad biegunem).
W idealnych warunkach mamy dwa strumienie powietrza, zachowujące polarny chłód w rejonie bieguna i tropikalne ciepło poniżej (na powyższej grafice to obrazek z lewej). Jednak warunki nie zawsze są idealne. Jeżeli prąd powietrza osłabnie, wir polarny może zostać zakłócony i rozchwiany. "Rzeka" powietrza zaczyna meandrować, granice przesuwają się w jednej części globu na południe, w innej - na północ. Z tymi naruszonymi granicami cieplejsze powietrze może wedrzeć się bliżej bieguna, zaś arktyczny mróz - zejść na południe (na grafice po prawej).
Jakie są tego efekty w praktyce widać na poniższej mapie z serwisu University of Maine. Pokazuje ona anomalię temperatury w środę 17 lutego (anomalia - czyli różnica między temperaturą zarejestrowaną a średnią). Widać, że centralnych Stanach Zjednoczonych aż po Zatokę Meksykańską wdarło się zimne powietrze i mamy temperaturę kilkanaście stopni poniżej średniej. Z kolei nad Grenlandią, częścią Oceanu Arktycznego jest powietrze cieplejsze - i analogicznie nawet kilkanaście stopni powyżej średniej.
Meandrowanie prądu strumieniowego może też przynieść w najbliższym czasie gwałtowne ocieplenie w Europie.
Ochłodzenie przez ocieplenie?
Zachwiania prądu strumieniowego mogą mieć różne przyczyny i zdarzały się zupełnie naturalnie w przeszłości. Jednak według niektórych badań nowym czynnikiem mogącym go destabilizować są zmiany klimatu. Dlatego - choć jest to paradoksalne - ocieplenie klimatu może prowadzić do epizodów ekstremalnej zimowej pogody, nawet jeśli długotrwałym trendem są łagodniejsze i krótsze zimy. Nauka nie ma tu na razie definitywnej odpowiedzi, jednak kilka badań wskazuje na możliwe powiązanie zmian klimatu i ataków zimy.
)
Jak już wiemy, prąd strumieniowy oddziela zimne powietrze nad Arktyką od cieplejszego na niższych szerokościach geograficznych - i ta różnica temperatur napędza przepływ powietrza. A wraz ze zmianami klimatu średnia temperatura w rejonie bieguna północnego rośnie szybciej - nawet dwukrotnie - niż na pozostałej części planety. W efekcie różnica temperatur zmniejsza się, to osłabia prąd strumieniowy, a efektem może być to, co widzimy teraz w Teksasie. Tę hipotezę opisano m.in. w 2018 roku w piśmie naukowym Geophysical Research Letters. Autorzy podkreślają, że jest to przedmiotem badań i debaty naukowej.
Podobna teza stawiana jest na temat wiru polarnego: silne ocieplenie w Arktyce i utrata lodu morskiego miałyby prowadzić do zaburzenia wiru i przeniesienia mas zimnego powierza dalej na południe. Obserwacje pokazują, że ocieplenie w Arktyce koreluje z atakami zimy na kontynentach dalej na południe. Problem w tym, że - jak opisano w 2019 roku na łamach "Nature" - większość modeli klimatycznych... nie przewiduje takiego związku. Zatem albo modele są z jakiegoś powodu wadliwe, albo w rzeczywistości to nie zmiany w wirze polarnym odpowiadają za epizody ochłodzenia. Znów - potrzebne są dalsze badania, by dokładnie zrozumieć te mechanizmy klimatu Ziemi. O tym, co na ten temat wiemy, a czego nie pisał obszernie serwis carbonbrief.org.
Osłabienie prądu strumieniowego może mieć inny groźny efekt, jak opisano w jednym z badań. Może to powodować mniejszą zmienność pogody i dłuższe pozostawanie lokalnych systemów pogodowych w miejscu. Stabilna pogoda może wydawać się czymś pozytywnym - jednak jeśli oznacza to zatrzymanie na dłuższy czas np. bardzo suchego systemu, oznaczałoby to zagrożenie suszą. I odwrotnie, bardzo deszczowa pogoda grozi powodziami.
Przystosowanie do ekstremów
Dokładne powody epizodów takich jak ten w Teksasie mogą być na razie dokładnie nieznane, jednak tak czy siak, płyną z nich wnioski na przyszłość. Jak pisze "New York Times", nasze systemy energetyczne muszą być przygotowane na wytrzymanie ekstremalnych warunków pogodowych, których wraz ze zmianami klimatu będziemy doświadczać częściej. Do tego zakres tych zagrożeń jest szeroki: upały, susze, powodzie, ale też ataki zimy, które (nawet jeśli rzadsze) wciąż mogą i będą się zdarzać.
Te zagrożenia trzeba brać pod uwagę przy przebudowywaniu systemów energetycznych. Dodatkowe zabezpieczenia mają swoje koszty, ale - jak zauważa "NYT" - koszt mają też blackouty (czyli wyłączenie energii) i są one liczone nie tylko w pieniądzach, ale też ludzkim życiu.
Lekcje z tego musimy wyciągać także w Polsce. Choć zmiany klimatu według prognoz zwiększą liczbę upalnych dni w naszym regionie i zmniejszą liczbę dni mroźnych, to zimy - nawet ekstremalne - dalej będą się pojawiać. Zatem, przebudowując energetykę i infrastrukturę, musimy brać pod uwagę, że musi ona funkcjonować zarówno w mrozach, jakie znamy sprzed lat jak i takich upałach, jakie pojawiały się u nas rzadko lub jeszcze nigdy dotąd. Widać to zresztą tej zimy. Takich mrozów i śniegu nie mieliśmy od lat i łatwo było zapomnieć o możliwych zagrożeniach, jak zator na Wiśle, który wywołał podtopienia w Płocku. Groźne są też nagłe zmiany pogody i przykład tego możemy mieć jeszcze w tym tygodniu. Zaczął się on z temperaturą kilkunastu stopni poniżej zera, a według prognoz jeszcze w weekend w niektórych regionach może być kilkanaście stopni na plusie. IMGW ostrzega, że połączenie gwałtownych roztopów z prognozowanymi opadami i zjawiskami lodowymi stwarza poważnie zagrożenie powodziowe.
