Czystsze powietrze to gorętsze miasta. Paradoks walki z aerozolami

Miasta na całym świecie doświadczają coraz częstszych fal upałów. Paradoksalnie, jedną z przyczyn tej zmiany może być... sukces w walce ze smogiem. Jak wynika z nowych badań opublikowanych w "Environmental Research Letters", redukcja emisji aerozoli, czyli drobnych cząstek powstających głównie w wyniku spalania paliw kopalnych, prowadzi do ujawnienia pełnej skali ocieplającego działania gazów cieplarnianych.

Aerozole mają działanie chłodzące: odbijają promieniowanie słoneczne z powrotem w kosmos, a także wpływają na formowanie się chmur. Szacunki wskazują, że mogły dotychczas maskować nawet połowę efektu ocieplającego wywołanego przez dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane.

"Ograniczanie zanieczyszczeń powietrza jest konieczne dla zdrowia publicznego, ale musimy zdać sobie sprawę, że niesie to ze sobą nowe ryzyka klimatyczne, zwłaszcza tam, gdzie mieszka najwięcej ludzi" - mówi magazynowi "New Scientist" prof. Geeta Persad z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin, główna autorka badania.

Jej zespół wykorzystał zaawansowany model klimatyczny CESM1, aby zbadać wpływ zmian stężeń aerozoli na częstotliwość fal upałów. Okazało się, że przez większość XX w. aerozole spowalniały wzrost liczby upalnych dni. Ale po 2005 r. trend się odwrócił - dzięki poprawie jakości powietrza fale upałów zaczęły nasilać się szybciej.

W analizie zdefiniowano falę upałów jako co najmniej trzy kolejne dni, które należą do 10 proc. najcieplejszych w danym regionie według klimatu sprzed epoki przemysłowej. Modele pokazały, że zmniejszenie koncentracji aerozoli ma większy wpływ na częstość występowania fal upałów niż wzrost stężenia gazów cieplarnianych - szczególnie na terenach gęsto zaludnionych.

"Gdy spojrzy się na mapy stężeń aerozoli w atmosferze, widać, że pokrywają się one z obszarami, w których mieszkają ludzie" - tłumaczy Persad.

Przy utrzymaniu obecnego tempa redukcji aerozoli i rosnących emisji gazów cieplarnianych, liczba dni z falami upałów w miastach może wzrosnąć z ok. 40 do ponad 110 rocznie do 2080 r. "Taka zmiana wymusi fundamentalne przystosowanie wielu regionów świata do nowej klimatycznej rzeczywistości" - stwierdzają badacze.

W porównaniu z gazami cieplarnianymi aerozole mają dużo silniejsze i bardziej zróżnicowane działanie regionalne. O ile gazy cieplarniane działają globalnie i równomiernie, to aerozole, ze względu na krótki czas życia i lokalne źródła emisji - koncentrują się nad ośrodkami przemysłowymi.

W niektórych regionach, jak Europa czy Ameryka Północna, już w latach 80. XX w. ograniczenie emisji aerozoli zaczęło przyspieszać wzrost liczby fal upałów. W Azji Południowej i Afryce ten efekt może pojawić się dopiero teraz lub w kolejnych dekadach.

"To badanie jest wyjątkowe, bo pokazuje wpływ aerozoli w skali dnia i przestrzeni. Można dosłownie poczuć skutki zmian ich stężenia" - komentuje Shiv Priyam Raghuraman z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign, który nie brał udziału w analizie.

Wnioski badaczy potwierdzają, że polityka klimatyczna musi uwzględniać nie tylko emisje gazów cieplarnianych, ale i zmiany w zanieczyszczeniach powietrza. Jak wskazuje Daniel Westervelt z Uniwersytetu Columbia: "To kolejne badanie potwierdzające, że aerozole mogą mieć nieproporcjonalny wpływ na ekstremalne zjawiska pogodowe".

W przyszłości skutki ograniczania emisji aerozoli mogą jeszcze bardziej przyspieszyć wzrost liczby fal upałów. Zwłaszcza że emisje aerozoli mają zmienny charakter: zależą od lokalnych polityk środowiskowych i tempa industrializacji.

"W obecnych scenariuszach emisji aerozoli na najbliższe 30 lat rozpiętość prognoz jest ogromna" - przyznaje Persad. Jej zespół apeluje o pilne włączenie tego czynnika do ocen ryzyka związanego z ekstremalnym upałem.

Z badania wynika, że aerozole mogą być nawet dwa i pół raza skuteczniejsze niż gazy cieplarniane w wywoływaniu zmian w ekspozycji populacji na fale upałów, licząc w przeliczeniu na jednostkę zmiany średniej temperatury.

"To efekt wyjątkowego pokrywania się obszarów o dużej liczbie ludności z miejscami, w których zmniejsza się obecność aerozoli" - tłumaczą autorzy publikacji.

Zmiany emisji aerozoli nie tylko wpływają na ogólne ocieplenie klimatu, ale także istotnie modyfikują jego regionalne skutki, zwłaszcza te odczuwalne przez ludzi. Jeśli więc klimat się ociepla wskutek redukcji aerozoli, fale upałów mogą być groźniejsze niż w przypadku podobnego ocieplenia wywołanego przez same gazy cieplarniane.

Autorzy badania obliczyli, że aerozole mogą wywoływać nawet 80 proc. większy efekt cieplny w skali lokalnej niż odpowiadające im zmiany w emisjach gazów cieplarnianych. Współczynnik skuteczności, czyli siła wpływu na fale upałów w przeliczeniu na zmianę temperatury, jest dla aerozoli znacznie wyższy i bardziej zmienny w czasie.

To oznacza, że skutki lokalnych decyzji o redukcji emisji, np. zakazów palenia węglem w miastach, mogą być odczuwalne szybciej i silniej, niż przewidywały dotychczasowe modele. Zwłaszcza w tropikach, gdzie zmienność temperatury jest mniejsza, nawet niewielkie zmiany mogą prowadzić do gwałtownego wzrostu liczby dni z ekstremalnym upałem.

Według prognoz jeśli świat utrzyma obecne tempo ograniczania aerozoli przy jednoczesnym wzroście emisji gazów cieplarnianych, wiele regionów świata, w tym Azja Południowa, Afryka i Ameryka Łacińska, może doświadczyć gwałtownego wzrostu liczby dni z falami upałów już w najbliższych dekadach. W niektórych miejscach ponad 100 dni rocznie może być klasyfikowanych jako ekstremalnie gorące.

Równocześnie aerozole z przemysłu ciężkiego w Chinach i Indiach nadal częściowo tłumią ten efekt, co oznacza, że dalsze redukcje mogą przyspieszyć lokalną zmianę klimatu. Modele klimatyczne ostrzegają, że każde globalne działanie redukujące aerozole musi być skoordynowane z polityką ograniczania emisji gazów cieplarnianych.

W świetle tych wyników badacze wzywają do zmiany podejścia w modelowaniu wpływu człowieka na klimat. Dotychczas wiele analiz koncentrowało się wyłącznie na gazach cieplarnianych, ignorując równoległe zmiany w zanieczyszczeniu powietrza. To poważne uproszczenie może prowadzić do błędnych wniosków o przyczynach i przyszłości ekstremalnych zjawisk pogodowych.

"Jeśli obecna fala upałów jest wynikiem spadku aerozoli, to jej wpływ może być znacznie silniejszy niż wynikałoby to ze wzrostu średniej temperatury" - tłumaczą autorzy. Takie sytuacje mogą prowadzić do niedoszacowania skutków społecznych i zdrowotnych przyszłych zjawisk ekstremalnych.

Badanie pokazuje, że aerozole pełnią rolę ukrytego regulatora klimatu i ich obecność, choć szkodliwa dla zdrowia, przez lata chroniła nas przed gwałtowniejszym wzrostem liczby fal upałów. Teraz, gdy zanikają, musimy przygotować się na szybkie i dotkliwe konsekwencje ocieplenia i zadbać, by redukcja emisji zanieczyszczeń szła w parze z redukcją gazów cieplarnianych.