Problemy Bałtyku. Temperatury, nawozy i dwutlenek węgla zaszkodzą nie tylko rybom

Martyna Słowik: Raporty dotyczące Morza Bałtyckiego wskazują, że jego stan się pogarsza. Czy to możliwe, że Bałtyk umrze?

Prof. Jacek Piskozub: Zawsze coś w nim będzie żyło, jednak niekoniecznie to, czego potrzebujemy. Zamiast ryb mogą żyć w nim sinice, co zdarza się coraz częściej. To też życie. Jednak to nie o takim morzu marzymy, gdy np. planujemy krajową gospodarkę rybną, albo szukamy miejsca wakacyjnego wypoczynku.

Problemy Morza Bałtyckiego są spowodowane kryzysem klimatycznym?

Nie wszystkie, jednak na pewno spowodowane są działaniem ludzi. Po pierwsze: nadmiernie użyźniamy Bałtyk azotem i fosforem spływającymi z pól do rzek, a stamtąd do morza. Powoduje to zakwity planktonu oraz sinic. Po drugie: wraz z emisjami gazów cieplarnianych do atmosfery, wywołanych naszą działalnością, nagrzewamy zarówno morze, jak i atmosferę nad nim. Wody w Bałtyku nagrzewają się powierzchniowo mniej więcej w tym samym tempie, co powietrze nad nim. Od czasów przedprzemysłowych już o ponad 2 stopnie Celsjusza.

To ma ogromny wpływ na to, jakie gatunki żyją w Bałtyku. Każdy z nich ma swoje zakresy termiczne. Obecnie np. śledzie w zachodniej części Bałtyku mają już spore kłopoty – zimą potrzebują zimnej wody na tarło, której brakuje.

W Zatoce Gdańskiej i tej części Morza Bałtyckiego aż na północ w stronę Gotlandii praktycznie w głębinach nie ma już obszarów z tlenem – strefy beztlenowe Bałtyku stale się powiększają.

To jest związane z nadmiernym użyźnianiem. Choć kraje bałtyckie zmniejszyły ilość fosforu i azotu zrzucanych do morza, to ten problem nadal narasta – właśnie ze względu na to, że Bałtyk przy powierzchni jest cieplejszy o parę stopni. 

Różnica temperatur między powierzchnią a głębinami powoduje większą różnicę gęstości wody, więc trudniej jest Bałtyk „wymieszać”, a jak trudniej wymieszać, to po prostu trudniej jest dostarczyć tlen w głąb.

Czy jedynym sposobem na odwrócenie procesu powstawania stref beztlenowych jest wyhamowanie globalnego ocieplenia?

Są pomysły geoinżynierii, polegające np. na wypompowywaniu tej głębokiej wody na powierzchnię i zastępowaniem jej natlenioną wodą pompowaną w głąb, ale to raczej mrzonki. Takie rozwiązanie wymaga ogromnych ilości energii, a to z kolei oznacza większe emisje dwutlenku węgla. Nikt tego w praktyce nie zrobi.

Jedynym skutecznym rozwiązaniem na problemy Morza Bałtyckiego – i innych akwenów – może być neutralność węglowa, czyli to, że wyzerujemy antropogeniczne emisje dwutlenku węgla.

W perspektywie kilku, kilkunastu lat Bałtyk może stać się morzem, do którego nie będziemy chcieli wchodzić?

Zdecydowanie. W cieplejszym morzu jest więcej sinic, w zanieczyszczonym morzu jest więcej różnego typu bakterii. Już teraz podczas fali upałów w basenie Morza Śródziemnego, w pobliżu miast, gdzie wody przybrzeżne są zanieczyszczone, zaczynają występować bakterie e-coli czy cholery.

W Bałtyku jeszcze tak źle nie było, ale jeżeli osiągniemy podobne temperatury wody, a bywały już miejsca, gdzie w poprzednich latach morze miało 27 czy 28 stopni Celsjusza, to takie scenariusze również staną się możliwe. Zaczną rozwijać się typy bakterii, których wcześniej w Morzu Bałtyckim nie było – nie było dla nich wystarczająco ciepło.

Realnym niebezpieczeństwem jest też to, co nazywamy morskimi falami upałów.

Czym one są?

To okresy, w których temperatura wody utrzymuje się znacznie powyżej średniej dla danego obszaru i pory roku, trwające co najmniej pięć kolejnych dni. Inaczej mówiąc, morskie fale upałów polegają na długotrwałym, ponadprzeciętnym wzroście temperatury wody w oceanach i morzach. 

Intensywność morskich fal upałów na Bałtyku nie rośnie tak szybko, jak w innych regionach świata, ale ich zasięg też stale się powiększa. Badania przeprowadzone przez naukowców z Instytutu Badań Morskich Uniwersytetu Kłajpedzkiego wykazały, że w latach 1993-2023 w południowo-wschodniej części Bałtyku – rejonie Litwy – morskie fale upałów występowały niemal każdego roku, a czas ich trwania stale się wydłużał.

Szereg gatunków ryb, ale nie tylko ryb, także planktonu, nie jest w stanie żyć w coraz cieplejszej wodzie i są zastępowane przez inne. W takim morzu zupełnie zmienia się życie.

Jeszcze jednym bezpośrednim efektem emisji dwutlenku węgla do atmosfery, który ma wpływ na morza i oceany, jest jego rozpuszczanie się w morzach i oceanach, co powoduje uwalnianie jonów wodorowych. Nazywamy to zakwaszeniem.

Dlaczego wzrost kwasowości oceanów jest niebezpieczny?

Zagraża wszystkim stworzeniom, które składają się ze skorupek węglanowych. To wszelkiego rodzaju mięczaki tworzące muszle, a także skorupiaki oraz rafy koralowe. W warunkach większej kwasowości trudniej im budować skorupy, bo kwas je rozpuszcza. W pewnym momencie morze staje się żrące dla węglanu wapnia. 

Już teraz w rejonach arktycznych morze jest żrące dla aragonitu, czyli minerału, który jest odmianą węglanu wapnia i z którego składają się niektóre muszle małży czy ślimaków (pozostałe zbudowane z kalcytu nie są na razie zagrożone). Istnieją gatunki, które potrafią nawet w tych żrących warunkach budować muszle z aragonitu, ale jest ich niewiele. 

W Morzu Bałtyckim już od dawna jest bardzo mało gatunków budujących skorupki. To samo za jakiś czas czeka nas w Morzu Arktycznym, a później w Morzu Północnym i wszędzie wokół Bieguna Północnego i Antarktydy. Jeżeli będziemy dalej emitować dwutlenek węgla, to morza się zupełnie zmienią. Warto podkreślić, że to nie ma nic wspólnego z rosnącą temperaturą powietrza – to jest bezpośredni wpływ samej emisji dwutlenku węgla.

Badania pokazują, że zdolność oceanów – a także lasów – do pochłaniania dwutlenku węgla maleje.

Po pierwsze: w cieplejszej wodzie dwutlenek węgla się nie rozpuści. Morze jeszcze ciągle go pochłania, bo jest go coraz więcej w atmosferze, ale z drugiej strony robi się coraz cieplej. Być może będzie więc taki moment, że my już nie będziemy emitować, ale temperatury ciągle jeszcze będą rosnąć, a morze zacznie oddawać dwutlenek węgla.

Historia klimatu pokazuje, że gdy zdarzały się przypadki gwałtownego wzrostu dwutlenku węgla w atmosferze – czy z powodu uderzenia wielkiego meteorytu w skały węglanowe, który wyemitował mnóstwo CO₂ i zabił dinozaury, czy też w przypadkach dużych naturalnych emisji metanu i CO₂ – to on pozostawał w atmosferze w zwiększonych ilościach bardzo długo, przez 100 tys. lat.

Takie są perspektywy także dla naszych emisji. Jeżeli sztucznie nie usuniemy dwutlenku węgla z atmosfery, a na razie nie wiemy, jak to zrobić, to on pozostanie z nami bardzo długo. Może to oznaczać powrót do warunków zbliżonych do epoki dinozaurów, kiedy na biegunach w ogóle nie było śniegu i lodu. W stronę takiego świata idziemy – świata bez lądolodów.

Topnienie lądolodu oznacza wzrost poziomu mórz.

W lądolodach mamy zasób wody, który może się przełożyć na wzrost poziomu morza o ok. 70 metrów. Oznacza to, że w miejscu, w którym teraz siedzimy, tj. w Darłówku, bylibyśmy 50 czy 60 metrów pod poziomem morza.

Ludzie mogą przetrwać w warunkach, w których żyły dinozaury?

Na pewno nie w tropikach – tam będzie za gorąco. Już w XXI wieku może być tak, że będą miejsca na świecie, w których człowiek nie przeżyje bez systemów chłodzenia. Najpierw nad Zatoką Perską i na wybrzeżach Pakistanu i Indii, gdzie będzie tak ciepło, a jednocześnie wilgotno, że człowiek w tych warunkach nie poradzi sobie z oddawaniem ciepła i regulowaniem temperatury własnego ciała.

Zmiany klimatyczne odpowiadają również za coraz częstsze huragany?

Huragany tropikalne powstają nad oceanami zawsze, gdy temperatura oceanów jest większa niż 28 stopni. Strefa huraganów rozszerza się od równika coraz bardziej, w dodatku sezon huraganów ulega wydłużeniu.

W 2005 r. Atlantyk był wyjątkowo ciepły, częściowo w wyniku naturalnych cyklów. Wtedy zabrakło nawet liter dla nazwania huraganów na północnym Atlantyku. Tradycyjnie co roku przygotowuje się 21 nazw na cyklony tropikalne. Każda to imię rozpoczynające się od kolejnej litery alfabetu. W 2005 r. już w październiku wykorzystano wszystkie nazwy, aż do ostatniego na liście imienia żeńskiego „Wilma”, a wciąż rozwijały się kolejne cyklony.

Ostatnie huragany tego sezonu musiały już otrzymać nazwy „zapasowe”, pochodzące od greckich liter; pierwszym z tych dodatkowych był cyklon Alfa. Później przez parę lat było już trochę lepiej, lecz obecnie Ocean Atlantycki znowu się ociepla i prawdopodobnie jest teraz równie ciepły, o ile nie cieplejszy niż w 2005 r. 

W zależności od tego, który ocean jest cieplejszy, tam wytwarza się więcej huraganów. W ostatnich latach szybciej ocieplał się Atlantyk, i to na nim huraganów było więcej. Nawet jeśli ich liczba nie będzie rosnąć, to z powodu ocieplających się wód staną się one silniejsze. 

Już w tej chwili widzimy, że huragany kategorii 4 i 5 w Skali Saffira-Simpsona stanowią większość. Ta skala klasyfikuje huragany według prędkości wiatrów ciągłych i kończy się na stopniu 5. Huragany tych kategorii powodują zwykle możliwość całkowitego zerwania dachów z budynków, dużą erozję nadbrzeża czy też podtopienia znacznych obszarów w głąb lądu. W ich przypadku często konieczna jest całkowita ewakuacja ludności z terenów ich występowania. 

Kategoria 5 jest otwarta i dlatego niektórzy uważają, że z powodu nasilania się huraganów powinniśmy wprowadzić kategorię 6. Kontrargument jest taki, że jeżeli taka powstanie, to ludzie przestaną bać się ostrzeżeń o kategoriach niższych. Te zjawiska na razie nie dotyczą Polski.

Czy z powodu zmian klimatycznych na Bałtyku też mogą kiedyś powstać huragany?

Istnieje rodzaj huraganów śródziemnomorskich zwanych medicanes lub mediterranami. Powstają przy nieco mniejszej temperaturze morza niż 28 stopni Celsjusza. One są mniejsze, ale również mają silne wiatry. 

Kilka z nich miało siły wiatrów prawdziwych huraganów tropikalnych, np. Ianos z września 2020 r., który uderzył w Wyspy Jońskie w Grecji, Rolf z listopada 2011 r., który pustoszył południowe wybrzeża Francji, czy w końcu Daniel z września 2023 r., który niósł tyle pary wodnej, że powodował powodzie od Bułgarii i Turcji po Libię. Wszystkie one odpowiedzialne były za ofiary śmiertelne, nawet do pięciu tysięcy w przypadku tego ostatniego.

W Morzu Bałtyckim woda czasami ma już 27-28 stopni, jednak Bałtyk może być za mały, aby taki układ się nad nim wytworzył. Nie jesteśmy tego jednak pewni. Można powiedzieć, że huragany śródziemnomorskie to takie przerośnięte trąby powietrzne, mniejsze niż huragany tropikalne, ale z wiatrami o podobnej prędkości. Jeśli Bałtyk jest wystarczająco duży dla powstania takiego systemu, to na pewno jest za mały, aby utracił on siłę zanim gdzieś uderzy w ląd. Skutki byłyby tragiczne.

W jaki sposób bada się morza i oceany, by stwierdzić, czy w określonym czasie może wystąpić huragan?

Do tego wykorzystuje się modele matematyczne, których dokładność testujemy obserwacyjnie. Jednak modelowanie ma swoje ograniczenia, a głównym z nich jest fakt, że obejmuje tylko zakres – temperatur, wilgotności czy innych parametrów – znany nam ze zjawisk, które już kiedyś wystąpiły. Nie wiemy więc, czy modele pokazują prawdę poza tym znanym im zakresem. 

Wiemy, że globalne ocieplenie sprawi, że niektóre parametry przekroczą zakresy brane pod uwagę w modelach. Powstaje więc pytanie, czy nasze modele będą działać w nowych warunkach. To się okaże dopiero w praktyce.

Badania oceanów i mórz jako takich rozpoczęły się już w XIX w. przez rejsy oceanograficzne, podczas których mierzono parametry fizyczne takie jak temperatura, zasolenie, gęstość wody. Z tych parametrów możemy do dzisiaj obliczać prądy wewnątrz morza. Oczywiście dzisiaj istnieją już prądomierze, które robią to bezpośrednio.

Poza badaniami fizycznymi morza i oceany bada się również poprzez pomiary parametrów chemicznych (np. koncentracja biogenów, czyli pierwiastków niezbędnych do życia, zanieczyszczeń, oraz pH, czyli odczyn wody morskiej), a także obserwacje biologiczne, np. gatunków ryb czy planktonu żyjących w danym akwenie. Statek Oceania należący do Instytutu Oceanologii Polskiej Akademii Nauk, w którym pracuję, dokonuje takich badań. 

Każdego lata pływa nie tylko po Bałtyku, ale też np. pod Spitsbergenem na Morzu Arktycznym. Wykonujemy nim bardzo różne rejsy: takie, podczas których badamy parametry wpływające na prądy morskie, rejsy optyczne, podczas których badamy np. to, jak głęboko dociera w morze światło słoneczne w różnych warunkach, bo od tego zależy to, jak i gdzie może się rozwijać plankton. Są też rejsy chemiczne, podczas których sprawdzamy zmiany chemiczne w morzu, czyli zarówno zanieczyszczenia różnymi substancjami, jak i zakwaszenie, o którym już mówiliśmy. 

Oprócz tego od pewnego czasu mamy sposoby stałych pomiarów, czyli boje, a mówiąc bardziej profesjonalnie – mooringi. Mooring to zespół przyrządów wiszących na linie, na końcu której znajduje się pływak, ale nie sięga powierzchni morza, aby nie został rozjechany przez statki lub wyłowiony przez rybaków. Przez rok czy dwa mooring dokonuje pomiarów, a później statek oceanograficzny go wyławia, wyjmuje się z niego kartę pamięci i odczytuje pomiary.

Często ustawia się szereg mooringów w poprzek jakiejś cieśniny lub całego Oceanu Atlantyckiego, aby bezpośrednio zmierzyć prądy i dowiedzieć się np. czy ich siła słabnie.

Istnieją systemy wczesnego ostrzegania przed tymi wszystkimi zjawiskami, o których rozmawiamy w kontekście mórz?

W skali globalnej na razie największym narzędziem są raporty IPCC, czyli Międzyrządowego Panelu ds. Zmian Klimatycznych. W Europie powstały w ostatnich latach dwa raporty o stanie Bałtyku i podejrzewam, że nie przeczytał ich żaden polityk. Przy Polskiej Akademii Nauk, w której pracuję, działa Komitet ds. Kryzysu Klimatycznego, którego jestem wiceprzewodniczącym. Wydajemy komunikaty dla prasy, dla polityków. Czy oni to czytają – to jest inna sprawa.

W kwestii Morza Bałtyckiego już w 2021 r. wydaliśmy ważny komunikat dotyczący prognoz na temat wzrostu poziomu morza. Ostrzegaliśmy w nim, że w ciągu 30 lat wzrośnie liczba wezbrań na Bałtyku, a za 100 lat historyczne centrum Gdańska może znaleźć się pod wodą, zaś do tego czasu będziemy musieli zmierzyć się z problemami podtopień w strefie przybrzeżnej i przygotować się na zalewanie coraz większej powierzchni lądu, w tym np. Żuław Wiślanych. 

Żuławy mają dobre wały od strony morza, natomiast Wody Polskie zarządzają tym systemem od wewnątrz i robią bardzo mało, by przygotować region na to, co go czeka. Zrobili wprawdzie piękne wrota powodziowe na rzece Tudze, jednak one mają tylko 1,6 m nad poziom morza, a przecież do końca wieku możemy się spodziewać spiętrzeń sztormowych znacznie wyższych niż ta wartość. 

Zapytałem o to na jednym ze spotkań. Powiedziano mi, że nie ma powodu budować wyższych, ponieważ wały tam w okolicy są jeszcze niższe. Na Żuławach mamy różne cieki wodne, łącznie około 1000 km wałów i na razie nikt nie myśli poważnie o ich podwyższeniu, a to będzie niezbędne jeszcze w tym stuleciu.

Co powinniśmy zrobić?

Miasta takie jak Gdańsk powinny mieć w tym stuleciu wrota powodziowe, które będą podczas sztormu zamykane. Gdy to zrobimy, to jesteśmy w stanie jeszcze przez następne 100 lat ochronić miasto przed powodziami morskimi. Jeżeli tego nie zrobimy, to jeszcze w tym wieku dzielnice miasta będą zalewane, coraz bardziej regularnie. W końcu dojdziemy do takiego stanu jak w Wenecji, gdzie na parterach domów już nikt nie mieszka, bo każdej zimy są zalewane.

Czy próbują Państwo rozmawiać z władzami nadbrzeżnych miast i ostrzegać ich o zagrożeniu?

To się zdarza. Byłem np. na spotkaniu z wojewodą pomorską oraz dyrektorką Urzędu Morskiego w Gdyni, czyli dwiema najważniejszymi osobami w tym regionie. Zdają sobie sprawę z zagrożenia, ale jeszcze ciągle uważają, że wrota powodziowe to jest przesada.

Wspominałem o tym, że przecież remontujemy mnóstwo nadbrzeży w miastach i miasteczkach nadmorskich. Poziom morza już wzrósł o dwadzieścia parę centymetrów od czasu, kiedy nabrzeże zbudowano w XIX w. Zapytałem, dlaczego nie podwyższamy tych nabrzeży chociażby o te 20 centymetrów, a najlepiej więcej? 

W odpowiedzi usłyszałem, że inwestorzy nie chcą tego robić, gdyż to powoduje, że jakaś droga czy plac też musiałyby zostać podwyższone. Zatem władze zdają sobie sprawę, ale na razie nie są jeszcze gotowe do działania.

Czyli nikt nie chce podpisywać się pod trudniejszymi inwestycjami i wziąć za nie odpowiedzialności.

Wszędzie powtarzam, że potrzebujemy pierwszej dużej powodzi morskiej, która zaleje Gdańsk albo Żuławy. Wtedy będzie pretekst polityczny, by zrobić plan ratowania polskiego wybrzeża. Bez takiej katastrofy to się nie stanie. 

Rozmawiała Martyna Słowik

Prof. Jacek Piskozub jest fizykiem i oceanologiem, kieruje Zakładem Dynamiki Morza w Instytucie Oceanologii Polskiej Akademii Nauk w Sopocie. Specjalizuje się w badaniach wzajemnych oddziaływań morza i atmosfery oraz wpływie tych oddziaływań na klimat. Wiceprzewodniczący Komitetu ds. Kryzysu Klimatycznego PAN. Członek Rady Naukowej portalu NaukaoKlimacie.pl