Morze Bałtyckie a zmiany klimatu

Bałtyk jest stosunkowo małym i płytkim morzem śródlądowym charakteryzującym się niewielką wymianą wód z oceanem. Jego powierzchnia wynosi nieco ponad 415 000 km2, a zlewisko, w którym oprócz Polski leżą Dania, Estonia, Finlandia, Niemcy, Łotwa, Litwa, Szwecja, Białoruś, Islandia, Norwegia i Rosja, obejmuje obszar 1,7 mln km2. Procesy zachodzące w Bałtyku są wypadkową działań podejmowanych w całym zlewisku, w tym również zmian klimatu zachodzących na tym obszarze. W różnych rejonach zlewiska mają one różną intensywność i kierunek. Wszystkie te wzajemnie ze sobą powiązane czynniki powodują trudności w prognozowaniu wpływu zmian klimatu na nasze morze. Część powiązań nie jest jeszcze dobrze poznanych. Nakładają się na nie różnice w poszczególnych globalnych modelach i scenariuszach zmian klimatu.

Klimat Morza Bałtyckiego charakteryzują znaczące zmiany sezonowe wynikające z jego lokalizacji. Zimą znajduje się pod wpływem Oscylacji Północnoatlantyckiej wpływającej na cyrkulację atmosferyczną i opady na obszarze znacznej części zlewiska. Wzrost temperatury w zlewisku Morza Bałtyckiego wynoszący 0,08°C/dekadę jest wyższy od średniego wzrostu na całej Ziemi szacowanego na 0,05°C. Zmiany klimatu przejawiają się przede wszystkim przez zmniejszenie liczby bardzo zimnych dni, skrócenie czasu występowania pokrywy lodowej oraz zmniejszenie jej grubości na wielu rzekach i jeziorach, szczególnie tych we wschodniej i południowo wschodniej części zlewiska. Obserwuje się również wydłużanie okresu wegetacyjnego.

Prognozy

Prognozy zmian klimatu wskazują, iż temperatura powietrza w regionie Morza Bałtyckiego będzie nadal wzrastać. Przewiduje się, iż średnia roczna temperatura powietrza wzrośnie w XXI wieku o 3-5°C. Największe ocieplenie prognozowane jest w miesiącach zimowych na północy i wschodzie zlewiska, a w miesiącach letnich w jego południowej części. Może to spowodować wydłużenie okresu wegetacyjnego do końca wieku o 20-50 dni na północy zlewiska oraz 30-90 dni na południu.

Prognozuje się wzrost intensywności globalnego cyklu hydrologicznego. W zlewisku Morza Bałtyckiego w okresie zimowym opady będą wzrastały, a w okresie letnim wzrost spodziewany jest jedynie w północnej części zlewiska. Prognozy dla południowej części zlewiska są bardzo zróżnicowane w zależności od wykorzystywanego modelu. Część z nich wskazuje na przyszły spadek sum opadów. Zwiększy się prawdopodobieństwo występowania opadów nawalnych – ich wysokość i częstotliwość.

Modele matematyczne wskazują, iż generalnie niemal w całym zlewisku morza należy się spodziewać zmniejszenia grubości pokrywy śnieżnej oraz skrócenia okresu jej występowania. Jest to jedynie ogólna tendencja, która nie wyklucza wystąpienia lat o warunkach ekstremalnych, kiedy ilość wody zgromadzona w pokrywie śnieżnej będzie szczególnie wysoka. W południowej części zlewiska ilość śniegu może zostać zredukowana nawet o 75%.

Warunki klimatologiczne mają przełożenie na warunki hydrologiczne w zlewisku. Zmiany w odpływie rzecznym uzależnione będą m.in. od ewapotranspiracji[1] (na intensywność, której z kolei będzie oddziaływała wzrastająca temperatura) oraz od opadów. Prognozy wskazują, iż typowe wiosenne wezbrania będą występowały wcześniej, w I kwartale roku. Wynikać to będzie z rosnącej temperatury powietrza, wcześniejszych roztopów oraz ze zmian w rozkładzie rocznym opadów. W okresie letnim, w związku z mniejszymi opadami i wyższą temperaturą powietrza należy się natomiast spodziewać częstszego występowania okresów suchych.

Jak zmienią się warunki w samym Morzu Bałtyckim?

Należy się spodziewać wzrostu temperatury powierzchniowej warstwy wody. Największe zmiany wystąpią latem w Zatoce Botnickiej oraz Morzu Botnickim, a wiosną w Zatoce Fińskiej. Temperatura wody wzrośnie latem o około 2°C na południu akwenu, a w jego północnej części nawet o około 4°C. Zmiany temperatury będą dotyczyły przede wszystkim przypowierzchniowej warstwy wody, toteż proces ten wpłynie również na wzrost stratyfikacji termicznej morza.

Prognozowane zmiany klimatu będą prawdopodobnie miały wpływ na zmniejszenie zasolenia Morza Bałtyckiego. Największe będą one w rejonie cieśnin duńskich, a najmniejsze w Bałtyku północnym i wschodnim. Prognozowane zmiany będą jednolite w całym roku. Przewidywane zmiany w zasoleniu wód morskich wynikają z prognozowanych zmian w odpływie rzecznym. W całym zlewisku prognozuje się jego wzrost od kilku do kilkunastu procent.

Modele matematyczne wskazują również na przyszłą redukcję pokrywy lodowej na Bałtyku, co jest związane przede wszystkim z rosnącą temperaturą powietrza.

Skutki zmian klimatu

Jednym z najbardziej znanych skutków zmian klimatu jest wzrost poziomu mórz i oceanów wynikający z topnienia pokrywy lodowej. Prognozy dot. wielkości wzrostu poziomu Morza Bałtyckiego w XXI wieku są bardzo zróżnicowane, uzależnione od podejścia do modelowania, poziomu zaufania i niepewności. Wartości podawane przez specjalistów wahają się między 0,6 a 1,1 m. W tym miejscu warto zauważyć, iż wzrost poziomu morza jest częściowo kompensowany przez ruchy izostatyczne skorupy ziemskiej.

Działalność człowieka a życie w Bałtyku

Prognozowane zmiany warunków klimatycznych i związane z nimi warunki hydrologiczne w zlewisku Bałtyku będą miały swoje przełożenie na warunki biochemiczne wód, na życie biologiczne. Życie organiczne limitowane jest m.in. przez dostępność składników odżywczych, głównie związków fosforu i azotu, czyli tak zwanych biogenów. Człowiek, przede wszystkim w wyniku rozwoju intensywnego rolnictwa oraz przemysłu, dostarcza do morza znaczące ilości tych związków. Ich największy ładunek trafiał do Bałtyku około 1980 roku. Zgodnie z danymi Głównego Urzędu Statystycznego, w 2017 roku spośród krajów leżących w zlewisku Morza Bałtyckiego najwyższe zużycie sztucznych nawozów azotowych i fosforowych zanotowano w Niemczech (około 1 659 tys. ton) i w Polsce (około 1 150 tys. ton). Najmniej nawozów zużyto natomiast w Estonii (około 37 tys. ton) i na Łotwie (77 tys. ton). Ładunek substancji organicznych i biogennych dostarczanych rzekami z terenu Polski w ostatnich 20 latach stopniowo się zmniejsza (rys. 1). Jest on jednak uzależniony również od warunków panujących w danym okresie. Przykładowo, w 2010 roku w związku z wystąpieniem powodzi transport zanieczyszczeń do morza znacząco wzrósł. Zostały one wymyte przez rzeki z zalewanych terenów.

Mimo zmniejszenia ładunków biogenów trafiającego każdego roku do morza, w wodach przypowierzchniowych zaobserwowano tylko spadek stężeń azotanów w okresie zimowym. Nie dotyczy to jednak stężenia fosforanów. Znaczące stężenia biogenów, w połączeniu z korzystnymi warunkami termicznymi prowadzą m.in. do częstszych zakwitów glonów i sinic. Mogą one powodować zatrucia ludzi i zwierząt żyjących w Bałtyku. Ponadto, w procesie ich rozkładu wykorzystywane są znaczące ilości tlenu, w wyniku czego powstają obszary o jego deficycie, w których życie organiczne nie może się rozwijać w poprawny sposób.

Rys. 1. Odpływ substancji organicznych i biogennych rzekami do Morza Bałtyckiego
(PGW WP, PMŚ, za Ochrona Środowiska 2020, 2021)

Podejmowanie działań i możliwe scenariusze

Modele matematyczne uwzględniające postulowane w ramach Bałtyckiego Planu Działań (The Baltic Sea Action Plan) działania mające na celu ograniczenie antropopresji na Morze Bałtyckie wskazują na przyszłe niewielkie zmniejszenie obszarów deficytu tlenu w morzu.

Z drugiej strony patrząc, wg modeli odwzorowujących utrzymanie obecnego stopnia antropopresji (scenariusz „business-as-usual”) obszar beztlenowy zostanie podwojony, a obszary o deficycie tlenu zwiększą się o około 30%. Już obecnie w związku z deficytem tlenu nawet 70 000 km2 Bałtyku pozbawione jest makrofauny.

Z punktu widzenia warunków życia organizmów żywych istotne znaczenie ma również odczyn wody. Modele matematyczne wskazują, iż pH przypowierzchniowej warstwy wody uzależnione jest przede wszystkim od zawartości CO2 w atmosferze. Przy założeniu najgorszego scenariusza dot. emisji CO2 należy się spodziewać znaczącego spadku odczynu.

Wpływ zmian na różnorodność biologiczną

Jednym z podstawowych czynników mających bezpośredni wpływ na funkcjonowanie organizmów jest temperatura. Wzrost temperatury może wpłynąć na strukturę gatunkową organizmów zamieszkujących Bałtyk. Zmiany klimatu mogą sprzyjać wypieraniu organizmów zimnowodnych przez gatunki ciepłowodne.

Oddziaływanie człowieka na Morze Bałtyckie w wielu przypadkach może potęgować niekorzystny wpływ zmieniających się warunków klimatycznych. Dotyczy to oczywiście wspomnianej wcześniej dostawy biogenów. Uwagę warto jednak zwrócić również na nadmierne połowy ryb. W ten sposób człowiek przyczynia się do zmniejszenia różnorodności biologicznej.

Ograniczenie zanieczyszczeń to konieczność

Jak wspomniano na wstępie, dokładny kierunek i intensywność niektórych zmian zachodzących w Morzu Bałtyckim nie są do końca poznane. Niejednokrotnie wyniki modeli matematycznych dają bardzo zróżnicowane wyniki, w zależności od przyjętych założeń. Wynika to ze wzajemnych powiązań szeregu procesów zachodzących nie tylko w samym morzu, ale w całym jego zlewisku. Z całą pewnością można jednak stwierdzić, iż w celu ograniczenia naszego negatywnego wpływu na Bałtyk konieczne jest dalsze ograniczanie antropopresji związanej z urbanizacją, rozwojem intensywnego rolnictwa oraz przemysłu. Liczne zanieczyszczenia pochodzące z tych źródeł za pośrednictwem rzek są transportowane do morza i negatywnie oddziałują na tamtejszy ekosystem i warunki fizyczno-chemiczne.

Więcej o zmianach klimatu i adaptacji do ich skutków możesz znaleźć na stronie projektu Klimada 2.0: https://klimada2.ios.gov.pl/o-projekcie/

Michał Marcinkowski, geograf, hydrolog, ekspert Krajowego Ośrodka Zmian Klimatu w Instytucie Ochrony Środowiska- Państwowym Instytucie Badawczym