Riscuri Climatice Extreme

6.3. Fenomene climatice de risc de foarte lungă durată. Consideraţii teoretice

În această categorie sunt incluse fenomenele a căror durată acoperă intervale de timp de ordinul deceniilor, secolelor sau chiar mai mult. Privite prin prisma consecinţelor negative pe care le generează pentru societatea omenească, fenomenele climatice de risc de foarte lungă durată trebuie tratate în contextul schimbărilor sau fluctuaţiilor climei.

Se cunoaşte faptul că Atmosfera este, în principiu, mai rece decât suprafaţa Pământului. Astfel, o parte din radiaţia infraroşie (IR) emisă de suprafaţa terestră este absorbită de către componenţii naturali ai Atmosferei, mai ales de către vaporii de apă şi dioxidul de carbon din aer. Atmosfera, la rândul ei, va emite un flux radiativ, din care o parte va fi orientată înapoi spre Pământ, generând efectul de seră natural, iar altă parte se îndreaptă către spaţiu (Stănescu şi colab., 1999). Datorită efectului de seră natural se produce încălzirea suprafeţei terestre şi a stratului de aer din vecinătate, care, în absenţa acestui efect, ar avea o temperatură mai mică cu 33° C (-18° C, în loc de 15° C). Echilibrul radiativ al sistemului Pământ-Atmosferă se realizează atunci când răcirea rezultată prin emisiile de radiaţii IR către spaţiu echilibrează energia netă primită de la Soare. Perturbarea bilanţului radiativ, fie în urma modificării intensităţii radiaţiei solare (predominant de undă scurtă), fie a radiaţiei terestre (de undă lungă), a fost numită impuls radiativ, care poate fi pozitiv (ducând la creşterea temperaturii medii globale) sau negativ (efect invers). În timp, climatul răspunde la această perturbare a echilibrului, respectiv la impulsurile radiative, încercând să restabilească echilibrul iniţial. În acest fel apar variaţiile sau fluctuaţiile climei.

Din acest punct de vedere, opiniile cercetătorilor sunt destul de diverse. Încercând o generalizare a problemei, se poate spune că au fost distinse, pe de o parte, tendinţele, oscilaţiile şi ciclurile, ale căror caracteristici (durată, amploare, formă de manifestare) sunt oarecum mai uşor de identificat. Pe de altă parte, au fost evidenţiate anomaliile, crizele, catastrofele şi schimbările climei, care, din cauza lungimii insuficiente a şirului de date disponibile, respectiv a caracterului lor aleator, sunt mai greu de relevat şi analizat (Beltrando, Chemery, 1995).

Tendinţele reprezintă variaţii într-un singur sens, crescător sau descrescător, faţa de o stare medie a climei, numită şi “clima de referinţă”. Conform instrucţiunilor OMM, perioada avută în vedere în prezent pentru aprecierea stării medii este intervalul 1961-1990. Ţinând cont de particularităţile climatice cu totul speciale ale ultimului deceniu al secolului 20, este destul de probabil ca, în viitorul apropiat, această perioadă de referinţă să fie modificată, în sensul includerii în cadrul ei şi a deceniului 1991-2000.

Oscilaţiile climatice constau din variaţii repetitive şi alternative, a căror periodicitate este destul de greu de precizat.

Ciclurile climatice se individualizează atunci când periodicitatea unor oscilaţii poate fi identificată, în acest caz fiind vorba de o succesiune mai mult sau mai puţin regulată a diferitelor fenomene, dar cu întoarcere la starea iniţială.

Anomaliile climatice presupun abaterea de la medie a unuia sau a mai multor parametri climatici. Ele se produc neregulat, motiv pentru care şi anticiparea lor este dificil de realizat.

Crizele climatice sunt anomalii care au efecte foarte marcante, ele corespunzând unor situaţii în care sistemul reprezentat de atmosferă devine incapabil de a se mai autoregla.

Catastrofele climatice apar atunci când anomaliile climatice sunt foarte puternice, iar societatea omenească trebuie să suporte mari prejudicii.

Schimbarea climei, în ciuda faptului că, aparent, nu pare a fi un termen prea grav, reprezintă situaţia extremă, rezultată în urma unei frecvenţe crescute a catastrofelor climatice. Altfel spus, schimbarea climei presupune o modificare de durată a climei de referinţă (Chiotoroiu, 1997).

O problemă care creează confuzii este cea a raporturilor dintre conţinutul noţiunilor de “intensificarea efectului de seră”, “încălzirea globală” şi “schimbarea climei” (Stănescu şi colab., 2001). Efectul de seră este un fenomen fizic natural, care, datorită activităţilor antropice, s-a intensificat în ultimul secol. O consecinţă a acestui fapt, dar şi a unor cauze naturale, este creşterea temperaturilor medii, respectiv încălzirea globală. Termenul de schimbare a climei include atât intensificarea efectului de seră şi încălzirea globală, cât şi o serie de consecinţe ale acestor fenomene. Prin urmare, trebuie evitată o viziune simplistă, care pune semnul egalităţii între schimbarea climatică şi încălzirea globală, apelându-se la sistemul intercondiţionărilor care caracterizează mediul înconjurător.

Deşi schimbarea climei nu trebuie echivalată numai cu încălzirea sau răcirea globală, variaţiile termice reprezintă factorul cheie al unei schimbări climatice. Astfel, se poate vorbi despre două direcţii majore de evoluţie a unei schimbări a climei: una spre răcire, care sfârşeşte prin instalarea unei glaciaţiuni, şi cealaltă spre încălzire, caracteristică perioadelor interglaciare. În ambele cazuri, regimul termic îi va influenţa şi pe ceilalţi componenţi ai mediului, de unde rezultă şi complexitatea noţiunii de schimbare climatică.

Exemple relevante de schimbări climatice majore petrecute de-a lungul istoriei geologice a Pământului au fost glaciaţiunile. În Arhaic a fost identificată o glaciaţiune produsă cu circa 2,5 miliarde de ani în urmă. În Proterozoic s-au succedat trei glaciaţiuni, plasate în timp între 900 şi 600 milioane de ani BP (before present). Era Paleozoică a avut două glaciaţiuni majore: una’ la sfârşitul Ordovicianului (450 milioane de ani BP) şi a doua în Carbonifer-Permian (300 milioane de ani BP). Era Mezozoică (225-65 milioane de ani BP) a fost, prin excelenţă, o eră caldă, lipsită de glaciaţiuni majore. Totuşi, nu au lipsit intervalele de răcire, una dintre ipotezele care încearcă să explice dispariţia dinozaurilor spre sfârşitul Cretacicului luând în considerare şi acest aspect al evoluţiei climei.

Începută cu 65 de milioane de ani în urmă, Era Neozoică s-a caracterizat prin mai multe perioade glaciare. Răcirile au început în Terţiar (65-1,7 milioane de ani BP), o răcire majoră având loc în urmă cu circa 10 milioane de ani. Cel mai bine cunoscute sunt glaciaţiunile din prima parte a Cuaternarului, mai exact din Pleistocen (1,8 milioane-10.000 de ani BP), cu un maxim al răcirii produs acum 21.000-18.000 de ani, când temperatura medie anuală la nivelul suprafeţei terestre era cu 4-5° C mai scăzută decât cea actuală, care este apreciată la 15° C. Perioada postglaciară în care ne aflăm (Holocenul), începută cu 10.000 de ani în urmă (după alte opinii cu 15.000 de ani BP), a avut, la latitudini medii, un optim climatic acum 8.000 (sau 5-6.000) de ani. Perioadele glaciare au fost separate prin perioade interglaciare, mai calde.

În cadrul aceluiaşi tip de perioadă s-au putut înregistra intervale (stadii) cu o evoluţie a temperaturii în acelaşi sens cu tendinţa perioadei, respectiv intervale (interstadii) cu o evoluţie de sens contrar acestei tendinţe. Spre exemplu, în Holocen, caracterizat, în ansamblu, printr-o încălzire, s-au identificat: o creştere a temperaturii între 10.000-9.000 de ani BP; o răcire între 7.800-6.900 de ani BP; o nouă încălzire, reprezentând optimul climatic postglaciar, între 7.000-5.000 de ani BP, când temperatura medie anuală în zona Europei era cu 2-3° C mai ridicată decât astăzi; o nouă răcire, între 5.300-4.400 de ani BP (Ionac, 1998).

Fluctuaţiile climei de la sfârşitul Terţiarului şi începutul Cuaternarului au avut o mare importanţă şi în procesul antropogenetic. Astfel, apariţia lui Australopithecus afarensis, primul reprezentant al hominizilor timpurii (3,7 milioane de ani BP) a fost corelată cu încălzirea climei din Miocenul superior, după cum Homo sapiens a evoluat din Homo erectus în condiţiile dificile impuse de climatul din Pleistocen. De asemenea, oscilaţiile climei din Holocen au impulsionat dezvoltarea lui Homo sapiens sapiens, apărut acum 40.000-30.000 de ani în China, Indonezia, Australia, Africa de Sud (Ibidem).

Fluctuaţiile climei au continuat şi în timpuri mai apropiate de cele actuale. Astfel, dacă ne referim la ultimii 1.000 de ani, se pot separa, în principiu, următoarele perioade: Epoca Medievală Caldă (Middle Warm Epoch), extinsă între secolele 10 şi 12; Mica Eră Glaciară (Little Ice Age), plasată între secolele 13 şi 19, cu un maxim al răcirii între anii 1550 şi 1700; încălzirea Recentă, care a început în a doua jumătate a secolului 19 şi care se menţine şi în prezent.

Stabilirea acestor fluctuaţii ale climei a fost posibilă prin utilizarea unui număr mare de metode de cercetare, diferenţiate în funcţie de vechimea perioadelor avute în vedere: metode geologice (paleontologice, stratigrafice, foraje în depozite sedimentare marine şi lacustre), cercetări glaciologice (foraje în calotele polare), studierea paleosolurilor, tefrocronologia (studiul depozitelor rezultate în urma erupţilor vulcanice), palinologia (studiul depunerilor de polen), determinări pe baza izotopilor radioactivi. Pentru perioade mai apropiate de timpurile noastre s-au dovedit utile informaţiile oferite de dendrocronologie (analiza grosimii inelelor din trunchiul copacilor), de descoperirile arheologice, ca şi cele desprinse din cronici, jurnale, opere literare. Foarte preţioase sunt datele existente în arhivele staţiilor meteorologice, cele mai vechi staţii din Europa datând din prima jumătate a secolului 17. În sfârşit, secolul 20 a adus cu sine noi mijloace de investigaţie a atmosferei, cele mai importante fiind radiosondajele aerologice (după 1930), radarele meteorologice (după 1945) şi, cu o foarte mare importanţă pentru analizele la scară globală, sateliţii meteorologici (după 1960).

Stabilirea cauzelor variaţiilor climei este o problemă dificil de rezolvat, din mai multe motive: multitudinea acestor cauze; periodicitatea diferită pe care o imprimă fluctuaţiilor climei; insuficienta datelor de observaţie etc. În principiu, se poate vorbi despre cauze naturale şi cauze antropice. Cauzele naturale pot fi interne sistemului climatic - schimbarea compoziţiei atmosferei, variabilitatea sistemului cuplat atmosferă-ocean-criosferă, sau externe acestui sistem - modificări ale orbitei Pământului, schimbări în cadrul fluxului solar, modificări în repartiţia, forma, suprafaţa şi configuraţia oceanelor şi continentelor, vulcanismul. Cauzele antropice sunt reprezentate de: emisii de gaze cu efect de seră (GHG), emisii de aerosoli, despăduriri etc. (Pop, Mărculeţ, 2001, Stănescu şi colab.1999). O prezentare a cauzelor naturale majore ale schimbărilor climei este redată în tabelul următor:

Cauza	Scala de timp (ani)	Magnitudinea medie globală
Activitatea vulcanică	1-4	0,4
Variabilitatea interna a Atmosferei	10^1-10^3	0,2-0,4
Tranziţia spre noi stări climatice	10^1-10^2	2-3
Schimbări ale luminozităţii solare	10^1-10^9	0,1
Schimbări în concentraţiile GHG	10^2-10^9	2-3
Schimbări ale orbitei Pământului	10^4-10^5	4-6
Schimbări în repartiţia continente-oceane	10^7-10^8	până la 5

Sinteza cauzelor naturale majore de schimbare a climei în termenii scalei temporale
şi ai magnitudinii (după Pop, Mărculeţ, 2001).
Într-o altă abordare, nu mult diferită şi în conformitate cu structura clasică a factorilor climato-genetici, se pot distinge următoarele categorii de cauze responsabile pentru fluctuaţiile climei: factorii astronomici, factorii dinamici, factorii fizico-geografici (particularităţile suprafeţei terestre) şi factorii antropici (Moldovan, 1999 a).

Factorii astronomici se referă, în primul rând, la modificările survenite în valorile unor parametri care definesc Pământul ca planetă a sistemului solar: variaţia gradului de excentricitate a elipsei descrise de orbita Pământului în cadrul mişcării de revoluţie în jurul Soarelui (care are o dublă periodicitate, de 95.000 şi de 410.000 ani); variaţia înclinării axei polilor în raport cu perpendiculara pe planul eclipticii (cu o periodicitate de circa 41.000 ani); mişcarea circulară de balans a axei de rotaţie a Pământului, care influenţează momentul precesiei (cu o periodicitate cuprinsă între 19.000 şi 23.000 ani). În al doilea rând, din categoria factorilor astronomici fac parte variaţiile activităţii solare, cum este ciclicitatea de circa 11 ani a petelor solare (de care se leagă şi ciclul de 22 de ani al variaţiei câmpului magnetic terestru). Corelaţiile realizate subliniază faptul că o activitate solară intensă favorizează circulaţia meridianală (care determină variaţii climatice mai importante), pe când în perioadele de minim al activităţii solare este mai frecventă circulaţia zonală (generând contraste climatice mai reduse). Factorii amintiţi mai sus determină modificări ale cantităţii de radiaţie solară care ajunge pe Pământ, condiţionând astfel şi variaţiile climei.

Factorii dinamici, reprezentaţi de curenţii oceanici şi cei aerieni, au o importanţă majoră în realizarea transferurilor de căldură şi umezeală între diferite regiuni ale Terrei.

Referitor la curenţii oceanici, poate fi menţionat impactul curentului care, asemenea unui uriaş covor rulant, realizează o circulaţie transglobală.

Circulaţia începe în Atlanticul de Nord, unde apa de la suprafaţă, mai rece şi mai sărată, deci cu o densitate mai mare, se scufundă şi generează un curent de adâncime care străbate Oceanul Atlantic, ocoleşte apoi Africa şi dezvoltă două bucle în Oceanul Indian şi, cu deosebire, în Oceanul Pacific. Întoarcerea se face sub forma unor curenţi calzi de suprafaţă, care trec prin zona insulelor Indoneziei, traversează Oceanul Indian, înconjoară Africa, ajungând apoi din nou în bazinul nordic al Atlanticului. Se realizează astfel o circulaţie globală, care uneşte curenţii de suprafaţă şi cei de adâncime ai marilor oceane ale Globului. După numele cercetătorului american care a emis această teorie, curentul transglobal este cunoscut sub denumirea de Broecker Conveyor (Transportorul Broecker). Timpul necesar realizării unui astfel de circuit este apreciat la circa 1.500 de ani sau chiar mai mult. Semnificaţia termică majoră a curentului global constă în aceea că orice modificare în această circulaţie poate determina schimbări climatice la scări temporale de ordinul sutelor sau chiar al miilor de ani. Pe de altă parte, se apreciază că o stopare a dezvoltării acestei circulaţii poate determina o scădere cu 6° C, în decurs de numai 30 de ani, a temperaturii apelor de suprafaţă în zone situate la 60° lat. N. Schimbările în circulaţia prezentată pot fi determinate de scăderea salinităţii apei în N Oceanului Atlantic în urma creşterii cantităţilor de precipitaţii, a topirii gheţurilor polare şi a creşterii aportului de apă dulce datorat fluviilor care se varsă în ocean (Barry, Chorley, 1998).

Modificările intervenite în caracteristicile curenţilor oceanici de suprafaţă pot determina, de asemenea, fluctuaţii ale climei, cu periodicităţi de ordinul lunilor (în cazul curenţilor din zona intertropicală), respectiv al anilor sau al zecilor de ani (curenţii din zona temperată).

Factorii dinamici presupun şi o serie de modificări apărute în circulaţia generală a atmosferei. În acest sens, pot fi menţionate: oscilaţiile ciclice, cu perioade de 45-50 de ani, ale celor două tipuri fundamentale de circulaţie atmosferică, cea zonală favorizând, mai ales la latitudini extratropicale, un climat cu caracter mai moderat, respectiv cea meridională, determinând contraste sezoniere mai accentuate; dereglarea deplasării sezoniere a Zonei Convergenţei Intertropicale, care are repercusiuni asupra circulaţiei musonice; variaţiile amplitudinii meandrărilor curenţilor fulger din troposfera superioară; oscilaţia bianuală a direcţiei vântului în stratosfera ecuatorială etc.

O altă problemă este cea referitoare la cuplajul ocean-atmosferă, care poate fi abordat prin prisma importanţei fenomenului ENSO (El Nino-Southern Oscillation), localizat în Oceanului Pacific, dar cu conexiuni la scară globală, sau a fenomenului NAO (North Atlantic Oscillation), important mai ales pentru caracteristicile circulaţiei atmosferice şi evoluţia vremii în Regiunea Atlanto-Europeană (RAE).

Fenomenul ENSO. El Nino (“copilaşul”, pentru că fenomenul atinge intensitatea maximă în preajma sărbătoririi naşterii lui lisus Cristos), reprezintă o anomalie termică pozitivă (4.. 6° C) a apelor de suprafaţă din estul şi centrul Oceanului Pacific, în special în zona cuprinsă între Ecuator şi 20° lat. S, deşi această încălzire a fost observată şi în Emisfera Nordică.

Southern Oscillation (oscilaţia sudică) se referă la modificarea repartiţiei presiunii atmosferice în zona ecuatorială a Oceanului Pacific.

Concret, în perioadele cu El Niño se constată o scădere a presiunii şi o intensificare a activităţii convective, generatoare de precipitaţii, în centrul şi estul Oceanului Pacific, regiuni unde, în mod obişnuit, predomină o presiune ridicată, nefavorabilă formării precipitaţiilor, datorată influenţei Anticiclonului Insulei Paştelui. În schimb, în bazinul vestic al Pacificului, de obicei cu un climat foarte umed, în perioadele cu ENSO se înregistrează precipitaţii mult mai puţine, în condiţiile în care presiunea este mai ridicată decât în mod normal.

În acelaşi timp, perioadele cu ENSO se caracterizează şi prin diminuarea sensibilă, până la dispariţie, a vânturilor alizee cu direcţie din sector estic, care sunt prezente în mod obişnuit în regiunile din Pacific situate la latitudini mici, ele putând fi chiar înlocuite cu o circulaţie din sector vestic.

Între două fenomene ENSO consecutive pot să treacă între 2 şi 11 ani, cel mai frecvent fiind ciclul de 3-5 ani. Observaţiile ştiinţifice, de exemplu cele realizate în cadrul proiectului TAO/TOPEX Poseidon (Tropical Atmosphere/Ocean), par a indica o creştere a intensităţii fenomenului după 1980, cele mai puternice fenomene ENSO din secolul 20 înregistrându-se în 1982-1983 şi, cu deosebire, între septembrie 1997 şi mai 1998.

Fenomenul ENSO, reprezentând un cuplaj între oceanul tropical şi atmosferă, deci influenţând schimburile de căldură şi umezeală între suprafaţa terestră şi aerul de deasupra, are consecinţe multiple, ele constând în modificarea regimului mai multor elemente climatice, care se resimt nu numai în arealul învecinat Oceanului Pacific, ci şi în zone foarte îndepărtate de acesta.

Au fost stabilite conexiuni între fenomenul ENSO şi intensificarea circulaţiei vestice la latitudini temperate sau între acest fenomen şi creşterea influenţei Depresiunii Aleutinelor, situată la latitudini subpolare.

Fenomenul ENSO pare a influenţa şi traiectoriile curentului jet polar în America de Nord, acesta rămânând în regiuni mai nordice, fapt care reduce advecţiile de aer rece spre centrul continentului. În acest fel, condiţiile de generare a tornadelor devin mai puţin favorabile, numărul acestora scăzând semnificativ.

De asemenea, deoarece în timpul fenomenelor ENSO circulaţia estică de altitudine din regiunile tropicale atlantice îşi schimbă direcţia, acest lucru va conduce la o scădere a numărului ciclonilor tropicali care s-ar putea forma în bazinul vestic al Oceanului Atlantic şi în SE Americii de Nord. Este însă adevărat şi faptul că fenomenul ENSO impulsionează dezvoltarea ciclonilor tropicali în bazinul Oceanului Pacific.

Fenomenul ENSO generează şi riscuri umane. De exemplu, în condiţiile prezenţei, până la o anumită adâncime, a stratului de apă caldă în partea estică a Oceanului Pacific, este blocată ascensiunea curenţilor de adâncime reci. Ca urmare, din lipsă de aport de substanţe nutritive, fitoplanctonul şi zooplanctonul dispar, fapt care conduce la migrarea peştilor din zonele respective. Acest lucru afectează puternic activităţile de pescuit şi de prelucrare a peştelui din Peni, cu toate consecinţele negative care decurg de aici (şomaj, convulsii sociale), într-o ţară în care industria piscicolă are o mare importanţă. Pagube suferă şi culturile agricole, cum sunt cele de cafea (din Kenya, Brazilia, Indonezia) sau de orez (în ţările Asiei de S şi SE).

Fenomenul NAO (Oscilaţia Nord Atlantică) se referă la variaţia diferenţei de presiune dintre doi centri barici foarte importanţi care acţionează în bazinul Oceanului Atlantic situat la N de Ecuator: Anticiclonul Insulelor Azore (anticiclon subtropical) şi Depresiunea Islandeză (minimă subpolară).

Cercetările au demonstrat că, în funcţie de valoarea gradientului baric existent între aceşti centri, este influenţată atât circulaţia atmosferică vestică, dominantă în zonele situate între 35 şi 70° lat. N, cât şi temperatura şi dinamica apelor din bazinul nordic al Oceanului Atlantic, ceea ce are o mare importanţă pentru climatul Europei.

Modificările survenite în caracteristicile fizico-geografice ale suprafeţei terestre active se referă, de asemenea, la mai multe aspecte. Astfel, trebuie avută în vedere modificarea raportului apă-uscat, datorată marilor cicluri orogenetice, inclusiv activităţii vulcanice, în acelaşi context putându-se vorbi şi despre tectonica globală a plăcilor şi deriva continentelor.

Un rol important în fluctuaţiile climei, mai ales la scara temporală a sezonului (anotimpului), revine şi modificărilor suferite de criosferă (gheţarii de calotă, gheţarii montani, gheaţa marină, gheaţa de apă dulce, stratul de zăpadă sezonier, permafrostul), ca şi mai multor interacţiuni sau procese de tip feedback existente între Atmosferă, Hidrosferă şi Biosferă.

Activităţile antropice reprezintă o ultimă, dar nu cea din urmă, categorie de cauze care trebuie avute în vedere în explicarea fluctuaţiilor climei. Este incontestabil faptul că încălzirea actuală se datorează şi unor acţiuni ale omului, cum sunt creşterea emisiilor de gaze şi de aerosoli ce intensifică efectul de seră al atmosferei. Principalele gaze care intensifică acest efect sunt: dioxidul de carbon, metanul, compuşii oxigenaţi ai azotului şi ai sulfului, clorofluorocarburile (CFC sau freoni). De asemenea, activitatea antropică modifică compoziţia chimică a atmosferei şi prin alte acţiuni, cum ar fi despăduririle, care reduc consumul de CO2 utilizat în procesul fotosintezei. Ceea ce nu s-a reuşit, cel puţin până în prezent, este stabilirea mai precisă a aportului antropic la creşterea temperaturii la scara Globului, în raport cu cauzele naturale. La fel de dificilă este şi modelarea influenţei antropice asupra caracteristicilor viitoare ale climei, în ciuda rezultatelor destul de promiţătoare obţinute în cadrul programelor dezvoltate sub egida unor organisme specializate (OMM, NOAA, NASA), a ONU sau a mai multor universităţi şi institute de cercetare de prestigiu.