Czy człowiek zmienia klimat?

Globalne ocieplenie może być fikcją, a wpływ człowieka na klimat ­ mocno przesadzony. W dalszym ciągu nie wiemy, czy w niedalekiej przyszłości będzie za ciepło czy za zimno.

W powszechnym przekonaniu, kształtowanym przez media, klimat Ziemi ociepla się. Wini się za to człowieka, który zwiększa naturalny efekt cieplarniany, emitując do atmosfery rosnące z każdym rokiem ilości dwutlenku węgla. Tak przynajmniej twierdzą naukowcy z IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), zespołu powołanego przez ONZ do zbadania wpływu działalności człowieka na klimat. Ich raporty, niesłusznie przedstawiane jako reprezentujące wnioski powszechnie uznane przez środowisko naukowe, stały się podstawą decyzji politycznych, ekonomicznych i społecznych o globalnym zasięgu. Ostatnim aktem tego spektaklu była konferencja klimatyczna w Kioto, gdzie zdecydowano o konieczności światowej redukcji emisji, CO₂.

EFEKT CIEPLARNIANY

Gdyby nie było efektu cieplarnianego w atmosferze Ziemi, średnia temperatura przy jej powierzchni wynosiłaby ­18°C, a nie około +15°C jak obecnie. Różnica 33°C powstaje wskutek zatrzymania przez tzw. gazy cieplarniane promieniowania podczerwonego odbitego od powierzchni Ziemi. Najważniejszym z nich jest para wodna, na którą przypada około 96% efektu cieplarnianego. Wpływ, CO₂ obejmuje około 22% całego efektu cieplarnianego, ale pokrywa się częściowo z działaniem pary wodnej, więc sam, CO₂ dodaje do tego efektu zaledwie 2.44%. Pozostałe gazy cieplarniane mają marginalne znaczenie (ryc. 1).

Zarówno ilość dwutlenku węgla w atmosferze, jak i jej temperatura nigdy nie były stałe. Z przyczyn naturalnych podlegały one zawsze ogromnym wahaniom. Dane geologiczne wskazują, że stężenie, CO₂ w atmosferze bywało w minionych epokach nawet kilkunastokrotnie wyższe niż obecnie. 50 mln lat temu przewyższało współczesne wartości niemal sześciokrotnie! Od około 100 mln lat zarówno średnia temperatura powierzchni Ziemi, jak i ilość, CO₂ w powietrzu systematycznie się obniżają.

Naprzemienne długie okresy zlodowaceń (trwające od kilkudziesięciu do kilkuset tysięcy lat) i znacznie krótsze ciepłe okresy międzylodowcowe (trwające 9­12 tys. lat) następują cyklicznie po sobie (ryc. 2). W ciągu ostatnich 850 tys. lat było 7 lub 8 takich cykli. Pomiędzy fazą zimną i ciepłą cyklu różnica temperatur wynosi 3­5 °C. Obecna faza ciepła trwa już około 10 700 lat, więc nie można wykluczyć, że wkrótce zaczniemy wchodzić w nową epokę lodową. Nie wiemy, czy nie nastąpi to np. w ciągu najbliższych 100 lat. Rosyjski profesor Michaił Budyko, jeden z najwybitniejszych klimatologów, uważa, że to nowe zlodowacenie będzie całkowite, co znaczy, że obejmie całą Ziemię, a oceany zamarzną aż do dna. Zginie całe życie i nigdy już nie nastąpi powrót do fazy ciepłej. Osobiście nie wierzę w tę prognozę.
Oparta jest, bowiem na założeniu, że naturalne wydzielanie, CO₂ z wnętrza Ziemi ulega obecnie znacznemu ograniczeniu, na co nie ma dowodów.

ROBI SIĘ GORĄCO?

Jak wynika z danych (ryc. 6), krzywe temperatury powietrza i antropogenicznych emisji CO₂ przebiegają niezależnie. Na przykład w latach 1974­1975 sławny kryzys energetyczny nie wywołał praktycznie żadnej zmiany emisji, CO₂ ze spalania paliw kopalnych i produkcji cementu, natomiast w masie atmosferycznego, CO₂ wystąpił dramatyczny spadek, związany z głębokim ochłodzeniem atmosfery. W 1983 roku natomiast zmniejszenie się antropogenicznej emisji, CO₂ nastąpiło przy jednoczesnym wzroście ilości, CO₂ w atmosferze, związanym z podwyższoną temperaturą powietrza. Po 1988 roku utrzymuje się stały spadek tempa przybywania atmosferycznego, CO₂, podczas gdy jego emisja ze spalania paliw kopalnych równomiernie wzrasta. Wreszcie w 1992 roku, okresie najwyższego wzrostu emisji „ludzkiego”, CO₂, wystąpił jeden z najgłębszych spadków przyrostu masy, CO₂ w atmosferze oraz ochłodzenie powietrza. W całym tym okresie temperatura powietrza nie podnosiła się w sposób równomierny, tak jak wzrost, CO₂ emitowanego przez człowieka do atmosfery, lecz raczej ulegała z roku na rok dość gwałtownym wahaniom. Istotne przy tym jest to, że roczne zmiany temperatury powietrza wykazują uderzającą zgodność ze zmianami masy atmosferycznego, CO₂ (ryc. 6). Wynika to z szybkiego osiągania równowagi pomiędzy stężeniami, CO₂ w atmosferze a rozpuszczonym w oceanie węglem nieorganicznym ­ równowaga ta zachodzi w ciągu około 9 miesięcy.

Gdy naziemne pomiary wykazywały wzrost temperatury, dolna atmosfera mierzona z satelitów miała lekką tendencję spadkową. Różnica między tymi wartościami wynika z zafałszowania pomiarów naziemnych lokalnym ogrzewaniem atmosfery przez miasta. Prawdziwa, zatem wydaje się tendencja uchwycona w danych satelitarnych. Ciekawe jest, że nawet biorąc pod uwagę wszystkie pomiary z lat 1780­1989 z 9 stacji europejskich (łącznie z Warszawą) nie obserwuje się wzrostu temperatury, który można by przypisać podwyższaniu stężeń gazów cieplarniach w atmosferze. Z wyjątkiem wzrostu około 1940 roku, klimat Europy, w tej skali czasu, faktycznie ulegał ochłodzeniu.

Komputerowe modele, próbujące ocenić stopień ocieplania klimatu przez człowieka, przewidują największą zwyżkę temperatury w rejonach ArktykiCO₂ w atmosferze miałaby tam ona sięgnąć latem 8­15°C, powodując katastrofalne konsekwencje. Tymczasem na Grenlandii, a także na Półwyspie Skandynawskim w ciągu ostatnich 120 lat (nie licząc wzrostu w latach czterdziestych) temperatura ma tendencję spadkową. Obserwacje przeprowadzone na Spitsbergenie, a także satelitarne pomiary temperatury wskazują na znaczne ochłodzenie dużych rejonów Arktyki. Czapy lodowe Grenlandii i An- tarktydy zaczęły się rozrastać. Podobnie zachowują się lodowce na Alasce, w Alpach i Himalajach. Spośród 400 stale monitorowanych lodowców w 1990 roku dotyczyło to 55%, podczas gdy w połowie tego stulecia jedynie 6%.

PRAWDZIWE ŹRÓDŁA ZMIAN

Wyniki pomiarów świadczą, że „ludzkie" emisje, CO₂ i zmiany temperatury globu nie idą w parze. To oceany, a nie zawartość, CO₂ w powietrzu powodują, że mamy na Ziemi dodatnią temperaturę, stabilną w zakresie kilku stopni, umożliwiającą powstanie i trwanie życia. Natomiast atmosferyczny, CO₂, traktowany często jak składnik zanieczyszczający, jest podstawowym budulcem życia. Udowodnił to Emil Godlewski, polski fizjolog roślin, który jako pierwszy stwierdził w 1873 roku, że ilość węgla asymilowana w fotosyntezie przez rośliny wzrasta proporcjonalnie do zawartości kwasu węglowego w atmosferze aż do poziomu 1%. Wówczas wykazało to fałszywość założeń tzw. teorii Malthusa, w myśl, której o przyroście masy roślinnej decyduje humus zawarty w glebie, którego ilość jest ograniczona.

Ryc. 1. Udział gazów cieplarnianych w całkowitym efekcie cieplarnianym

Natomiast nowe badania, przeprowadzone przez kilka niezależnych zespołów amerykańskich, złożonych z oceanografów, meteorologów i astrofizyków, wykazują niezwykle wysoką zgodność między temperaturą powierzchniowych wód oceanu a aktywnością Słońca: w ciągu ubiegłych 50 lat zwrotnikowe i podzwrotnikowe obszary trzech oceanów ulegały ochłodzeniu lub ogrzaniu o około 0.1°C, dokładnie w rytmie 11-letniego cyklu zmian słonecznych. Zjawisko to jest zadziwiające, zważywszy, że różnice jasności słonecznej sięgają zaledwie 0.1%, a więc efekt klimatyczny musi następować po jakimś „wzmocnieniu" sygnału słonecznego. Istota tego mechanizmu pozostaje nieznana.

Również w okresie ubiegłych 400 lat temperatura powietrza zmieniała się podobnie jak aktywność Słońca. Przed 300 laty, w okresie Małej Epoki Lodowej (ryc. 2), promieniowanie Słońca było o 0.25% mniejsze niż obecnie. Badania aktywności magnetycznej Słońca i innych gwiazd, prowadzone przez amerykańskich astrofizyków pod kierunkiem Sallie Baliunas (z pochodzenia Litwinki), wskazują, że w ciągu najbliższego półwiecza nastąpi spadek jasności Słońca o około 0.4%, co przyniesie ochłodzenie temperatury Ziemi podobne do ochłodzenia w XVII wieku.

Ryc. 2. Długookresowe zmiany klimatu

Dużą rolę w wahaniach atmosferycznego, CO₂ i temperatury odgrywają także wulkany, których aktywność w XX wieku aż do 1963 roku była wyjątkowo niska. Największe ochłodzenia oraz spadki wzrostu atmosferycznego, CO₂ pojawiały się po wybuchach sięgających ponad tropopauzę, powodujących wysokie zapylenie stratosfery (ang. dust veil index) (ryc. 6). Były to Gunung Agung w 1963 roku, Fuego w 1974, El Chichon w 1982, Nevado del Ruiz w 1985 i Pinatubo w 1991 roku. Współczesne ocieplenie klimatu osiągnęło apogeum około 1940 roku ­ w okresie niskiego zapylenia stratosfery, a więc zanim nastąpił przyspieszony wzrost emisji, CO₂ ze spalania paliw kopalnych.

Wszystko to świadczy, że CO₂ wytwarzany przez człowieka nie ma wielkiego wpływu na klimat. Warto zwrócić uwagę, że do całkowitego strumienia, CO₂ wprowadzanego do atmosfery człowiek dodaje swoją aktywnością przemysłową i rolniczą tylko około 3.4%. Jest to podobne do corocznych wahań całej masy, CO₂ w atmosferze.

FUNDAMENT Z LODU

Ocieplanie klimatu wskutek emisji przez człowieka do atmosfery, CO₂ i innych tzw. gazów cieplarnianych jest niepotwierdzoną hipotezą, opartą na argumentacji teoretycznej i modelowaniu komputerowym. Najważniejszym fundamentem tej hipotezy są wyniki analiz rdzeni lodu z Grenlandii i Antarktydy.

Ze względu na niepewność pomiarów prowadzonych w XIX wieku, wartości uzyskane z badań lodu uznawane są za najważniejszą podstawę oceny ich stężeń w atmosferze przed rewolucją przemysłową. Wyniki analiz rdzeni lodowych traktuje się jako jedyny możliwy sposób sprawdzenia modeli opisujących przyszłe zmiany klimatu, wywołane wpływem człowieka (International Commission on Snow and Ice 1992). Jednak, jak do tej pory, nikt nie wykazał, że zawartość gazów cieplarnianych w starym lodzie lodowcowym, a nawet w świeżym śniegu, jest reprezentatywna dla składu chemicznego atmosfery.

Wyniki oznaczeń gazów z rdzeni lodowych z różnych rejonów polarnych nie zgadzają się między sobą. Niezgodność taka występuje na przykład między danymi analitycznymi z dwóch klasycznych rdzeni antarktycznych ze stacji Byrd i stacji Wostok. W obu rdzeniach znaczny spadek zawartości, CO₂ w bańkach powietrza uwięzionych w lodzie stwierdzono na głębokości około 500 m, ale wiek lodu na tej głębokości różnił się między rdzeniami o 16 tys. lat. Zdaniem H. Oeschgera, szefa szwajcarskiej grupy badającej, CO₂ w lodowcach, powodem mógł być jakiś do dziś niewyjaśniony proces, złe modelowanie lub rozbieżność przedziałów czasu. Takie rozważania oczywiście niczego nie wyjaśniają, a przede wszystkim nie przywracają rdzeniom lodowym wiarygodności jako źródłu informacji o dawnym stanie i zmianach atmosfery.

Datowanie ważnych zdarzeń klimatycznych, takich jak np. okres młodszego dryasu (około 11 tys. lat temu, kiedy pokrywa lodowa ostatniego zlodowacenia zaczęła się kurczyć), oparte na dendrochronologii (naliczanie słojów w pniach drzew) i osadach jeziornych (naliczanie rocznych warstewek tzw. iłów warwowych), różni się od datowania na podstawie rdzeni lodu z Grenlandii o 900 lat. Skład stabilnych izotopów tlenu w cząsteczkach lodu zależy od temperatury, w jakiej zachodzi jego krzepnięcie. Zjawisko to wykorzystano do datowania lodu, zakładając, że próbki rdzeni zawierają oryginalny skład izotopowy opadów. Badania eksperymentalne świadczą jednak, że założenia te nie są prawdziwe ze względu na metamorfozę śniegu i lodu w polarnych czapach lodowych, zachodzącą pod wpływem zmian temperatury, a także ciśnienia wywieranego przez leżący wyżej lód. Wątpliwości budzi także możliwość wydobycia lodu z dużych głębokości w nienaruszonym stanie [patrz ramka obok].

Ryc. 5. Tendencyjny dobór danych. Od lewej: średnie stężenia, CO₂ w powietrzu zmierzone w XIX i XX wieku ­ dane wybrane przez Callendara zaznaczono na czerwono; analizy, CO₂ w lodzie ze stacji Siple (Antarktyda) nie pasowały do pomiarów z Mauna Loa (Hawaje) ­ konieczna była bezpodstawna „korekta" wieku o 83 lata, żeby zachować spójność. Oba zbiory danych są powszechnie przytaczane na dowód niszczycielskiego wpływu człowieka na klimat

Nowe światło na wiarygodność datowania warstw lodowych rzuciło odkopanie w 1989 roku sześciu amerykańskich myśliwców typu Lightning i dwu latających fortec B17, które w czasie drugiej wojny światowej zostały zmuszone do awaryjnego lądowania na Grenlandii, zaledwie 200 km na południe od Dye 3, klasycznego miejsca pomiarów, CO₂ w lodzie. Samoloty te po 47 latach znaleziono na głębokości 78 m, a nie 12 m, jak to oceniali glacjologowie za pomocą metod izotopowych. Po 47 latach błąd wyniósł, więc 650%. Jakież błędy datowania mogą, zatem wystąpić w przypadku lodu zdeponowanego przed tysiącami lat?

MANIPULACJA DANYMI

Już od pierwszej publikacji brytyjskiego meteorologa G.S. Callendara (praca ukazała się w 1938 roku), twórcy współczesnej wersji hipotezy ocieplania klimatu przez człowieka, można było zauważyć opieranie się na niesprawdzonych założeniach i jednostronność interpretacji. Dla otrzymania niskiego poziomu, CO₂ w dziewiętnastowiecznym powietrzu, co było podstawą jego twierdzenia, posłużył się metodą tendencyjnej selekcji danych. Postępowanie takie przejęło wielu jego następców (ryc. 5).

Po 1985 roku zniknęły z publikacji wszystkie wysokie wyniki oznaczeń atmosferycznego, CO₂ w lodzie, tj. wyższe niż obecny poziom równy około 345 ppmv (0.0001% objętościowo). Teraz prezentowane są tylko wyniki nieprzekraczające 296 ppmv. Aby dopasować tak szeroki zakres stężeń, CO₂ w starym lodzie do hipotezy ocieplania klimatu przez człowieka, opierającej się na założeniu o niskim „naturalnym" poziomie atmosferycznego, CO₂, zastosowano metodę odrzucania wysokich wyników z próbek lodu z okresu przed rewolucją przemysłową. Opierano się przy tym na credo glacjologów szwajcarskich: Najniższe wartości najlepiej reprezentują oryginalne stężenia, CO₂ (w powietrzu uwięzionym w lodzie). Ponadto powszechne było odrzucanie niskich wyników z prób lodu pochodzących z XX wieku oraz interpretowanie wysokich wyników z prób przedprzemysłowych jako wpływ obecnej, a nie ówczesnej atmosfery.

KLIMAT I POLITYKA

W skali globu na badania klimatyczne wydaje się około 5 mld dolarów rocznie. Tak ogromne fundusze zdobyli klimatolodzy, strasząc nas planetarną katastrofą klimatu, zawinioną przez człowieka. Wymieranie zwierząt i roślin, epidemie chorób zakaźnych i pasożytniczych, susze i powodzie to niektóre z zapowiadanych nieszczęść. Topniejące lodowce mają podwyższyć poziom oceanu o 367 cm, zatopić wyspy, gęsto zaludnione wybrzeża i wielkie metropolie. Zdaniem jednego z amerykańskich klimatologów, scare-them-to-death approach (metoda zastraszania) jest najlepszym sposobem zdobywania pieniędzy na badania. Ekspert w sprawach sztucznego ocieplania globu, Stephen Schneider, stwierdził:, Aby opanować wyobraźnię publiczności, musimy składać uproszczone dramatyczne oświadczenia i nie wspominać o żadnych naszych wątpliwościach. Każdy z nas musi znaleźć właściwą równowagę między skutecznością działania a uczciwością.

Ryc. 6. Analizując zmiany atmosfery w ostatnich dziesięcioleciach, można stwierdzić wpływ wulkanów, a nie „ludzkiego”, CO₂

W drugiej połowie naszego stulecia nauka została zbyt mocno powiązana z polityką, co może prowadzić do utraty autorytetu i niezależności uczonych. Winę za to ponoszą systemy polityczne, które nie chcą finansować badań problemów niezwiązanych z zagrożeniami. Przez wiele dziesięcioleci były to zagrożenia militarne; gdy te ustąpiły, ich rolę przejęły zagrożenia ekologiczne.

Wielkie międzynarodowe organizacje, jak Światowa Organizacja Meteorologiczna (WMO), Program Ekologiczny Narodów Zjednoczonych (UNEP) czy Międzyrządowy Zespół ds. Zmiany Klimatu (IPCC), sterują ogromnym strumieniem pieniędzy na badania klimatyczne. Jego źródłem są rządy wielu krajów (np. 2.1 mld dolarów rocznie asygnują Stany Zjednoczone), Wspólnota Europejska i Bank Światowy. Jako naukowe ciało doradcze rządów-stron Konwencji w Sprawie Zmiany Klimatu z Rio de Janeiro (z 1992 roku) wiodącą rolę odgrywa w tym utworzony w 1988 roku IPCC. Od 1990 roku opublikował on trzy raporty, w których winą za ogrzewanie klimatu obciążono naszą cywilizację. Oświadczono przy tym, że jest to zgodna opinia środowiska naukowego. Stwierdzenie takie jest jednak przesadne, gdyż oceny i wnioski IPCC, a także sama metoda pracy tego ciała, spotkały się z krytyką wielu naukowców.

SPÓR NARASTA

Raporty te krytykują najpoważniejsi uczeni z dziedziny badań klimatu i nauk przyrodniczych. Niedawno utworzona niezależna organizacja uczonych, The European Science and Environmental Forum ­ (ESEF), opublikowała w 1996 roku raport pt. The Global Warming Debate, w którym kilkudziesięciu naukowców (m.in. sławny brytyjski astronom sir Fred Hoyle) nie zgadza się z raportami IPCC. Znalazł się tam również mój artykuł pt. Reliability of ice records for climate prediction (Wiarygodność badań lodu dla przewidywań klimatycznych).

Ocieplenie klimatu, rzekomo powodowane przez człowieka i wymagające zmniejszenia „niebezpiecznych" emisji CO₂ oraz innych gazów cieplarnianych, stało się atrakcyjnym usprawiedliwieniem modnych obecnie propozycji ograniczenia wzrostu ludności krajów Trzeciego Świata oraz nałożenia wielkich podatków na paliwa kopalne (tzw. taksa BTU). Spowodowałoby to ponadośmiokrotny wzrost cen węgla kamiennego oraz załamanie światowej ekonomii. Przyklaskuje temu lobby atomowe, sądząc, że zaskarbi sobie w ten sposób przychylność opinii publicznej dla energetyki jądrowej.

Głoszony katastrofizm sprzyja ministerstwom ochrony środowiska, gdyż uzasadnia potrzebę ich istnienia. Jest także na rękę ministrom finansów, którzy pragną zwiększyć przychody rządów przez nałożenie nowych podatków. Tak, więc interesy klimatologów polujących na granty badawcze są zbieżne z interesami władz, przy czym korzyści uzyskane przez władze mogą być około 500 razy wyższe niż uczonych: objęcie podatkiem całej przemysłowej emisji, CO₂ do atmosfery, wynoszącej około 6 gigaton, sięgałoby 3 bln dolarów rocznie. Z drugiej strony, straty gospodarki światowej wywołane podatkiem klimatycznym byłyby o wiele rzędów wielkości wyższe i doprowadziły do powszechnego zubożenia.

Łatwość, z jaką przepowiednia groźnego ocieplenia klimatu zawinionego przez człowieka zawładnęła wyobraźnią opinii publicznej, wynika prawdopodobnie z głębokiego zakorzenienia w kulturze europejskiej katastroficznych mitów odziedziczonych z pradawnych wieków. Mieszkańcy współczesnej globalnej wioski jak urzeczeni wsłuchują się w przepowiednie różnych nowych końców świata, za które, tak jak dawniej, odpowiada, oczywiście, człowiek. Ocieplenie klimatu jest tylko jedną z nich. Jeszcze w latach siedemdziesiątych nazywało się to „amelioracją", czyli polepszeniem, a ocieplenia z poprzednich epok zwano „optimami klimatycznymi". Ten sam Stephen Schneider, obecnie prorok cieplarnianej katastrofy, głosił wtedy, że człowiek wywołuje drastyczne oziębienie klimatu wskutek przemysłowego zapylenia atmosfery. Jeśli spojrzeć na któryś z wykresów temperatury naszego stulecia, to łatwo zauważyć, że w latach siedemdziesiątych średnia temperatura powietrza przy powierzchni Ziemi była rzeczywiście niższa niż w końcu lat trzydziestych. Spowodowała to jednak Natura, a nie przemysł.

Nowe badania rdzeni lodowych z Grenlandii (GISP2 i GRIP) wskazują, że przejścia pomiędzy ciepłymi i zimnymi fazami cyklów klimatycznych, kiedy temperatura powietrza zmienia się o 10°C, trwają dramatycznie krótko: zaledwie 50, 20, a nawet 1­2 lat. Nie wiemy, kiedy zawita z podobną nagłością nowy cykl lodowcowy ­ może za tysiąc, za pięćset, za sto, a może już za dwadzieścia lat? Znany klimatolog amerykański W.S. Broecker sądzi, że najprawdopodobniej czeka nas to za 50­150 lat. Skutkiem przejścia w epokę lodową będzie warstwa lodu o grubości dochodzącej do kilku tysięcy metrów, zalegająca północną i środkową Europę, Kanadę i część Stanów Zjednoczonych. Cóż wówczas stanie się z narodami, które tam żyją, z ogromnymi miastami, z całą infrastrukturą współczesnej cywilizacji, z jeziorami, lasami, kwiatami i zwierzętami? Wszystko to zostanie zmiecione z powierzchni Ziemi, a potem przykryte zwałami moren. Czy wobec tej perspektywy, bardziej realnej niż rzekoma groźba ocieplenia klimatu, powinniśmy pokornie poddać się ślepej przyrodzie? Czy nie lepiej zebrać siły, wiedzę i geniusz ludzki, by obronić biosferę przed tym, co przez miliony lat było cyklicznie powracającą nieuchronną klęską?

Spękane i skażone rdzenie

Aby rdzenie lodowe mogły być materiałem odpowiednim do badania składu chemicznego dawnej atmosfery, musiałyby spełnić warunki systemu zamkniętego. Warunkom tym jednak nie odpowiadają. Odwiercanie rdzeni z polarnych czap lodowych jest brutalnym zabiegiem, poddającym lód stresom mechanicznym i termicznym, drastycznej dekompresji i skażeniom. Powoduje to pękanie lodu w skali mikro- i makroskopowej, otwieranie naturalnych baniek powietrza i powstawanie sztucznych w „bezbańkowym" lodzie z dużych głębokości (wskutek dużego ciśnienia wszystkie gazy są tam związane w klatraty), a także prowadzą do silnych skażeń całego wnętrza rdzeni. Szczególnie dotyczy to starego lodu z dużych głębokości ­ najbardziej interesującego pod względem naukowym.

Gdy dekompresja lodu zaczyna wynosić więcej niż 8 barów (np. w rdzeniach z głębokości ponad 110 m), w pobranym lodzie wytwarza się gęsta sieć poziomych pęknięć, wywołana zjawiskiem rozwarstwiania (ang. sheeting), dobrze znanym geologom (ryc. 3). Spękania pojawiają się w samym momencie wiercenia, a także w czasie transportu rdzenia w górę wywierconego otworu, który napełniony jest płynem mającym przeciwdziałać zaciskaniu się ścian otworu (płuczka). Małe spękania zabliźniają się prędko przez wtórne zamarzanie (regelacja), a ich pozostałości są wyraźnie widoczne w rdzeniach jako poziome warstwowanie.

Ryc. 3. Wewnętrzna część rdzenia lodu z głębokości 356 m na Mizuho Plateau (Antarktyda). Widoczna jest gęsta struktura „zabliźnionych" szczelin

Wskutek dekompresji rozpadają się także występujące w lodzie klatraty. Są to związki tworzone przez zamknięcie cząsteczki jednej substancji w klatce powstałej ze struktury krystalicznej drugiej ­ np. klatrat dwutlenku węgla jest krystalicznym ciałem stałym, którego podstawowy element stanowi cząsteczka, CO₂ otoczona przez cząsteczki wody (odkrył go w 1882 roku Zygmunt Wróblewski, fizyk z Uniwersytetu Jagiellońskiego). Wynikiem tego procesu jest powstawanie nowych baniek gazu w lodzie, których skład chemiczny ma niewiele wspólnego z dawną atmosferą. Na głębokości przekraczającej 1000 m ciśnienie lodu sprawia, że nie ma już naturalnych baniek ­ wszystkie obserwowane w takim lodzie bańki powstały w sztuczny sposób.

Ryc. 4. Rozkład stężenia ołowiu w rdzeniu lodu ze stacji Wostok (Antarktyda). Stopień skażenia wzrasta od środka do brzegów rdzenia

Nagrzewany przez słońce lód może osiągać temperaturę topnienia, pomimo że temperatura otoczenia pozostaje bardzo niska. Absorpcja światła słonecznego pod powierzchnią śniegu Antarktydy jest tak duża, że prowadzi do powstawania podpowierzchniowych sadzawek przy temperaturze powietrza ­20°C. Obserwowane gradienty temperatur w śniegu polarnym osiągają wartości nawet 500°C/metr. Natomiast głębokie partie lodu przechodzą w ciecz pod działaniem ciśnienia wywieranego przez masę nadległych warstw, tworząc nawet olbrzymie podlodowe jeziora [Jezioro na Antarktydzie, Sygnały, „WiŻ" nr 1/ /1998]. Ciekła woda występuje w lodzie antarktycznym aż do temperatury ­73°C. Procesy te, wraz z wieloma innymi (naliczono ich ponad 20), powodują także zmianę składu izotopowego gazów uwięzionych w lodzie. Dlatego nigdy nie ma pewności, że wydobyty na powierzchnię rdzeń lodowy to śnieg, który spadł tysiące lat temu, zachowując w sobie względnie nienaruszoną próbkę ówczesnego powietrza. Tymczasem właśnie informacje uzyskane z analiz składu izotopowego tlenu i węgla w tych gazach stanowią podstawę naszej wiedzy o dawnym klimacie.

Kolejne problemy powoduje wspomniana wyżej płuczka, zawierająca olej napędowy, paliwo lotnicze itp., z dodatkiem agresywnych chemicznie środków przeciwdziałających zamarzaniu i substancji regulujących gęstość. Wnika ona przez pęknięcia do centralnych części rdzeni oraz do baniek powietrznych i wtórnych kawern utworzonych przez rozkładające się klatraty.

Liczne badania stężeń zanieczyszczeń we wnętrzu rdzeni lodowych wykazały ich ogromne skażenia metalami ciężkimi z płuczki (ryc. 4). W wewnętrznych częściach rdzeni z centralnych części Antarktydy stężenie cynku i ołowiu jest dziesiątki tysięcy razy wyższe niż w śniegu na powierzchni lądolodu. Wykrycie tego efektu dyskwalifikuje rdzenie lodowe jako materiał do badań składu dawnej atmosfery.

---