Zasoby wodne a zmiany klimatu

Streszczenie referatu, wygłoszonego 2 marca 2020, w Elblągu, w czasie Forum Parlamentów Południowego Bałtyku, spotkanie ekspertów (czytaj więcej i jeszcze w innym miejscu).

Spotkanie ekspertów odbyło się w ramach przygotowań do XVIII Forum Parlamentów Południowego Bałtyku  Tematem konferencji był „Europejski Zielony Ład - Woda a zmiany klimatyczne”. Do Elbląga przyjechały delegacje samorządów z Niemiec: z  parlamentu Schlezwiku-Holsztyna, wolnego i hanzeatyckiego miasta Hamburg, parlamentu Meklemburgii Pomorza-Przedniego; Rosji (przedstawiciele dumy obwodu kaliningradzkiego); sejmików województwa zachodniopomorskiego, województwa pomorskiego oraz warmińsko-mazurskiego. Wystąpienia ekspertów i naukowców  związane było ze zmianami klimatycznymi z perspektywy różnych regionów. W konferencji uczestniczyli także samorządowcy, przedstawiciele instytucji zajmujących się ochroną środowiska, naukowcy oraz studenci. Ja przestawiłem referat pt. "Zasoby wody a zmiany klimatu". Ponieważ wzbudził on zainteresowanie samorządowców to postanowiłem w takiej skrótowej formie (i bez ilustracji) upowszechnić to zagadnienie. Problemy środowiska i klimatu nie znają granic dlatego warto szukać ponadregionalnej i międzynarodowej współpracy.

(W trakcie dyskusji plenarnej, fot. Teresa Astramowicz-Leyk)

Globalne ocieplenie Ziemi jest faktem, powszechnie obserwowanym nawet przez laików. Znane są także antropogeniczne przyczyny (w tym emisja dwutlenku węgla jako jeden z efektów nadmiernej konsumpcji). Wiemy także jakie należy podejmować działania by przeciwdziałające globalnemu ociepleniu. Wymagają one jednak szybkiej i skoordynowanej aktywności całej społeczności światowej i to w bardzo krótkim czasie najbliższych 10 lat. Niezależnie jednak od podejmowanych działań, zmian klimatycznych nie uda się zatrzymać w szybkim czasie. Są jak rozpędzony pociąg: wciśnięcie hamulca nie spowoduje natychmiastowego zatrzymania, siłą bezwładu pociąg przetoczy się co najmniej jeden kilometr. Podobnie jest z klimatem. Szybkie i zakrojone na dużą skalę działania są potrzebne by zapobiec ogromnej katastrofie klimatycznej i związanym z tym problemów gospodarczych, społecznych, humanitarnych. Niemniej zmiany klimatu już się rozpoczęły, trwają i będziemy odczuwali przez wiele lat negatywne skutki tego procesu. Równolegle z działaniami przeciwdziałającymi emisji dwutlenku węgla potrzebne są szybkie i wielotorowe działania łagodzące negatywne skutki zmian klimatu. Przekształcenia w środowisku są tak duże i szybkie, że trzeba zmienić sposób postępowania w bardzo wielu aspektach.

W swoim wystąpieniu skupiłem się na problemie wody i to głównie w kontekście lokalnym i regionalnym. O klimacie decyduje ilość gazów cieplarnianych, z których dwutlenek węgla jest najważniejszy. Wprowadziliśmy do atmosfery ogromne ilości tego gazu, który w części zmagazynowany został w wodzie morskiej (przez wiele dziesięcioleci ten morski magazyn będzie działał jak bufor, więc samo zredukowanie emisji dwutlenku węgla nie wystarczy by odwrócić niekorzystne efekty ocieplenia klimatu). Dla nas ważny jest szybki obieg węgla między atmosferą, biomasą (fotosynteza), glebą i oceanami.

Wraz z globalnym ociepleniem obserwujemy zmiany klimatu, także i w Regionie Południowego Bałtyku. Suma zasobów wody na Ziemi nie ulegnie zmianie. Ale zmieni się jej dostępność w wielu regionach. Dla nas najważniejszy jest dostęp do wody słodkiej, zarówno dla potrzeb komunalnych jak i rolnictwa. Ważne jest więc pytanie co i jak zmienia się w klimacie naszego regionu.

W telegraficznym skrócie przypomnę najważniejsze fakty, dotyczące klimatu i wody. Na skutek parowania, wraz z ciepłym powietrzem para wodna unosi się do góry. W wyższych warstwach atmosfery jest chłodniej – para wodna się skrapla, tworzą się chmury i opady w postaci deszczu, gradu i śniegu. Masy powietrza przemieszczają się a schłodzone i jednocześnie wysuszone opadają ku ziemi. W tych regionach jest sucho. Tworzą się specyficzne komórki konwekcyjne. Wyjaśniają nam dlaczego na Ziemi mamy strefy wilgotne i strefy suche (pustynne). W skali planety mamy kilka takich komórek, rozmieszczonych od równika ku biegunom. Ich rozkład decyduje o regionach z dużymi opadami i regionach suchych, gdzie tworzą się pustynie. Na skutek ruchu obrotowego Ziemi masy powietrza przemieszczają się zgodnie z poznanymi już schematami. Te proste prawidłowości zakłócane są ułożeniem kontynentów i masywów górskich. Wraz ze wzrostem średnich temperatur na Ziemi (globalne ocieplenie) i dostarczoną większą energią (promieniowanie słoneczne i efekt cieplarniany) możemy się spodziewać przesuwania się granic tych komórek ku biegunom. Może to skutkować przesuwaniem się strefy subtropikalnej dalej na północ (a na drugiej półkuli - na południe). W niektórych regionach opadów może być więcej a w innych mniej niż do tej pory. Dodajmy, że te zmiany zachodzą bardzo szybko w skali geologicznej. Stanowi to ogromny problem dla rolnictwa i przyrody. W naszym regionie oznaczać to może więcej dni ciepłych, brak śnieżnych zim i zmniejszone opady (w niektórych częściach kraju już to obserwujemy). Będzie inaczej niż było, zatem konieczne są zmiany dostosowawcze.

Jednym z problemów, z jakimi musimy się zmierzyć i to w najbliższych latach (proces tej już trwa), będzie podnoszący się poziom wód morskich, co w największym stopniu zagraża terenom przybrzeżnym i nisko położonym. W wieku XX średni poziom mórz podniósł się o 11-16 cm. Teraz w Morzu Bałtycki rocznie wynosi to 0,3-0,5 cm rocznie i wyraźnie przyspiesza. To niby niewiele ale w połączeniu ze sztormami i silnymi wiatrami rodzi coraz większe problemy z ochroną linii brzegowej, erozją, cofkami tak jak w Elblągu itd. Za podnoszenie się poziomu mórz i oceanów odpowiedzialne jest topnienie lądolodów Grenlandii, Antarktydy oraz wiecznej zmarzliny na Syberii, Kanadzie i Alasce (rozmarzanie jej powoduje dodatkowe uwalnianie metanu i dwutlenku węgla, oraz oczywiście wody). Do końca stulecia (perspektywa 60-80 lat) poziom mórz podniesie się o 2 metry. Zalane zostaną liczne tereny nadmorskie. Elbląg stanie się miastem portowym i to bez przekopu Mierzei. W skali świata zatopione zostaną także regiony o bardzo dużym zagęszczeniu ludności. Możemy więc spodziewać się niewyobrażalnie dużej skali migracji, która dotrze także i do naszych regionów. I to nie w skali 100-200 tysięcy tak jak niedawno ale 100-200 milionów. W skali globalnej doświadczać będziemy niewyobrażalnych problemów humanitarnych.

Paradoksalnie będziemy mieli wody za dużo. Tyle tylko, że jest to woda morska, zasolona i nie nadająca się do wykorzystania rolniczego czy do celów komunalnych. Potrzebne byłyby urządzenia uzdatniające i odsalające.

Żeby ograniczyć podnoszenie się poziomu oceanów trzeba te dodatkowe ilości wody w inny sposób zmagazynować (retencjonować) na lądzie. Zarówno w formie wód powierzchniowych jak i w wodach glebowych i podziemnych. Konieczne będę dedykowane inwestycje w skali lokalnej, regionalnej i globalnej. Przykładem może być pomysł wybudowania tamy na Morzu Północnym i Kanale La Manche o długości 635 km za kwotę ponad 500 miliardów Euro. To przykład wspólnych i zintegrowanych działań w dużej skali europejskiej. Generalną dyrektywą (główny kierunek działań) powinno być jak największe retencjonowanie wody w krajobrazach lądowych, w tym także na obszarach zurbanizowanych. W takie działania może włączyć się każdy z nas już od zaraz. Celem będzie rekompensowanie ubytków wody z lodowców kontynentalnych i wiecznej zmarzliny.

Powinniśmy więc jak najwięcej wody zatrzymać wszędzie tam, gdzie to możliwe. Mam na myśli małą retencję, w tym zwiększanie ilości próchnicy w glebie, czyli działań skutecznych ale mało widowiskowych.

Jakie pojawiać się będą nowe problemy w związku z zachodzącymi zmianami klimatu? Do tej pory znakomitą, małą retencją była pokrywa śnieżna. Topniejący wiosną śnieg dostarczał wody na potrzeby wiosennej wegetacji. Teraz tego nie będzie (czego doświadczamy już w tym sezonie zimowym). W wyniku cieplejszych zim zmniejszy się wiosenny zapas wody, co przy dłuższym sezonie wegetacyjnym i zwiększonym zapotrzebowaniem na wodę zwiększy deficyty wody i susze: w rolnictwie na obszarach zurbanizowanych i obszarach przyrodniczych.

W Polsce jest już zauważalny deficyt wody w pasie centralnym. Więcej opadów jest tylko w obszarach górskich i przymorskich. Oczywiście, woda z gór przepływa rzekami, więc zasila także tereny centralne, ale tylko w stopniu ograniczonym. Suma opadów w roku 2019 wyraźnie ten proces ilustruje. Nieco większe są w górach i na terenach przymorskich, mniejsze w centralnej Polsce.  Biorąc pod uwagę dodatkowy napływ wód rzekami z terenów górskich, mogłoby się wydawać, że w regionie warmińsko-mazurskim nie będą tak dotkliwe braki wody dla celów rolniczych i komunalnych. Zmiany liczby opadów są już dostrzegalne. Mniej jest ich w pasie centralnym. To tam skutki suszy są i będą coraz bardziej dotkliwe. Zwiększa się liczba dni tak zwanych niżówek (czyli suszy hydrologicznej). Mimo, że będzie coraz cieplej, to plony w rolnictwie będą niższe, bo czynnikiem ograniczających jest woda. Mamy dłuższy sezon wegetacyjny, już co najmniej o miesiąc, ale nie ma on pokrycia w wodzie, dostępnej dla roślin. Do tej pory w obszarach wiejskich prowadzono liczne prace melioracyjne, by wiosenna woda jak najszybciej zeszła z pól i by umożliwić wjazd na pola ciężkich maszyn. Jednym ze skutków zmian klimatu i deficytu wody będą zmiany w sposobie uprawy, być może rezygnacja z ciężkich maszyn oraz na pewno retencjonowania i nawadniania pól. W rolnictwie coraz silniej odczuwane będą susze i związane z tym straty (konieczne będą zmiany w sposobie uprawy i hodowli).

Wody brakuje zwłaszcza w okresie wiosennym. Skutkiem tego rozpoczęły się zmiany w składzie gatunkowym roślin i zwierząt (przyspieszona sukcesja ku bardziej suchym ekosystemom) – jedne będą wymierać a pojawiać się będą inne.

Deficyty wody zauważalne będą także w gospodarce komunalnej. W 2019 roku około 10-12 % gmin w Polsce miało problemy z niedoborem wody a ponad 300 gmin ogłosiło stany alarmowe i prośby o ograniczenie zużycia wody dla celów komunalnych. Te zjawiska będą się jeszcze nasilały.

Nie mamy zbyt wielkiego wpływu na zmiany klimatu i ilość opadów w krótkiej perspektywie czasowej. Mamy jednak wpływ na retencję wody. W styczniu i lutym zazwyczaj mamy niskie opady. Ale gdy były mrozy to woda retencjonowana była w postaci śniegu. Przy ciepłych zimach wszystko to, co spadnie, to odpłynie do Bałtyku przed nastaniem wiosny. Na dodatek nieosłonięta gleba będzie szybko wysychać. Brakuje zapasu wody na okres wiosenny. Straty są widoczne w rolnictwie i przyrodzie.

Cieplejsze okresy letnie to problem ze zbyt wysokimi temperaturami w ciągu dnia jak i w nocy (zwiększona śmiertelność, zwłaszcza osób starszych). W wielu miejscowościach ustawia się tak zwane kurtyny wodne, zasilane wodą wodociągową (głebinową). To wielka rozrzutność bo w ten sposób zużywamy zasoby wody głębinowej. Wody głębinowe są odnawialne ale w długim okresie czasu. Jeśli je zużyjemy zbyt szybko, to zabraknie jej w przyszłości. Alternatywą jest zwiększenie ilości zieleni, w tym dużych drzew w mieście. Latem, dzięki transpiracji pod drzewem jest chłodniej około 3 stopnie Celsjusza. Drzewa rosną wolno dlatego obecnie powinniśmy bezwzględnie chronić w miastach wszystkie duże drzewa. Zmiany klimatu są tak szybkie, że nie mamy czasu by czekać aż urosną obecnie sadzone.

Komfort życia próbujemy poprawiać klimatyzatorami. Po pierwsze zwiększa to zużycie energii elektrycznej, po drugie są to tylko niewielkie, izolowane powierzchnie. Wszyscy się nie zmieścimy w klimatyzowanych pomieszczeniach. Dla poprawy mikroklimatu w mieście konieczne jest zwiększeni ilości dużych drzew, więcej terenów zielonych, więcej otwartych oczek wodnych a także zielonych dachów i zielonych ścian domów. W niestandardowej sytuacji potrzebne są niestandardowe działania.

Przyzwyczajeni jesteśmy do działań odwadniających (osuszanie i melioracje odwadniające). W obecnej sytuacji są to działania szkodliwe. Prostowanie i pogłębianie cieków zmniejsza małą retencję i pogłębia tylko problemy deficytów wody, wywołane ociepleniem klimatu. Renaturyzacja cieków jest trzy razy droższa od melioracji. Szkoda pieniędzy na szkodliwe i drogie działania, które szybko trzeba będzie i tak likwidować, odwracać.

Gwałtowne zjawiska atmosferyczne, w tym przypadku deszcze, zwiększają erozję gleby, zwłaszcza na dużych powierzchniowo monokulturach rolnych. Być może trzeba zmienić architekturę upraw by przeciwdziałać takim zjawiskom. Gwałtowne opady są także problemem w miastach. Konieczne są zmiany w sposobie użytkowania przestrzeni, w tym tworzenie ogrodów wodnych, parków retencyjnych itd. To ogromna zmiana w sposobie zarządzania zasobami środowiska. Ludzka mentalność i nawyki zmieniają się bardzo wolno. Nie mamy na to czasu, dlatego nasze działania muszą być bardzo intensywne i na wielką skalę w każdym miejscu.

Potrzebne jest wydłużanie i wielokrotne wykorzystywanie wody wodociągowej: najpierw do umycia się, potem ta sama woda do spłukiwania w toalecie, potem do nawadniania zielonych dachów i zielonych ścian. Potrzebna jest zwiększona retencja wody w miastach, np. budowanie zbiorników na wodę deszczową, ograniczanie terenów nieprzesiąkalnych dla wody (asfalt, beton) – parkingi powinny być z płyt ażurowych, umożliwiających powolne przesiąkanie wody. Tereny zielone i rekreacyjne w mieście, czasowo mogą pełnić funkcje retencyjne po ulewnych opadach.

Przykładem dla nas niech będzie Hiszpania. Nawet jak się jest bardzo bogatym prawo zabrania wymiany wody w basenie. Trzeba ją oczyszczać a nie wymieniać na nową. Podobnie z nawadnianiem ogrodów i trawników – wolno tylko wodą uzdatnianą z oczyszczalni ścieków. Tak samo w myjniach – tylko obieg zamknięty (oczyszczanie i uzdatnienie na miejscu).

Łąki kwietne to kolejny przykład na małą retencję i sekwestrację węgla w glebie. Doskonałym sposobem na poprawienie retencji jest zwiększanie ilości próchnicy w glebie, zarówno na polach uprawnych jak i na terenach miejscach. Biomasa zbierana w pojemnikach do recyklingu może być kompostowana a następnie w formie próchnicy rozsypywana po wszystkich terenach zielonych. Łąka kwietna to dobór roślin, bardziej odpornych na susze. Bez konieczności częstego koszenia. Zwiększa estetykę, różnorodność biologiczną, retencję wody i zmniejsza koszty utrzymania terenów zielonych. A dzięki próchnicy zwiększa sekwestrację węgla (magazynowanie węgla w biomasie i usuwanie z atmosfery).

Zmiany klimatu i zmiany zasobów wodnych wywołują przyspieszoną sukcesję ekologiczną (wymianę gatunków). Zmiany klimatu są niezwykle szybkie, co utrudniają naturalną sukcesję ekologiczną oraz nie nadążają za tymi zmianami naturalne procesy dyspersji gatunków. Musimy redefiniować nasz stosunek do gatunków obcych i inwazyjnych. Przynajmniej w odniesieniu do niektórych gatunków nie powinniśmy już zwalczać gatunków obcych a nawet introdukować nowe, bardziej odpowiadające obecnemu klimatowi i lokalnym warunkom ekologicznym. Dla mnie jako ekologa to ogromne przewartościowanie i zmiana obowiązujących schematów działania.

Zarządzanie zasobami przyrody będzie trudniejsze i wymaga zwieszonych nakładów na badania naukowe i eksperymenty (aktualne bazy danych, sprawdzanie zachodzących zmian itd. do tych działań należy włączyć przyrodników-amatorów i wolontariuszy bo zbyt mało jest kadr naukowych, zatrudnionych na uczelniach i instytutach badawczych). Być może musimy wspomagać dyspersję gatunków, przewożąc te preferujące warunki bardziej suche, zarówno w odniesieniu do roślin jak i zwierząt. Przykładem niech będzie kasztanowiec, tak często sadzony w parkach,  jest gatunkiem u nas obcym, od dawna zaaklimatyzowanym. Stosunkowo niedawno pojawił się szkodnik – motyl szrotówek kasztanowcowiaczek. Naturalnym wrogiem tego motyla są pasikoniki z rodzaju nadrzewek. Jeden z nich migruje już do nas z południa. Jest nielotny. Być może trzeba świadomie i celowo przemieszczać i introdukować takie gatunki, zaliczając do procesów antropochorii (analogicznie do zoochorii).

I w końcu procesy ewolucji. Zmiany są tak szybkie, że powinniśmy wspomagać procesy ewolucji. Europa musi zrewidować swój sceptyczny stosunek do GMO (organizmy modyfikowane genetycznie). Będą nam potrzebne rośliny użytkowe odporne na suszę i wyższe temperatury.

Jak łagodzić pojawiające się niedogodności? Jedną z możliwości jest szeroko rozumiana mała retencja, nie tylko w lasach ale i na terenach wiejskich oraz w miastach. Wszystkie wymagają specjalistycznych inwestycji.  Kłopotliwe będą także gwałtowne i silne ulewy, grożące podtopieniami, zwłaszcza na terenach zurbanizowanych. Aby przeciwdziałać tym zjawiskom potrzebne będą inwestycje i zmiana filozofii gospodarowania przestrzenią w miastach. W obszarach zabudowanych potrzeba więcej drzew. Skuteczne są tylko duże, więc po pierwsze nie wycinać. Bo drzewa rosną długo. Więcej łąk kwietnych oraz zwiększanie zawartości próchnicy w glebie. Nawet niewielkie zwiększenie próchnicy we wszystkich glebach ornych Polski da ten sam efekt retencji co planowana kaskada Dolnej Wisły.

Do wszystkich tych działań niezbędna jest edukacja ekologiczna, najlepiej w postaci edukacji pozaformalnej. Bo zmiany w świadomości i działaniu muszą być bardzo szybkie. Same inwestycje samorządowe, nawet z dopłatami, nie wystarcza do przeprowadzenia szybkich i na dużą skalę zmian.