Amazonia poi całą Amerykę Łacińską. Chiny mokną dzięki lasom Skandynawii. Naukowcy wytyczają bieg „latających rzek”, których źródła biją w koronach drzew. Ale powietrznym nurtom zagraża ten sam wróg, który sprowadził na ziemię suszę – człowiek. Ich wyschnięcie może powodować konsekwencje groźniejsze niż globalne ocieplenie.

Gerard Moss jest pilotem hołdującym awanturniczej tradycji tzw. lotników buszowych. Urodził się w Wielkiej Brytanii, dorastał w Szwajcarii. Zanim rzucił się w wir najnowszej przygody, jaką jest śledzenie chmur deszczowych nad brazylijską Amazonią, która stała się jego nowym domem, dwukrotnie okrążył świat swoim małym jednosilnikowym samolotem.

Brazylijscy naukowcy opracowali teorię, zgodnie z którą amazońskie lasy są najistotniejszym czynnikiem wpływającym na powstawanie deszczu na kontynencie. Większość wilgoci obecnej w chmurach została pięcio- albo sześciokrotnie wchłonięta i oddana z powrotem do atmosfery przez mniej więcej 400 mld drzew. Jeśli ich zabraknie – argumentowali biolodzy tacy jak Antonio Nobre, zatrudniony wówczas w Narodowym Instytucie Badań nad Amazonią w Manaus – zabraknie też deszczu; nizina Amazonki zamieni się w pustynię. Jednak ze względu na fakt, że las deszczowy stanowi czarną dziurę dla pozyskiwania danych meteorologicznych, teoria istniała jedynie na papierze. Do czasu, gdy naukowcy połączyli siły z Gerardem Mossem i wyposażyli jego samolot w aparaturę do zbierania pary wodnej.

Lasy rodzą rzeki

Przeloty Mossa nad Amazonką sprzed dekady pozwoliły na wytyczenie trasy wilgotnego południowo­amerykańskiego niskiego prądu ­atmosferycznego – skoncentrowanego strumienia powietrza, nazwanego przez Antonia Nobrego „latającą rzeką”. W czasie jednej z takich wypraw Moss śledził ów prąd atmo­sferyczny przez osiem dni z północnego wschodu na południowy zachód nad lasem deszczowym – aż do obszaru na wschód od São Paulo, największego miasta w Ameryce Południowej. Dane, które zebrał, pokazały, że „latająca rzeka” tylko w ciągu jednego dnia niosła ze sobą taką ilość wody, która zaspokoiłaby potrzeby 20 mln mieszkańców metropolii przez blisko cztery miesiące. Analiza izotopowa wykazała, że woda niemal w całości została wytworzona przez las deszczowy. Rola lasów w światowym systemie zaopatrzenia w wodę zaczęła przykuwać uwagę naukowców. Wkrótce zapaliły się także pierwsze czerwone lampki.

Informacja

Z ostatniej chwili! To pierwsza z Twoich pięciu treści dostępnych bezpłatnie w tym miesiącu. Słuchaj i czytaj bez ograniczeń – zapraszamy do prenumeraty cyfrowej!

Subskrybuj

Dziś wiadomo już, że owe „latające rzeki” (zwane też rzekami atmo­sferycznymi) przepływają nad powierzchnią Ziemi i mają wpływ na ilość opadów na ogromnych obszarach. Nowością jest zaś fakt, że to lasy odgrywają kluczową rolę w zaopatrywaniu ich w wodę. Co to oznacza? Dla większej części świata utrata cyrkulacji wilgoci, spowodowana przez wylesianie, stanowi poważniejsze niebezpieczeństwo niż globalne ocieplenie.

Podczas gdy Gerard Moss na pokładzie swojego samolotu próbował zmierzyć amazońską „latającą rzekę”, po drugiej stronie Atlantyku Dominick Spracklen siedział przed komputerem na University of Leeds w Wielkiej Brytanii. Analizował dane meteorologiczne z ostatniej dekady i usiłował ustalić jakiekolwiek związki zachodzące pomiędzy opadami deszczu a ilością obszarów zalesionych na drodze mas powietrza, które te opady przyniosły. Jego odkrycia również unaoczniły dużą skalę tego zjawiska. W większości kontynentalnych stref tropikalnych, od Amazonii przez Kotlinę Konga aż do Borneo, masy powietrza przybywające znad terenów leśnych przynosiły ponad dwa razy więcej opadów niż powietrze z obszarów bezleśnych.

Oczywiście wiatry niosące wilgoć znad oceanów też zazwyczaj przynoszą deszcz. Badacze obalili jednak utrzymujący się od dawna pogląd, jakoby parowanie oceanów stanowiło źródło niemal wszystkich opadów. Wykazali, że podróżujące w głąb lądów wiatry znad wybrzeży ulegają gwałtownemu osuszeniu, chyba że na ich drodze znajdują się tereny leś­ne, które wymieniają i filtrują wodę deszczową, pomagając utrzymać wysoki poziom wilgoci w powietrzu. Dominick Spracklen zwraca uwagę na to, iż lasy tropikalne dostarczają niemal dwa razy więcej wilgoci niż tereny trawiaste.

„Dawniej mówiono, że lasy deszczowe mają wysoki współczynnik opadów, bo znajdują się w strefach klimatu wilgotnego. Teraz wydaje się, że to one same wywołują występujące na ich terenie opady – wyjaśnia Douglas Sheil, naukowiec z Wydziału Leśnego Norges miljø- og biovitenskapelige universitet. – Znajdująca się na powierzchni lądów roślinność, w szczególności lasy, jest dominującym źródłem wilgoci, która pod postacią deszczu spada na ogromne obszary kontynentalne. Prądy powietrzne niosące wilgoć są, jeśli chodzi o ilość transportowanej wody, tak samo pojemne jak rzeki płynące na powierzchni ziemi, a pokonują przy tym dłuższe dystanse”.

Hydrolożka Lan Wang Erlandsson ze szwedzkiego Stockholms Universitet twierdzi, że z tych obserwacji wyłania się „nowy obraz globalnej cyrkulacji wodnej”. Przewidywania są ponure. Już dziś na dużej powierzchni globu proces wylesiania powoduje redukcję opadów. Jeśli tereny leśne zaczną znikać na większą skalę, może to ograniczyć regionalny poziom opadów nawet do 40% – jak donosi Spracklen w swoim opracowaniu naukowym z 2018 r.

Nawet zaledwie częściowe wylesienie Amazonii zredukowałoby opady deszczu w porze suchej prawdopodobnie o więcej niż jedną piątą – nie tylko w samym lesie deszczowym, lecz także na obszarze tysięcy kilometrów w kierunku, w którym wieje niosący te opady wiatr, poprzez plantacje trzciny cukrowej i soi w południowej Brazylii aż do Paragwaju, Boliwii, Urugwaju i Argentyny. Lasy tropikalne są zwykle wycinane, by zwiększyć powierzchnię obszarów rolnych. Ironia losu polega na tym, że proces wylesiania może w końcu sprawić, iż hodowla roślin stanie się niemożliwa, nawet na znacznie większych obszarach. Znacząco rozmywa to obraz deszczu podążającego za pługiem – wizji, którą lansowała obalona już dziś XIX-wieczna teoria klimatyczna. Można raczej pokusić się o stwierdzenie, że obecność pługa stanowi dziś preludium do utraty deszczu.

Nieodrobiona lekcja

Kiedy 10 lat temu model przepływu wilgoci Spracklena oraz dane zebrane w czasie lotów Mossa zostały po raz pierwszy opublikowane, niewielu naukowców zwróciło na nie uwagę. Większość z nich rozpatrywała bowiem problem wylesiania głównie pod kątem dodatkowej emisji dwutlenku węgla do atmosfery. „Jednak spojrzenie na ten problem zmienia się szybko” – mówi Wang Erlandsson.

Wygląda na to, że usuwanie roślinności przez człowieka było już niegdyś powodem powstawania pustyń. Choćby jałowy dziś australijski interior (obszar wewnętrzny kontynentu). Około 45 tys. lat temu panowała tam znacznie większa wilgotność. Dzisiejsze obszary pustynnych depresji były ogromnymi, stałymi jeziorami. Niezmienny poziom wody utrzymywał się w nich dzięki silnym oraz wilgotnym wiatrom monsunowym. Jezioro Eyre, znane również jako Kati Thanda, zajmowało wówczas około 10 000 km², a dziś stanowi przeważnie zupełnie suchą, pokrytą solnym szronem równinę.

„Nie można wytłumaczyć tak dramatycznego wysychania wyłącznie czynnikami klimatycznymi – mówi Gifford Miller z University of Colorado. – Jedyną zmianą, która wówczas nastąpiła, była kolonizacja kontynentu przez ludzi”. Wraz z innymi australijskimi naukowcami uważa, że najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest hipoteza mówiąca o wypalaniu buszu przez myśliwych polujących na zwierzęta należące do tzw. megafauny [termin stosowany do określenia gatunków o dużych rozmiarach – przyp. red.]. Jednocześnie z utratą roślinności wyłączył się proces cyrkulacji wilgoci. „Wypalenie buszu »osłabiło penetrację kontynentalnego interioru przez wilgotność monsunową«” – dodaje Miller. W rezultacie współcześnie poziom opadów spada tam gwałtownie na obszarze kilkuset kilometrów od wybrzeży do wartości poniżej 300 mm rocznie.

Wydaje się jednak, że ta bolesna lekcja niczego nie nauczyła Australijczyków. Większość kontynentu wciąż jest poddawana intensywnemu wylesianiu, co wyjaśnia ciągły spadek poziomu opadów. W ciągu ostatniego półwiecza około 130 000 km² lasów niegdyś porastających zachodnie wybrzeże Australii na południe od Perth zamieniono na pola pszenicy. „Podczas gdy poziom opadów wzdłuż wybrzeży pozostaje stabilny, w głębi lądu doszło do spadku o 20%, czego konsekwencją było wyschnięcie zbiorników zaopatrujących Perth w wodę” – mówi Jörg Imberger, były szef Centrum Badań Wodnych na University of Western Australia.

Dlaczego jednak utrata lasów ma tak wielki wpływ na ilość deszczu? Mówiąc językiem hydrologii, drzewa to ogromne fontanny. Pojedyncze drzewo transpiruje setki litrów wody dziennie. Transpiracja to proces, podczas którego drzewa, rosnąc, absorbują wodę z ziemi i uwalniają ją do atmosfery poprzez liście. Jednak dopiero niedawno ustalono, że proces transpiracji jest źródłem około połowy wszystkich opadów, czyli nawet do 60 000 km³ wody rocznie – wyjaśnia Scott Jasechko z University of California w Santa Barbara. „Transpiracja przenosi więcej wody niż wszystkie rzeki świata razem wzięte” – tłumaczy.

Niektórzy fizycy twierdzą nawet, że koncentracja wilgoci w chmurach znajdujących się ponad transpirującym lasem inicjuje zmiany ciśnienia atmosferycznego, przyciągając masy powietrza i wzmagając siłę wiatrów, które niosą wilgoć w głąb lądów. Ta teoria, znana pod nazwą pompy biotycznej, ma swoich przeciwników. Jednak Deborah Lawrence z University of Virginia uważa, że ta koncepcja przynosi jeszcze jeden powód, dla którego wylesianie nawet na niewielką skalę, jeśli ma miejsce na obszarach nadbrzeżnych, może spowodować zakłócenia w przemieszczaniu wilgoci do wnętrza kontynentów. Douglas Sheil przypuszcza, że osłabione działanie pompy biotycznej może tłumaczyć zanik wiatrów powierzchniowych, rejestrowany w niedawnej przeszłości na wielu obszarach.

To oczywiste, że w świecie, w którym znikają lasy i ciągle zmniejszają się zasoby czystej wody, śledzenie poziomu wilgotności w atmo­sferze ma znaczenie. Pierwszą próbę takiej obserwacji podjął Ruud van der Ent z Technische Universiteit Delft w Holandii. Zestawił on dane meteorologiczne z komputerowym modelem przepływu wilgoci w celu określenia istotnych obszarów generujących wilgotność terenów, gdzie ona zanika, oraz odkrycia tras głównych rzek atmosferycznych, które ją transportują.

Kluczowe źródła to takie regiony, jak Ameryka Północna, Afryka Wschodnia, Europa, Azja Zachodnia, subkontynent indyjski i przede wszystkim brazylijska Amazonia. Latające rzeki często przenoszą wilgoć na duże dystanse. Około 70% wody w dolinie rzeki Parany, znajdującej się na Nizinie La Platy, która rozciąga się od południowej Brazylii przez Boliwię, Paragwaj i Urugwaj aż do Bue­nos Aires w Argentynie, pochodzi z procesu transpiracji mającego miejsce w Amazonii. Chiny czerpią 80% swoich opadów deszczu z położonych daleko na ich zachodzie lasów Syberii oraz Skandynawii. To trwająca ponad sześć miesięcy powietrzna podróż, podczas której woda jest wymieniana kilkakrotnie przez znajdujące się na jej drodze lasy.

Sawanna zamiast Amazonii?

„Obserwacja dotycząca opadów w Chinach była jednym z moich pierwszych odkryć i naprawdę otworzyła mi oczy – opowiada van der Ent. – W szkole średniej uczymy się, że opady biorą się z parowania oceanów. Chiny leżą nad oceanem, a jednak na większość z tamtejszych opadów składa się wilgoć przyniesiona z krain leżących na dalekim zachodzie”.

„Proces transpiracji zachodzący w lasach może okazać się decydujący w walce z suszą i skracaniem się pór suchych” – sugeruje Wang Erlandsson. Kiedy nie ma deszczu, parowanie z gleb oraz transpiracja płytko zakorzenionych traw i upraw ustają. Korzenie drzew sięgają jednak do wód znajdujących się znacznie głębiej w ziemi. W związku z tym drzewa wciąż transpirują, dostarczając wilgoci, która przemieszczając się z wiatrem, zapobiega suszy. Brak drzew oznacza suszę.

To nie jest tylko spekulacja. „W Amazonii okresy suche stają się coraz suchsze – tłumaczy Jessica Baker z University of Leeds. – Stają się też coraz dłuższe” – dodaje. Tam, gdzie lasy zostały zastąpione pastwis­kami dla bydła lub uprawami soi, pory suche trwają o miesiąc dłużej. Według niektórych naukowych symulacji istnieje ryzyko, że po przekroczeniu punktu krytycznego – w tym wypadku redukcji zalesienia o 20 czy 25% – utrata drzew może się okazać dla Amazonii tragiczna w skutkach. Może dojść do diametralnej zmiany klimatu, w konsekwencji której na tych terenach przetrwa jedynie trawiasta sawanna.

Amazonia z pewnością nie jest jedynym obszarem zmagającym się z tym problemem. Przez ostanie 50 lat w Azji Południowej wycinka drzew w celu pozyskania terenów pod uprawę spowodowała zniknięcie połowy lasów Borneo. Zbiegło się to z redukcją opadów deszczu, a od lat 70. oba zjawiska znacząco przyśpieszyły. „Dorzecza i zlewnie rzek, które utraciły więcej niż 15% swoich lasów, doświadczyły również ponad 15-procentowej redukcji opadów w porównaniu z tymi, których lasy pozostały nietknięte” ­– mówi Clive McAlpine z University of ­Queensland w Australii.

Region Afryki Centralnej, bardziej zależny od cyrkulacji wilgoci niż Amazonia, cierpi z powodu upor­czywego spadku poziomu opadów sprzężonego również z utratą zalesienia. Kongijski las deszczowy transpiruje wodę, która dostarcza życiodajny deszcz dla wielu suchych rejonów leżących na północ od niego, łącznie z górami Etiopii – głównym źródłem Nilu. Redukcja tych opadów drastycznie zmniejszyłaby rozmiary najdłuższej rzeki świata. To także o jeden cios za dużo dla Sahelu, rejonu znajdującego się na południowej krawędzi Sahary, który – jak wyjaśnia Lawrence – najpewniej już został pozbawiony znacznej części swoich opadów z powodu dewastacji lasów deszczowych na wybrzeżu Afryki Zachodniej, do których dochodziło w przeszłości.

Dużo mówi się dzisiaj o wpływie wylesiania na rosnący poziom emisji dwutlenku węgla i przyśpieszenie globalnej zmiany klimatu. I słusznie! Jednak jego negatywny wpływ na wymianę wilgotności również może zakłócić stabilność systemów pogodowych na międzykontynentalną skalę. Roni Avissar z University of Miami na Florydzie wykazał, że deforestacja Amazonii może z dużym prawdopodobieństwem uszczuplić ilość opadów w „pasie kukurydzy” znajdującym się na środkowym zachodzie Stanów Zjednoczonych. Inni naukowcy dowiedli zaś, że w górach Sierra Nevada o połowę zmniejszy się ilość spadającego śniegu.

Hydrologia od nowa

„To nie powinno być zaskoczeniem – kontynuuje Avissar. – Obserwacje zjawiska El Niño na Pacyfiku, które powstaje jako następstwo zmian w parowaniu wody z powierzchni oceanu i ma podobne skutki do procesu wylesiania, pozwoliły nam poznać podobne długoterminowe skutki tego rodzaju zmian”.

Mimo wszystko związki pomiędzy procesem wylesiania a zjawis­kiem osuszania się krajobrazu nie powinny być traktowane zupełnie mechanicznie. Istnieją bowiem okoliczności, w których jednoznaczność znika. Jeśli drzewa czerpią wodę z gleby, by potem oddać ją z powrotem do atmosfery, wówczas mniej wody zasila okoliczne rzeki. Opady niesione przez wiatry mogą dokonywać się kosztem przepływów w dolnych biegach rzek – to jeden z powodów, dla których wylesianie może zwiększyć ryzyko powodzi. Również niektóre rośliny hodowane na obszarach wcześniej zajmowanych przez lasy są w stanie transpirować więcej wody niż drzewa – dotyczy to np. oleju palmowego czy kauczuku.

Połacie pól uprawnych, które są zalewane w celu nawadniania, mogą odgrywać podobną rolę, przeciwdziałając skutkom wylesiania. Według jednej z symulacji badawczych nawet do 40% opadów w niektórych rejonach Afryki Wschodniej bierze swój początek z wody parującej z bezmiaru nawadnianych pól w Indiach. Inne badanie wykazało, że wilgoć uciekająca z systemów nawadniających Dolinę Kalifornijską dostarcza 30% wody stanowiącej nurt płynącej na wschód od niej rzeki Kolorado. Z kolei stamtąd większość wody odpompowywana jest kanałami w celu nawadniania upraw w innych częściach Kalifornii.

Jaka powinna być odpowiedź świata na tę nową hydrologię? Z pewnością niezwykle istotne jest zapobieganie wylesianiu w kluczowych rejonach dostarczających wodę do podniebnych rzek, którymi płynie nasycone wilgocią powietrze niosące deszcz. Zasoby wodne niektórych światowych metropolii, takich jak Szanghaj, Karaczi, São Paulo czy Delhi, są uzależnione od cyrkulacji wilgoci, której źródła znajdują się w odległych krajach.

Niektórzy badacze wierzą, że dysponujemy wystarczającą wiedzą, by przez precyzyjne zalesianie odpowiednich rejonów wzmóc opady na pozbawionych wody obszarach znajdujących się na drodze wiejących z ich kierunku wiatrów. Wei Weng z Poczdamskiego Instytutu Badań nad Klimatem w Niemczech nazywa to inteligentnym zalesianiem. Twierdzi ona, że posadzenie dodatkowych 70 000 km² lasu w boliwijskiej Amazonii może dostarczyć do Santa Cruz (największego miasta Boliwii i najszybciej rozrastającej się aglomeracji Ameryki Łacińskiej) dodatkowych 600 000 000 m³ deszczu rocznie. Władze miasta biorą pod uwagę taką opcję. Douglas Sheil ostrzega jednak, że „jeśli zakładamy zastąpienie naturalnie występujących lasów plantacjami oraz systemami nawadniającymi, to podejmujemy ryzykowną grę z procesem, który wciąż nie jest do końca zrozumiały”.

Może się okazać, że będzie potrzebny taki sposób zarządzania światowymi zasobami wody, który uwzględniałby zależność rzek na powierzchni ziemi od tych płynących w chmurach. Obecnie zarządza się rzekami indywidualnie, w granicach ich dorzeczy, tak jakby opady deszczu stanowiły pewnik. Jednak w rzeczywistości te dorzecza połączone są ze sobą rzekami unoszącymi się w powietrzu. Zagospodarowanie terenu w dorzeczu jednej rzeki może być kluczowe dla zaopatrzenia w wodę dorzecza innej. Sposób naszego zarządzania zasobami wody musi to odzwierciedlać.

We współczesnym świecie, w którym coraz bardziej brakuje wody, ma to szczególne znaczenie. Podczas poważnej suszy w 2015 r. w São Paulo niemal skończyła się woda. Największy ze zbiorników dostarczających ją najludniejszemu miastu półkuli zachodniej został opróżniony do poziomu 5% swojej objętości, a władze miasta obarczyły winą za ten stan rzeczy proces wylesiania Amazonii. Metropolia była o krok od katastrofy. Choć dzisiaj to, co dzieje się w lasach deszczowych, zdaje się nieistotne dla mieszkańców takich aglomeracji, sytuacja wkrótce może ulec zmianie.

Pierwotnie tekst ukazał się na stronie newscientist.com. Tytuł, lead i śródtytuły zostały dodane przez redakcję „Przekroju”.

© 2019 New Scientist Ltd.

Wszelkie prawa zastrzeżone. Dystrybucja: Tribune Content Agency