Podnebne spremembe in naraščanje gladine morja v Severnem Jadranu

Matjaž Ličer 

V preteklih tednih je bilo v medijih opaziti nadvse dobrodošlo debato o tem, kolikšen bo dvig gladine morja v 21. stoletju. Kljub temu, da prispevki morda niso najnatančneje povzemali znanstvenih objav, je dobrodošlo to, da so jih sploh začeli povzemati. Ker so omenjene objave požele kar nekaj zanimanja, bom v tem prispevku poskusil s skrajno naivnim pristopom vendarle korektno predstaviti en vidik povišanja morske gladine ob slovenski obali: poskušal bom čez palec oceniti, kako je pogostnost in trajnost poplav odvisna od srednjega dviga morske gladine v Severnem Jadranu.

Napovedovanje gladine morja (ang. sea surface height ali SSH) na večdesetletnih časovnih skalah je zapleteno - potrebno je upoštevati različne globalne podnebne scenarije (in s tem scenarije antropogenih izpustov), ki na nivo morske gladine vplivajo prek različnih mehanizmov, kot so termična ekspanzija vodnega stolpca zaradi višanja temperature morja, prerazporeditve planetarne vodne mase zaradi taljenja Arktike in Antarktike, deformacija litosfere zaradi prerazporeditev vodne in ledne mase na planetu ter tektonski vplivi. Ocene za globalno povišanje morske gladine do leta 2100 so precej razpršene in segajo od 0.28–0.61 m v primeru nizkih emisij (scenarij RCP2.6) pa do 0.52–0.98 m v primeru visokih emisij (RCP8.5). Kot lahko preberemo denimo na spletni strani Evropske okoljske agencije (https://bit.ly/2Trjwa7), pa ne moremo izključiti niti bistveno višjih scenarijev globalne rasti gladine. Več resnih modelskih študij dopušča scenarije globalnega dviga gladine prek 2 m.

Dvig gladine je sicer na globalni ravni precej prostorsko variabilen - v Baltiku naj bi se srednja gladina morja zaradi geoloških procesov celo precej znižala. Kakorkoli že, kar se tiče Severnega Jadrana, ocene v znanstveni literaturi predvidevajo, da lahko do leta 2100 pričakujemo dvig srednje gladine morja v razponu med 30 in 100 cm. Raztros napovedi je torej izjemno velik, vendar z veliko verjetnostjo kaže na dvig.

Pri tem pa ni povsem očitno, kaj posamezne vrednosti višanja srednje gladine morja pomenijo za slovensko obalo,  zato si v tem kontekstu oglejmo zlasti frekventnost poplav in dolžino časovnih obdobij, v katerih morska gladina vztraja nad določenim nivojem.

Slika 1 kaže letna povprečja gladine morja v Kopru v preteklih 70 letih. Takoj lahko opazimo naslednje: rast gladine med letoma 1961 in 1995 nima statistično značilnega trenda, v devetdesetih letih pa začne naraščati. Natančneje: v obdobju po letu 1995  statistično značilna rast srednje gladine znaša približno 5 mm / leto. Spremenljivost gladine na Sliki 1 je povezana z globalnim segrevanjem morske vode ter z globalno dinamiko gladine, na katero vpliva taljenje ledenikov na skali nekaj desetletij. Podobno spremenljivost kažejo meritve s postaje Punta Della Salute v Beneški laguni.

Slika 1. Gladina morja v Kopru v obdobju 1961-2017. Letna povprečja so prikazana s temno modrimi točkami (povezovalna modra črta je zgolj vodilo za oko), 10-letno drseče povprečje pa s svetlomodro črto.

Poskusimo si predstavljati, kaj povišanje srednje gladine morja za določeno število centimetrov pomeni za slovensko obalo. Naredimo preprost poskus: oglejmo si, kako bi spremenili pogostost in trajnost poplav v preteklih 70 letih, če bi gladinam morja, ki so bile v Kopru izmerjene v obdobju 1961-2017, preprosto prištevali 0, 10, 30, 50 in 100 cm.

Pri tem imejmo v mislih, da so naslednje višine gladine določene s konfiguracijo obale in torej ob nespremenjeni obali takorekoč fiksne:

- morje začne poplavljati najbolj izpostavljene dele obale, kadar je nivo morske gladine na mareografski postaji v Kopru približno 300 cm (to je nivo rumenega opozorila, ki ga izdaja ARSO)

- morje začne poplavljati Tartinijev trg in punto v Piranu, kadar je nivo morske gladine na mareografski postaji v Kopru 330 cm (to je nivo oranžnega opozorila, ki ga izdaja ARSO). Piranski mandrač je poln.

- morje povsem poplavi Tartinijev trg v Piranu, kadar je nivo morske gladine na mareografski postaji v Kopru 350 cm (to je nivo rdečega opozorila, ki ga izdaja ARSO). Tu morje poplavlja Sečoveljske in Strunjanske soline. Piranska punta in mandrač sta pod vodo.

Zadnji dogodek, ko je nivo gladine v Kopru presegel 350 cm, se je zgodil decembra 2008, ko je nastala fotografija na Sliki 2.

Slika 2. Poplavljanje Pirana decembra 2008, ko je gladina morja presegla 350 cm na mareografski postaji v Kopru. Foto: Janez Polajnar, ARSO.

Celoten niz urnih povprečij (sicer 10-minutnih meritev) je prikazan na Sliki 3.

Slika 3. Nivo gladine morja na mareografski postaji v Kopru v obdobju 1961 - 2017. Modra črta prikazuje urna povprečja, z rumenimi, oranžnimi in rdečimi točkami so označene meritve, ki presegajo dotične opozorilne nivoje.

Slika 3 sama po sebi ni preveč informativna, kaže pa, da je bil v preteklih desetletjih razpon izmerjenih višin v Kopru nekje med 100 cm in 300 cm. V naslovu slike navajamo še preprosto kumulativo morskih gladin nad nivoji oranžnega in rdečega opozorila: od leta 1961 je bila gladina morja nad 330 cm (tj. nad nivojem oranžnega opozorila) 55 ur, nad  350 cm (tj. nad nivojem rdečega opozorila) pa 8 ur. Dogodkov nad nivojem rdečega opozorila je bilo detektiranih šest.

Projekcije gladine v Severnem Jadranu so si malone enotne, da bo povišanje gladine do leta 2100 verjetno znašalo vsaj 30 cm. Povsem naivno kratkomalo povišajmo srednjo gladino morja celotne časovne vrste za 30 cm in ponovno preštejmo, koliko časa smo nad nivojem oranžnega in rdečega opozorila. Tako povišano gladino prikazuje Slika 4. Število ur z gladino v Kopru nad 330 cm je naraslo na 1153. Število ur z gladino v Kopru  nad 350 cm znaša 149. To je 20-kratno povečanje kumulativnega časa poplav nad nivojem oranžnega in rdečega opozorila!

Takole čez palec lahko torej  rečemo, da bi bile že ob najkonzervativnejšem povišanju srednje gladine poplave ob slovenski obali dvajsetkrat bolj pogoste! Podobno oceno (25-50-kratno povečanje pogostnosti poplav v severnem Jadranu) najdemo tudi na spletni strani Evropske okoljske agencije (https://bit.ly/2Trjwa7).

Slika 4. Nivo gladine morja na mareografski postaji v Kopru v obdobju 1961 - 2017, pri čemer je srednji nivo povišan za 30 cm glede na povprečje obdobja 1961-2017.

Do tako velikega skoka v trajanju poplav pride, ker kumulativna vsota trajanja poplav ni premo sorazmerna našemu umetnemu (projiciranemu) dvigu gladine, temveč s tem dvigom gladine nelinearno raste, kar prikazuje Slika 5.

Slika 5. Odstotek časa nad oranžnim ali rdečim nivojem v odvisnosti od količine povišanja srednje gladine morja glede na povprečje obdobja 1961-2017.

Zakaj pride do te nelinearnosti, ni težko razumeti.  Če narišemo porazdelitev izmerjenih višin po višinskih razredih, dobimo normalno porazdelitev z vrhom pri 218 cm (in s standardno deviacijo 30 cm), gl. Sliko 6, zgoraj levo.  Ko meritvam prištevamo 10 cm, 20 cm, 30 cm itd., porazdelitev na Sliki 6 efektivno premikamo na desno - s tem vedno več meritev akumuliramo nad rumenim, oranžnim in rdečim opozorilnim nivojem. Kumulativa teh meritev raste nelinearno kot Gaussov integral napake erf(x), in tega tipa sta tudi nelinearno rastoči kumulativni krivulji, ki ju vidimo na Sliki 5. Celoten proces grafično prikazujemo na Sliki 6.

Slika 6. Akumulacija “meritev” nad opozorilnimi nivoji pri različnih povišanjih gladine. Črtkana črta je vsakokratnim “meritvam” pripadajoča normalna porazdelitev.

Oranžna in rdeča krivulja na Sliki 5 kratkomalo merita ploščino oranžnega in rdečega dela porazdelitev na Sliki 6. Poanta je preprosta: vsakih naslednjih deset centimetrov povišanja gladine pomeni nesorazmerno bolj resno (nelinearno) poslabšanje situacije.

Pri dvigu gladine za 0.5 m so rezultati sledeči: nad oranžnim opozorilnim nivojem bi se morska gladina nahajala 140-krat več časa kot se je v obdobju 1961-2017, nad rdečim opozorilnim nivojem pa 120-krat več časa!

Oglejmo si še najslabši scenarij (če niti ne upoštevamo apokaliptičnih povišanj za 1.5 m ali več). Dvignimo gladino za en meter in preštejmo poplave. V tem primeru bi bili nad oranžnim nivojem 40 % časa oziroma 3300-krat dlje kot smo dejansko bili v obdobju 1961-2017. Poskusimo skicirati, kaj to pomeni.

Dandanes morje ob slovenski obali v obdobjih, ko je plima dominanten signal v nivoju morske gladine, v nobenem primeru ne preseže nobenega od navedenih opozorilnih nivojev. Ob dvigu gladine za en meter bi se to spremenilo: močne poplave bi se pojavljale že ob običajnem plimnem oziroma Luninem ciklusu (s periodo 28 dni) in obala bi bila vsak mesec kumulativno skoraj dva tedna poplavljena. Ker je razpon med plimo in oseko maksimalen ob mlaju ali ščipu (takrat namreč Zemlja, Luna in Sonce ležijo na isti premici in se gravitacijski vplivi Sonca in Lune na lokaciji Zemlje najučinkoviteje seštevajo), bi zlasti v tednu mlaja ali ščipa morje močno poplavljalo ob vsakem plimnem maksimumu. Poplave bi imeli v tednu polne ali prazne lune dvakrat dnevno za nekaj ur. K res močnim poplavam bi pa, tako kot danes, seveda prispeval še prehod ciklonov ter z njimi povezan padec zračnega pritiska, jugovzhodni vetrovi ter stoječa valovanja morske vode (t.i. sejši) v Jadranskem bazenu.

Upoštevati je potrebno tudi to, da v trenutnih razmerah poplave ob slovenski obali povzroča predvsem jugo, burja pa ne. Pogostnost burje v severnem Jadranu v zadnjih 70 letih močno upada, kar je dobra novica za italijansko obalo, kjer burja povzroča izdatno obalno erozijo, vdore morske vode v priobalne rezervoarje pitne vode ter obalne poplave. Jugo po drugi strani po pogostnosti ne upada, zato v tem oziru ne moremo pričakovati ublažitve siceršnjega dviga srednje gladine.