W obliczu kryzysu klimatycznego zgodna ze współczesnym stanem wiedzy naukowej edukacja na jego temat jest wyjątkowo pilną potrzebą. Dlatego z inicjatywy naukowców pracujących na Uniwersytecie Warszawskim i związanych z zespołem UW dla Klimatu powstał niniejszy podręcznik. Pracowało nad nim 16 ekspertów reprezentujących różne dziedziny wiedzy (takie jak fizyka, chemia, biologia, ekologia, ekonomia, psychologia oraz inżynieria) i związanych z różnymi ośrodkami akademickimi.

Pełen tekst podręcznika można pobrać ze strony Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego: 

Poniżej znajdują się natomiast pliki zawierające fragmenty książki dotyczące poszczególnych tematów. Zachęcamy do wykorzystywania ich do samokształcenia oraz przygotowywania lekcji, szkoleń i kursów.

1.1 i 1.2 Bilans energetyczny Ziemi i jego zaburzenia.

Promieniowanie słoneczne i ziemskie. Efekt cieplarniany. Bilans energetyczny Ziemi. Możliwe przyczyny zmian bilansu (natężenie promieniowania słonecznego, zmiany albedo planetarnego, zmiany składu atmosfery). Skutki zmian bilansu - ochładzanie lub ocieplanie planety.

1.3 Wymuszenia i sprzężenia w systemie klimatycznym Ziemi

Elementy systemu klimatycznego Ziemi. Podział procesów kształtujących klimat na wymuszenia i sprzężenia klimatyczne. Przykłady.

1.4 Punkty krytyczne w systemie klimatycznym Ziemi

Punkt krytyczny zjawiska. Przykłady zjawisk związanych ze zmianą klimatu mających punkty krytyczne. Problemy z wyznaczaniem punktów krytycznych. Próg planetarny.

2. Jak węgiel krąży w przyrodzie?

2.1 Jak węgiel krąży w przyrodzie?

Rezerwuary węgla na Ziemi. Wolny i szybki cykl węglowy - definicje.

2.2 Wolny cykl węglowy i termostat węglowy

Wietrzenie skał. Powstawanie osadów. Wulkanizm. Powstawanie paliw kopalnych. Termostat węglowy - wietrzenie skał i wulkanizm jako mechanizmy regulujące klimat. 

2.3 Węgiel w oceanach

Formy występowania węgla w oceanach. Skąd węgiel bierze się w oceanie. Reakcje chemiczne z udziałem węgla. Zakwaszanie oceanu. Zagrożenie związane z niedoborem jonów węglanowych w wodzie.

2.4 Węgiel w ekosystemach lądowych

Procesy, dzięki którym węgiel jest gromadzony i uwalniany z ekosystemów lądowych. Roczny cykl koncentracji CO2 w atmosferze. Przykłady procesów związanych z przepływami węgla między atmosferą i ekosystemami. 

2.5 Impuls węglowy i jego usuwanie z atmosfery. 

Procesy zachodzące w systemie klimatycznym Ziemi po uwolnieniu do atmosfery dużej ilości dwutlenku węgla. Rola ekosystemów, oceanów i wietrzenia skał w usuwaniu CO2. Skale czasowe. 

3. Skąd się biorą antropogeniczne emisje gazów cieplarnianych?

3.1 Antropogeniczne emisje dwutlenku węgla

Spalanie paliw kopalnych jako wygodne źródło energii. Emisje dwutlenku węgla związane z działalnością człowieka po rewolucji przemysłowej: spalanie paliw kopalnych, zmiany użytkowania terenu. Zmiany w koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze. 

3.2 Antropogeniczne emisje innych gazów cieplarnianych 

Procesy prowadzące do emisji i zmiany koncentracji atmosferycznej metanu, tlenku azotu(I), freonów i innych gazów technicznych.

3.3 Emisje gazów cieplarnianych z różnych sektorów gospodarki 

Ekwiwalent CO2. Bezpośrednie i pośrednie emisje gazów cieplarnianych. Udział poszczególnych sektorów gospodarki (energetyki i ciepłownictwa, przemysłu, rolnictwa (w tym hodowli zwierząt), leśnictwa i zmian użytkowania terenu, budynków, transportu (w tym lotnictwa) i odpadów. 

3.4 Emisje gazów cieplarnianych a klimat 

Zestawienie wkładów poszczególnych gazów cieplarnianych w ocieplenie klimatu.

4. Dlaczego emisje gazów cieplarnianych wciąż rosną?

4.1 Klimat jako dobro publiczne  

Cechy dobra publicznego w kontekście klimatu. Zarządzanie globalnym dobrem publicznym. Tragedia wspólnego pastwiska. Historia konwencji klimatycznych. Działania w kierunku skutecznej ochrony klimatu. 

4.2 Tożsamość Kaya – źródła wzrostu emisji 

Formuła matematyczna Tożsamości Kaya. Zastosowanie Tożsamości Kaya do oceny źródeł wzrostu emisji dwutlenku węgla. Analiza głównych czynników wzrostu emisji - demografii, konsumpcji, energochłonności. 

5. Fakty i mity o zmianie klimatu

5.1 Skąd wiemy, że to wzrost koncentracji gazów cieplarnianych doprowadził do zmiany klimatu? 

Zmiany w bilansie promieniowania - emisji promieniowania z atmosfery. Zmiany temperatury na różnych piętrach atmosfery (ogrzewanie troposfery, ochładzanie stratosfery). Zmiany w częstości ciepłych dni i nocy. Brak wzrostu aktywności słonecznej. Ogrzewanie się oceanu. 

5.2 Skąd wiemy, że to działalność człowieka doprowadziła do wzrostu koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze? 

Czasowa zbieżność wzrostu koncentracji gazów cieplarnianych z rozwojem przemysłu i rolnictwa. Pomiary zawartości i przepływów węgla między jego rezerwuarami na Ziemi. Zmiany składu izotopowego węgla w atmosferze.  

5.3 Mity klimatyczne 

Błędy logiczne i strategie prowadzące do powstawania mitów: niepełne przesłanki i nieuprawnione wnioski, nieprawdziwe przesłanki, wybieranie wisienek, fałszywa dychotomia, fałszywi eksperci, nierealistyczne wymagania, teorie spiskowe.

6. Co powstrzymuje nas od przeciwdziałania zmianie klimatu?

6.1 Zaprzeczanie zmianom klimatu. Jak to wyjaśnić? 

Pojęcie denializmu klimatycznego (negacjonizmu). Tło społeczno-polityczne powstania ‘maszyny zaprzeczania’ zmianie klimatu. Główne podmioty i strategie zaprzeczania zmianie klimatu. Postawy wobec zmiany klimatu w USA. 

6.2 Postawy wobec zmiany klimatu w Polsce 

Wiedza Polaków o zmianie klimatu na tle danych z innych krajów. Wyniki badań oceniających opinie na temat tego zjawiska i możliwych rozwiązań. 

6.3 Jakie są bariery dla zachowań prośrodowiskowych? 

Bariery psychologiczne dla podjęcia działań ograniczających zmianę klimatu. Działania indywidualne i systemowe. Czynniki kształtujące indywidualne zachowania prośrodowiskowe. Uczucie niepokoju a działanie na rzecz zmiany klimatu. Bariery strukturalne i psychologiczne. Komunikacja, edukacja i zmiana zachowania. 

7. Wpływ rozwoju gospodarczego na stan klimatu i przyrody 

7.1 Jak do kryzysu klimatycznego i ekologicznego podchodzi ekonomia?

Przegląd podejść ekonomistów do problemów środowiskowych i zmiany klimatu. Ekonomia oparta o wzrost gospodarczy, ekonomia stacjonarna (steady-state economy) i ekonomia ekologiczna. Model DICE Williama Nordhausa. Rola wartości moralnych, norm społecznych i prawa. Wizja świata cieplejszego o 4°C - ćwiczenie i komentarz specjalistów. 

7.2 Protokół montrealski jako przykład skutecznego międzynarodowego porozumienia ekologicznego 

Budowa i znaczenie warstwy ozonowej dla życia na Ziemi. Problem niszczenia warstwy ozonowej (tzw. dziura ozonowa). Wydarzenia prowadzące do podpisanie Protokołu montrealskiego. Wnioski z historii zapobiegania niszczeniu warstwy ozonowej dla porozumień chroniących klimat. 

8. Jak zmiana klimatu wpływa na przyrodę nieożywioną?

8.1 Zmiana klimatu to zmiana statystyk

Rozkład prawdopodobieństwa występowania zjawisk. Rozkład gaussowski. Zmiany średniej i wariancji rozkładu. Rozkład skośny. Zmiany skośności rozkładu. 

8.2 Scenariusze na przyszłość

Reprezentatywne ścieżki koncentracji gazów cieplarnianych jako punkt wyjścia do przygotowywania projekcji klimatu. 

8.3 Zmiany w pogodzie

Pojęcia anomalii i okresu referencyjnego. Zmiany statystyk związanych z temperaturą, opadami, zjawiskami burzowymi i prędkościami wiatru. Zmiany w cyrkulacji atmosferycznej i zachmurzeniu. 

8.4 Zmiany w oceanie i kriosferze

Lód morski w Arktyce i spadek jego zasięgu. Lodowce i lądolody, spadek ich masy. Wzrost poziomu morza i jego przyczyny. Zmiany w cyrkulacji wód oceanicznych. Topnienie wieloletniej zmarzliny.  

9. Jak zmiana klimatu wpływa na przyrodę ożywioną?

9.1 Dostępność wody

Czynniki decydujące o dostępności wody: parowanie, retencja. Retencja w Polsce. Wpływ suszy na ekosystemy.  

9.2 Wpływ zmian klimatu na osobniki, populacje, gatunki

Nisza ekologiczna. Tempo zmian a możliwości adaptacji. Pośredni wpływ zmiany klimatu na populacje.

9.3 Różnorodność biologiczna a funkcjonowanie ekosystemów

Pojęcie różnorodności biologicznej. Destabilizacja ekosystemów. Gatunek zwornikowy. Regeneracje ekosystemu po zaburzeniu. 

9.4 Wpływ człowieka na różnorodność biologiczną 

Działania człowieka prowadzące do globalnego spadku różnorodności biologicznej. Różnorodność globalna i lokalna. 

9.5 Efekty bezpośrednie i sprzężenia zwrotne 

Działania człowieka prowadzące do globalnego spadku różnorodności biologicznej. Różnorodność globalna i lokalna. 

10. Połączenia. Jak zmiany w biosferze wpływają na klimat?

10.1 Klimatyczne sprzężenia zwrotne - czy mamy na nie wpływ?  

Przegląd sprzężeń klimatycznych związanych i niezwiązanych z cyklem węglowym. Pożary torfowisk.  

10.2 W jaki sposób ekosystemy magazynują węgiel? 

Węgiel organiczny i nieorganiczny.  Znaczenie ekosystemów dla wymiany i magazynowania węgla.

10.3 Klimat a ekosystemy lądowe

Zmiana klimatu a ekosystemy lądowe - specjalny raport IPCC. Udział ekosystemów w magazynowaniu i przepływach węgla: lasy, torfowiska i bagna, ekosystemy rolnicze.

10 .4 Nie tylko zmiana klimatu. Granice planetarne, czyli jaka jest odporność biosfery na działania człowieka. 

Nakładanie się problemów środowiskowych. Stabilność systemu klimatycznego. “Granice wzrostu” Klubu Rzymskiego. Koncepcja Granic Planetarnych Rockstroma. Utrata różnorodności biologicznej. Zaburzenia cykli biogeochemicznych azotu i fosforu. Degradacja ekosystemów. Zakwaszenie oceanów. Aerozole atmosferyczne. 

11. Społeczne i psychologiczne konsekwencje zmiany klimatu

11.1 Wpływ zmiany klimatu na nierówności i migracje na świecie  

Wpływ zmiany klimatu na środowisko życia ludzi, wzrost nierówności dochodowych i migracje ludności. Konsekwencje zmiany klimatu dla mieszkańców różnych regionów świata. 

11.2 Konsekwencje psychologiczne zmiany klimatu 

Wpływ zmiany klimatu na poziom ubóstwa i organizację społeczeństw. Klimat a zdrowie psychiczne. Lęk, depresja klimatyczna, stres i inne konsekwencje psychologiczne. Znaczenie wspólnotowości.

11.3 Co ludzie czują wobec zmiany klimatu?

Emocje wobec zmiany klimatu, mechanizm zaprzeczania i dystansowania się. Lęk i działanie. Strategie radzenia sobie ze stresem.

11.4 Strategie radzenia sobie ze stresem

12. Jak przeciwdziałać kryzysowi klimatycznemu?

12.1 Najważniejsze wnioski z raportu IPCC o ociepleniu o 1,5℃  

Porozumienie paryskie. Cele raportu IPCC. Najważniejsze wnioski z raportu. Działania konieczne do wypełnienia założeń Porozumienia paryskiego. Redukcja emisji antropogenicznych netto. Ujemne emisje. Inżynieria klimatyczna. 

12.2 Transformacja sektora energetycznego  

Uwarunkowania dla zmian w energetyce: zapotrzebowanie na energię, magazynowanie energii, koszty inwestycji, uwarunkowania historyczne. Ograniczanie emisyjności energetyki: redukcja zużycia energii, wychwyt i składowanie CO2, zmiana metod produkcji energii. Niskoemisyjne metody produkcji energii: źródła odnawialne (elektrownie wodne, wiatrowe, słoneczne, wykorzystanie biomasy), energetyka jądrowa. Dobór paliw w elektrowniach konwencjonalnych. Trendy i perspektywy energetyki. 

12.3  Smog a zmiana klimatu 

Pojęcie smogu. Smog a zmiana klimatu - przyczyny i rozwiązania. Wpływ smogu i dwutlenku węgla na zdrowie.

13. Działania ograniczające zmianę klimatu – przyroda, gospodarka, społeczeństwo

13.1 Mitygacja i adaptacja do zmiany klimatu - rozwiązania ekonomiczne  

Działania systemowe podejmowane w UE w celu ograniczenia emisji dwutlenku węgla. Metody opodatkowania emisji CO2. Efektywność energetyczna. Dekarbonizacja energetyki. Opłacalność energetyki jądrowej. Adaptacja do zmiany klimatu w Polsce. 

13.2 Mitygacja i adaptacja do zmiany klimatu - gospodarowanie ekosystemami  

Ochrona dzikiej przyrody. Restytucja ekosystemów zdegradowanych: lasy, mokradła, rzeki. Rolnictwo regeneracyjne. Zmiana diety. Przyroda w miastach. 

13.3 Co mogę zrobić dla klimatu?  

Działania indywidualne i zbiorowe. Ograniczanie śladu węglowego. Działania w sferze publicznej. Znaczenie komunikacji i rozmów na temat zmianu klimatu. Rola działań indywidualnych w tworzeniu wzorców i norm etycznych. Wnioski z historii dużych zmian społecznych.