1.1.KLIMATYCZNE KONTROWERSJE I METODA NAUKOWA Stanowisko nauki na temat obecnej zmiany klimatu i jej przyczyn. Metoda naukowa, literatura recenzowana i wiarygodność informacji. 1.2.KLIMAT WCZORAJ I DZIŚ Wprowadzenie: zmiany klimatu w przeszłości i obecna zmiana na ich tle - zmiany temperatury, stężeń gazów cieplarnianych. 2.MASZYNA KLIMATYCZNA 2.1.BILANS ENERGETYCZNY Pojęcie bilansu energetycznego i konsekwencji zaburzenia równowagi energetycznej. 2.2.PROMIENIOWANIE Przekaz energii przez promieniowanie. Ciało doskonale czarne, prawa Plan¬cka, Stefana-Boltzmanna i Wiena. Własności absorpcyjno-emisyjne róż¬nych rodzajów powierzchni, ciało doskonale szare. Cechy charakterystyczne promieniowania słonecznego i promieniowania termicznego Ziemi. 2.3.ALBEDO Zdolność odbijania promieniowania przez ciało oraz jej znaczenie dla bilansu energetycznego planety. 2.4.TEMPERATURA EMISYJNA PLANETY Równowaga energetyczna planety i określanie temperatury planety na pod¬stawie obserwacji jej promieniowania. 2.5.EFEKT CIEPLARNIANY - MODEL SZYBY Rozróżnienie temperatury emisyjnej i temperatury powierzchni Ziemi, efekt cieplarniany. Proste oszacowanie efektu cieplarnianego na podsta¬wie tzw. modelu szyby. 2.6.TERMICZNA STRUKTURA ATMOSFERY Struktura atmosfery ziemskiej i sposoby transportu energii w atmosferze. Zmiany temperatury wraz z wysokością. Rola pary wodnej. 2.7.ZMIANY STRUMIENIA PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO Zmiany strumienia docierającego do Ziemi promieniowania słonecznego: ich przyczyny, wielkość i skale czasowe. Pojęcie wymuszenia radiacyjnego. 2.8.GAZY CIEPLARNIANE I ICH CECHY Gazy cieplarniane - przegląd, mechanizm działania, występowanie w atmosferze. 2.9.WPŁYW GAZÓW CIEPLARNIANYCH NA WIDMO PROMIENIOWANIA ZIEMSKIEGO Wpływ gazów cieplarnianych na widmo promieniowania termicznego planety, jej bilans radiacyjny i temperaturę powierzchni. 2.10. ZMIANY KONCENTRACJI GAZÓW CIEPLARNIANYCH A TRANSPORT ENERGII Wpływ zmian koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze na widmo promieniowania długofalowego opuszczającego planetę i jej bilans radia¬cyjny. Ocieplanie troposfery i ochładzanie wyższych warstw atmosfery przy wzroście stężeń gazów cieplarnianych. 2.11. CHMURY Rola chmur w kształtowaniu albedo planety i efekcie cieplarnianym. Wpływ promieniowania kosmicznego na zachmurzenie. 2.12. AEROZOL Znaczenie aerozolu atmosferycznego w bilansie energii. Bezpośredni i pośredni efekt aerozolowy. Aerozole wulkaniczne. 2.13. BILANS ENERGETYCZNY ZIEMI Regionalny bilans energii, transport energii z rejonów międzyzwrotnikowych do polarnych. 2.14. GLOBALNA CYRKULACJA ATMOSFERYCZNA I STREFY KLIMATYCZNE Komórki cyrkulacji atmosferycznej: równikowa (Hadleya), polarna i strefy szerokości umiarkowanych (Ferrela). Prądy strumieniowe na gra¬nicach komórek. Lokalne efekty klimatyczne związane z rozmieszcze¬niem oceanów i lądów oraz rzeźbą terenu. 2.15. OCEANY Rola oceanów w kształtowaniu klimatu. Cyrkulacja termohalinowa: podstawy działania, wpływ na klimat, konsekwencje zmian cyrkulacji dla klimatu. Krótkoterminowe oscylacje oceaniczne El Niño-La Niña, PDO, AMO. 2.16. SZYBKI CYKL WĘGLOWY Rezerwuary i przepływy węgla w środowisku: atmosfera, oceany, biosfera, gleba, wieczna zmarzlina i hydraty metanu. Dwutlenek węgla i metan w szybkim cyklu węglowym. 2.17. SPRZĘŻENIA W SYSTEMIE KLIMATYCZNYM ZIEMI Sprzężenia dodatnie i ujemne w ziemskim systemie klimatycznym: zmiany rozmiaru czap polarnych, zmiany zachmurzenia i działanie pary wodnej. Sprzężenia w szybkim cyklu węglowym w oceanach i na lądach. 2.18. WOLNY CYKL WĘGLOWY I TERMOSTAT WĘGLOWY Wolny cykl węglowy: wulkany, wietrzenie skał, formowanie osadów węglanów. Działanie termostatu węglowego i jego rola w stabilizowaniu klimatu Ziemi. 2.19. IMPULS WĘGLOWY Los szybko wyemitowanej do atmosfery dużej porcji dwutlenku węgla. Wpływ na klimat, rozprzestrzenianie się po innych rezerwuarach węgla, procesy stopniowo usuwające nadwyżkę dwutlenek węgla z szybkiego cyklu węglowego. 2.20.CZUŁOŚĆ KLIMATU Pojęcie czułości klimatu w różnych skalach czasowych. Rola sprzężeń zwrotnych. Metody określania czułości klimatu: modele komputerowe, badania paleoklimatyczne, pomiary instrumentalne. 2.21.CZUŁE PUNKTY SYSTEMU KLIMATYCZNEGO Lodowce, lądolody, rafy koralowe, cyklony - podstawy funkcjonowania i wpływ zmiany klimatu. 3. ZMIANY KLIMATU W HISTORII ZIEMI 3.1.EPOKI LODOWE Cykle epok lodowych i ich mechanizm. Rola wymuszeń orbitalnych i sprzężeń w ziemskim systemie klimatycznym. Holocen. Zmiany poziomu morza podczas maksimum epok lodowych i interglacjałów. 3.2.DALEJ WSTECZ W CZASIE Zmiany klimatu w kenozoiku. Rola termostatu węglowego i innych czyn¬ników. 3.3.PALEO-EOCEŃSKIE MAKSIMUM TERMICZNE (PETM) Epizod hipertermiczny sprzed 56 milionów lat. Przebieg, przyczyny, następstwa i niepewności. 3.4.WIELKIE WYMIERANIA Okresy wielkich wymierań w historii Ziemi - obserwacje, przyczyny, przebieg, konsekwencje. Rola wulkanów i ich emisji. 3.5.ZIEMIA-ŚNIEŻKA Wejście Ziemi w stan (prawie?) całkowitego pokrycia lodem. Procesy prowadzące do wejścia i wyjścia z tego stanu. 4. OBECNA ZMIANA KLIMATU 4.1. ŚWIAT PALIW KOPALNYCH Emisje dwutlenku węgla w epoce przemysłowej: spalanie paliw kopal¬nych, wylesianie, produkcja cementu. Światowe źródła energii, rola ropy, węgla i gazu. Emisje dwutlenku węgla a zużycie energii i PKB. Globalne i regionalnie zmiany emisji. 4.2.ZABURZONY CYKL WĘGLOWY Znaczenie antropogenicznych emisji dwutlenku węgla dla cyklu węglo¬wego. Zmiany w cyklu węglowym: atmosfera, oceany, ekosystemy lądowe. 4.3.INNE GAZY CIEPLARNIANE Obserwowane zmiany koncentracji metanu, tlenków azotu i gazów prze-mysłowych. Równoważnik emisji dwutlenku węgla. Zestawienie wpływu antropogenicznych źródeł emisji i gazów cieplarnianych na zmianę klimatu. 4.4.ZMIANA BILANSU RADIACYJNEGO ZIEMI Wpływ antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych, aerozoli (efekt bezpośredni i pośredni), zmian użytkowania terenu i innych czynników na bilans radiacyjny planety w zestawieniu z czynnikami naturalnymi. Obserwacje zmian widma i strumienia promieniowania długofalowego. 4.5.BILANS ENERGETYCZNY ZIEMI: GDZIE PRZYBYWA ENERGII? Zmiany energii skumulowanej w ziemskim systemie klimatycznym: atmosfera, oceany, lądy, lodowce, pomiary in-situ i satelitarne. Bilans i nierównowaga radiacyjna. 4.6.FLUKTUACJE WZROSTU TEMPERATURY Wpływ czynników szybkozmiennych na zmiany średniej temperatury globalnej: aktywność słoneczna, oscylacje oceaniczne, wulkany. Zesta¬wienie czynników naturalnych i antropogenicznych. 4.7.OBSERWACJE I NIEKTÓRE KONSEKWENCJE ZMIANY KLIMATU „Globalne ocieplenie" a „Zmiana klimatu". Wzrost temperatury i prze¬suwanie się stref klimatycznych, zmiany w Arktyce, lód morski wokół Antarktydy, topnienie lodowców i lądolodów, wzrost poziomu morza, zakwaszanie się oceanów, zmiany w występowaniu huraganów, spadek temperatury górnych warstw atmosfery, koszty gospodarcze. 4.8.KLIMATYCZNE KONTROWERSJE W jakim stopniu antropogeniczne emisje gazów cieplarnianych, a w szczególności dwutlenku węgla ze spalania paliw kopalnych, są przy¬czyną obecnej zmiany klimatu. Przegląd dowodów i weryfikacja wcześ¬niejszych prognoz klimatologów. 5. PROGNOZA NA PRZYSZŁOŚĆ 5.1. ODPOWIEDŹ KLIMATU NA EMISJE GAZÓW CIEPLARNIANYCH Oszacowanie ocieplenia wynikającego z wprowadzenia do szybkiego cyklu węglowego określonej ilości dwutlenku węgla. Kluczowe znaczenie emisji skumulowanej. 5.2.POTENCJALNA PULA EMISJI Ilość możliwych do wydobycia i spalenia paliw kopalnych: rezerwy i zasoby. 5.3.SCENARIUSZE EMISJI I ZMIANY KLIMATU Scenariusze emisji i zmiany klimatu - dwutlenek węgla i inne gazy cie¬plarniane. Budżet węglowy i jego rozmiar dla różnych scenariuszy. 5.4.ZMIANY W CYKLU WĘGLOWYM Sprzężenia cyklu węglowego w obliczu ocieplenia klimatu: tajanie wielo¬letniej zmarzliny, efekt nawożenia roślin dwutlenkiem węgla, lasy tropi¬kalne, hydraty metanu. 5.5.SKUTKI OCIEPLANIA SIĘ KLIMATU Prognozowane skutki ocieplania klimatu: przesuwanie się stref klima¬tycznych, zmiany temperatury i opadów, wzrost poziomu morza, wpływ na bezpieczeństwo żywnościowe, wymieranie gatunków i inne. Punkty krytyczne systemu klimatycznego. Konsekwencje dla Polski. Perspek¬tywy na nową epokę lodową. 5.6.CZARNY SCENARIUSZ Czego możemy się spodziewać, kontynuując rozwój oparty na paliwach kopalnych: wpływ wysokich stężeń dwutlenku węgla na inteligencję, groźne dla życia temperatury, migracje i inne. Scenariusz wysokich emi¬sji w kontekście dawnych zmian klimatu i wielkich wymierań. Scenariusz Wenus? 5.7.GEOINŻYNIERIA Inżynieria klimatu w skali planetarnej. Technologie usuwania węgla z szybkiego cyklu węglowego: wychwyt i magazynowanie dwutlenku węgla, zalesianie, bioenergia z wychwytem dwutlenku węgla, biowęgiel, przyspieszenie oceanicznej pompy biologicznej, sztuczne drzewa, sztuczny termostat węglowy. Technologie zmniejszania strumienia ener¬gii słonecznej: przesłony w kosmosie, rozpylanie aerozoli w stratosferze, wybielanie chmur, zwiększenie albedo powierzchni Ziemi. 5.8.PRÓG 2°C Pochodzenie progu „niebezpiecznej zmiany klimatu". Przełożenie progu 2°C na dostępny budżet węglowy. Ujemne emisje. Niezbędne zmiany w emisjach z energetyki i przemysłu oraz rolnictwa. Kwestia podziału budżetu węglowego. 5.9.Z POLSKIEJ PERSPEKTYWY Polskie trendy emisji gazów cieplarnianych. Dotychczasowe redukcje. Kwestia polskich złóż węgla. 5.10. DROGA DO PRZYSZŁOŚCI Efektywność energetyczna i czyste źródła energii. Stosowanie zasady „zanieczyszczający płaci". 6.1.HISTORIA BADAŃ KLIMATU Badania klimatu od XVIII wieku do współczesności - ciągłość badań naukowych. 6.2.BADANIE KLIMATU - TERAŹNIEJSZOŚĆ I NIEDAWNA PRZESZŁOŚĆ Metody badania klimatu: pomiary temperatury na lądach i homogeniza¬cja danych, pomiary temperatury na oceanach i w ich głębinach, pomiary satelitarne, inne współczesne narzędzia i metody pomiarowe. 6.3.BADANIE KLIMATU - PALEOKLIMAT Metody badania dawnego klimatu: zapisy historyczne, zasięg lodowców, słoje drzew, izotopy, rdzenie lodowe, niebieski lód, resztki nieorganiczne w osadach oceanicznych, odwierty głębinowe, nacieki jaskiniowe, apa¬raty szparkowe, pyłki oraz pozostałości roślinne i zwierzęce na lądach, resztki organiczne w osadach oceanicznych, koralowce, paleozole i inne. 6.4.ŹRÓDŁA KONTROWERSJI W KWESTII ZMIANY KLIMATU Zmiana klimatu jako wyzwanie społeczne, psychologiczne i gospodarcze. Przemysł sfabrykowanych wątpliwości. Tragedia wspólnego pastwiska. Psychologia zmiany klimatu. Dyskontowanie przyszłości. 6.5.MITY KLIMATYCZNE - INSTRUKCJA OBSŁUGI Mechanizmy powstawania mitów klimatycznych. Przykłady mitów i spo¬soby ich wyjaśniania. 6.6.POCHŁANIANIE I EMISJA PROMIENIOWANIA PRZEZ GAZY Podstawy fizyczne pochłaniania i emisji promieniowania przez gazy. 6.7.MODELE NUMERYCZNE Podstawowe informacje o modelach klimatu: elementy składowe, zasady działania, ewolucja. Modelowanie pogody a modelowanie klimatu. Ogra¬niczenia modeli i ich wiarygodność z punktu widzenia symulowania dawnego klimatu i jego przyszłych zmian. 6.8.ŹRÓDŁA DANYCH KLIMATYCZNYCH