Klimat zmieniał się zawsze… cz 10 Dwutlenek węgla

Emitujemy do atmosfery coraz więcej dwutlenku węgla, obecnie już około ponad 31 mld ton rocznie (co odpowiada 8,5 mld ton węgla rocznie). 

Emitujemy do atmosfery coraz więcej dwutlenku węgla

To 1000 ton dwutlenku węgla w ciągu sekundy. Taka ilość tego gazu wystarczy do podwojenia jego naturalnej koncentracji w 2 km3 powietrza. To tak, jakbyśmy co sekundę podwajali ilość dwutlenku węgla w dwóch sześcianach o boku kilometra. Gdybyśmy stawiali je obok siebie na równiku, to w ciągu doby ponad dwukrotnie zamurowalibyśmy nimi równik dookoła.

Prawie połowa naszych emisji jest pochłaniana przez oceany i lądy, jednak większość gromadzi się w atmosferze. Regularne i dokładne pomiary zawartości CO2 w atmosferze z użyciem spektrometrii podczerwieni zaczęliśmy prowadzić pod koniec lat 50-tych XX wieku. Już po kilku latach naukowcy zauważyli, że dwutlenku węgla w atmosferze z roku na rok przybywa.

obecnie koncentracja dwutlenku węgla co roku rośnie o 2 cząsteczki na milion

Od końca lat ’50 XX wieku koncentracja CO2 w atmosferze wzrosła z 315 ppm do poziomu 390 ppm w 2010 roku i wzrost ten jest coraz szybszy – obecnie koncentracja dwutlenku węgla co roku rośnie o 2 cząsteczki na milion i wraz ze wzrostem ilości spalanych przez nas paliw kopalnych proces przyspiesza.

Mam dla Ciebie małą zagadkę – zakładając optymistycznie, że tempo wzrostu atmosferycznego CO2 pozostanie niezmienione – na poziomie 2 ppm rocznie – to w którym roku osiągniemy 450 ppm?

To prosty rachunek. Wzrost o 60 ppm przy tempie wzrostu 2 ppm rocznie oznacza, że około 2040 roku. Jeśli tempo emisji nadal będzie wzrastać, to już w latach ’30 obecnego wieku. Zapamiętaj tą wartość, wkrótce nam się przyda.

Na wykresie koncentracji CO2 w atmosferze (szara linia) wyraźnie widać roczne oscylacje. Jest to związane z pochłanianiem CO2 przez rośliny lądowe na wiosnę i w lecie (od maja do października), a następnie, wraz ze spadkiem liści i śmiercią roślin jednorocznych jesienią i zimą – oddawaniem węgla do atmosfery. Na półkuli południowej cykl pór roku i wzrostu roślinności jest co prawda przesunięty o pół roku, ale powierzchnia lądów na półkuli północnej jest znacznie większa, więc ich wpływ dominuje. Plankton w oceanach wzrasta równomiernie przez cały rok, nie wpływając istotnie na sezonowe wahania zawartości CO2 w atmosferze.

Pomijając te oscylacje i uśredniając zawartość CO2 w atmosferze rok po roku (czerwona linia) widać, że jego stężenie w atmosferze konsekwentnie i coraz szybciej rośnie. Stopniowo też zaczęto prowadzić takie pomiary w innych obserwatoriach, otrzymując spójny obraz sytuacji. Także coraz doskonalsze techniki satelitarne pozwoliły na śledzenie zmian koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze.

Kiedy zaczął się ten wzrost? Poniższy rysunek przedstawia pomiary stężenia dwutlenku węgla w powietrzu od roku 1000 do chwili obecnej. Aż do roku 1800 koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze utrzymywała się na praktycznie niezmiennym poziomie 280 cząsteczek na milion cząsteczek powietrza. Pomiędzy rokiem 1800 a 2000 wydarzyło się coś, co nie było procesem naturalnym, obecnym w poprzednim tysiącleciu. To coś nazywamy to dzisiaj Rewolucją Przemysłową. Na wykresie jest zaznaczony rok 1769, w którym James Watt opatentował maszynę parową. Owszem, pierwszy działający silnik parowy został wynaleziony w 1698 roku, znacznie wydajniejszy silnik Watta na dobre rozpoczął Rewolucję Przemysłową.

Koncentracja dwutlenku węgla (CO2) w cząsteczkach na milion dla ostatnich 1100 lat

Rys. Koncentracja dwutlenku węgla (CO2) w cząsteczkach na milion dla ostatnich 1100 lat, mierzona na podstawie bąbelków powietrza uwięzionego w rdzeniach lodowych (do roku 1977) i bezpośrednio (po roku 1958). Wygląda na to, że pomiędzy rokiem 1800 a 2000 „coś” się zmieniło. Zaznaczony został rok 1769, w którym James Watt opatentował maszynę parową (pierwsza działająca maszyna parowa została wynaleziona 70 lat wcześniej, w roku 1698, silnik Watta był jednak znacznie wydajniejszy).

Dobrym sposobem upewnienia się, co do źródła pochodzenia dodatkowych ilości dwutlenku węgla w atmosferze jest przeanalizowanie historycznych koncentracji różnych izotopów węgla w atmosferze. Są w niej obecne jego 3 izotopy 12C - stabilny, preferowany przez rośliny, 13C – stabilny, mniej lubiany przez rośliny, 14C - niestabilny, z czasem połowicznego zaniku 5700 lat. Rośliny preferują lekki izotop węgla 12C. Paliwa kopalne (węgiel, ropa, gaz) powstały z roślin, jest więc w nich przewaga 12C względem 13C, co można zresztą łatwo zmierzyć. Węgla 14C w ogóle w nich nie ma, bo już dawno zdążył się rozpaść. Spalając paliwa kopalne wyrzucamy uwięziony w nich węgiel do atmosfery, skąd pobierają go rosnące rośliny i wbudowują w siebie. Co więc widzimy?

względna koncentracja węgla 13C względem 12C

Rys. względna koncentracja węgla 13C względem 12C

Widzimy, że (znowu!) w połowie XVIII wieku coś się stało i względna zawartość węgla 13C w atmosferze zaczęła coraz szybciej spadać (przy okazji pozostając w pełnej zgodności ilościowej z naszymi emisjami i działaniem cyklu węglowego). Pokazany wykres kończy się w roku 2000. Tylko w ciągu 10 lat, które upłynęły od tego czasu koncentracja 13C spadła o dalsze 0,2 – czyli o więcej, niż wynosiły zmiany w ostatnich 10 tysiącach lat.

Obserwujemy też spadek atmosferycznej koncentracji tlenu, który podczas spalania łączy się z węglem. Gdyby dwutlenek węgla pochodził z ocieplających się oceanów, tlenu by nie ubywało. Około 35% emitowanego przez nas dwutlenku węgla jest pochłaniane przez oceany, rośnie więc ich kwasowość, przez co ich współczynnik pH zmalał w ciągu ostatniego stulecia o 0,1 (czyli ich kwasowość wzrosła o 30%). Gdyby dwutlenek węgla trafiał do atmosfery z oceanów, zjawisko takie nie miałoby miejsca. Żadna z prezentowanych przez sceptyków teorii alternatywnych mówiących o tym, że wzrost koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze jest naturalny, a gaz ten pochodzi z oceanów, mikrobów czy gleby, nie wyjaśnia tych faktów.

Kolejna część.

Dodaj komentarz

Kod
grakalkulator kalkulator zuzycia ciepla

Informacje

Linkownia

Wykonanie PONG, grafika GFX RedFrosch.



logowanie | nowe konto