Stężenie gazów cieplarnianych już osiągnęło około 450 ppm ekwiwalentu CO2, jak więc możemy uniknąć przekroczenia 2°C?
Ilość gazów cieplarnianych w atmosferze ziemskiej jest już na tyle wysoka, że do wzrostu temperatury o 2°C wystarczy spełnienie dwóch następujących warunków: utrzymanie stężenia gazów cieplarnianych na obecnym poziomie oraz wyeliminowanie z atmosfery wszystkich sztucznych substancji (np. aerozoli) schładzających powierzchnię Ziemi.
Powstaje więc pytanie, czy jesteśmy więc już skazani na wzrost temperatury o 2°C?
Nie, wciąż jeszcze nie musi to nastąpić, a kolejne akapity wyjaśniają dlaczego.
Suma wszystkich antropogenicznych działań ocieplających i ochładzających klimat determinuje zmiany średniej temperatury globalnej. Wspomniana wcześniej wartość 450 ppm ekwiwalentu CO2 bierze pod uwagę jedynie ocieplające działanie następujących gazów: CO2, CH4, N2O oraz różnego rodzaju perfluorowęglowodorów, w tym freonów. Nie bierze ona jednak pod uwagę ochładzającego działania aerozoli, które osłabiają całkowity wpływ wszystkich gazów cieplarnianych na zmiany klimatu do wartości w przybliżeniu odpowiadającej wpływowi samego CO2.
Gdybyśmy szybko zredukowali wszystkie emisje, to stężenie gazów cieplarnianych również by spadło. W przypadku CO2 znaczna część tego gazu zostałaby pochłonięta przez oceany i biosferę. Co do innych gazów cieplarnianych, to ze względu na ich krótki czas życia w atmosferze, ich stężenia zaczęłyby powoli spadać do poziomu naturalnego.
Dlatego też zobowiązania, które powinniśmy podjąć najlepiej jest zdefiniować poprzez scenariusz emisji, który umożliwi największe możliwe tempo redukcji, jakie tylko będzie wykonalne ekonomicznie oraz technicznie bez wywoływania większych zakłóceń w produkcji energii. Wynikające z takiego scenariusza stężenie gazów cieplarnianych najpierw podniesie się i przekroczy dzisiejszy poziom, lecz później, w dłuższym horyzoncie czasowym, spadnie. Innymi słowy, nie jesteśmy skazani na obecny lub wyższy poziom koncentracji gazów cieplarnianych. To jest wybór, którego musimy dokonać.
Nawet jeśli w dłuższej perspektywie czasowej z atmosfery wyeliminowane zostaną chłodzące ziemię aerozole (co jest to wskazane z wielu powodów, szczególnie ze względu na jakość powietrza), ocieplenie nie musi przekroczyć 2°C17. Przykładowo, wszystkie scenariusze poddane analizie w Czwartym Raporcie IPCC zakładają znaczne zmniejszenie emisji aerozoli do połowy obecnego stulecia. Pomimo tego, we wszystkich tych scenariuszach możliwe jest ograniczenie maksymalnego ocieplenia do poziomu wynikającego ze wzrostu temperatury o nie więcej niż 2°C (Tabela 3.10 Czwartego Raportu IPCC, WGIII18).
Wykres 1 prezentuje stężenia gazów cieplarnianych oraz wzrost średniej temperatury Ziemi dla scenariusza uwzględniającego znaczne usunięcie z atmosfery zanieczyszczających powietrze substancji chłodzących postępujące w parze z zastępowaniem paliw kopalnych bardziej przyjaznymi dla klimatu nośnikami energii oraz innowacjami technologicznymi. W scenariuszu przyjmującym górny zakres redukcji emisji zaakceptowanych przez grupę G8 globalne emisje gazów cieplarnianych określone w Protokole z Kioto do roku 2050 ulegają obniżeniu o połowę (tak jak u Schnellhubera, 200817). W scenariuszu tym poziom 450 ppm ekwiwalentu CO2 prawie na pewno zostanie przekroczony (nawet jeśli weźmiemy pod uwagę wpływ aerozoli), a prawdopodobieństwo przekroczenia celu 2°C wynosi jeden do trzech lub trochę więcej.
Wykresy (kolejno od góry): Roczne emisje CO2 z paliw kopalnych. Stężenie gazów cieplarnianych CO2eq .Zmiany średniej globalnej temperatury w porównaniu z poziomem sprzed ery przemysłowej.
A: Emisje CO2 z paliw kopalnych w ramach scenariusza ograniczania zmian klimatycznych zakładającego redukcję światowej emisji gazów określonych w Protokole z Kioto o połowę do roku 2050 w odniesieniu do poziomów z roku 2000 (Schellnhuber, 2008)17.
B: Wynikające z tego stężenie gazów cieplarnianych + efekt wywołany przez aerozole wyrażone jako stężenie ekwiwalentu CO2. Obliczenia w oparciu o uproszczony model cyklu obiegu węgla MAGICC6.019. Zakresy niepewności obliczone przy pomocy metodyki statystycznej opracowanej przez Meinshausena i in., 200920 (patrz również Załącznik).
C: Wynikające z tego zmiany w średniej globalnej temperaturze w porównaniu z poziomem sprzed ery przemysłowej.
Właściwie jesteśmy skazani na to, że na kilka dekad przekroczymy poziom 450 ppm ekwiwalentu CO2 (nawet biorąc pod uwagę wpływ substancji chłodzących). Wymuszanie radiacyjne pozostałoby na poziomie poniżej 450 ppm ekwiwalentu CO2 jedynie wtedy, gdyby globalne emisje zaczęły natychmiast obniżać się o około 7 procent rocznie. Jak pokazuje Wykres 1, to przekroczenie stężenia gazów cieplarnianych niekoniecznie musi prowadzić do przekroczenia limitu 2°C. Można to porównać do odkręcenia termostatu na piekarniku do temperatury powyżej 220°C, przy czym termostat należy tu rozumieć jako stężenie gazów cieplarnianych. Jeśli następnie szybko obniżymy wartość na termostacie, to temperatura w piekarniku nigdy nie osiągnie 220°C.
Podsumowując należy stwierdzić, że nie ma powodów do bezrefleksyjnego samozadowolenia. Aby zapewnić bezpieczną przyszłość klimatyczną w dłuższej perspektywie czasowej będziemy musieli przywrócić obniżoną koncentrację CO2eq w atmosferze. Pierwszym i najważniejszym warunkiem dla zatrzymania dalszego wzrostu stężenia gazów cieplarnianych jest obniżenie emisji. Jak najszybciej należy osiągnąć wartość szczytową koncentracji gazów cieplarnianych, tak aby zaczęła ona spadać – najpóźniej od roku 201521. Powstrzymanie wzrostu średniej temperatury planety będzie możliwe jedynie jeśli po osiągnięciu maksymalnej wartości emisji zaczną one spadać wystarczająco szybko. Jedynym rozwiązaniem umożliwiającym zatrzymanie podnoszenia się poziomu mórz będzie usunięcie CO2 z atmosfery. Jedynie takie „ujemne” emisje pozwolą w dłuższej perspektywie czasowej na powrót do stężenia CO2 poniżej 350 ppm, jak proponuje Hansen i in., 200822 - co przynajmniej da pewne szanse na ograniczenie podnoszenia się poziomu mórz.
CZY WARTO SKUPIĆ SIĘ NA SUBSTANCJACH OCIEPLAJĄCYCH O KRÓTKIM OKRESIE ŻYCIA?
Jest jedna ważna rzecz, którą należy powiedzieć o aerozolach: pomimo tego, że szacuje się, iż sumarycznie rzecz biorąc aerozole działają chłodząco (-1,4W/m2 według Ramanathana i Carmichaela, 200825 i -1,2W/m2 według Czwartego Raportu IPCC WG I23), jeden z ich składników – cząstki sadzy – ma znaczny wpływ ocieplający [+0,20 (0,05-0,35) W/m2 dla samej sadzy ze spalania paliw kopalnych23 i +0,9 (0,65-1,15) W/m2 z uwzględnieniem sadzy z innych źródeł, np. spalania biomasy25]. Dlatego też ograniczenie emisji cząstek sadzy pomoże ograniczyć globalne ocieplenie. Emisje sadzy związane są głównie z gotowaniem przy użyciu biopaliw, spalaniem paliw kopalnych (przede wszystkim oleju napędowego i węgla) oraz spalaniem biomasy przy wylesianiu i spalaniem resztek plonów. Dlatego obniżenie emisji cząstek sadzy dałoby ogromne korzyści nie tylko ze względu na polepszenie jakości powietrza. Ze względu na fakt, że cząstki sadzy znajdujące się na śniegu mogą zmniejszyć albedo śniegu oraz obszarów pokrytych lodem, ograniczenie ich emisji może być szczególnie korzystne dla lodowców himalajskich oraz ekosystemów Arktyki.
Jednakże, ograniczanie emisji cząstek sadzy nie powinno odbywać się kosztem uwagi poświęcanej głównemu źródłu problemu – dwutlenkowi węgla. Jeśli emisja substancji o krótkim okresie życia w atmosferze, jak np. cząstek sadzy, metanu czy freonów zostanie zredukowana kosztem większych emisji gazów o długim czasie życia w atmosferze, będzie to miało negatywny wpływ na klimat. Wynika to z faktu, że w przyszłości, kiedy zmiany klimatu będą miały konsekwencje o rzędy wielkości większe niż obecnie, to znaczenie będą miały jedynie nasze obecne emisje o długim czasie życia w atmosferze.
Nie oznacza to, że nie należy redukować emisji cząstek sadzy. Wręcz przeciwnie – fakt, że niższe emisje cząstek sadzy oznaczać będą mniejsze zanieczyszczenie powietrza, przedłużenie czasu życia dostarczających wodę lodowców Himalajów, oraz spowolnienie obecnego ocieplenia klimatu w Arktyce, to jest to już wystarczającym powodem, aby podjąć szybkie działania w tym względzie. Jednak działania dotyczące czynników wymuszania radiacyjnego o krótkim czasie życia nie powinny zastępować ograniczania emisji CO2. Należy także pamiętać, że przejście do systemu energetycznego o bardzo niskiej emisji CO2 z automatycznie znacznie ograniczy również emisje cząsteczek sadzy.
Przypisy:
17. Schellnhuber H-J. Global warming: Stop worrying, start panicking? Proc. Nat. Academy of Science, 105, 38, 14239-14240 (2008).
18. Pod redakcją: Metz B., O.R. Davidson, P.R. Bosch, R. Dave, L.A. Meyer Climate Change 2007: Mitigation of climate change. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2007, Wielka Brytania i Nowy Jork, USA (2007).
19. Meinshausen M., S.C.B. Raper, T.M.L. Wigley. Emulating IPCC AR4 atmospheric-ocean and carbon cycle models for projecting global-mean hemispheric and land/ocean temperatures: MAGICC6.0, Atmos. Chem. Phys. Discuss., 8, 6153-6272 (2008).
20. Meinshausen M., N. Meinshausen, W. Hare, S. C. B. Raper, K. Frieler, R. Knutti, D. J. Frame, M. R. Allen. Greenhouse-gas emission targets for limiting global warming to 2°C, Nature, 458, doi:10.1038/nature08017 (2009).
21. Patrz: daty poziomów szczytowych między 2000 a 2015 określone przez IPCC WG III dla najniższej grupy analizowanych ścieżek stabilizacyjnych, Tabela 3.10.
22. Hansen J., M. Sato, P. Kharecha, D. Beerling, R. Berner, V. Masson-Delmotte, M. Pagani, M. Raymo, D. L. Royer, J. C. Zachos. Target atmospheric CO2: Where should humanity aim? The Open Atmospheric Science Journal, 2, 217-231 (2008).
23. Pod redakcją: Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor, H.L.Miller. Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, Wielka Brytania i Nowy Jork, USA (2007).
24. Stosując wzór: CO2eq = 278 * exp(total RF/5.35).
25. Ramanathan V., G. Carmichael. Global and regional climate change due to black carbon. Nature Geoscience (2008).
