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