Zmiany stężeń CO2, CH4 i N2O w ostatnich 800 000 lat: antropocen na sterydach

Chociaż w minionym roku średnia koncentracja dwutlenku węgla w powietrzu przekroczyła 400ppm a w kwietniu 2017 koncentracje tego gazu mierzone na Mauna Loa zaczęły przekraczać 410ppm, podczas dyskusji internetowych często spotykamy się z twierdzeniami, że ze stężeniami gazów cieplarnianych ostatnio nic specjalnego się nie dzieje. Jak to jest? Porównajmy dzisiejsze koncentracje z historycznymi.

Próbki powietrza zbierane do widocznych na zdjęciu butli na różnych stacjach pomiarowych są analizowane W NOAA’s Earth System Research Laboratory w Boulder, Colorado Butle. Zdjęcie: Will von Dauster, NOAA.

Spośród emitowanych przez nas gazów cieplarnianych największy wkład w ocieplenie klimatu mają CO2, CH4 i N2O.

Rysunek 1. Wymuszanie radiacyjne długo żyjących gazów cieplarnianych względem poziomu odniesienia w 1750 roku. NOAA.

Tempo, w jakim rośnie ostatnio stężenie CO2 jest absolutnie rekordowe. Mierzone przez NOAA w obserwatorium na Mauna Loa stężenie CO2 w 2016 roku wzrosło o 3 cząsteczki na milion cząsteczek powietrza (ppm), podobnie jak rok wcześniej. Są to rekordowo wysokie wzrosty, bezprecedensowe w 59-letniej historii pomiarów. To już piąty rok z rzędu, kiedy stężenie CO2 rośnie o ponad 2 ppm.

Rysunek 2. Roczne średnie zmiany stężenia CO2 rejestrowane w obserwatorium Mauna Loa. Źródło.

W lutym 2017 roku pomiary na Mauna Loa pokazały 406,42 ppm. Globalna średnia przekroczyła 400 ppm w 2015 roku. Szybki wzrost koncentracji CO2 pokazują też dziesiątki innych obserwatoriów sieci pomiarowej NOAA Global Greenhouse Gas Reference Network. Tempo zmian jest bezprecedensowe nie tylko w skali ostatnich dekad, ale wielu tysiącleci.

Rysunek 3. Zmiany stężenia CO2 w ostatnich 10 000 lat. „0” oznacza 1 rok n.e. Źródło EPA.

Dotyczy to zresztą nie tylko dwutlenku węgla.

Rysunek 4. Zmiany stężenia CH4 w ostatnich 10 000 lat. „0” oznacza 1 rok n.e. Źródło EPA.

Rysunek 5. Zmiany stężenia N2O w ostatnich 10 000 lat. „0” oznacza 1 rok n.e. Źródło EPA.

Przyjrzyjmy się, jak wyglądają obecne stężenia CO2, CH4 i N2O w kontekście zmian z ostatnich 800 tysięcy lat.

Rysunek 6. Zmiany stężenia CO2 w ostatnich 800 000 lat. „0” oznacza 1 rok n.e. Źródło EPA.

Gdy Ziemia wychodziła z epoki lodowej, stężenie CO2 przez ponad 10 000 lat wzrosło o niecałe 100 ppm, z ok. 180 do 270 ppm – rosnąc w tempie poniżej 1 ppm/100 lat. Również w przypadku innych gazów cieplarnianych dzisiejsze tempo wzrostu jest bezprecedensowe. Spójrzmy na wykresy:

Rysunek 7. Zmiany stężenia CH4 w ostatnich 800 000 lat. „0” oznacza 1 rok n.e. Źródło EPA.

Rysunek 8. Zmiany stężenia N2O w ostatnich 800 000 lat. „0” oznacza 1 rok n.e. Źródło EPA.

Warto zauważyć, że zmiany następują tak szybko, że jeszcze niedawno mogliśmy mówić o „najwyższych stężeniach CO2 od kilku milionów lat”, teraz powinniśmy mówić o „najwyższych stężeniach CO2 od kilkunastu milionów lat”, a już wkrótce będziemy mówić o „najwyższych stężeniach CO2 od kilkudziesięciu milionów lat”. Niesamowite.

Rysunek 9. Kompilacja dostępnych danych (patrz tekst) o stężeniach CO2 w ciągu ostatnich 450 milionów lat. Skala czasu jest odcinkami logarytmiczna (podobny odcinek po lewej odpowiada setkom milionów lat, po środku setkom tysięcy lat, a po prawej setkom lat). Logarytmiczna jest również pionowa skala stężenia CO2. Dla danych geologicznych dopasowana została wygładzona linia ciągła, z rozmyciem odpowiadającym niepewnościom. Czarna linia reprezentuje najbardziej prawdopodobną historię zmian stężeń CO2 na podstawie proxy z 68% przedziałem ufności zaznaczonym kolorem czerwonym, a 95% przedziałem ufności kolorem różowym. Niebieska linia to dane o stężeniach CO2 z rdzeni lodowych. Scenariusze emisji gazów cieplarnianych RCP są zaznaczone kolorami po prawej stronie. Więcej w Zmiany klimatu kiedyś i dziś - w 80 lat do klimatu z czasów dinozaurów?

Tak znaczące zmiany składu atmosfery naszej planety to rezultat naszej działalności – w przypadku emisji CO2 spalania paliw kopalnych i wylesiania, w przypadku CH4 i N2O głównie działalności rolniczej. Szerzej zaś ujmując, rosnącej skali naszej działalności gospodarczej.

Rysunek 9. Trendy gospodarcze. Zmiany względne, dla wszystkich krzywych różne skale i jednostki, w każdym przypadku oś dolna odpowiada wartości zero. Populacja World Population Prospects, ONZ; światowy PKB USDA; ilość pieniędzy w obiegu Estimated Global Monetary Aggregates, M3, „Dollar Daze”; światowy eksport Values and shares of merchandise exports and imports, UNCTADstat; produkcja samochodów Motor vehicles production statistics, OICA; produkcja papieru Paper+paperboard, FAO; produkcja cementu Bureau of Mines Minerals Yearbook, USGS Minerals Information; produkcja plastiku Plastics – the Facts 2012, Plastics Europe, Plastics – the Facts 2014/2015, Plastics Europe; przeloty World Aviation and the World Economy, Facts and Figures, International Civil Aviation Organization.

Rysunek 10. Trendy w eksploatacji zasobów i środowiska. Zmiany względne, dla wszystkich krzywych różne skale i jednostki, w każdym przypadku oś dolna odpowiada wartości zero. Zużycie węgla BP Statistical Review of World Energy 2015; zużycie ropy BP Statistical Review of World Energy 2015; wydobycie rud żelaza Bureau of Mines Minerals Yearbook, USGS Minerals Information; zużycie wody Water withdrawal and consumption, UNEP/GRID-Arendal; emisja CO2 Global Fossil-Fuel CO2 Emissions, CDIAC; BP Statistical Review of World Energy 2015; tempo wymierania gatunków Rachel Carson Endangered Species, USGS; liczba stref beztlenowych Global Biodiversity Outlook 3, UNEP Convention on Biological Diversity; produkcja mięsa. Peak Meat Production Strains Land and Water Resources, WorldWatch Institute.

Co będzie dalej? Z naukowego punktu widzenia na pewno będzie ciekawie. W słynnej pracy naukowej z 1957 roku, w której na podstawie badań izotopowych jednoznacznie pokazano, że dwutlenku węgla w atmosferze przybywa wskutek spalania paliw kopalnych, jej autorzy Roger Revelle i Hans Suess pisali:

I tak ludzkość prowadzi teraz jedyny w swoim rodzaju eksperyment geofizyczny, który nie wydarzył się nigdy w przeszłości, ani nie będzie mógł być w przyszłości powtórzony. W ciągu kilku stuleci zwracamy atmosferze i oceanowi węgiel odłożony przez naturę w skałach osadowych w procesie który trwał setki milionów lat.

Ze społecznego, gospodarczego, politycznego i środowiskowego punktu widzenia też będzie ciekawie, niestety.

Marcin Popkiewicz, konsultacja merytoryczna; prof. Szymon P. Malinowski

Opublikowano: 2017-04-26 08:58
Tagi

dwutlenek węgla metan

Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.