Mit: Nie ma empirycznych dowodów na antropogeniczność globalnego ocieplenia

To nie my. „W co wierzą sceptycy? Po pierwsze, zwykle zgadzają się, że Ziemia ogrzewała się od końca Małej Epoki Lodowej, mającej swoje apogeum około 1850 roku. Zagadką jest przyczyna tego ocieplenia. Wierzący w antropogeniczne zmiany klimatu sądzą, że ocieplenie jest spowodowane przez człowieka, podczas gdy sceptycy uważają, że ocieplenie jest naturalne, udział człowieka jest minimalny, a już z pewnością nie jest potencjalnie katastrofalny, jak mówi Al Gore.” (Neil Frank)

Ocieplenie powodują gazy cieplarniane, a dziś to człowiek zwiększa ich zawartość w atmosferze. Świadczą o tym niezależne pomiary, wykonywane z Ziemi i z kosmosu, w atmosferze i w oceanach, w stacjach meteorologicznych i w laboratoriach.

Obraz przedstawia sztucznego satelitę na orbicie Ziemi.

Satelita Aqua jest jednym z satelitów wyposażonych w radiometry mierzące promieniowanie ziemskie. Ilustracja dzięki uprzejmości NASA.

Liczne badania empiryczne dowodzą, że za globalne ocieplenie odpowiada wzrost stężenia gazów cieplarnianych.

  • Satelity pokazują, że w kosmos ucieka coraz mniej energii niesionej przez fale o długościach absorbowanych przez gazy cieplarniane.
  • Pomiary meteorologiczne wskazują, że rośnie ilość energii powracającej z atmosfery do powierzchni planety, co potrafimy powiązać ze wzrostem stężenia gazów cieplarnianych. Dzięki analizie widmowej tego promieniowania wiemy, w jakim stopniu konkretne gazy przyczyniają się do ocieplenia.
  • Wskutek wzrostu stężenia CO2 w powietrzu powinna ocieplać się niższa warstwa atmosfery (troposfera), ale ochładzać wyższa (stratosfera). I to właśnie obserwują satelity i balony meteorologiczne.
  • Trend ocieplenia wyraźniejszy jest nocą, co wskazuje, że za wzrost temperatur odpowiadają gazy cieplarniane (działające 24 godziny na dobę), a nie Słońce (aktywne w dzień).

Da się też udowodnić doświadczalnie, że to człowiek powoduje wzrost stężenia CO2 w atmosferze.

  • Koncentracja CO2 rośnie wraz z akumulacją antropogenicznych emisji tego gazu:

Ilość CO2 w atmosferze

Rysunek 1: Ilość CO2 w atmosferze (zielona linia - Law Dome, Wschodnia Antarktyda i niebieska linia - Mauna Loa, Hawaje) i sumaryczna ludzka emisja CO2 w gigatonach (czerwona Linia - CDIAC).

  • System klimatyczny potrafi „odróżnić” węgiel ze źródeł naturalnych od węgla z paliw kopalnych – i reaguje we właściwy sobie sposób. Po pierwsze, rośnie kwasowość oceanów pochłaniających nadmiarowy dwutlenek węgla. Gdyby źródłem emisji były same oceany, to zjawisko nie miałoby miejsca. Po drugie, spada atmosferyczna koncentracja tlenu. Tlen łączy się z węglem w procesie spalania paliw kopalnych. Gdyby źródłem emisji były oceany, tlenu nie powinno ubywać. Po trzecie w atmosferze rośnie zawartość izotopu węgla 12C (co przekłada się na spadek względnej zawartości izotopu węgla 13C). Wskazuje to, że źródłem dodatkowego CO2 są paliwa kopalne, zawierające proporcjonalnie więcej izotopu węgla 12C względem 13C niż materia nieożywiona.

Marcin Popkiewicz na podstawie Skeptical Science, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski; skrót na podstawie wersji pełnej: Marta Śmigrowska

Chcesz dowiedzieć się więcej? Zobacz wyjaśnienie pełne.

To, że ludzie są odpowiedzialni za globalne ocieplenie jest ewidentne, świadczą o tym liczne dowody doświadczalne: wyniki satelitarnych pomiarów promieniowania termicznego Ziemi, pomiary promieniowania termicznego atmosfery dochodzącego do powierzchni planety, spadek temperatury stratosfery i wiele innych.

Obraz przedstawia sztucznego satelitę na orbicie Ziemi.

Satelita Aqua jest jednym z satelitów wyposażonych w radiometry mierzące promieniowanie ziemskie. Ilustracja dzięki uprzejmości NASA.

W naukach przyrodniczych istnieje tylko jedna rzecz lepsza niż wynik pomiaru – są to wyniki wielu niezależnych pomiarów wykonanych różnymi metodami, wszystkie pokazujące ten sam rezultat. Fakt, że za globalne ocieplenie odpowiedzialni są ludzie, potwierdzają liczne i różnorodne dowody empiryczne.

Dwutlenek węgla w atmosferze

To, że rosnąca ilość dwutlenku węgla w atmosferze jest powodowana przez ludzką emisję, jest oczywiste, gdy porówna się koncentrację CO2 w atmosferze i antropogeniczne emisje tego gazu:

Ilość CO2 w atmosferze

Rysunek 1: Ilość CO2 w atmosferze (zielona linia - Law Dome, Wschodnia Antarktyda i niebieska linia - Mauna Loa, Hawaje) i sumaryczna ludzka emisja CO2 w gigatonach (czerwona Linia - CDIAC).

W ciągu setek tysięcy lat cykli epok lodowcowych koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze oscylowała w zakresie 180-300 ppm. Obecna koncentracja jest bliska 400 ppm i rośnie wyjątkowo szybko, w tempie 2 ppm rocznie. Liczne badania pokazują, że tak dużej zawartości CO2 jak obecnie nie było w atmosferze od kilku, a może nawet kilkunastu milionów lat.

Dobrym sposobem upewnienia się co do pochodzenia dodatkowych ilości dwutlenku węgla w atmosferze jest przeanalizowanie zmian koncentracji różnych izotopów węgla w atmosferze. Chodzi o 3 izotopy: stabilne 12C i 13C oraz niestabilny 14C, z czasem połowicznego zaniku 5700 lat, powstający bezustannie w atmosferze wskutek oddziaływania promieniowania kosmicznego. Rośliny preferują przyswajanie lekkiego izotopu węgla 12C. Paliwa kopalne (węgiel, ropa, gaz) powstały z roślin, stąd też zawierają więcej 12C względem 13C niż powietrze, co zresztą można łatwo zmierzyć. Węgla 14C w ogóle w paliwach nie ma, bo już dawno zdążył się rozpaść. Spalając paliwa kopalne, wyrzucamy uwięziony w nich węgiel do atmosfery. I co widzimy?

Względna koncentracja węgla

Rysunek 2. Względna koncentracja węgla 13C w stosunku do 12C. Na podstawie Böhm i inni, 2002, Monthly Atmospheric 13C Concentrations, Scripps Institution of Oceanography.

Widzimy, że w połowie XVIII wieku coś się stało: względna zawartość 13C w powietrzu zaczęła spadać, pozostając w pełnej zgodności ilościowej z emisjami antropogenicznymi i działaniem cyklu węglowego. W ciągu 200 lat, które upłynęły od początku epoki przemysłowej, względna zawartość 13C spadła o 2 promile. Może się wydawać, że to niewiele, ale zmiany od epoki lodowcowej do XIX wieku roku były znacznie mniejsze (Böhm i inni, 2002). Podobnie, obserwujemy spadek atmosferycznej koncentracji węgla 14C, co świadczy, że przybywa w atmosferze węgla z paliw kopalnych.

Jednocześnie obserwujemy spadek atmosferycznej koncentracji tlenu. Nie miałoby to miejsca, gdyby w atmosferze przybywało CO2 z innych powodów, niż spalanie paliw kopalnych. Pamiętamy, że tlen podczas spalania łączy się z węglem.

dwutlenek węgla vs tlen

Rysunek 3: Koncentracja CO2 z Mauna Loa (kolor czarny) i Baring Head w Nowej Zelandii (niebieski). W dolnym prawym rogu są pokazane pomiary ilości tlenu w atmosferze (O2) z Alert w Kanadzie (różowy) i Cape Grim w Australii (cyjan) (IPCC AR4 2.3.1 zaadaptowane z Manning 2006). Zmiany koncentracji tlenu przedstawiono jako spadek stosunku O2/N2*106(czyli 'per meg') względem arbitralnie dobranego poziomu odniesienia.

Około 30% emitowanego przez nas dwutlenku węgla jest pochłaniane przez oceany. W wyniku tego rośnie kwasowość oceanów, przez co ich współczynnik pH zmalał w ciągu ostatniego stulecia o 0,1. Gdyby dwutlenek węgla był uwalniany do atmosfery z oceanów, to zjawisko 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 (Caldeira i Wickett, 2003). Wyniki pomiarów potwierdzają wyłącznie teorię, że przyczyną ocieplenia są spalane przez człowieka paliwa kopalne.

Nasilający się efekt cieplarniany

Satelity mierzą promieniowanie podczerwone uciekające w przestrzeń kosmiczną. Porównanie danych satelitarnych od 1970 do 1996 roku pokazało, że w kosmos ucieka coraz mniej energii niesionej przez fale o długościach absorbowanych przez gazy cieplarniane (Harries i inni, 2001). Można uznać to za „bezpośredni eksperymentalny dowód znaczącego wzrostu efektu cieplarnianego Ziemi". Wynik ten został potwierdzony przez nowe dane z kilku różnych satelitów (Griggs 2004, Chen 2007).

Liczba falowa

Rysunek 4: Zmiana w spektrum od 1970 do 1996 roku spowodowana gazami śladowymi. Na osi pionowej temperatura jasnościowa (Harries i inni 2001).

Fakt, że mniej energii ucieka w przestrzeń jest potwierdzony przez pomiary przy powierzchni, które pokazują, że wzrasta natężenie promieniowania termicznego wracającego do powierzchni Ziemi z atmosfery. Szereg badań potwierdza, że przyczyną zjawiska jest rosnący efekt cieplarniany (Philipona 2004 [pełny artykuł], Wang i Liang, 2009). Analiza danych o wysokiej rozdzielczości spektralnej pozwala ilościowo powiązać wzrost promieniowania w kierunku ziemi z obecnością konkretnych gazów cieplarnianych (Evans i Puckrin, 2006, prezentacja konferencyjna). Pomiary prowadzą autorów do wniosku, że „nasze dane eksperymentalne ostatecznie zbijają argumenty sceptyków o nieistnieniu doświadczalnych dowodów na związek między wzrostem zawartości gazów cieplarnianych w atmosferze i globalnym ociepleniem."

Spektrum promieniowania gazów cieplarnianych

Rysunek 5: Widmo promieniowania gazów cieplarnianych mierzone przy powierzchni Ziemi. Efekt pary wodnej odfiltrowano, żeby pokazać udział innych gazów cieplarnianych (Evans i Puckrin, 2006).

Trend wzrostowy temperatury

Analiza trendów temperatur w różnych warstwach atmosfery ujawnia kolejny ślad działalności człowieka. Fizyka transferu radiacyjnego pokazuje, że więcej dwutlenku węgla w powietrzu prowadzi do ocieplenia troposfery, z równoczesnym ochłodzeniem stratosfery. Dzieje się tak, ponieważ większy efekt „izolujący” w troposferze powoduje zatrzymanie większej ilości energii w dolnych warstwach atmosfery, zmniejszając tym samym ilość energii uciekającej do stratosfery. Efekt ten obserwuje się zarówno z satelitów, jak i mierzy bezpośrednio (dane z balonów meteorologicznych). Jednoczesne ocieplenie troposfery oraz ochłodzenie stratosfery potwierdza, że przyczyną wzrostu temperatury powierzchni Ziemi jest wzrost koncentracji dwutlenku węgla, a nie wzrost aktywności Słońca:

Zmiany temperatur w troposferze i stratosferze

Rysunek 6: (A) Zmiany temperatury w dolnej stratosferze, obserwowane z satelitów (UAH, RSS) i z balonów meteorologicznych (HadAT2 i RATPAC), w porównaniu do okresu bazowego 1979-1997. Silne wybuchy wulkaniczne oznaczone są niebieskimi przerywanymi liniami pionowymi (Karl 2006).

Gdyby Słońce odpowiadało za globalne ocieplenie, obserwowalibyśmy większy wzrost temperatury w ciągu dnia niż w ciągu nocy. Efekt cieplarniany działa zarówno w godzinach dziennych jak nocnych. Jeśli to on odpowiada za globalne ocieplenie, powinniśmy obserwować wzrost temperatur nocnych. I tak jest w rzeczywistości: obserwujemy większy spadek liczby zimnych nocy niż liczby zimnych dni i większy wzrost liczby ciepłych nocy, niż liczby ciepłych dni (Alexander i inni 2006). Obserwacje te potwierdzają, że sprawcą obserwowanego ocieplenia są gazy cieplarniane.

Częstotliwość ciepłych i zimnych dni i nocy

Rysunek 7: Obserwowane trendy (dni na 10 lat) od 1951 do 2003 roku liczby zimnych i ciepłych dni i nocy. (Noce po lewej, dni po prawej stronie. Zimne na górze, ciepłe na dole). Pomarańczowe linie pokazują trendy 10-cio letnie (IPCC AR4 FAQ 3.3 zaadaptowane z Alexander i inni, 2006).

Energia zmagazynowana w oceanach

Rysunek 8: Ilości energii zmagazynowanej w powierzchniowej warstwie oceanów (średnia pięcioletnia odniesiona do okresu 1955-2006). Linia czerwona – energia w warstwie 0-700 m, linia czarna – energia w warstwie 0-2000 m. Źródło: Levitus i inni, 2012 , National Oceanographic Data Center.

… i wiele, wiele innych

Badając przyczyny globalnego ocieplenia, powinniśmy wziąć pod uwagę szereg różnorodnych pomiarów. Naturalne jest rozpoczęcie badań od zmian temperatury powietrza przy powierzchni Ziemi, ale dokładniejsze analizy powinny wziąć pod uwagę także wyniki pomiarów satelitarnych, pokrywy śnieżnej, topnienia lodu, zmian temperatury na różnych wysokościach, zmian temperatury nad lądami i nad oceanami (także w samych oceanach na różnych głębokościach) i wiele innych. Jak pokazaliśmy wyżej, wiele niezależnych obserwacji prowadzi do tego samego wniosku: globalne ocieplenie jest skutkiem antropogenicznej emisji gazów cieplarnianych.

Ludzkie odciski palców na zmianie klimatu

Rysunek 9. „Ludzkie odciski palców na zmianie klimatu”. Źródło: Przewodnik naukowy do sceptycyzmu globalnego ocieplenia.

Marcin Popkiewicz na podstawie Skeptical Science, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

Opublikowano: 2013-10-11 12:24
Tagi

dwutlenek węgla efekt cieplarniany mit o klimacie pomiary i obserwacje

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