Mit: Nie ma związku między naszymi emisjami a wzrostem ilości CO2 w atmosferze

Nie ma związku pomiędzy naszymi emisjami CO2 a wzrostem ilości CO2 w atmosferze „Można łatwo pokazać, że nie ma korelacji pomiędzy emisjami CO2 a ilością CO2 w atmosferze. W ciągu trzech lat od 1979 do 1982 roku, gdy emisja CO2 spadła w wyniku wzrostu cen ropy, który drastycznie ograniczył zużycie, nie nastąpiło spowolnienie tempa wzrostu ilości CO2 w atmosferze, co udowadnia, że to nie ludzie są główną przyczyną wzrostu koncentracji CO2” (Telegraph).

Chwilowe niewielkie spadki emisji nie mogą istotnie spowolnić akumulacji CO2 w atmosferze.

Dwutlenek węgla zachowuje się inaczej niż szybko znikające z atmosfery pyły czy tlenki siarki. Raz uwolniony, trwa w atmosferze tysiące lat i cały czas ma swój udział w bilansie energetycznym Ziemi. To dlatego, szacując wpływ CO2 na klimat, nie skupiamy się na chwilowych zmianach wielkości emisji, ale na sumarycznej ilości wypuszczonego dwutlenku węgla. Wspomniany przez Telegraph spadek emisji (z 5,37 GtC do 5,11 GtC w ciągu roku) mógł spowodować co najwyżej mikroskopijne zafalowanie na krzywej wzrostu ilości CO2 w atmosferze.

Aby bezpośrednio porównać emisje CO2 do ilości tego gazu w atmosferze, można obie wielkości wyrazić w miliardach ton i umieścić na wspólnym wykresie:

CO2 emisje a koncentracja

Rysunek 1: Górna linia pokazuje ilość CO2 w atmosferze w mld ton (zielona linia - Law Dome, Antarktyda, niebieska linia - Mauna Loa, Hawaje). Dolna czerwona linia pokazuje sumaryczną ilość wyemitowanego przez nas CO2 w mld ton (czerwona linia - CDIAC).

Widać, że do XIX wieku nasze emisje były bardzo małe (w tym okresie czerwona linia w skali wykresu jest prawie nieodróżnialna od zera), a ilości dwutlenku węgla w atmosferze w tym okresie praktycznie nie zmieniała się. Później ilość emitowanego przez nas dwutlenku węgla rosła wykładniczo (czerwona linia przypomina ‘kij hokejowy’), a mniej więcej połowa naszych emisji pozostawała w atmosferze.

Emisje CO2 ze spalania paliw kopalnych w okresie 1970-1990

Rysunek 2: Emisje CO2 ze spalania paliw kopalnych w okresie 1970-1990. Spadek emisji we wspomnianym okresie 1979-1982 był niewielki. Źródło: CDIAC.

W okresie 1979-1982 emisje spadły, ale bardzo niewiele – CO2 wciąż gromadził się w atmosferze w prawie tym samym tempie co wcześniej. W kolejnych latach emisje znów zaczęły rosnąć, obecnie do poziomu około 35 mld ton rocznie (wliczając tylko emisje ze spalania paliw kopalnych).

Obecna koncentracja CO2 wynosi około 400 ppm (czyli cząstek na milion) i rośnie nadzwyczaj szybko: o ponad 2 ppm rocznie. Badania pokazują, że tak dużej ilości dwutlenku węgla jak obecnie nie było w atmosferze od kilku, a może nawet kilkunastu milionów lat.

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

Skrót na podstawie wersji pełnej: Marta Śmigowska

Chcesz dowiedzieć się więcej? Zobacz wyjaśnienie pełne.

Gdy porównuje się skumulowane emisje CO2 do ilości CO2 w atmosferze, wyraźnie widać bardzo silną korelację. Jest to dodatkowo potwierdzone przez obserwowane zmiany względnego występowania izotopów 13C/12C w atmosferze, w pełni korelujące z naszymi emisjami CO2 ze spalania paliw kopalnych.

Wielu ludzi myśli, że dwutlenek węgla zachowuje się jak inne zanieczyszczenia powietrza, na przykład pyły, tlenki siarki lub azotu. Spodziewają się, że kiedy przestaniemy go emitować, ten szybko (w ciągu dni, tygodni lub co najwyżej miesięcy) zniknie z atmosfery. Gdyby tak było, stężenie CO2 w atmosferze rzeczywiście byłoby mniej więcej proporcjonalne do emisji.

Jednak dwutlenek węgla zachowuje się inaczej – raz wprowadzony do cyklu węglowego zostaje w nim na tysiące lat, z czego znaczna część (około połowy naszych emisji) gromadzi się w atmosferze. Powinniśmy więc patrzeć nie na chwilowe zmiany wielkości emisji, ale na całkowitą ilość wyemitowanego dwutlenku węgla. Wspomniane przez Telegraph obniżenie emisji dwutlenku węgla (z 5,37 GtC do 5,11 GtC w ciągu roku), mogło spowodować co najwyżej mikroskopijne i zupełnie niedostrzegalne zafalowanie na krzywej wzrostu ilości CO2 w atmosferze – znacznie zresztą mniejsze od naturalnych fluktuacji w krążeniu CO2 w cyklu węglowym pomiędzy oceanami, biosferą i atmosferą (związanych np. ze zmianami temperatury powierzchni oceanów).

Aby bezpośrednio porównać emisje CO2 do ilości tego gazu w atmosferze, można obie wielkości wyrazić w miliardach ton i umieścić na wspólnym wykresie:

CO2 emisje a koncentracja

Rysunek 1: Górna linia pokazuje ilość CO2 w atmosferze w mld ton (zielona linia - Law Dome, Antarktyda, niebieska linia - Mauna Loa, Hawaje). Dolna czerwona linia pokazuje sumaryczną ilość wyemitowanego przez nas CO2 w mld ton (czerwona linia - CDIAC).

Uwagi techniczne:Emisje CO2 wyraża się zwykle w gigatonach (czyli miliardach ton) ekwiwalentu pierwiastka węgla (GtC). Ponieważ mol atomów węgla ma masę 12g, a mol cząsteczek CO2 ma masę 44 g (12+ 2•16), więc 1 GtC odpowiada 44/12 (czyli 3,6667) mld ton CO2. Stężenie CO2 w atmosferze wyrażamy zwykle w liczbie cząsteczek na milion cząsteczek powietrza (ppm). Jak pokazuje CDIAC, 1 ppm odpowiada ok. 2,13 GtC, czyli 7,81 mld ton CO2.

Widać, że do końca XIX wieku nasze emisje CO2 były bardzo małe (w tym okresie czerwona linia w skali wykresu jest prawie nieodróżnialna od zera), a ilość dwutlenku węgla w atmosferze nie zmieniała się istotnie (niewielkie fluktuacje zielonej linii). Następnie, w miarę wzrostu naszych emisji od końca XIX w. (czerwona linia zaczyna rosnąć wykładniczo, przypominając ‘kij hokejowy’), zaczyna rosnąć też ilość dwutlenku węgla w atmosferze. Pomimo tego, że w atmosferze pozostaje tylko niecała połowa naszych emisji, to i tak obecna koncentracja CO2 jest bliska 400 ppm, a tempo jej narastania (ponad 2 ppm rocznie) jest wyjątkowo szybkie. Badania pokazują, że tak dużej ilości dwutlenku węgla jak obecnie nie było w atmosferze od kilku, a może nawet kilkunastu milionów lat. To raczej nie przypadek.

Dobrym sposobem upewnienia się co do źródła dwutlenku węgla odpowiedzialnego za wzrost zawartości tego gazu w atmosferze jest przeanalizowanie historycznych koncentracji różnych izotopów węgla w atmosferze. Są w niej obecne jego trzy izotopy: 12C – stabilny, łatwo przyswajalny w procesie fotosyntezy i preferowany przez rośliny, 13C – stabilny, mniej lubiany przez rośliny, 14C – niestabilny, produkowany bez przerwy w górnych warstwach atmosfery przez reakcję promieniowania kosmicznego z azotem, z czasem połowicznego zaniku 5700 lat. Paliwa kopalne (węgiel, ropa, gaz) powstały z roślin (które preferują izotop 12C i w których tkankach udział 12C jest większy niż w materii nieożywionej, co można zresztą łatwo zmierzyć). Węgla 14C w ogóle w paliwach kopalnych nie ma, bo już dawno zdążył się rozpaść. Spalając paliwa kopalne, wyrzucamy uwięziony w nich węgiel do atmosfery. Co zatem widzimy?

Względna koncentracja węgla

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

Widzimy, że od XIX wieku względna zawartość węgla 12C w atmosferze zaczęła coraz szybciej rosnąć (było go coraz więcej w porównaniu z 13C, a więc względna koncentracja tego ostatniego spadała). W ciągu zaledwie 200 lat, które upłynęły od początku epoki przemysłowej, względna zawartość 13C spadła o 2 promile. Może się wydawać, że to niewiele, ale nawet od szczytu epoki lodowcowej do XIX wieku roku wahania te były znacznie mniejsze (Böhm 2002). Widzimy też, że trend zmiany składu izotopowego węgla w atmosferze koreluje z ilością dwutlenku węgla emitowanego ze spalania paliw kopalnych.

Roczna światowa emisja CO2 i średni stosunek izotopów

Rysunek 3: Roczna światowa emisja CO2 ze spalania paliw kopalnych i produkcji cementu w GtC/rok (czarna linia) oraz roczny średni stosunek izotopów 13C/12C mierzony na Mauna Loa (IPCC AR4).

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

Opublikowano: 2014-01-17 23:39
Tagi

dwutlenek węgla mit o klimacie pomiary i obserwacje

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