Koncentracje dwutlenku węgla (CO2) i metanu (CH4) ustanowiły 2020 r. nowe rekordy. Metanu przybywało szybciej niż kiedykolwiek wcześniej. Koncentracje gazów cieplarnianych w 2020.
Zdjęcie zamieszczamy dzięki uprzejmości NOAA.
2020: stężenie CO2 już prawie o połowę większe niż w epoce przedprzemysłowej
Średnie stężenie CO2 w atmosferze w 2020 r., jak pokazują pomiary NOAA, sięgnęło poziomu 412,5 ppm (cząsteczek na milion cząsteczek powietrza).
Roczny wzrost o 2,6 ppm w 2020 roku, pomimo ok. siedmioprocentowego spadku emisji CO2 związanego ze spowolnieniem gospodarczym, był piątym najwyższym w historii pomiarów.
Duże wzrosty atmosferycznej koncentracji CO2 mają miejsce zwykle w latach występowania silnych zjawisk El Niño, prowadzących do spadku produktywności biologicznej na lądach i wynikającego z tego ograniczenia pochłaniania CO2 przez ekosystemy lądowe (jak np. w 1998 czy 2015 r., patrz też Pięć pytań o ENSO). W 2020 roku El Niño nie występowało, dlatego duże tempo wzrostu ilości CO2 w atmosferze tym bardziej zwraca uwagę.
W epoce przedprzemysłowej koncentracja CO2 w atmosferze wynosiła ok. 278 ppm. Przy utrzymaniu się emisji CO2 na poziomie z ostatnich lat (przynoszących wzrost stężenia dwutlenku węgla o ok. 2,5 ppm rocznie), w przyszłym roku średnie globalne stężenie CO2 przekroczy 417 ppm, czyli będzie o 50% wyższe niż w epoce przedprzemysłowej.
Stężenia CO2 zbliżone do obecnych po raz ostatni miały miejsce ok. 3,3-3 mln lat temu, w środkowym pliocenie (ang. mid-Pliocene Warm Period, MPWP). Globalna temperatura była wtedy wyższa o ok. 3°C, poziom morza był wyższy o ponad 20 metrów, a obszary Arktyki będące obecnie tundrą porastały gęste lasy (Brigham-Grette, 2013). Długoterminowo zaś średnie stężenie CO2 utrzymywało się ostatnio na tym poziomie kilkanaście milionów lat temu, w miocenie.
2020: Najszybszy wzrost stężenia metanu w historii pomiarów
Drugim w kolejności gazem cieplarnianym mającym największy wkład w obecną zmianę klimatu jest metan. Każda wyemitowana do atmosfery tona tego gazu ma w 100-letnim horyzoncie czasowym 28-krotnie większy wpływ ocieplający niż tona CO2 , a w 20-letnim ponad 80-krotnie większy (IPCC, 2013).
Wstępne dane NOAA pokazują, że w 2020 roku średnie globalne stężenie metanu w atmosferze wzrosło o 14,7 ppb (cząsteczek na miliard cząsteczek powietrza), co było największym wzrostem w całej historii pomiarów.
W rezultacie stężenie metanu w grudniu 2020 r., ostatnim miesiącu, dla którego przeanalizowane zostały dane pomiarowe, wyniosło 1892,3 ppb.
Panel po prawej – od 1980 r. Źródło NOAA Global Monitoring Laboratory.
O ile w latach 1998-2006 stężenie metanu w atmosferze było dość stabilne, to od tego czasu rośnie coraz szybciej. Tempo wzrostu koncentracji metanu leży „w pół drogi” między dwoma najbardziej pesymistycznymi scenariuszami wykorzystywanymi do projekcji klimatu (tzw. reprezentatywnymi ścieżkami koncentracji, ang. Representative Concentration Paths, RCP) – RCP6.0 i RCP8.5.
Główne antropogeniczne źródła emisji metanu to hodowla przeżuwaczy, ryżowiska, eksploatacja paliw kopalnych (w tym wycieki metanu z kopalń węgla), wysypiska śmieci oraz spalanie biomasy. Do bezpośrednich źródeł antropogenicznych dołączają także sprzężenia zwrotne związane ze zmianą klimatu takie jak wzrost emisji z mokradeł tropikalnych i (na razie w mniejszym stopniu) wieloletniej zmarzliny oraz wydłużenie czasu życia metanu w środowisku w związku z niewystarczającą ilością rodników hydroksylowych •OH usuwających metan z obiegu (patrz Metan w środowisku).
Jaka jest przyczyna szybkiego wzrostu stężenia metanu? Wstępne analizy, bazujące na analizie izotopowej próbek powietrza NOAA, przeprowadzone przez Institute of Arctic and Alpine Research przy Uniwersytecie Colorado w Boulder sugerują, że głównym czynnikiem wzrostu stężenia metanu są źródła biologiczne. Swoją cegiełkę w 2020 roku dołożyły też emisje metanu z infrastruktury wydobycia i wykorzystywania paliw kopalnych: w wyniku spadku cen oraz obcięcia funduszy na utrzymanie liczba emisji (upustów) tego gazu do atmosfery w ostatnim roku wzrosła – w Rosji aż o 40%, wykrywane są też emisje w rejonach wydobycia gazu łupkowego w USA oraz w Kazachstanie (ESA 2021).
Do 2022 roku na orbicie znajdzie się konstelacja 10 satelitów GHGSat prowadzących precyzyjne pomiary emisji metanu z rozdzielczością 50×50 metrów oraz komplementarny do nich satelita MathaneSat o szerokim polu widzenia, wskazujący rejony emisji do szczegółowej analizy przez satelity GHGSat. Działanie tych satelitów umożliwi znacznie skuteczniejsze wykrywanie emisji metanu, zarówno z infrastruktury wydobycia paliw kopalnych i ich przesyłu, jak i hodowli zwierząt czy wysypisk (ESA 2020, GHGSat, Bloomberg 2021).
Łączny wpływ gazów cieplarnianych na klimat w 2020
Wspomnieliśmy, że w epoce przedprzemysłowej średnia koncentracja CO2 w atmosferze wynosiła 278 ppm, a w ostatnim roku wzrosła do 412,5 ppm. A jaki jest łączny wpływ na klimat gazów cieplarnianych, których stężenie w atmosferze zwiększyliśmy? W 2019 roku ustanowiliśmy okrągły rekord koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze, wyrażonej w ekwiwalencie CO2: 500 ppm (NOAA). W 2020 roku przekroczyliśmy ten próg, osiągając 503 ppm.
Równoważnik (nazywany także ekwiwalentem) dwutlenku węgla (CO2e) to wyrażona w ppm koncentracja dwutlenku węgla, która skutkowałaby identycznym wymuszeniem radiacyjnym, jak dane stężenie porównywanego gazu/gazów cieplarnianych.
Przykładowo, dla mieszaniny gazów w powietrzu w 1998 roku, IPCC podaje wymuszenie promieniowania (w odniesieniu do 1750 roku) dla różnych gazów jako: CO2 = 1,46 (odpowiada to stężeniu 365 ppm), CH4 = 0,48, N2O = 0,15, a innych gazów = 0,01 W/m2. Suma wszystkich wynosi 2,10 W/m2. Odpowiada to wymuszeniu radiacyjnemu dwutlenku węgla o koncentracji 412 ppm, czyli możemy zapisać CO2e = 412 ppm.
Gdyby obecne tempo wzrostu na poziomie 3 ppm utrzymało się, to w ciągu kilkunastu lat osiągnęlibyśmy ekwiwalent koncentracji CO2e na poziomie 556 ppm, odpowiadający podwojeniu koncentracji CO2 względem epoki przedprzemysłowej. Związany z tym wzrost temperatury powierzchni Ziemi (tzw. czułość klimatu) jest szacowany na ponad 3°C. Oczywiście nie oznacza to, że za kilkanaście lat globalna temperatura tak bardzo wzrośnie – oceany nagrzewają się powoli, topnienie lądolodów też zajmuję dużo czasu, a ponadto część ocieplającego wpływu gazów cieplarnianych jest kompensowana przez aerozole siarczanowe blokujące dopływ promieniowania słonecznego do powierzchni Ziemi. Szybka redukcja emisji może więc pozwolić na ustabilizowanie klimatu do 2100 roku na poziomie zgodnym z celami Porozumienia Paryskiego.
Redukcja emisji metanu ma tutaj szczególnie duże znaczenie. Cząsteczki tego gazu mają bardzo silny wpływ cieplarniany, jednak dość krótkotrwały, dlatego zdecydowane ograniczenie emisji metanu może doprowadzić do szybkiego spadku jego stężenia w atmosferze, osłabienia sumarycznego wymuszania radiacyjnego antropogenicznych gazów cieplarnianych i tym samym osiągniecia celów Porozumienia Paryskiego.
Marcin Popkiewicz, konstultacja merytoryczna: prof. Szymon Malinowski
Fajnie, że tu jesteś. Mamy nadzieję, że nasz artykuł pomógł Ci poszerzyć lub ugruntować wiedzę.
Nie wiem, czy wiesz, ale naukaoklimacie.pl to projekt non-profit. Tworzymy go my, czyli ludzie, którzy chcą dzielić się wiedzą i pomagać w zrozumieniu zmian klimatu. Taki projekt to dla nas duża radość i satysfakcja. Ale też regularne koszty. Jeśli chcesz pomóc w utrzymaniu i rozwoju strony, przekaż nam darowiznę w dowolnej wysokości
