Zmniejszenie emisji metanu i sadzy to za mało

Do niedawna uważano, że drastyczne ograniczenie emisji sadzy (absorbującej promieniowanie słoneczne) i metanu pozwoliłoby na redukcję powodowanego przez człowieka wzrostu temperatur o ok. 0,5°C do 2050 bez ograniczania emisji CO₂. Jak wykazała najnowsza analiza przeprowadzona przez naukowców z Pacific Northwest National Laboratory i Uniwersytetu w Maryland, nawet przy zastosowaniu najnowocześniejszych technologii i surowych limitów na emisje tych substancji, wzrost temperatur udałoby się zmniejszyć zaledwie o ok. 0,16°C.

Sadza to składające się głównie z węgla cząstki wydostające się między innymi z rur wydechowych samochodów i kominów domów opalanych drewnem, węglem lub śmieciami. Metan ulatnia się między innymi z nieszczelnych gazociągów, kopalni węgla, szybów naftowych, pól ryżowych i wysypisk. Nazywane są krótko żyjącymi składnikami atmosfery, a to dlatego, że pozostają w niej relatywnie krótko: cząsteczki sadzy przez kilka tygodni, cząsteczki metanu – przez kilka lat. Dla porównania, nadmiar dwutlenku węgla może utrzymywać się w powietrzu nawet przez tysiące lat.

Do niedawna uważano, że duże ograniczenia koncentracji sadzy i metanu zmniejszyłyby wzrost średnich temperatur do 2050 roku o około pół stopnia. Kierując się tym, w 2012 roku stworzono nawet międzynarodową Koalicję na rzecz Klimatu i Czystości Powietrza, której głównym celem jest wspieranie badań, dobrych praktyk i propagowanie wiedzy na temat tych krótko żyjących zanieczyszczeń atmosfery.

Niestety, jak pokazuje Steven J. Smith z PNNL:

„Ograniczenie emisji sadzy i metanu będzie oczywiście korzystne dla klimatu, ale nie tak bardzo, jak dotąd uważano. Jeśli chcemy ustabilizować system klimatyczny Ziemi, musimy skoncentrować się na wszystkich najważniejszych gazach cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla, tlenek azotu i metan. Zajęcie się jedynie metanem i sadzą nie wystarczy”.

Z opublikowanych niedawno wyników badań przeprowadzonych przez Smitha wraz z Andrew Mizrahim wynika, że zmniejszenie emisji krótko żyjących związków zredukuje wzrost temperatur zaledwie o ok. 0,16°C.

Różne scenariusze przyszłości

Naukowcy wykorzystali w swoich badaniach model numeryczny, w którym wiedzę na temat klimatu połączono z zasadami rządzącymi gospodarką, energetyką i wykorzystaniem powierzchni Ziemi (Global Change Assessment Model – GCAM). GCAM uwzględnia trwające i prognozowane zmiany technologiczne, społeczne i ekonomiczne (między innymi w dziedzinie energetyki i rolnictwa) i związane z nimi zmiany emisji gazów cieplarnianych i innych zanieczyszczeń.

Smith i Mizrahi porównali cztery podstawowe scenariusze przyszłości:

1. Scenariusz referencyjny (czyli punkt odniesienia dla pozostałych), zgodnie z którym w najbliższej przyszłości rozpowszechnią się te sposoby redukcji emisji metanu, które są atrakcyjne ekonomicznie – np. wychwytywanie gazu ulatniającego się z kopalni czy wysypisk i zużywanie go jako paliwa. Ponadto założono tu, że w miarę rozwoju kolejnych krajów piece i kuchnie opalane drewnem zastępowane będą stopniowo (ale nie całkowicie) wydajniejszymi i „czystszymi” urządzeniami. Wzrost emisji metanu zgodnie z tym scenariuszem wzrósłby z 330 milionów ton w 2005 roku do 420 milionów ton w 2050 roku.
2. Scenariusz „odwrotny” czyli taki, w którym nie zostaną podjęte żadne kroki prowadzące do ograniczenia emisji metanu i sadzy. Nazwano go „odwrotnym”, ponieważ już teraz wdraża się ekonomicznie atrakcyjne technologie przetwarzania metanu, a ilość zanieczyszczeń emitowanych przez gospodarstwa domowe i pojazdy spada, trudno więc przypuszczać, by trend ten miał się odwrócić.
3. Scenariusz drastycznego ograniczenia emisji krótko żyjących zanieczyszczeń, w myśl którego użycie drewna i materiałów pochodnych jako opału zostałoby całkowicie wyeliminowane na rzecz elektryczności czy gazu, wszystkie pojazdy zostałyby wyposażone w systemy ograniczające ilość sadzy w spalinach, wprowadzono by w życie wszelkie znane i dostępne sposoby ograniczenia emisji metanu (co oznaczałoby ograniczenie emisji metanu o 170 milionów ton w 2030 w porównaniu ze scenariuszem „odwrotnym” oraz o 120 milionów ton w porównaniu ze scenariuszem referencyjnym).
4. Scenariusz stabilizacji oddziaływania człowieka na klimat, zgodnie z którym ograniczono by emisje wszystkich gazów cieplarnianych, tak by w roku 2100 ich wymuszanie radiacyjne (czyli powodowany przez nie przepływ energii ze strony atmosfery do Ziemi) wynosiło 4,5 W/m². Ten scenariusz obejmuje także zmniejszenie emisji metanu i sadzy.

Oczywiście uwzględniane w modelu wielkości – takie jak wpływ poszczególnych gazów cieplarnianych i innych substancji na bilans energetyczny Ziemi – obarczone są niepewnościami (np. wymuszanie radiacyjne związane z sadzą jest szacowane na 0,08 – 0,97 W/m²). Największe niepewności związane są właśnie z emisjami i oddziaływaniem sadzy oraz innych ciekłych i stałych cząstek zawieszonych w atmosferze. Dlatego obliczenia zostały w rzeczywistości przeprowadzone nie dla czterech scenariuszy, ale dla 1458 przypadków, uwzględniających niskie, średnie i wysokie wartości poszczególnych niepewnych parametrów (np. wartości emisji sadzy związanych z transportem albo wpływu dwutlenku siarki na własności chmur) dla każdego scenariusza, a następnie zbadano statystykę wyników.

Drastyczne cięcia nie takie drastyczne

Rysunek 1 poniżej pokazuje średnie zmiany temperatur przy założeniu poszczególnych scenariuszy. Jak widać, największy wzrost temperatur odnotowalibyśmy w przypadku realizacji scenariusza „odwrotnego” (czerwona linia), czyli przewidującego duży wzrost emisji metanu. Dzięki zredukowaniu emisji substancji krótko żyjących (linia niebieska), ocieplenie do 2050 roku można by zmniejszyć o ok. 0,16°C (między 0,04°C a 0,35°C) w porównaniu do scenariusza referencyjnego. Byłoby to korzystne, ale nie aż tak bardzo, jak się do niedawna spodziewano. Dużo lepsze efekty (obniżenie wzrostu temperatur o 0,27°C) przyniosłoby wprowadzenie szerzej zakrojonej polityki, mającej na celu ograniczenie emisji wszystkich gazów cieplarnianych.

Jak mówi Steven Smith,

„Skoncentrowanie się na sadzy i metanie może być cenne z punktu widzenia zdrowia publicznego – wcześniejsze badania wykazały, że redukcje emisji tych substancji przyniosłyby istotne korzyści dla naszego zdrowia. Jednak żeby ustabilizować klimat planety, trzeba się skupić na dwutlenku węgla i innych gazach cieplarnianych.”

Aleksandra Kardaś na podstawie Smith i Mizrahi (2013) i Climate benefit for cutting soot, methane smaller than previous estimate, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski.