STANOWISKO NAUKI
Przeciętna cząsteczka dwutlenku węgla pozostaje w atmosferze przez około 5 lat, jednak kiedy ją opuszcza (na przykład pochłonięta przez wody oceanu) to po prostu zamienia się miejscem z inną molekułą CO2 (uwalnianą z oceanu). To oznacza, że dodanie CO2 do tego już naturalnie krążącego między atmosferą, oceanem i biosferą, spowoduje utrzymanie się wyższych stężeń tego gazu przez tysiące lat.
MIT
Dwutlenek węgla ma krótki czas życia w atmosferze – jego cząsteczki już po kilku latach zostają wychwycone przez rośliny lub rozpuszczone w oceanie – więc CO2 emitowane przez człowieka nie stanowi problemu.
Sceptycy rozumują czasem w następujący, błędny sposób:
- IPCC przedstawia przewidywania dotyczące ocieplenia powodowanego przez CO2 na przestrzeni kilku skal czasowych: 20, 100 i 500 lat,
- ale czas życia CO2 w atmosferze to zaledwie 4 lata,
- tak więc CO2 nie może powodować długotrwałego ocieplenia przewidywanego przez IPCC.
Gdzie leży błąd? Zarówno punkty A jak i B są prawdziwe. Jednak fakt B nie ma tak naprawdę znaczenia dla rozważanego problemu i nie uzasadnia bynajmniej wniosku C.
Całe zagadnienie obraca się wokół definicji „czasu życia”. Aby wytłumaczyć to pojęcie, należy najpierw powiedzieć, czym jest tzw. „model pudełkowy”. W naukach o Ziemi często używa się tego rodzaju modeli do opisu cykli czy systemów. Na przykład obieg wody w przyrodzie można w uproszczeniu przedstawić jako trzy pudełka („rezerwuary”): ocean, woda w atmosferze (chmury) oraz woda na lądzie (jeziora, rzeki, wody gruntowe, etc.), pomiędzy którymi przelewają się strumienie wody. Poniżej kolejny przykład – nakreślony przez pracowników NASA „cykl węglowy”:
W słowniczku Czwartego raportu IPCC „czas życia” jest definiowany na kilka sposobów. Z naszego punktu widzenia, najwłaściwsza jest ta definicja:
czas obiegu (T), zwany także globalnym czasem życia w atmosferze, to stosunek masy (np. gazowego składnika atmosfery) zgromadzonej w rezerwuarze (M) do wypadkowego tempa usuwania jej z rezerwuaru (S): T = M/S. Dla każdego procesu usuwającego masę z rezerwuaru można zdefiniować osobny czas obiegu.
Innymi słowy, czas życia to średni czas, jaki konkretna cząsteczka spędza w wybranym pudełku / rezerwuarze. Czas życia cząsteczki wyznacza się, dzieląc wielkość pudełka przez tempo, w jakim ubywa/przybywa w nim danych molekuł. Więcej szczegółów znaleźć można w Trzecim raporcie IPCC (rozdział 4.1.4).
Na zamieszczonym wyżej schemacie cyklu węglowego zauważyć można dwa zestawy liczb: czarne oznaczają rozmiar rezerwuaru w miliardach ton (gigatonach) węgla (GtC), a niebieskie – tempo w jakim do pudełka napływają (lub w jakim z niego wypływają) cząsteczki węgla (w gigatonach na rok, Gt/r).
Łatwo można policzyć, że co roku atmosferę opuszcza i jest do niej wprowadzanych około 210 Gt węgla. Zakładając, że atmosfera w przybliżeniu zawiera 800Gt węgla, możemy obliczyć czas życia cząsteczki CO2 jako: T = M/S = 800 GtC / 210 GtC/r ≈ 4 lata.
To prawda, że czas życia cząsteczki dwutlenku węgla w atmosferze nie jest długi. Jednak w większości przypadków molekuła CO2 opuszczająca atmosferę (pochłaniana przez ocean lub roślinność) zamienia się po prostu miejscami z cząsteczką uwalnianą z oceanu, roślin lub gleby. To dlatego potencjał oddziaływania CO2 na klimat nie ma wielkiego związku z czasem życia pojedynczej cząsteczki w atmosferze.
W naturze to czas występowania w atmosferze NADWYŻKI CO2 warunkuje zmiany klimatu. Dwutlenek węgla zasadniczo nie wchodzi w atmosferze w żadne reakcje chemiczne i jest z niej usuwany tylko w wyniku rozpuszczania w oceanie oraz wychwytywania przez rośliny w procesie fotosyntezy (a w dłuższych skalach czasowych – w procesach wietrzenia skał). Nie licząc procesu powstawania paliw kopalnych, wymiana dwutlenku węgla między atmosferą a światem biologicznym, jest zbilansowana: każde pochłaniające dwutlenek węgla drzewo po pewnym czasie umiera i rozkłada się, uwalniając CO2 do atmosfery. Zwiększenie zalesienia planety może zwiększyć ilość dwutlenku węgla wychwytywanego z atmosfery i zamykanego w nowej masie roślinnej, ale efekt będzie niewielki w porównaniu ze skutkami spalania paliw kopalnych. Wystarczy porównać liczby: masa węgla w materii żywej na Ziemi to ok. 550 Gt. Od początku epoki przemysłowej uwolniliśmy do atmosfery ok 350 Gt „nadmiarowego” węgla. „Zamknięcie” go w nowych lasach wymagałoby zwiększenia masy materii żywej na planecie o ponad 60%.
CO2 jest wydajnie rozpuszczany w wodach oceanicznych, niestety jednak powierzchniowe warstwy mórz szybko się nim nasycają. By było miejsce na rozpuszczanie kolejnych partii, konieczny jest transport dwutlenku węgla w głębsze warstwy oceanu. Transport ten zachodzi na drodze cyrkulacji oceanicznej, której cykl jest bardzo powolny – trwa 500-1000 lat. Dlatego użycie 500-letniego okresu dla określenia czasu, w jakim obecny w atmosferze CO2 może oddziaływać na klimat jest jak najbardziej uzasadnione (więcej w Czwartym raporcie IPCC).
Obecnie tylko połowa emitowanego przez nas dwutlenku węgla zostaje w atmosferze – reszta jest pochłaniana w zbliżonych proporcjach przez oceany i lądy (zwiększa się ilość biomasy roślinnej oraz zapas martwej materii organicznej w glebie). Nie możemy jednak liczyć na to, że ocean i gleba będą równie skutecznie „wyciągać” nadmiarowy dwutlenek węgla z atmosfery przez kolejne dekady i w ten sposób wybawiać nas z kłopotu. Oceany zakwaszają się, a poziom równowagi pomiędzy atmosferycznym dwutlenkiem węgla i dwutlenkiem węgla rozpuszczonym w oceanach przesuwa się w kierunku coraz wyższych koncentracji tego gazu. Ponadto, ocieplające się wody powierzchniowe mogą pomieścić w sobie mniej dwutlenku węgla niż zimne.
W miarę ocieplania się, oceany przestaną pochłaniać nadmiarowy CO2 z atmosfery. Co więcej, zaczną oddawać gaz już rozpuszczony w wodzie. Rośliny z reguły lepiej rosną w warunkach większej koncentracji atmosferycznego dwutlenku węgla, jednak przesuwanie się stref klimatycznych, ograniczenia w dostępie do wody i wylesianie spowodują, że masa żywej materii organicznej na planecie będzie spadać. Wraz ze wzrostem temperatury przyspieszą procesy gnicia i pozbywania się węgla przez gleby. Dojdzie do tego emisja gazów cieplarnianych z wiecznej zmarzliny. Jeszcze w tym stuleciu lądy i oceany zamiast pochłaniać część naszych emisji CO2, mogą same zacząć emitować go do atmosfery.
Biorąc pod uwagę spowolnienie pochłaniania dwutlenku węgla przez nasycające się nim oceany i zaprzestanie pochłaniania tego gazu przez lądy, jak długo wyemitowany przez nas CO2 pozostanie w atmosferze? To zależy, ile go wyemitujemy. Cykl węglowy poradzi sobie z umiarkowaną ilością dodatkowego węgla, jednak spalenie całości paliw kopalnych możliwych do wydobycia zmieni ten cykl całkowicie. W scenariuszu spalenia całości paliw kopalnych (5000 GtC) z każdej tony wyemitowanego przez nas dwutlenku węgla po tysiącu lat w atmosferze pozostanie 30-50% (Archer 2008). Zintensyfikowane w wysokiej temperaturze wietrzenie skał usunie nadmiar dwutlenku węgla, jednak potrwa to nawet miliony lat.
Skeptical Science, tłumaczenie Aleksandra Kardaś, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. 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