Mit: Dwutlenku węgla w atmosferze wcale nie przybywa

Twierdzenia o tym, jakoby dwutlenku węgla w atmosferze wcale nie przybywało, pojawiły się po opublikowaniu w 2009 artykułu, w którym Wolfgang Knorr (Knorr 2009) analizował zdolność środowiska przyrodniczego do pochłaniania emitowanego przez człowieka dwutlenku węgla. Główny wniosek z tej pracy był taki, że od 1850 nie zaobserwowano statystycznie istotnych zmian we względnej ilości tzw. antropogenicznego CO₂, pozostającego co roku w atmosferze (nieabsorbowanej przez roślinność i oceany). Krótko mówiąc, przez cały czas około 43% wyemitowanego przez nasz przemysł i transport dwutlenku węgla pozostawało w atmosferze a reszta była z niej usuwana, przede wszystkim przez rozpuszczanie w ocenie i wzrost ilości węgla w materii organicznej w glebie.

Czy to jednak znaczy, że dwutlenku węgla w atmosferze nie przybywa? Przeciwnie, z pracy wynika, że około 43% wyemitowanego przez nas do atmosfery gazu pozostanie w niej przez tysiąclecia.

Łatwe i trudne rachunki emisji

To, jaka część całości emitowanego przez ludzkość dwutlenku węgla pozostaje w atmosferze, oblicza się na podstawie znanej wielkości emisji oraz obserwacji zmian w koncentracji CO₂ w atmosferze.

Emisje CO₂ związane są przede wszystkim ze spalaniem paliw kopalnych, a w mniejszym stopniu ze zmianami w użytkowaniu terenu, szczególnie wylesianiem. Ilość CO₂ wyemitowanego dzięki spaleniu paliw kopalnych określa się na podstawie międzynarodowych statystyk zużycia ropy, węgla i gazu. Oszacowanie emisji związanych ze zmianami użytkowania powierzchni Ziemi jest mniej precyzyjne – dokonuje się go m.in. na podstawie informacji o wylesianiu i pożarach oraz modelowania obiegu węgla w środowisku.

Wzrost koncentracji dwutlenku węgla jest mierzony bezpośrednio od 1959 roku, dane historyczne na temat jego stężenia pochodzą z analizy rdzeni lodowych. Analizą, jaka część emitowanego dwutlenku węgla pozostaje w powietrzu, zajmuje się wiele zespołów naukowych z całego świata. Na przykład w pracy Le Quere i inni (2009) przeanalizowano dane dla lat 1959-2008 (czyli w okresie, kiedy dokonywano już bezpośrednich pomiary koncentracji CO₂ w atmosferze).

Roczne emisje związane ze spalaniem paliw kopalnych w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat stale rosły, w 2008 roku osiągając poziom 8,7 ± 0,5 GtC (gigaton węgla). To o ponad 40% więcej niż w latach dziewięćdziesiątych. Emisje związane z wykorzystaniem terenu oszacowano w 2008 roku na 1,2 ± 0,4 GtC (względna niepewność tego wyniku jest większa, niż w przypadku emisji z użycia paliw kopalnych).

W całym analizowanym okresie, co roku w atmosferze pozostawało średnio 43% wprowadzonego do niej CO₂, ale wartość ułamka znacząco fluktuowała z roku na rok. Za tę zmienność odpowiadały przede wszystkim aktywność wulkaniczna (nie przez emisję dwutlenku węgla z wulkanów, która jest ponad stukrotnie mniejsza od naszej emisji ze spalania paliw kopalnych, ale ze względu na ochładzanie powierzchni Ziemi przez wyrzucone do stratosfery pyły i aerozole siarkowe) oraz zmienność faz cyrkulacji południowej El Niño – La Niña. Po przyjęciu poprawek na te zjawiska, zespół Le Quere stwierdził niewielki trend wzrostowy wysokości 3 ± 2 pp/10 lat (punktów procentowych na 10 lat).

W artykule Knorra (2009) bezpośrednie pomiary koncentracji dwutlenku węgla uzupełniono danymi pośrednimi pochodzącymi z analizy rdzeni lodowych z Antarktydy. Pozwoliło to na sięgnięcie w przeszłość aż do 1850 roku. Jak wykazano, ułamek CO₂ pozostający w atmosferze był w tym czasie w przybliżeniu stały (i wynosił ok. 43%): gdy spadały emisje, malała także ilość CO₂ absorbowanego przez ekosystemy lądowe i morskie. Gdy emisje antropogeniczne w 2 połowie XX wieku gwałtownie wzrosły, wzrosła również ilość dwutlenku węgla usuwanego z atmosfery. Policzony dla analizowanego okresu trend wyniósł 0,7 ± 1,4 pp/10 lat.

Metody używane przez zespoły Knorra i Le Quere nieco się różnią. Knorr nie usunął na przykład z analizowanych danych wpływu zmian w cyrkulacji El Niño-La Niña oraz aktywności wulkanicznej. Po uwzględnieniu tych poprawek, otrzymujemy dla okresu po 1850 roku trend 1,2±0,9 pp/10 lat, czyli mniejszy niż obliczony przez Le Quere, ale już istotny statystycznie.

Należy podkreślić, że trend wyznaczony przez Knorra obejmuje okres 150 lat, podczas gdy analiza Le Quere dotyczy jedynie ostatnich 50 lat. To potencjalnie istotny fakt. Jeśli procent dwutlenku węgla pozostającego w atmosferze rośnie, może to być zjawisko stosunkowo świeże, związane ze spadkiem wydolności ekosystemów do pochłaniania CO₂, wynikające chociażby z ich nasycenia. Niezależne badania wykryły ostatnio spadek w ilości dwutlenku węgla pochłanianej przez oceany (Le Quere i inni, 2007, Schuster i Watson, 2007, Park i inni, 2008), kwestia ta wymaga jednak dalszych badań.

Na koniec warto jeszcze raz podkreślić, że aktualna dyskusja naukowa dotyczy tego, czy z całości emitowanego przez człowieka dwutlenku węgla w atmosferze pozostaje wciąż 43% naszych emisji, czy też ułamek ten powoli rośnie. Niezależnie od tego, kto jest bliżej prawdy, ilość CO₂ w powietrzu rośnie cały czas – do tego coraz szybciej.

Kiedy na przełomie XIX i XX wieku emitowaliśmy 1 GtC rocznie, to pozostające w atmosferze 40% powodowało wzrost ilości CO₂ w atmosferze o 0,4 GtC, a atmosferycznego stężenia CO₂ o mniej więcej 0,2 ppm rocznie (wzrost ilości CO₂ w atmosferze o 2,12 GtC prowadzi do wzrostu stężenia CO₂ o 1 ppm). Teraz emitujemy 10 GtC rocznie, co (dla tej samej proporcji pozostającego w atmosferze CO₂) oznacza, że w atmosferze pozostaje 4 GtC, powodując wzrost stężania o około 2 ppm rocznie – dziesięciokrotnie szybszy niż 100 lat temu.

Aleksandra Kardaś, na podstawie Skeptical Science, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski