Атмосферна концентрація вуглекислого газу - Гамбурзький освітній сервер
Ніколи за останні 10 000 років або протягом усього льодовикового періоду вміст вуглекислого газу в атмосфері не був таким високим, як зараз. Потрібно повернутися на кілька мільйонів років в історію Землі, щоб натрапити на більш високу концентрацію.
Атмосферна концентрація вуглекислого газу
Двоокис вуглецю в ранній атмосфері
Дещо краща інформація про ці коливання за останні 500 мільйонів років. У перші 100 мільйонів років цього періоду вміст СО2 становив від 4000 до 6000 проміле (сьогодні 385 проміле). Далі послідувала фаза з такими ж низькими значеннями CO2, як сьогодні, та крижаний покрив майже до 30-ї паралелі. Між 100 і 250 мільйонами років тому вміст CO2 знову перевищував 1000 ppm. Це був час динозаврів із температурою на 8 градусів теплішою, ніж сьогодні.
Двоокис вуглецю в кайнозої
В останні 65 мільйонів років, кайнозойський (сучасна ера Землі), вміст вуглекислого газу в атмосфері тоді спричинив розвиток, який призвів до сучасних кліматичних умов. У перші 30 мільйонів років вона становила близько 1000 ppm, в результаті чого вона навіть перевищила значення 1500 ppm на 50 мільйонів років. У цій першій половині кайнозою на землі ще не було льоду. Приблизно з 35 мільйонів років тому концентрація СО2 має тенденцію до зниження приблизно до 300 ppm, що ознаменувало початок зледеніння Антарктики близько 35 мільйонів років тому, а нинішній льодовиковий період близько двох з половиною мільйонів років тому.
Рис. 1: Вміст вуглекислого газу в атмосфері за останні 60 мільйонів років 1
Основна причина змін рівня CO2 в кайнозойській ері вбачається в переміщеннях Африканської та Індійської плит. Спочатку вони призвели до сильних гірських складок в Альпах і Гімалаях і, отже, до інтенсивної вулканічної діяльності. Після підняття, зокрема, Гімалаїв і Тибетського плато, сильні хімічні процеси вивітрювання споживали велику кількість атмосферного вуглекислого газу, який надходив у море разом з відкладами і витягувався з кругообігу вуглецю на тривалі періоди часу.
Для кліматичного розвитку кайнозойської ери до відновлення заледеніння вміст СО2 в атмосфері розглядається як домінуючий фактор. Інші рушії, такі як сонячне випромінювання або зміни океанічних течій, відігравали лише дуже підлеглу роль. У кайнозої сонячна радіація навіть зросла на 0,4%, що, однак, відповідало лише радіаційному примусу +1 Вт/м 2 - порівняно з негативним примусом -10 Вт/м 2 через зменшення вмісту вуглекислого газу в атмосфері.
Вуглекислий газ у льодовиковий період
Рис.2: Зміни концентрації СО2 в атмосфері за останні 640 000 років, а також коливання дейтерію як проксі (дані проксі) для температури в арктичних льодах. Вражає паралельний розвиток обох значень, а також стрімкий ріст вмісту СО2 з початку індустріалізації, який з нинішнім (2008 р.) 385 ppm, явно перевищує всі значення за останні 640 000 років, які також не перевищували 300 ppm у попередні теплі періоди. навіть вище, ніж будь-коли за останні 10 мільйонів років (див. рис. 1). 2
Атмосферний вуглекислий газ і глобальна температура впливають один на одного. Більш низька загальна температура знижує вміст CO2, а менший вміст CO2 призводить до ще більшого зниження температури. Вміст CO2 становить від 180 до 300 ppm. Поточна концентрація вуглекислого газу в атмосфері перевищує коливання льодовикового періоду і не може бути отримана з попереднього потепління. Це наслідок антропогенних викидів і відповідає за поточне потепління.
Концентрація CO2 після індустріалізації
Рис.3: Атмосферна концентрація вуглекислого газу від початку ери до 2007 року. У коробці вставки концентрація та викиди розвиваються з 1970 р. 3
З початку індустріалізації люди втручались у природний цикл, дедалі більше спалюючи викопні види палива, такі як сира нафта, природний газ та вугілля, в яких вуглекислий газ виводився із природного циклу на сотні мільйонів років, а разом із цим і концентрація CO2 збільшується в атмосфері. Крім того, відбувається пряме знищення рослинності через зміни в землекористуванні або знищення лісів, які також виділяють СО2. З початку ери до початку індустріалізації атмосферна концентрація вуглекислого газу коливалась лише незначно між 275 і 285 ppm. В епоху промисловості концентрація вуглекислого газу в атмосфері зросла приблизно на 36% з 280 ppm до 385 ppm у 2007 році. Перші 50 ppm збільшення СО2 зайняли понад 200 років, тоді як наступні 55 ppm були досягнуті лише за 30 років. 4-й
Сучасний розвиток вуглекислого газу
Приблизно з 2000 року швидкість зростання концентрації СО2 демонструє подальше зростання. Незважаючи на те, що в 1990-х роках вона становила лише 1,49 проміле на рік, у період 2000-2006 років вона становить вже 1,43 проміле на рік. 5 З 2005 по 2007 рік приріст становив навіть 2,4 проміле/рік, але потім впав до 1,8 проміле в 2008 році. 5а Тим часом темпи приросту знову зросли і становили 2,4 проміле/рік з 2009 по 2010 рік, в результаті чого концентрація піднялася до понад 390 проміле. 5б
Причини криються, з одного боку, у вищих викидах, з іншого - і це нове - у зменшенні ефективності стоків, особливо океану. З 1850 по 2006 рік в атмосферу було викинуто 330 GtC через спалювання викопної енергії, плюс 156 GtC через зміни в землекористуванні, головним чином через знищення лісу. За останні роки викиди особливо сильно зросли. Хоча темпи приросту антропогенних викидів у 1990-х роках все ще становили 1,3% на рік, у період 2000-2006 рр. Вони були майже втричі вищими - 3,3%. Загальні антропогенні викиди у 2000 р. Склали 8,4 GtC, але в 2006 р. - 9,9 GtC. Це щорічне зростання на 2,9% - порівняно з 0,7% у 1990-х. В середньому викиди за 2000-2006 рр. Становили 9,1 ГтК щорічно, з них 7,6 ГтЦ від спалювання викопного палива та 1,5 ГтК від зміненого землекористування. 6-й
Рис.4: Зміна викидів CO2 через зміни в землекористуванні, спалюванні викопного палива, виробництві цементу тощо (вгорі ліворуч), а також зміні пропорцій поглинання СО2 в атмосфері (вгорі праворуч), рослинності суші (внизу ліворуч) та океані (внизу праворуч). Частина поглинання океану явно зменшується. 6а
Зараз помітно, що частка антропогенних викидів, які поглинула атмосфера, зросла за останні кілька десятиліть, тоді як частка океанів значно зменшилася. Важливою причиною цього вбачається посилення навколо Антарктики циркумполярних західних вітрів, які транспортують багату СО2 воду з глибших шарів океану на поверхню, де вуглекислий газ може потрапляти в атмосферу. Оскільки це посилення в основному пояснюється озоновою дірою над Антарктикою, послаблення поглинання СО2 може бути тимчасовим явищем. 7-й