Näib, et Maa on globaalse soojenemise ajal ületanud piiriläve.

Tavaliselt septembris on süsinikdioksiidi (CO2) tase atmosfääris minimaalne. See kontsentratsioon on etalon, mille alusel mõõdetakse kasvuhoonegaaside taseme kõikumisi järgmise aasta jooksul. Kuid selle aasta septembris on CO2 tase endiselt kõrge, umbes 400 ppm, ja paljud teadlased usuvad, et kasvuhoonegaaside kontsentratsioon ei lange meie elu jooksul allapoole seda läve.

Maa on alates tööstusrevolutsioonist pidevalt atmosfääri kogunud CO2, kuid 400 ppm tase loob uue kiiruse, mida pole meie planeedil nähtud miljoneid aastaid.

"Viimati oli CO2 meie planeedi atmosfääris 400 ppm umbes kolm ja pool miljonit aastat tagasi ning toonane kliima erines praegusest vägagi," ütles Mere- ja Atmosfääriuuringute Kooli dotsent Christianile. Science Monitor e-posti teel. Nähtused New Yorgi osariigi ülikoolis Stony Brookis David Black.

"Eelkõige Arktikas (60. laiuskraadist põhja pool) oli palju soojem kui praegu ja planeedi meretase oli praegusest 5-27 meetrit kõrgem," ütles Black.

"Siis kulus atmosfääril miljoneid aastaid, enne kui CO2 tase selles jõudis 400 ppm-ni. Ja kulus veel miljoneid aastaid, enne kui see langes 280 ppm-ni (see oli tööstusrevolutsiooni eelõhtul). Klimatoloogid on väga mures, et inimesed on vaid mõne sajandi jooksul teinud seda, mida loodus on teinud miljonite aastate jooksul, kusjuures enamik neist muutustest on toimunud viimase 50–60 aasta jooksul.

Ülemaailmne CO2 kontsentratsioon on juba mitu aastat perioodiliselt tõusnud üle 400 ppm; Suvisel kasvuperioodil neeldub aga fotosünteesi käigus märkimisväärne osa atmosfääris leiduvast süsihappegaasist ja seetõttu jääb CO2 tase suurema osa aastast allapoole seda piiri.

Kontekst

Kasvuhoonehullus

Wprost 15.12.2015

Maailm on globaalseks soojenemiseks halvasti ette valmistatud

The Globe And Mail 09.05.2016

Kliimakatastroof Euroopas

Dagbladet 02.05.2016

On aeg kliimaga tegeleda

Projekti sündikaat 26.04.2016

Mürgine kliima

Die Welt 18.01.2016
Kuid inimtegevuse tõttu (eelkõige fossiilsete kütuste põletamise tõttu) paiskub atmosfääri rohkem CO2 ja aastane miinimum lähenes 400 ppm piirile. Teadlased kardavad, et planeet on sel aastal jõudnud punkti, kust tagasipöördumist ei toimu.

“Kas on võimalik, et 2016. aasta oktoobris oli kuunäitaja alla septembri, langedes alla 400 ppm? Praktiliselt mitte, ”kirjutas okeanograafia instituudi programmi direktor. Ralph Keelingi skriptid.

Varem on olnud juhtumeid, kus CO2 tase langes alla eelnevate septembrikuu väärtuste, kuid need on üliharvad. Isegi kui maailm lõpetab homsest täielikult süsihappegaasi paiskamise atmosfääri, püsib selle kontsentratsioon teadlaste hinnangul mitu aastat üle 400 ppm.

“Parimal juhul (selle stsenaariumi puhul) on lähiajal oodata stabiliseerumist ja seetõttu CO2 tase tõenäoliselt palju ei muutu. Kuid umbes 10 aasta pärast hakkab see langema, ”rääkis NASA peaklimatoloog Gavin Schmidt Climate Centralile. "Minu arvates ei näe me enam kuumäära alla 400 ppm."

Kuigi CO2 kontsentratsiooni tõus atmosfääris annab põhjust muretsemiseks, tuleb märkida, et 400 ppm märk ise on pigem marsruudi viide kui kõva indikaator, mis kuulutab maailma klimaatilist apokalüpsist.

"Inimestele meeldivad ümardatud numbrid," ütleb Montreali Concordia ülikooli keskkonnaprofessor Damon Matthews. "Väga sümboolne on ka see, et paralleelselt CO2 kasvuga on globaalne temperatuur ühe kraadi võrra ületanud tööstusajastu eelse taseme."

Loomulikult on need näitajad enamasti sümboolsed, kuid need illustreerivad tõelist trajektoori, mida maakera kliima järgib.

"CO2 kontsentratsioon on mõnevõrra pöörduv, kuna taimed neelavad süsinikdioksiidi," ütleb dr Matthews. "Kuid selliste muutuste alusel tekkiv temperatuur on inimese jõupingutuste puudumisel pöördumatu."

Süsinikdioksiid kasvuhoonegaasina mitte ainult ei aita kaasa globaalsele soojenemisele, vaid mõjutab selle hapestumise tõttu negatiivselt ka maailma ookeanide seisundit. Kui süsihappegaas lahustub vees suurtes kogustes, muutub osa sellest süsinikdioksiidiks, mis reageerib veemolekulidega, tekitades vesinikioone, mis suurendab ookeanikeskkonna happesust. See omakorda viib korallide pleekimiseni ja häirib väikeste organismide elutsüklit, mis mõjutab negatiivselt ka suuremaid organisme toiduahelas edasi.

Uudis 400 ppm künnisest saabus siis, kui maailma liidrid on astunud samme Pariisi kliimamuutuste kokkuleppe ratifitseerimiseks, mille eesmärk on alates 2020. aastast süstemaatiliselt vähendada süsinikdioksiidi heitkoguseid kogu maailmas.

Lepingu ratifitseerivatel riikidel on ees palju tööd.

„Selleks, et vähendada atmosfääri CO2 taset mitme sajandi skaalal, ei pea me kasutama ja arendama mitte ainult süsinikuvabasid energiaallikaid; Samuti peame süsinikdioksiidi atmosfäärist füüsiliselt, keemiliselt ja bioloogiliselt eemaldama, ütleb Black. "Tehnoloogia atmosfääri CO2 eemaldamiseks on olemas, kuid olemasoleva probleemi ulatuses pole see veel rakendatav."

Vjatšeslav Viktorovitš Aleksejev, füüsika-matemaatikadoktor, Moskva Riikliku Lomonossovi ülikooli geograafiateaduskonna taastuvate energiaallikate labori juhataja. Geofüüsikaliste süsteemide matemaatilise ja füüsikalise modelleerimise valdkonna spetsialist.

Sofya Valentinovna Kiseleva, füüsika- ja matemaatikateaduste kandidaat, sama labori vanemteadur. Tegeleb süsihappegaasi transpordiprotsesside füüsilise modelleerimisega, tänapäevaste kliimamuutuste probleemidega.

Nadežda Ivanovna Tšernova, bioloogiateaduste kandidaat, sama labori vanemteadur. Käsitleb päikeseenergia kasutamise keskkonnaaspekte, loodusvarade ratsionaalse kasutamise probleeme.

1998. aasta alguses esitas USA Rahvusliku Teaduste Akadeemia endine president F. Zeitz teadusringkondadele avalduse, milles kutsus USA ja teiste riikide valitsusi üles lükkama tagasi 1997. aasta detsembris Kyotos saavutatud kasvuhoonegaaside piiramist käsitlevate kokkulepete allkirjastamine. heitkogused. Petitsiooniga kaasnes infoettekanne pealkirjaga „Atmosfääri süsinikdioksiidi suurendamise keskkonnamõjud”. See sisaldas valikut avaldatud uurimistulemusi, mille eesmärk oli tõestada mitte ainult empiiriliste tõendite puudumist, mis toetaksid paljude teadlaste prognoositud tulevast kliimasoojenemist, vaid ka kasvuhoonegaaside kasvust inimkonnale vaieldamatut kasu. Arvustuses esitati järgmised teesid.

Praegune atmosfääri CO 2 suurenemine toimub pärast peaaegu 300-aastast soojenemisperioodi. Seetõttu ei pruugi see kasv olla inimtegevuse tagajärg, vaid loomuliku protsessi tagajärg – CO2 eraldumise intensiivistumine ookeani poolt koos veetemperatuuri tõusuga. Lisaks, võrreldes iga-aastase inimtekkelise süsiniku eraldumisega atmosfääri (5,5 Gt), on selle sisaldus isegi mobiilse fondi reservuaarides (atmosfääris - umbes 750 Gt, ookeani pinnakihtides - 1000 Gt, maalähedases piirkonnas elustik, sealhulgas mullad ja detriit – umbes 2200 Rt) on nii suur, et CO2 atmosfääris kasvu inimtekkelist tegurit on raske oluliseks tunnistada.

Lisaks tsiteerivad ülevaate autorid arvukalt andmeid troposfääri alumise osa (umbes 4 km kõrgusel) temperatuuri satelliitmõõtmistest ajavahemikus 1958–1996. ja pange tähele, et alates 1979. aastast on globaalse keskmise temperatuuri osas olnud nõrk negatiivne trend (–0,047 °С 10 aasta jooksul). Ameerika Ühendriikides on viimase 10 aasta jooksul maapinna õhutemperatuur langenud 0,08 ° С.

Samal ajal näitavad meteoroloogiajaamade andmed pinnakihi temperatuuride positiivseid trende (+ 0,07 ° С 10 aasta jooksul). Tulemuste lahknevus toob kaasa asjaolu, et tulevaste kliimamuutuste simulatsioonid, mis põhinevad temperatuuri tõusu andmetel, põhjustavad ebatäpseid ennustusi. Arutades kasvuhooneefekti ja kliima soojenemise arvutimudeleid, rõhutavad ülevaate autorid, et kliima on keeruline, mittelineaarne dünaamiline süsteem. Näiteks ookeanipinna hoovuste, ookeani soojusülekande, niiskuse, hägususe jne mõju määramatused on autorite sõnul CO 2 mõjuga võrreldes nii suured, et mudel hindab tänapäeva temperatuuri. muidugi erinevad oluliselt olemasolevatest empiirilistest andmetest. Ka arvukad kliimasüsteemi tagasisided, mis mudelites halvasti kajastuvad, toovad kaasa vigu prognoosides ja ebakõlasid tegelikkusega.

Kritiseerides maapealsete õhutemperatuuri mõõtmiste kvaliteeti, viitavad ülevaate autorid linnastunud alade soojusefektile, mis moonutab tegelikku pilti kasvuhoonegaaside kontsentratsiooni tõusu ja õhutemperatuuri muutuste vahelisest seosest. Kliimamuutustes pole tänapäeval midagi ebatavalist; need on ainult looduslikud muutused, mis on põhjustatud nii sisemistest maapealsetest kui ka välistest muutustest – eelkõige päikese aktiivsuse kõikumisest. Satelliidiandmed, mis on saadud aga vaid nelja aasta kohta (1993-1997), ei näita autorite sõnul mingeid muutusi merepinnas, nagu ennustavad globaalse soojenemise mudelid. Raskete troopiliste orkaanide arv Atlandi ookeanil aastatel 1940–1997 ja maksimaalne tuule kiirus neis langes, mis on samuti vastuolus nii globaalse soojenemise ideega kui ka mudelitulemustega.

Siinkohal tuleb rõhutada, et üldiselt tunnustatakse enam kui tosina kliimat kujundava teguri olemasolu. Kõige olulisemad on järgmised:

V.V.Klimenko ja kolleegide uuringus analüüsiti nende tegurite mõju kiirgusbilansile kümnendi ja möödunud sajandi jooksul. Ilmalikku kliimamuutust arvesse võttes selgus, et kasvuhoonegaaside akumuleerumine atmosfääri määras globaalse keskmise temperatuuri tõusu 0,5 °C võrra. Siiski rõhutavad autorid, et praeguste ja tulevaste kliimamuutuste seletamine ainult inimtekkelise teguriga toetub väga kõikuvale alusele, kuigi selle roll aja jooksul kahtlemata suureneb.

Erilist huvi pakuvad S. Corty ja tema kaastöötajate hiljutised tööd, kus põhjapoolkeral täheldatud soojenemist seostatakse samuti peamiselt looduslike muutustega atmosfääri tsirkulatsioonirežiimides. Tõsi, selle autorid rõhutavad, et see fakt ei saa olla tõestuseks inimtekkelise kliimamõju puudumise kohta. Briti teadlased viisid hiljuti läbi üksikasjaliku mudelanalüüsi samade kliimategurite rolli kohta keskmise pinna õhutemperatuuri tõusus. Nende tulemused näitavad, et atmosfääri soojenemine XX sajandi esimesel poolel. (1910–1940) oli peamiselt tingitud päikese aktiivsuse kõikumisest ja vähemal määral inimtekkeliste teguritest – kasvuhoonegaasidest ja troposfääri sulfaataerosoolist. Mis puutub perioodi 1946–1996, siis siin on päikese- ja vulkaanilise aktiivsuse looduslikud kõikumised inimtekkelise mõjuga võrreldes kliimale vaid vähesel määral mõjuvad.

Peamiste kliimat kujundavate tegurite mõju maakera keskmise pinnatemperatuuri muutusele. Panuse hinnangud, mis näitavad väärtuste hajumist: kasvuhoonegaasid ja sulfaataerosoolid (valged ristkülikud); päikese aktiivsus (täidetud täppidega) ja nende koosmõju (varjutatud). Mustad ristkülikud näitavad instrumentaalvaatluste tulemusi. (Tett S.F.B., Stott P.A. et al. 1999.)

Kriidiajastu sooja biosfääri kui ennustatud soojenemise analoogi analüüs, mille viis läbi NM Tšumakov, näitas, et peamiste kliimat kujundavate tegurite (lisaks süsihappegaasile) mõju ei ole selle soojenemise selgitamiseks piisav. suurusjärgus minevikus. Nõutava ulatusega kasvuhooneefekt vastaks atmosfääri CO 2 sisalduse mitmekordsele suurenemisele. Tõenäoliselt oli sellel Maa arenguperioodil toimunud tohutute kliimamuutuste tõuke positiivne tagasiside ookeanide ja merede temperatuuri tõusu ning atmosfääri süsihappegaasi kontsentratsiooni suurenemise vahel.

Mainitud ülevaates on palju tähelepanu pööratud CO 2-le kui „väetisele”. Autorid tsiteerivad andmeid taimede kasvu kiirenemise kohta koos suurenenud süsinikdioksiidi sisaldusega atmosfääris. Eelkõige on noorte mändide, noorte apelsinipuude ja nisu reaktsioon CO2 sisalduse suurenemisele keskkonnas vahemikus 400–800 ppm peaaegu lineaarne ja positiivne. Sellest tulenevalt järeldavad autorid, et neid andmeid saab hõlpsasti üle kanda erinevatele CO 2 rikastamise tasemetele ja erinevatele taimeliikidele. Autorid omistavad ka USA metsade massi suurenemise (30% võrra alates 1950. aastast) atmosfääris sisalduva süsinikdioksiidi suurenemise mõju. On näidatud, et СО 2 kasv avaldab suuremat stimuleerivat toimet kuivades (stressirohkemates) tingimustes kasvavatele taimedele. Ja taimekoosluste intensiivne kasv toob ülevaate autorite sõnul paratamatult kaasa loomade kogumassi suurenemise ja avaldab positiivset mõju elurikkusele üldiselt. See viib optimistliku järelduseni: „Atmosfääri CO 2 suurenemise tulemusena elame üha soodsamates keskkonnatingimustes. Meie lapsed naudivad elu Maal, kus on palju rohkem taimi ja loomi. See on suurepärane ja ootamatu kingitus tööstusrevolutsioonilt. ”

Sellegipoolest tundub meile, et paljud petitsioonile lisatud andmed on üsna vastuolulised.

Soojenemise asemel jahutamine?

Muidugi on CO 2 taseme kõikumised atmosfääris aset leidnud ka varasematel epohhidel, kuid need muutused pole kunagi nii kiiresti toimunud. Kuid kui varem oli Maa kliima- ja bioloogilistel süsteemidel atmosfääri koostise järkjärguliste muutuste tõttu aega minna uude stabiilsesse olekusse ja nad olid peaaegu tasakaalus, siis nüüdisajal atmosfääri gaasi koostise intensiivse, ülikiire muutumisega lahkuvad kõik maapealsed süsteemid paigalseisu. Ja isegi kui me võtame nende autorite seisukoha, kes lükkavad ümber globaalse soojenemise hüpoteesi, tuleb märkida, et sellise "kvaasistatsionaarsest väljumise" tagajärjed, eriti kliimamuutused, võivad olla väga tõsised.

Lisaks sellele hakkab mõnede prognooside kohaselt pärast CO 2 maksimaalse kontsentratsiooni saavutamist atmosfääris see langema inimtekkeliste heitkoguste vähenemise, süsinikdioksiidi neeldumise tõttu maailma ookeani ja elustikus. Sel juhul peavad taimed taas muutunud elupaigaga kohanema.

Ülevaates märgiti kindlasti õigesti, et СО 2 ja teiste kasvuhoonegaaside atmosfääris kasvu tagajärgede modelleerimisel, aga ka kaasaegsete teoreetiliste konstruktsioonide puhul ei võeta arvesse paljusid kliimasüsteemide tagasisidet, mis toob kaasa ebaõigeid ennustusi ja isegi , nagu autorid kinnitavad, idee enda ekslikkusele. Kuid meie arvates ei tohiks see kaasa tuua võimaliku kliima soojenemise eitamist, vaid ettearvamatute kliimatagajärgede tõenäosust (näiteks vastupidine efekt – jahtumine mitmetes maailma piirkondades).

Sellega seoses on äärmiselt huvitavad mõned Maa kliima võimalike muutuste keerukate tagajärgede matemaatilise modelleerimise tulemused. Ameerika teadlaste katsed ookeani-atmosfääri kombineeritud süsteemi kolmemõõtmelise mudeliga on näidanud, et termohaliinne Põhja-Atlandi tsirkulatsioon (Põhja-Atlandi hoovus) aeglustub vastusena soojenemisele. Seda mõju põhjustav kriitiline CO 2 kontsentratsioon jääb atmosfääris kahe kuni nelja tööstusajastu eelse CO 2 väärtuse vahele (see on 280 ppm, praegune kontsentratsioon on aga umbes 360 ppm).

Ookean-atmosfääri süsteemi lihtsama mudeli abil viisid spetsialistid läbi ülalkirjeldatud protsesside üksikasjaliku matemaatilise analüüsi. Nende arvutuste kohaselt aeglustub süsinikdioksiidi kontsentratsiooni suurenemisega 1% aastas (mis vastab praegusele kiirusele) Põhja-Atlandi hoovus ja CO2 sisaldusega 750 ppm toimub selle kokkuvarisemine - täielik. ringluse lõpetamine. Süsinikdioksiidi sisalduse (ja õhutemperatuuri) aeglasema tõusuga atmosfääris - näiteks 0,5% aastas, kui saavutatakse 750 ppm kontsentratsioon, siis ringlus aeglustub, kuid taastub seejärel aeglaselt. Kasvuhoonegaaside atmosfääris kiirenenud kasvu ja sellega kaasneva soojenemise korral kukub Põhja-Atlandi hoovus madalamal CO2 kontsentratsioonil – 650 ppm. Vooluhulga muutuse põhjused on selles, et maapinna õhu soojenemine põhjustab vee pinnakihtide temperatuuri tõusu, aga ka põhjapoolsetes piirkondades küllastunud auru rõhu tõusu ja seetõttu suurenenud kondenseerumist. mis Atlandi ookeani põhjaosas ookeanipinna värske vee mass suureneb. Mõlemad protsessid toovad kaasa veesamba kihistumise suurenemise ja aeglustavad (või muudavad isegi võimatuks) külmade süvavete pidevat moodustumist Atlandi ookeani põhjaosas, kui pinnavee jahtudes ja raskemaks muutudes vajuvad põhjaaladele ja seejärel liikuge aeglaselt troopikasse.

R. Woodi ja tema kolleegide hiljuti läbi viidud uuringud atmosfääri soojenemise sedalaadi tagajärgede kohta annavad võimalikest sündmustest veelgi huvitavama pildi. Lisaks Atlandi ookeani kogutranspordi vähendamisele 25% võrra praeguse kasvuhoonegaaside kasvutempo juures "lülitatakse välja" konvektsioon Labradori meres, mis on üks kahest külmade süvavete tekke põhjapoolsetest keskustest. Pealegi võib see toimuda juba ajavahemikul 2000–2030.

Põhja-Atlandi hoovuse meridionaalse voolu maksimaalse vajumise areng (viie globaalse soojenemise stsenaariumi arvutuste tulemused). I - CO2 kontsentratsioon jõuab 560 ppm-ni, vool nõrgeneb veidi, seejärel taastub; II, IV - СО 2 kontsentratsioon - 650 ja 750 ppm, СО 2 kasvukiirus 1% aastas, ringlus hävib; III, V - 650 ja 750 ppm, kasvutempo on 0,5% aastas, vool nõrgeneb, seejärel taastub madalamal tasemel.

Näidatud Põhja-Atlandi hoovuse kõikumised võivad kaasa tuua väga tõsiseid tagajärgi. Eelkõige juhul, kui soojus- ja temperatuurivoogude jaotus kaldub praegusest kõrvale põhjapoolkera Atlandi ookeani piirkonnas, võib keskmine pinnase õhutemperatuur Euroopa kohal oluliselt langeda. Pealegi võivad muutused Põhja-Atlandi hoovuse kiiruses ja pinnavee soojenemine vähendada CO2 neeldumist ookeanis (eelnimetatud spetsialistide arvutuste kohaselt - 30%, kui süsihappegaasi kontsentratsioon õhus kahekordistub) , mida tuleks arvesse võtta nii atmosfääri tulevase seisundi prognoosides kui ka kasvuhoonegaaside heitkoguste stsenaariumides. Olulised muutused võivad toimuda ka mere ökosüsteemides, sealhulgas kalade ja merelindude populatsioonides, mis sõltuvad mitte ainult konkreetsetest kliimatingimustest, vaid ka toitainetest, mida külmad ookeanihoovused pinnale kannavad. Siinkohal tahame rõhutada ülalmainitud üliolulist punkti: kasvuhoonegaaside kasvu tagajärjed atmosfääris, nagu näha, võivad olla palju keerulisemad kui maapealse atmosfääri ühtlane soojenemine.

Võimalik häire ökosüsteemides

Süsinikdioksiidi vahetuse simuleerimisel on vaja arvestada ookeani ja atmosfääri vahelise liidese oleku mõju gaasiülekandele. Mitu aastat oleme laboratoorsetes ja välikatsetes uurinud СО 2 transpordi intensiivsust vesi-õhk süsteemis. Arvestati tuule- ja lainetingimuste ning kahe faasi piirpinna lähedal moodustunud hajutatud keskkonna (pritsmed pinna kohal, vaht, õhumullid veesambas) mõju gaasivahetusele. Selgus, et gaasi ülekande kiirus laine olemuse muutumisel gravitatsiooni-kapillaarselt gravitatsiooniliseks suureneb oluliselt. See mõju (lisaks ookeani pinnakihi temperatuuri tõstmisele) võib lisaks kaasa aidata süsinikdioksiidi voolule ookeani ja atmosfääri vahel. Teisest küljest on oluline СО 2 neelaja atmosfäärist sademed, mis, nagu meie uuringud on näidanud, uhuvad lisaks muudele gaasilisanditele intensiivselt välja ka süsihappegaasi. Arvutused vihmavees lahustunud süsihappegaasi sisalduse ja aastase sademete hulga andmete põhjal on näidanud, et aastas võib vihmaga ookeani sattuda 0,2-1 Gt CO 2 ning atmosfäärist leostuva süsinikdioksiidi koguhulk ulatub 0,7-ni. -2,0 Gt...

Pöördudes tagasi pöördumise lisa autorite teeside juurde, märgime, et andmed СО 2 kasvu kasulikkuse kohta rohelistele taimedele tunduvad olevat kõige vastuolulisemad. Fakt on see, et on olemas hulk teaduslikke andmeid, mille kohaselt võib CO 2 kontsentratsiooni tõus atmosfääris isegi ilma globaalset soojenemist arvesse võtmata kaasa tuua olulise muutuse ökosüsteemide struktuuris ja toimimises, mis võib olla taimedele ebasoodne. Üksiku taime puhul täheldatud positiivne reaktsioon õhu suurenenud süsinikdioksiidi sisaldusele ei pruugi tähendada taimekoosluste kui terviku suurenenud kasvu.

Autorite kaalutlused CO 2 rolli kohta kasvu stimulaatorina põhinevad fotosünteesi üksikasjadel. Tõepoolest, süsinikdioksiidi kontsentratsiooni suurenemine võib seda protsessi intensiivistada ja seega soodustada taimede kasvu. Sellest saavad kasu nn C 3 -taimed, mis hõlmavad peaaegu kõiki puid ja paljusid peamisi põllukultuure: riis, nisu, kartul, kaunviljad. C 3 taimedes seondub CO 2 molekul fikseerimise esimeses etapis 5-süsinikulist suhkrut sisaldava ribuloosdifosfaadiga. Reaktsiooni tulemusena, mis toimub ensüümi ribuloosdifosfaatkarboksülaasi toimel, moodustub lühiajaline ebastabiilne ühend, sealhulgas 6 süsinikusisaldusega suhkur. See laguneb kaheks derivaadiks, millest igaüks sisaldab kolme süsinikuaatomit – sellest ka nimi “C3-taimed”. Atmosfääriõhust saadav hapnik konkureerib süsinikdioksiidiga ribuloosdifosfaatkarboksülaasi aktiivse saidi pärast. Kui O 2 võidab, kaotab taim energiat, kuna CO 2 hapniku kasutamise ajal ei fikseerita. Süsinikdioksiidi kontsentratsiooni suurenedes suureneb tõenäosus, et see konkureerib O 2 -ga ensüümi aktiivse keskusega seondumisel. Tõepoolest, paljudes katsetes, kui CO 2 kontsentratsiooniks määrati 600 ppm, vähenes fotohingamine 50% ja selle piiramine tähendab, et taim saab kasutada rohkem oma energiat kudede ehitamiseks. Kuid nendes taimedes täheldatakse suurenenud CO2 kontsentratsiooni tingimustes katsete algfaasis fotosünteesi suurenemist, kuid pärast ajutist aktiveerimist toimub selle inhibeerimine. Taime transpordisüsteem on polügeenne, sõltub paljudest teguritest (energia, hormonaalsed jne) ja seda ei saa kiiresti ümber ehitada. Seetõttu väheneb taime pikaajalisel kokkupuutel CO 2-ga kõrgendatud kontsentratsiooni tingimustes fotosüntees tänu tärklise liigsele kogunemisele kloroplastides.

Sellegipoolest on praktikas tõestatud biomassi kasvu ja akumuleerumise märkimisväärne suurenemine süsinikdioksiidi kõrge kontsentratsiooniga kasvatatud taimedes, kuigi aja jooksul fotosünteesi intensiivsus väheneb, lähenedes sellele, mida täheldatakse taimedes, mis elavad atmosfääris, mille sisaldus on kõrge. normaalne gaasi koostis. See lahknevus on seletatav süsinikdioksiidi regulatiivse mõjuga taime kasvufunktsioonile. Taime pikemaajalise hoidmisega kõrge CO 2 kontsentratsiooni juures kaasneb lehtede pindala suurenemine, teist järku võrsete kasvu stimuleerimine, juurte ja säilitusorganite osakaalu suhteline suurenemine taimes ning mugulastumise suurenemine. Kasvufunktsiooni suurendab uue fotosünteesiaparaadi moodustumine. See näitab CO 2 "topelt" rolli substraadina fotosünteesi protsessis ja kasvuprotsesside regulaatorina. Süsinikdioksiidi taseme tõusuga atmosfääris luuakse süsteemi uus statsionaarne olek, mis vastab uuele süsinikdioksiidi tasemele, mis toob kaasa saagise suurenemise peamiselt kogu gaasi mahu suurenemise tõttu. fotosünteesisüsteemi ja vähemal määral fotosünteesi intensiivsuse tõttu lehe pindalaühiku kohta.

Tuntud tehnika fotosünteesi intensiivsuse ja produktiivsuse tõstmiseks on süsinikdioksiidi kontsentratsiooni suurendamine kasvuhoonetes. See meetod võimaldab suurendada biomassi kasvu. CO 2 kontsentratsiooni muutus mõjutab aga fotosünteesi lõppsaaduste koostist: leiti, et kõrgel kontsentratsioonil 14 CO 2 sisaldub 14 C peamiselt suhkrutes ja madalates kontsentratsioonides aminohapetes (seriin). , glütsiin jne).

Kuna atmosfääri süsihappegaas neeldub osaliselt sademete ja pinnapealse mageveega, suureneb pinnaselahuses CO 2 sisaldus ja selle tagajärjel toimub keskkonna hapestumine. Meie laboris tehtud katsetes püüti uurida vees lahustunud CO2 mõju tunnuseid biomassi akumulatsioonile taimede poolt. Nisuidusid kasvatati standardsel vesipõhisel toitekeskkonnal, milles lahustunud molekulaarne CO2 ja vesinikkarbonaadi ioon erinevates kontsentratsioonides toimisid lisaks atmosfääri süsinikule täiendavate süsinikuallikatena. See saavutati vesilahuse gaasilise süsinikdioksiidiga küllastumise aja muutmisega. Selgus, et CO 2 kontsentratsiooni esialgne tõus toitekeskkonnas toob kaasa nisutaimede maapinna ja juuremassi stimuleerimise. Kuid lahustunud süsihappegaasi 2-3-kordse ülenormaalse sisalduse korral täheldati taimejuurte kasvu pärssimist koos nende morfoloogia muutumisega. Võib-olla väheneb keskkonna olulise hapestumisega teiste toitainete (lämmastik, fosfor, kaalium, magneesium, kaltsium) omastamine. Seega tuleks nende mõju hindamisel taimede kasvule arvestada CO 2 kontsentratsiooni suurenemise kaudset mõju.

Pöördumise lisas toodud andmed eri liiki ja vanuses taimede kasvu intensiivistumise kohta jätavad vastuseta küsimuse, millistel tingimustel varustatakse uurimisobjekte biogeensete elementidega. Tuleb rõhutada, et CO2 kontsentratsiooni muutus peab olema rangelt tasakaalustatud lämmastiku, fosfori, teiste toitainete, valguse ja vee tarbimisega tootmisprotsessis ilma ökoloogilist tasakaalu rikkumata. Seega täheldati toitaineterikkas keskkonnas taimede kasvu suurenemist kõrge CO 2 kontsentratsiooni juures. Näiteks Chesapeake'i lahe suudmeala (USA edelaosa) märgaladel, kus kasvavad peamiselt C 3 taimed, põhjustas CO 2 sisalduse suurenemine õhus kuni 700 ppm taimede kasvu intensiivistumise ja nende tiheduse suurenemise. . Enam kui 700 agronoomilise töö analüüs näitas, et kõrge CO 2 kontsentratsiooni juures keskkonnas oli teraviljasaak keskmiselt 34% suurem (kus mulda lasti piisavas koguses väetisi ja vett – ressursse, mida leidub ohtralt ainult arenenud riigid). Põllumajanduskultuuride tootlikkuse tõstmiseks õhus kasvava süsinikdioksiidi tingimustes on ilmselgelt vaja lisaks märkimisväärsele kogusele väetisi ka taimekaitsevahendeid (herbitsiidid, insektitsiidid, fungitsiidid jne). ulatusliku niisutustööna. On alust karta, et nende tegevuste maksumus ja tagajärjed keskkonnale on liiga olulised ja ebaproportsionaalsed.

Uuringud on näidanud ka konkurentsi rolli ökosüsteemides, mis viib kõrge CO 2 kontsentratsiooni stimuleeriva toime vähenemiseni. Tõepoolest kasvasid sama liigi puude seemikud parasvöötmes (New England, USA) ja troopikas paremini kõrge atmosfääri CO2 kontsentratsiooni juures, kuid erinevate liikide seemikute koos kasvatamisel muutus selliste koosluste produktiivsus. ei suurene samadel tingimustel. Tõenäoliselt pärsib konkurents toitainete pärast taime reaktsiooni süsihappegaasi tõusule.

Kõrge CO 2 sisaldus õhus võib olla ebasoodne nn C 4 -taimedele, mille fotosünteesi esimesteks saadusteks on nelja süsinikuaatomiga ühendid: õun- ja asparagiinhape, oksaloatsetaat. Sellesse klassi kuuluvad paljud kuivade, kuumade troopiliste ja subtroopiliste piirkondade ürdid, põllukultuurid - mais, sorgo, suhkruroog jne. C 4 taimedel on täiendav karboksüülimismehhanism - omamoodi pump, mis kontsentreerib CO 2 ensüümi aktiivse tsentri lähedusse. võimaldades neil taimedel normaalsetes süsinikdioksiidi kontsentratsioonides hästi kasvada. C 4 taimedes on tavatingimustes fotohingamise energiakulu palju väiksem ja fotosünteesi efektiivsus seetõttu suurem kui C 3 taimedes. Umbes sama juhtub fotosünteesiga, mis on iseloomulik tüüpilistele sukulentidele. Seda nimetatakse CAM-fotosünteesiks (Crassulacean Acid Metabolism). CAM-taimed, nagu ka C4 taimed, kasutavad nii C 3 kui ka C 4 fotosünteesi radasid, kuid erinevad C 4 taimedest selle poolest, et neid iseloomustab nende radade eraldumine ainult ajaliselt, kuid mitte ruumiliselt, nagu C 4 puhul. taimed.

Seega on süsinikdioksiidi kontsentratsiooni tõusuga C 3 taimed soodsamas olukorras kui C 4 ja CAM taimed ning sellel võivad omakorda olla väga tõsised tagajärjed. Paljud C 4 taimed muutuvad haruldaseks või ohustatud. Agroökosüsteemides võib C 4 taimede, näiteks maisi või suhkruroo, kasvatamisel CO 2 suurenenud kontsentratsioon põhjustada nende produktiivsuse langust, samas kui umbrohul, mida esindavad peamiselt C 3 taimed, on eelis. Selle tulemusena on võimalik saagikuse märkimisväärne vähenemine.

Soojenemise korral ei suuda orgaanilise aine kiirenenud lagunemist kompenseerida suurenenud taimekasv, mis neelab atmosfääri süsihappegaasi. See on eriti oluline, kuna just kõrgetel laiuskraadidel, näiteks tundras, on oodata suurimat temperatuuritõusu. Igikeltsa tsoonis puutub jää sulades järjest rohkem turvast kokku orgaanilist ainet lagundavate mikroorganismidega. See protsess toob omakorda kaasa suurema CO 2 ja CH 4 eraldumise atmosfääri. Arvatakse, et tundras suvise temperatuuri tõusuga 4 ° C võrra eraldub vaatamata taimede intensiivsemale kasvule täiendavalt atmosfääri kuni 50% turbast pärit süsinikku. Selles vööndis on tundra taimestik ise oluline kliimat kujundav tegur, seetõttu on soojenemisel metsapiiri nihkumisel põhja poole tõsised tagajärjed. Muutub toidubaasi struktuur: temperatuuri langema kipuvad samblikud ja samblad asenduvad hirvedele ebasobiva põõsastaimestikuga. Lisaks mõjutab lumikatte sügavuse suurenemine ebasoodsalt sel ajal ilmuva noore karja ellujäämist.

Piiratud toitainevarudega taimede konkureeriv vastastikune mõju mõjutab mitte ainult looduslikke, vaid ka inimese loodud ökosüsteeme. Seetõttu on kaheldav väide, et atmosfääri CO 2 taseme tõus tulevikus toob kaasa rikkalikuma saagi ja sellest tulenevalt ka loomade produktiivsuse tõusu.

Kohanemisstrateegia ja taimede reageerimise uurimine peamiste kliimamuutust ja keskkonnaomadusi mõjutavate tegurite kõikumisele võimaldas mõningaid prognoose täpsustada. Veel 1987. aastal koostati stsenaarium tänapäevaste kliimamuutuste ja Maa atmosfääri CO 2 kasvu agroklimaatiliste tagajärgede kohta Põhja-Ameerika jaoks. Hinnanguliselt suureneb CO2 kontsentratsiooni tõus 400 ppm-ni ja maakera keskmise temperatuuri tõus 0,5 °C võrra nendes tingimustes nisusaak 7–10%. Kuid õhutemperatuuri tõus põhjapoolsetel laiuskraadidel avaldub eriti talvel ja põhjustab äärmiselt ebasoodsaid sagedasi talviseid sulasid, mis võivad põhjustada taliviljade külmakindluse nõrgenemist, saagi külmumist ja jääkooriku kahjustamist. Sooja hooaja prognoositav tõus tingib vajaduse valida uusi pikema kasvuperioodiga sorte.

Mis puudutab Venemaa peamiste põllumajanduskultuuride saagikuse prognoose, siis näib, et jätkuv pinna keskmise õhutemperatuuri tõus ja СО 2 tõus atmosfääris peaks avaldama positiivset mõju. Ainuüksi atmosfääri süsinikdioksiidi sisalduse suurenemise mõju võib suurendada juhtivate põllukultuuride – C 3 taimede (teravili, kartul, peet jne) – tootlikkust keskmiselt 20–30%, samas kui C. 4 taime (mais, hirss, sorgo, amarant), see kasv on tühine. Kuid soojenemine toob ilmselgelt kaasa atmosfääri niiskuse taseme languse umbes 10%, mis raskendab põllumajandust, eriti Euroopa territooriumi lõunaosas, Volga piirkonnas, Lääne- ja Ida-Siberi stepipiirkondades. . Siin võib oodata mitte ainult toodete kogumise vähenemist pinnaühiku kohta, vaid ka erosiooniprotsesside (eriti tuulega seotud) arengut, muldade kvaliteedi halvenemist, sealhulgas huumuse kadu, sooldumist ja suurte piirkondade kõrbestumist. alad. Leiti, et kuni 1 m paksuse atmosfääri pinnakihi küllastumine liigse CO 2 -ga võib reageerida "kõrbeefektile". See kiht neelab tõusvaid soojusvoogusid, mistõttu selle süsihappegaasiga rikastamise tulemusena (praeguse normiga võrreldes 1,5 korda) tõuseb kohalik õhutemperatuur otse maapinnal mitu kraadi keskmisest temperatuurist kõrgemaks. Niiskuse aurustumise kiirus pinnasest suureneb, mis viib selle kuivamiseni. Selle tõttu võib riigis tervikuna väheneda teravilja, sööda, suhkrupeedi, kartuli, päevalilleseemnete, köögiviljade jms tootmine. Selle tulemusena muutuvad proportsioonid rahvastiku jaotumise ja peamiste põllumajandussaaduste liikide tootmise vahel.

Seetõttu on maismaaökosüsteemid väga tundlikud CO 2 sisalduse suurenemise suhtes atmosfääris ja neelavad fotosünteesi käigus liigset süsinikku, mis omakorda aitavad kaasa atmosfääri süsinikdioksiidi kasvule. Samavõrd olulist rolli atmosfääri CO2 taseme kujunemisel mängivad pinnase hingamise protsessid. On teada, et praegune kliima soojenemine põhjustab anorgaanilise süsiniku suurenenud eraldumist muldadest (eriti põhjapoolsetel laiuskraadidel). Mudelarvutused, mis viidi läbi, et hinnata maismaaökosüsteemide reageerimist globaalsetele kliimamuutustele ja СО 2 taset atmosfääris, näitasid, et ainult СО 2 tõusu korral (ilma kliimamuutusteta) väheneb fotosünteesi stimulatsioon kõrgete väärtuste korral. СО 2, kuid süsiniku eraldumine muldadest suureneb, kuna see koguneb taimestikku ja pinnasesse. Kui CO2 sisaldus atmosfääris stabiliseerub, langeb ökosüsteemide netoproduktsioon (sellest tulenev süsiniku voog elustiku ja atmosfääri vahel) kiiresti nullini, kuna fotosünteesi kompenseerib taimede ja muldade hingamine. Nende arvutuste kohaselt võib maismaaökosüsteemide reaktsioon kliimamuutustele ilma CO2 kasvu mõjuta olla globaalse süsinikuvoo vähenemine atmosfäärist elustikusse, mis on tingitud põhjapoolsete ökosüsteemide suurenenud mullahingamisest ja neto primaartoodangu vähenemisest. troopikas mulla niiskusesisalduse languse tagajärjel. Seda tulemust toetavad hinnangud, et soojenemise mõju mulla hingamisele kaalub üles mõju taimede kasvule ja vähendab mulla süsiniku ladestumist. Globaalse soojenemise ja atmosfääri CO 2 kasvu koosmõju võib suurendada ökosüsteemide globaalset netotoodangut ja süsiniku neeldumist elustikusse, kuid mullahingamise märkimisväärne suurenemine võib selle äravoolu talvel ja kevadel kompenseerida. On oluline, et need maismaaökosüsteemide reaktsioonide prognoosid sõltuvad oluliselt taimekoosluste liigilisest koosseisust, toitainetega varustatusest, puuliikide vanusest ja varieeruvad oluliselt kliimavööndite piires.

* * * Petitsiooni lisas esitatud andmete eesmärk oli, nagu märgitud, takistada 1997. aasta Kyoto rahvusvahelisel kohtumisel koostatud ja 1998. aasta märtsist 1999. aasta märtsini allakirjutamiseks avatud dokumendi vastuvõtmist. Nagu näitavad tulemused. Buenos-Aireses (november 1998) toimunud kohtumisel ei ole tõenäoline, et mitmed tööstuslikult arenenud osariigid ja eelkõige Ameerika Ühendriigid sellele dokumendile alla kirjutaksid. Sellega seoses on vaja täiustada globaalse kliimamuutuse probleemi lahendamise strateegiat.

The World Watch Institute'i asedirektor K. Flavin peab algatusrühma loomist edasise liikumise vajalikuks elemendiks. See hõlmab riike (eelkõige Euroopat ja Ladina-Ameerikat), kes allkirjastasid protokolli Kyotos, suuremaid linnu, "konstruktiivselt mõtlevaid korporatsioone ja ettevõtteid" (British Petroleum, Enron Corporation, Royal Deutsch Shell jne), toetades aktiivselt piiride piiramist. kasvuhoonegaaside heitkoguseid ja osaleda saastekvootidega kauplemisel põhinevas heitkoguste piiramise protsessis.

Meie hinnangul võiks energiasäästlike tehnoloogiate kasutuselevõtt ja taastuvate energiaallikate kasutamine olla oluliseks panuseks selle probleemi lahendamiseks.

Kirjandus

1 Robinson A.B., Baliunas S.L., Soon W., Robinson Z.W. Suurenenud atmosfääri süsinikdioksiidi mõju keskkonnale. Petitsioon koos ülevaatega saadeti uurimisinstituutidele ja üksikutele teadlastele palvega see allkirjastada ja seejärel kolleegide vahel levitada. Pöördumise ja arvustuse koopia vene ja inglise keeles on saadaval Priroda toimetuses.

2 Täpsemalt vt: N.S. Sidorenkov. Aastatevahelised kõikumised atmosfääri-ookeani-Maa süsteemis // Priroda. 1998. nr 7. S.26-34.

3 Klimenko V.V., Klimenko A.V., Snytin S.Yu., Fedorov M.V. // Soojusenergeetika. 1994. nr 1. S.5-11.

4 Corti S., Molteni F., Palmer T.N. // Loodus. 1999. V. 398. nr 6730. Lk.799-802.

5 Tett S.F.B., Stott P.S., Allen M.R., Ingram W.J., Mitchell J.F.B. // Loodus. 1999. V.399. nr 6736. Lk.569-572.

16 Mokronosov A.T. Fotosüntees ja СО 2 sisalduse muutumine atmosfääris // Priroda. 1994. nr 7. S.25-27.

17 Skurlatov Yu.I. ja muud Sissejuhatus ökoloogilisesse keemiasse. M., 1994.S. 38.

18 Romanenko G.A., Komov N.V., Tyutjunnikov A.I. Kliimamuutused ja selle protsessi võimalikud tagajärjed põllumajanduses // Venemaa maavarad, nende kasutamise tõhusus. M., 1995. S. 87-94.

19 Mingkui C., Woodward F. I. // Loodus. 1998. V. 393. nr 6682. Lk.249-252.

8. lk 10-st

Süsinikdioksiidi roll Maa atmosfääris.

Viimasel ajal on õhus suurenenud süsihappegaasi kontsentratsioon, mis toob kaasa muutuse Maa kliimas.

Süsinik (C) sisaldub atmosfääris peamiselt süsihappegaasina (CO 2) ning vähesel määral metaani (CH 4), süsinikmonooksiidi ja teiste süsivesinikena.

Maa atmosfääri gaaside puhul kasutatakse terminit "gaasi eluiga". See on aeg, mille jooksul gaas täielikult uueneb, s.t. aeg, mille jooksul satub atmosfääri sama palju gaasi, kui see sisaldab. Nii et süsinikdioksiidi puhul on see aeg 3–5 aastat, metaani puhul 10–14 aastat. CO oksüdeerub mõne kuu jooksul CO 2 -ks.

Biosfääris on süsiniku väärtus väga kõrge, kuna see on osa kõigist elusorganismidest. Elusolendite sees sisaldub süsinik redutseeritud kujul ja väljaspool biosfääri - oksüdeeritud kujul. Seega tekib elutsükli keemiline vahetus: СО 2 ↔ elusaine.

Süsiniku allikad Maa atmosfääris.

Süsinikdioksiidi esmaseks allikaks on vulkaanid, mille purske käigus paiskub atmosfääri tohutul hulgal gaase. Osa sellest süsinikdioksiidist tekib iidsete lubjakivide termilisel lagunemisel erinevates metamorfismitsoonides.

Süsinik satub Maa atmosfääri ka metaani kujul orgaaniliste jääkide anaeroobse lagunemise tulemusena. Metaan hapniku mõjul oksüdeerub kiiresti süsinikdioksiidiks. Peamised metaani tarnijad atmosfääri on troopilised metsad ja sood.

CO 2 migratsioon biosfääris.

CO 2 migratsioon toimub kahel viisil:

- Esimese meetodi puhul neeldub CO 2 Maa atmosfäärist fotosünteesi käigus ja osaleb orgaaniliste ainete tekkes, millele järgneb mattumine maapõue mineraalide kujul: turvas, õli, põlevkivi.

- Teise meetodi puhul osaleb süsinik hüdrosfääris karbonaatide tekkes. CO 2 läheb H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2. Seejärel toimub kaltsiumi (harvemini magneesiumi ja raua) osalusel karbonaatide sadestumine biogeensel ja abiogeensel viisil. Ilmuvad paksud lubjakivi ja dolomiidikihid. Vastavalt A.B. Ronovi sõnul oli orgaanilise süsiniku (Corg) ja karbonaatsüsiniku (Ccarb) suhe biosfääri ajaloos 1:4.

Geokeemiline süsinikuring.

Süsinikdioksiidi eraldamine atmosfäärist.

Süsinikdioksiidi Maa atmosfäärist eraldavad rohelised taimed fotosünteesi käigus, mille viib läbi energiat kasutav pigment klorofüll päikesekiirgus... Taimed muudavad atmosfäärist saadava süsihappegaasi süsivesikuteks ja hapnikuks. Süsivesikud osalevad taimedes orgaaniliste ühendite tekkes ja hapnik vabaneb tagasi atmosfääri.

Süsinikdioksiidi sidumine.

Väga väike osa selle kogumassist osaleb aktiivsöe tsüklis. Suur kogus süsihapet säilib fossiilsete lubjakivide ja muude kivimite kujul. Maa atmosfääri süsihappegaasi ja ookeanivee vahel on omakorda liikuv tasakaal.

Tänu kõrgele paljunemiskiirusele toodavad taimeorganismid (eriti madalamad mikroorganismid ja mere fütoplankton) orgaanilise aine kujul umbes 1,5-10 11 tonni süsinikku aastas, mis vastab 5,86-10 20 J (1,4-10 20 cal) energiast...

Taimi söövad osaliselt loomad, nende suremisel ladestub orgaaniline aine sapropeeli, huumuse, turba kujul, millest omakorda tekivad paljud teised kaustobioliitid - kivisüsi, õli, põlevad gaasid.

Orgaaniliste ainete lagunemisprotsessides, nende mineraliseerumisel mängivad suurt rolli bakterid (näiteks mädanevad), aga ka paljud seened (näiteks hallitus).

Peamised süsinikuvarud on seotud olekus (peamiselt karbonaatide koostises) Maa settekivimites, märkimisväärne osa on lahustunud ookeani vetes, suhteliselt väike osa on õhus.

Süsiniku koguste suhe Maa litosfääris, hüdrosfääris ja atmosfääris on ajakohastatud arvutuste kohaselt 28 570: 57: 1.

Kuidas süsihappegaas Maa atmosfääri tagasi jõuab?

Süsinikdioksiid eraldub Maa atmosfääri:

- elusorganismide hingamise ja nende surnukehade lagunemise, karbonaatide lagunemise, käärimis-, lagunemis- ja põlemisprotsesside käigus;

- rohelised taimed, neelavad päeva jooksul fotosünteesi käigus atmosfäärist süsinikdioksiidi, öösel suunatakse osa sellest tagasi;

- vulkaanide tegevuse tulemusena, mille gaasid koosnevad peamiselt süsihappegaasist ja veeaurust. Kaasaegne vulkanism põhjustab keskmiselt 2 · 10 8 tonni CO 2 eraldumist aastas, mis moodustab vähem kui 1% inimtekkelise süsinikdioksiidi heitkogusest. heide (eraldub inimtegevusest);

- inimeste tööstusliku tegevuse tulemusena, mis on viimastel aastatel võtnud süsinikuringes erilise koha. Fossiilkütuste massiline põletamine toob kaasa süsinikusisalduse suurenemise atmosfääris, kuna ainult 57% inimkonna toodetud süsinikdioksiidist töödeldakse taimedega ja neelab hüdrosfääri. Metsade massiline raadamine toob kaasa ka süsihappegaasi kontsentratsiooni tõusu õhus.

See oli artikkel " Süsinikdioksiid Maa atmosfääris. ". Loe edasi: « Argoon Maa atmosfääris - sisaldus atmosfääris on 1%.«

Süsinikdioksiid atmosfääris

Süsinikdioksiid (CO2) Maa atmosfääris läbib teed, mis meenutab ähmaselt lapsepõlvest kõigile teadaolevat veeringet looduses. Selle tähendus taandub asjaolule, et CO2 ilmub õhku looduslike ja inimtekkeliste protsesside tulemusena ja seejärel osaliselt eemaldatakse atmosfäärist ning osaliselt koguneb selle ülemistesse kihtidesse ja mõjutab kliimat.

CO2 jaotus Maa atmosfääris

Paljude sajandite jooksul kuni tööstusrevolutsiooni alguseni olid CO2 tekke peamisteks allikateks looduslikud protsessid: vulkaanipursked, orgaaniline lagunemine, metsatulekahjud ja loomade hingamine. Aga umbes 18. sajandi keskpaigast. CO2 sisaldust õhus hakkab oluliselt mõjutama inimese tööstuslik tegevus, eelkõige need liigid, mis on seotud fossiilsete kütuste (nafta, kivisüsi, põlevkivi, maagaas jne) põletamise ja tsemendi tootmisega. Nende arvele langeb umbes 75% inimtekkeliste CO2 heitkogustest. Ülejäänud 25% eest vastutab maakasutus, eelkõige aktiivne metsaraie.

Osa CO2-st eemaldatakse õhust, kuna see lahustub ookeanis ja imendub taimedesse. Taimed aga mitte ainult ei ima süsihappegaasi, vaid ka vabastavad seda: hingamise käigus "hingavad sisse" hapnikku ja "välja hingavad" CO2. Seega on süsinikdioksiidi atmosfääris alati olemas; küsimus on ainult selles, kui palju seda.

Viimastel aastakümnetel on CO2 sisaldus kasvanud kiiremini kui kunagi varem dokumentaalajaloo ajaloos. 1750. aastal oli CO2 kontsentratsioon atmosfääris umbes 270 ppm ja alles enam kui kahesaja aasta pärast, 1958. aastaks, „roomas“ see 320 ppm tasemele. Veel viiskümmend aastat – ja hüpe koguni 60 punkti võrra: 2005. aastal oli CO2 sisaldus atmosfääris 380 ppm. Aastal 2010 - juba 395 ppm. Ja hiljuti teatasid teadlased, et süsinikdioksiidi sisaldus ületas 400 ppm ja see ei naase lähitulevikus. Näib, et on aeg entsüklopeediad ümber kirjutada.

Muide, Maa ajaloos on olnud palju suurema süsihappegaasisisaldusega perioode. Neli miljardit aastat tagasi sisaldas meie noore planeedi atmosfäär koguni 90% CO2-st. Tõsi, elu polnud sel ajal veel alanud: hapnikku polnud üldse. Taimed ilmusid 2,5 miljardit aastat tagasi ja kõik läks korda.

Peab ütlema, et 400 ppm piir on juba varem ületatud. CO2 sisaldus atmosfääris muutub aastaringselt, saavutades maksimumi mais. Nii et süsihappegaasi kontsentratsiooni kevad-suvine tõus teadlastes muret ei tekitanud. 2015. aasta mais küündis CO2 tase isegi Antarktikas 400 ppm-ni, mida pole juhtunud juba 4 miljonit aastat! Kuid teisest küljest on september traditsiooniliselt aasta madalaim CO2 tase atmosfääris. Seetõttu on septembris saavutatud 400 ppm piiri ületamine selgeim tõend süsihappegaasi hulga kontrollimatust suurenemisest õhus.

Süsinikdioksiid ja meie

Mis saab meist selles "uues neljasaja pipimaailmas", kuidas õnnestus lääne ajakirjandusel meie planeet ristida? Sellele võib vastata lühidalt: globaalne soojenemine.

Globaalne soojenemine algas juba ammu ja see on otseselt seotud süsinikdioksiidi sisaldusega atmosfääris. Asi on selles, et CO2 pole lihtsalt gaas, vaid kasvuhoonegaas. CO2 on äärmiselt inertne ja ei reageeri teiste keemiliste elementidega. Tänu sellele koguneb ta Maa atmosfääri, kus hoiab oma pinnalt soojuskiirgust kinni ja takistab selle tagasipöördumist avakosmosesse. See on kasvuhooneefekt.

Kasvuhooneefekt on meie meelest nii tugevalt seotud globaalse soojenemisega, et tavaliselt seostatakse seda millegi negatiivsega. Samal ajal oleme kasvuhooneefekti tõttu võlgu mugava elu eest Maal. Ilma kasvuhoonegaasideta (välja arvatud CO2, nende hulka kuuluvad veeaur, metaan ja osoon) oleks planeedi keskmine temperatuur –15 ° С, mitte + 15 ° С, nagu praegu.

Kuid kasvuhoonegaaside sisalduse kontrollimatu suurenemine toob kaasa kasvuhooneefekti suurenemise, mis omakorda toob kaasa globaalse soojenemise. Kõik on sellest kuulnud ja suhtuvad sellesse sageli irooniaga, mõnikord isegi kahtlustavalt: kas see pole ökokütuse tootjate vandenõu? Asi on selles, et me ei näe igapäevaelus mingeid märke globaalsest soojenemisest.

Tõepoolest, globaalne soojenemine on aeglane protsess. Gröönimaa ei sula ei homme ega ülehomme ega isegi saja aasta pärast. New Yorki ei uhu hiiglaslikku lainet nagu katastroofifilmides. See ujutatakse üle järk-järgult: linn peab tõusva ookeani rünnaku all taganema. Vaikse ookeani väikesed saared kaovad Maa (õigemini mere) pinnalt. Märjad piirkonnad muutuvad veelgi niiskemaks ja kuivad piirkonnad veelgi kuivemaks. Esimeses sigivad haigusi kandvad putukad ning teises algab terav toidu- ja joogiveepuudus. Värske liustikuvee sissevool ookeani muudab soojade ja külmade hoovuste kulgu, mis ähvardab põhjapoolkeral külmahoogude ja planeedi ümber puhkevate orkaanidega. Pole vaja jätkata: isegi kui väike osa neist ennustustest tõeks läheb, on inimkonnal raske.

Vahepeal on aasta keskmine temperatuur kogu maailmas rekordeid purustanud juba kolmandat aastat järjest. 2016. aastat nimetatakse viimase 150 aasta kuumimaks aastaks. Teadlased on leidnud, et Maa atmosfäär on eelindustriaalse perioodiga võrreldes soojenenud 1,45 °C võrra. Kuju võib tunduda tühine, kuid sellest on jää sulamiseks enam kui piisav.

Vaata ise:

Jää sulav (NASA fotod)

San Diego California ülikooli Scrippsi okeanograafiainstituudi teadlased teatatud USA Today, et süsihappegaasi sisaldus Maa atmosfääris on saavutanud viimase 800 tuhande aasta kõrgeima taseme. Nüüd on see 410 ppm (osa miljoni kohta). See tähendab, et igas kuupmeetris õhus on süsihappegaasi maht 410 ml.

Süsinikdioksiid atmosfääris

Süsinikdioksiid ehk süsihappegaas täidab meie planeedi atmosfääris olulist funktsiooni: see laseb läbi osa Päikesest lähtuvast kiirgusest, mis soojendab Maad. Kuna aga gaas neelab ka planeedi poolt eralduva soojuse, aitab see kaasa kasvuhooneefektile. Seda peetakse globaalse soojenemise peamiseks teguriks.

Süsinikdioksiidi sisalduse pidev tõus atmosfääris sai alguse tööstusrevolutsiooni hetkest. Enne seda ei ületanud kontsentratsioon kordagi 300 ppm. Selle aasta aprillis pandi paika viimase 800 tuhande aasta kõrgeim keskmine mark. Esimest korda registreeriti 410 ppm näitaja Hawaii õhukvaliteedi seirejaamas 2017. aasta aprillis, kuid siis oli tegu pigem erakorralise juhtumiga. 2018. aasta aprillis sai see hind kogu kuu keskmiseks. Süsinikdioksiidi kontsentratsioon on alates Scrippsi instituudi teadlaste vaatluste algusest kasvanud 30%.

Miks kontsentratsioon tõuseb

CO2 uurimisprogrammi juht, Scrippsi instituudi teadlane Ralph Keeling usub, et süsihappegaasi kontsentratsioon atmosfääris kasvab jätkuvalt tänu sellele, et põletame pidevalt kütust. Nafta, gaasi ja kivisöe rafineerimisel eralduvad atmosfääri kasvuhoonegaasid, nagu süsinikdioksiid ja metaan. Gaasid on põhjustanud Maa temperatuuri tõusu viimase sajandi jooksul tasemeni, mida ei saa seletada loodusliku muutlikkusega. See on üldteada tõsiasi, kuid keegi ei võta meetmeid olukorra parandamiseks.

Maailma meteoroloogiaorganisatsioon ütles omakorda, et kasvuhoonegaaside suurenemine aitab kaasa kliimamuutustele ja muudab "planeedi tulevaste põlvkondade jaoks ohtlikumaks ja ebasõbralikumaks". Selle probleemiga tuleb tegeleda ülemaailmsel tasandil ja seda tuleb teha võimalikult kiiresti.

Kui leiate vea, valige tekstiosa ja vajutage Ctrl + Enter.