Wygląda na to, że Ziemia przekroczyła przełomowy próg podczas globalnego ocieplenia.

Zwykle we wrześniu poziom dwutlenku węgla (CO2) w atmosferze jest minimalny. Stężenie to jest punktem odniesienia, względem którego mierzone są wahania poziomu gazów cieplarnianych w ciągu następnego roku. Jednak we wrześniu tego roku poziomy CO2 pozostają wysokie, wynoszące około 400 ppm, a wielu naukowców uważa, że ​​stężenie gazów cieplarnianych nie spadnie poniżej tego progu w ciągu naszego życia.

Ziemia gromadziła CO2 w atmosferze nieprzerwanie od czasu rewolucji przemysłowej, ale poziom 400 ppm tworzy nowy wskaźnik, którego nie widziano na naszej planecie od milionów lat.

„Ostatni raz, kiedy CO2 w atmosferze naszej planety wynosił 400 ppm, miał miejsce około 3,5 miliona lat temu, a klimat w tamtym czasie bardzo różnił się od dzisiejszego” – powiedział Christianowi adiunkt w Szkole Badań Morskich i Atmosferycznych. Science Monitor przez e-mail Phenomena na State University of New York w Stony Brook David Black.

„W szczególności w Arktyce (na północ od 60 szerokości geograficznej) było znacznie cieplej niż dzisiaj, a poziom morza na planecie był o 5–27 metrów wyższy niż obecny” – powiedział Black.

„Wtedy atmosfera zajęła miliony lat, zanim poziom CO2 w niej osiągnął 400 ppm. I zajęło miliony lat, zanim spadła do 280 ppm (było to w przededniu rewolucji przemysłowej). Klimatolodzy są bardzo zaniepokojeni, że ludzie w ciągu zaledwie kilku stuleci zrobili to, co natura zrobiła przez miliony lat, przy czym większość tych zmian nastąpiła w ciągu ostatnich 50-60 lat.”

Globalne stężenie CO2 od kilku lat okresowo wzrasta powyżej 400 ppm; Jednak w letnim okresie wegetacyjnym znaczna część dwutlenku węgla znajdującego się w atmosferze jest pochłaniana w procesie fotosyntezy, przez co przez większą część roku poziom CO2 jest poniżej tego poziomu.

Kontekst

Szklarniowe szaleństwo

Wprost 15.12.2015

Świat jest źle przygotowany na globalne ocieplenie

The Globe and Mail 05.09.2016

Katastrofa klimatyczna w Europie

Dagbladet 05/02/2016

Czas zająć się klimatem

Konsorcjum Projektów 26.04.2016

Trujący klimat

Die Welt 18.01.2016
Jednak w wyniku działalności człowieka (głównie ze względu na spalanie paliw kopalnych) do atmosfery emitowane jest coraz więcej CO2, a roczne minimum zbliżało się do granicy 400 ppm. Naukowcy obawiają się, że w tym roku planeta osiągnęła punkt bez powrotu.

„Czy to możliwe, że w październiku 2016 r. wskaźnik miesięczny był poniżej września, spadając poniżej 400 ppm? Praktycznie nie ”- napisał dyrektor programu w Instytucie Oceanografii. Skrypty autorstwa Ralpha Keelinga.

W przeszłości zdarzały się przypadki, gdy poziom CO2 spadał poniżej poprzednich wartości z września, ale są to niezwykle rzadkie. Zdaniem naukowców nawet jeśli od jutra świat całkowicie przestanie emitować do atmosfery dwutlenek węgla, jego stężenie przez kilka lat utrzyma się powyżej 400 ppm.

„W najlepszym przypadku (w tym scenariuszu) możemy spodziewać się stabilizacji w najbliższej przyszłości, a zatem poziom CO2 raczej się nie zmieni. Ale za mniej więcej 10 lat zacznie spadać ”- powiedział Climate Central główny klimatolog NASA, Gavin Schmidt. „Moim zdaniem nie zobaczymy już miesięcznej stawki poniżej 400 ppm”.

Chociaż wzrost stężenia CO2 w atmosferze jest powodem do niepokoju, należy zauważyć, że sam znak 400 ppm jest bardziej odniesieniem dla trasy niż twardym wskaźnikiem, który zapowiada klimatyczną apokalipsę dla świata.

„Ludzie uwielbiają zaokrąglone liczby” — mówi Damon Matthews, profesor środowiska na Uniwersytecie Concordia w Montrealu. „To bardzo symboliczne, że równolegle ze wzrostem CO2 globalna temperatura przekroczyła o jeden stopień poziom sprzed epoki przemysłowej”.

Oczywiście wskaźniki te są w większości symboliczne, ale są prawdziwą ilustracją trajektorii, jaką podąża ziemski klimat.

„Stężenie CO2 jest nieco odwracalne, ponieważ rośliny pochłaniają dwutlenek węgla” – mówi dr Matthews. „Ale temperatura powstająca w wyniku takich zmian, przy braku ludzkiego wysiłku, jest nieodwracalna”.

Dwutlenek węgla w postaci gazu cieplarnianego nie tylko przyczynia się do globalnego ocieplenia, ale także negatywnie wpływa na stan oceanów na świecie poprzez swoje zakwaszenie. Gdy dwutlenek węgla rozpuszcza się w dużych ilościach w wodzie, część z niego przekształca się w dwutlenek węgla, który reaguje z cząsteczkami wody, tworząc jony wodorowe, co zwiększa kwasowość środowiska oceanicznego. To z kolei prowadzi do bielenia koralowców i zaburza cykl życiowy małych organizmów, co również negatywnie wpływa na większe organizmy znajdujące się dalej w łańcuchu pokarmowym.

Wiadomość o progu 400 ppm pojawia się, gdy światowi przywódcy podjęli szereg kroków w celu ratyfikacji porozumienia paryskiego w sprawie zmian klimatu, którego celem jest systematyczne ograniczanie emisji dwutlenku węgla na całym świecie począwszy od 2020 roku.

Kraje ratyfikujące porozumienie mają dużo do zrobienia.

„Aby zredukować poziomy CO2 w atmosferze w skali kilku stuleci, musimy nie tylko wykorzystywać i rozwijać niewęglowe źródła energii; musimy także fizycznie, chemicznie i biologicznie usunąć CO2 z atmosfery, mówi Black. „Istnieje technologia usuwania atmosferycznego CO2, ale w skali istniejącego problemu nie ma ona jeszcze zastosowania”.

Wiaczesław Wiktorowicz Aleksiejew, doktor fizyki i matematyki, kierownik Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii Wydziału Geografii Moskiewskiego Uniwersytetu im. Łomonosowa. Specjalista z zakresu modelowania matematycznego i fizycznego układów geofizycznych.

Sofya Valentinovna Kiseleva, kandydatka nauk fizycznych i matematycznych, starszy pracownik naukowy w tym samym laboratorium. Zajmuje się modelowaniem fizycznym procesów transportu dwutlenku węgla, problematyką współczesnych zmian klimatycznych.

Nadieżda Iwanowna Czernowa, kandydatka nauk biologicznych, starszy pracownik naukowy w tym samym laboratorium. Zajmuje się środowiskowymi aspektami wykorzystania energii słonecznej, problematyką racjonalnego wykorzystania zasobów naturalnych.

Na początku 1998 r. były prezes Narodowej Akademii Nauk USA F. Zeitz złożył petycję do środowiska naukowego wzywając rządy Stanów Zjednoczonych i innych krajów do odrzucenia podpisania porozumień osiągniętych w Kioto w grudniu 1997 r. w sprawie ograniczenia emisji gazów cieplarnianych emisje. Petycji towarzyszył dokument informacyjny zatytułowany „Wpływ na środowisko rosnącego atmosferycznego dwutlenku węgla”. Zawierał wybór opublikowanych wyników badań, które miały udowodnić nie tylko brak dowodów empirycznych na poparcie przewidywanego przyszłego ocieplenia klimatu przez wielu naukowców, ale także niezaprzeczalne korzyści dla ludzkości ze wzrostu emisji gazów cieplarnianych. W przeglądzie postawiono następujące tezy.

Obecny wzrost atmosferycznego CO 2 następuje po prawie 300-letnim okresie ocieplenia. Dlatego wzrost ten może nie być wynikiem działalności człowieka, ale konsekwencją naturalnego procesu – intensyfikacji uwalniania CO2 przez ocean wraz ze wzrostem temperatury wody. Ponadto, w porównaniu z rocznym antropogenicznym uwalnianiem węgla do atmosfery (5,5 Gt), jego zawartość nawet w zbiornikach funduszu mobilnego (w atmosferze – ok. 750 Gt, warstwy powierzchniowe oceanu – 1000 Gt, przyziemne biota, w tym gleby i detrytus – ok. 2200 Rt) jest tak duża, że ​​antropogeniczny czynnik wzrostu CO2 w atmosferze trudno uznać za istotny.

Ponadto autorzy recenzji przytaczają liczne dane z pomiarów satelitarnych temperatury dolnej troposfery (na wysokości około 4 km) z lat 1958-1996. i zauważ, że od 1979 r. istnieje słaba negatywna tendencja w średniej globalnej temperaturze (–0,047 ° С w ciągu 10 lat). W Stanach Zjednoczonych w ciągu ostatnich 10 lat temperatura powietrza na powierzchni spadła o 0,08 ° С.

Jednocześnie dane stacji meteorologicznych podają pozytywne trendy w temperaturach warstwy powierzchniowej (+ 0,07 ° С przez 10 lat). Rozbieżność w wynikach prowadzi do tego, że symulacje przyszłych zmian klimatu oparte na danych dotyczących wzrostu temperatury prowadzą do niedokładnych prognoz. Omawiając komputerowe modele efektu cieplarnianego i ocieplenia klimatu, autorzy recenzji podkreślają, że klimat jest złożonym, nieliniowym układem dynamicznym. Niepewność wpływu np. oceanicznych prądów powierzchniowych, wymiany ciepła w oceanie, wilgotności, zachmurzenia itp. według autorów jest tak duża w porównaniu z wpływem CO 2 , że model szacuje współczesną temperaturę Oczywiście różnią się znacznie od dostępnych danych empirycznych. Liczne sprzężenia zwrotne systemu klimatycznego, słabo odzwierciedlone w modelach, również prowadzą do błędów w prognozach i niezgodności z rzeczywistością.

Krytykując jakość naziemnych pomiarów temperatury powietrza, autorzy recenzji odwołują się do efektu cieplnego obszarów zurbanizowanych, co zaburza rzeczywisty obraz zależności między wzrostem stężenia gazów cieplarnianych a zmianami temperatury atmosfery. W dzisiejszych zmianach klimatu nie ma nic niezwykłego; są to tylko zmiany naturalne spowodowane zarówno wewnętrznymi ziemskimi zmianami, jak i zewnętrznymi - w szczególności wahaniami aktywności słonecznej. Uzyskane dane satelitarne, jednak tylko dla czterech lat (1993-1997), zdaniem autorów, nie pokazują żadnych zmian poziomu morza, co przewidują modele globalnego ocieplenia. Liczba silnych tropikalnych huraganów na Atlantyku w latach 1940-1997 a maksymalna prędkość wiatru w nich spadła, co również jest sprzeczne zarówno z ideą globalnego ocieplenia, jak i wynikami modelu.

Należy w tym miejscu podkreślić, że powszechnie uznaje się istnienie kilkunastu czynników klimatotwórczych. Najważniejsze z nich to:

W badaniu V.V. Klimenko i współpracowników przeanalizowano wpływ tych czynników na bilans promieniowania w ciągu dekady i ostatniego stulecia. Rozważając sekularną zmienność klimatu, okazało się, że to akumulacja gazów cieplarnianych w atmosferze determinowała wzrost średniej globalnej temperatury o 0,5°C. Autorzy podkreślają jednak, że wyjaśnienie obecnych i przyszłych zmian klimatu jedynie czynnikiem antropogenicznym ma bardzo chwiejne podstawy, choć jego rola niewątpliwie wzrasta z czasem.

Szczególnie interesująca jest niedawna praca S. Corty'ego i jego współpracowników, w której obserwowane ocieplenie na półkuli północnej jest również związane głównie z naturalnymi zmianami reżimów cyrkulacji atmosferycznej. Co prawda jej autorzy podkreślają, że fakt ten nie może świadczyć o braku antropogenicznego wpływu na klimat. Szczegółową analizę modelową roli tych samych czynników klimatycznych we wzroście średniej temperatury powietrza przy powierzchni przeprowadzili niedawno brytyjscy naukowcy. Ich wyniki pokazują, że ocieplenie atmosfery nastąpiło w pierwszej połowie XX wieku. (w latach 1910-1940) spowodowane było głównie wahaniami aktywności słonecznej oraz, w mniejszym stopniu, czynnikami antropogenicznymi – gazami cieplarnianymi i troposferycznym aerozolem siarczanowym. W latach 1946-1996 naturalne wahania aktywności słonecznej i wulkanicznej mają tu niewielki wpływ na klimat w porównaniu z wpływem antropogenicznym.

Wpływ głównych czynników klimatotwórczych na zmianę średniej globalnej temperatury powierzchni. Szacunki udziału pokazujące rozrzut wartości: gazy cieplarniane i aerozole siarczanowe (białe prostokąty); aktywność słoneczna (wypełnione kropkami) i ich łączny wpływ (zacieniony). Czarne prostokąty pokazują wyniki obserwacji instrumentalnych. (Tett S.F.B., Stott P.A. i in. 1999.)

Analiza ciepłej biosfery okresu kredowego jako analogu przewidywanego ocieplenia przeprowadzona przez NM Chumakova wykazała, że ​​wpływ głównych czynników klimatotwórczych (oprócz dwutlenku węgla) jest niewystarczający, aby wyjaśnić ocieplenie tego wielkość w przeszłości. Efekt cieplarniany o wymaganej wielkości odpowiadałby wielokrotnemu wzrostowi zawartości CO 2 w atmosferze. Impulsem do ogromnych zmian klimatycznych w tym okresie rozwoju Ziemi było najprawdopodobniej dodatnie sprzężenie zwrotne między wzrostem temperatury oceanów i mórz a wzrostem stężenia atmosferycznego dwutlenku węgla.

We wspomnianym przeglądzie wiele uwagi poświęca się CO 2 jako „nawozowi”. Autorzy przytaczają dane dotyczące przyspieszenia wzrostu roślin przy zwiększonej zawartości dwutlenku węgla w atmosferze. W szczególności reakcja młodych sosen, młodych drzew pomarańczowych i pszenicy na wzrost zawartości CO2 w środowisku w zakresie od 400 do 800 ppm jest niemal liniowa i pozytywna. Stąd autorzy wnioskują, że dane te można łatwo przenieść na różne poziomy wzbogacenia CO 2 i na różne gatunki roślin. Autorzy przypisują również wzrost masy lasów w USA (o 30% od 1950 r.) efektowi rosnącej ilości dwutlenku węgla w atmosferze. Wskazuje się, że wzrost СО 2 wywiera większy efekt stymulujący na rośliny rosnące w bardziej suchych (stresujących) warunkach. A intensywny wzrost zbiorowisk roślinnych, zdaniem autorów przeglądu, nieuchronnie prowadzi do wzrostu całkowitej masy zwierząt i ogólnie pozytywnie wpływa na bioróżnorodność. Prowadzi to do optymistycznego wniosku: „W wyniku wzrostu CO 2 w atmosferze żyjemy w coraz korzystniejszych warunkach środowiskowych. Nasze dzieci będą cieszyć się życiem na Ziemi z wieloma innymi roślinami i zwierzętami. To wspaniały i nieoczekiwany dar rewolucji przemysłowej.”

Niemniej jednak wydaje nam się, że wiele danych załączonych do petycji jest raczej sprzecznych.

Chłodzenie zamiast ogrzewania?

Oczywiście wahania poziomu CO 2 w atmosferze miały miejsce w minionych epokach, ale zmiany te nigdy nie zachodziły tak szybko. Ale jeśli w przeszłości systemy klimatyczne i biologiczne Ziemi, ze względu na stopniowe zmiany składu atmosfery, „miały czas” przejść do nowego stabilnego stanu i znajdowały się w quasi-równowadze, to w okresie nowożytnym, przy intensywnej, niezwykle szybkiej zmianie składu gazowego atmosfery wszystkie systemy ziemskie opuszczają stan stacjonarny. I nawet jeśli przyjmiemy stanowisko autorów, którzy odrzucają hipotezę globalnego ocieplenia, to należy zauważyć, że konsekwencje takiego „wyjścia z quasi-stacjonarności”, w szczególności zmiany klimatyczne, mogą być bardzo poważne.

Ponadto według niektórych prognoz po osiągnięciu maksymalnego stężenia CO 2 w atmosferze zacznie ono spadać ze względu na zmniejszenie emisji antropogenicznych, pochłanianie dwutlenku węgla przez Ocean Światowy i biotę. W takim przypadku rośliny ponownie będą musiały dostosować się do zmienionego siedliska.

W przeglądzie z pewnością słusznie zauważono, że przy modelowaniu konsekwencji wzrostu CO 2 i innych gazów cieplarnianych w atmosferze, a także we współczesnych konstrukcjach teoretycznych, nie uwzględnia się wielu sprzężeń zwrotnych systemów klimatycznych, co prowadzi do błędnych prognoz, a nawet , jak zapewniają autorzy, na błędność samej idei globalnego ocieplenia. Jednak naszym zdaniem nie powinno to prowadzić do zaprzeczenia ewentualnego ocieplenia klimatu, ale do prawdopodobieństwa nieprzewidywalnych konsekwencji klimatycznych (na przykład odwrotny efekt - ochłodzenie w wielu regionach świata).

W tym względzie niezwykle interesujące są niektóre wyniki matematycznego modelowania złożonych konsekwencji możliwych zmian klimatu Ziemi. Eksperymenty z trójwymiarowym modelem połączonego systemu ocean-atmosfera przeprowadzone przez amerykańskich naukowców wykazały, że termohalinowa cyrkulacja północnoatlantycka (Prąd Północnoatlantycki) zwalnia w odpowiedzi na ocieplenie. Krytyczne stężenie CO 2 powodujące ten efekt mieści się w przedziale od dwóch do czterech przedprzemysłowych wartości CO 2 w atmosferze (jest to 280 ppm, podczas gdy obecne stężenie to ok. 360 ppm).

Wykorzystując prostszy model układu ocean-atmosfera, specjaliści przeprowadzili szczegółową analizę matematyczną opisanych powyżej procesów. Według ich obliczeń przy wzroście stężenia dwutlenku węgla o 1% rocznie (co odpowiada obecnemu tempu) Prąd Północnoatlantycki zwalnia, a przy zawartości CO2 750 ppm następuje jego załamanie – całkowite ustanie krążenia. Przy wolniejszym wzroście zawartości dwutlenku węgla w atmosferze (i temperatury powietrza) – np. o 0,5% rocznie, po osiągnięciu stężenia 750 ppm krążenie spowalnia, ale potem powoli wraca do normy. W przypadku przyspieszonego wzrostu gazów cieplarnianych w atmosferze i związanego z tym ocieplenia Prąd Północnoatlantycki załamuje się przy niższych stężeniach CO2 - 650 ppm. Przyczyną zmiany przepływu jest to, że ocieplenie powietrza gruntowego powoduje wzrost temperatury powierzchniowych warstw wody, a także wzrost ciśnienia pary nasyconej w rejonach północnych, a tym samym wzrost kondensacji, na skutek przez co zwiększa się masa odświeżonej wody na powierzchni oceanu na Północnym Atlantyku. Oba procesy prowadzą do wzrostu rozwarstwienia słupa wody i spowalniają (lub wręcz uniemożliwiają) ciągłe formowanie się zimnych wód głębokich na Północnym Atlantyku, gdy wody powierzchniowe, ochładzając się i stając się cięższe, opadają na obszary dna i następnie powoli przenieś się do tropików.

Badania nad tego rodzaju skutkami ocieplenia atmosfery, przeprowadzone niedawno przez R. Wooda i jego współpracowników, dostarczają jeszcze ciekawszego obrazu możliwych zdarzeń. Oprócz zmniejszenia całkowitego transportu atlantyckiego o 25%, przy obecnym tempie wzrostu gazów cieplarnianych, konwekcja zostanie „wyłączona” na Morzu Labradorskim, jednym z dwóch północnych ośrodków powstawania zimnych wód głębokich. Co więcej, może to nastąpić już w okresie 2000-2030.

Ewolucja maksymalnego osiadania południkowego przepływu Prądu Północnoatlantyckiego (wyniki obliczeń dla pięciu scenariuszy globalnego ocieplenia). I - stężenie CO2 osiąga 560 ppm, przepływ nieznacznie słabnie, a następnie powraca; II, IV - stężenie СО 2 - 650 i 750 ppm, tempo wzrostu СО 2 1% rocznie, krążenie jest zniszczone; III, V - 650 i 750 ppm, tempo wzrostu 0,5% rocznie, przepływ słabnie, potem wraca na niższy poziom.

Wskazane wahania Prądu Północnoatlantyckiego mogą nieść za sobą bardzo poważne konsekwencje. W szczególności, jeśli rozkład strumieni ciepła i temperatury odbiega od obecnego w regionie atlantyckim półkuli północnej, średnie temperatury powietrza na powierzchni nad Europą mogą znacznie spaść. Ponadto zmiany prędkości Prądu Północnoatlantyckiego i nagrzewanie się wód powierzchniowych mogą zmniejszyć absorpcję CO2 przez ocean (według wyliczeń wspomnianych specjalistów - o 30% przy podwojeniu stężenia dwutlenku węgla w powietrzu) , co powinno być brane pod uwagę zarówno w prognozach przyszłego stanu atmosfery, jak i scenariuszach emisji gazów cieplarnianych. Istotne zmiany mogą również zachodzić w ekosystemach morskich, w tym w populacjach ryb i ptaków morskich, w zależności nie tylko od konkretnych warunków klimatycznych, ale także od składników odżywczych, które są przenoszone na powierzchnię przez zimne prądy oceaniczne. W tym miejscu chcemy podkreślić niezwykle ważny punkt wspomniany powyżej: skutki wzrostu gazów cieplarnianych w atmosferze, jak widać, mogą być znacznie bardziej złożone niż równomierne ocieplenie atmosfery powierzchniowej.

Potencjalne zakłócenia ekosystemów

Symulując wymianę dwutlenku węgla należy wziąć pod uwagę wpływ na przenoszenie gazu stanu granicy między oceanem a atmosferą. Od wielu lat w doświadczeniach laboratoryjnych i terenowych badamy intensywność transportu СО 2 w układzie woda-powietrze. Rozważono wpływ warunków wiatrowych i falowych na wymianę gazową oraz rozproszonego ośrodka powstającego w pobliżu granicy faz między dwiema fazami (rozpryski nad powierzchnią, piana, pęcherzyki powietrza w słupie wody). Okazało się, że szybkość transferu gazu wraz ze zmianą charakteru fali z grawitacyjno-kapilarnej na grawitacyjną znacznie wzrasta. Efekt ten (oprócz podniesienia temperatury powierzchniowej warstwy oceanu) może dodatkowo przyczynić się do przepływu dwutlenku węgla między oceanem a atmosferą. Z drugiej strony znaczącym pochłaniaczem СО 2 z atmosfery są opady atmosferyczne, które, jak wykazały nasze badania, intensywnie wypłukują, oprócz innych zanieczyszczeń gazowych, dwutlenek węgla. Obliczenia wykorzystujące dane dotyczące zawartości rozpuszczonego dwutlenku węgla w wodzie opadowej i rocznej ilości opadów wykazały, że z deszczem może przedostać się do oceanu 0,2-1 Gt CO 2 rocznie, a całkowita ilość dwutlenku węgla wymytego z atmosfery może osiągnąć 0,7 -2,0 GT...

Wracając do tez autorów aneksu do petycji, zauważamy, że najbardziej kontrowersyjne wydają się dane dotyczące korzystności wzrostu СО 2 dla roślin zielonych. Faktem jest, że istnieje szereg danych naukowych, według których wzrost stężenia CO 2 w atmosferze, nawet bez uwzględnienia globalnego ocieplenia, może prowadzić do istotnej zmiany w strukturze i funkcjonowaniu ekosystemów, co może być niekorzystne dla roślin. Pozytywna reakcja na podwyższoną zawartość dwutlenku węgla w powietrzu, obserwowana w pojedynczej roślinie, nie musi oznaczać zwiększonego wzrostu zbiorowisk roślinnych jako całości.

Rozważania autorów dotyczące roli CO 2 jako stymulatora wzrostu tkwią w szczegółach fotosyntezy. Rzeczywiście, wzrost stężenia dwutlenku węgla może zintensyfikować ten proces, a tym samym sprzyjać wzrostowi roślin. Korzystają z tego tak zwane rośliny C 3 , które obejmują prawie wszystkie drzewa i wiele głównych upraw: ryż, pszenicę, ziemniaki, rośliny strączkowe. W roślinach C 3 w pierwszym etapie wiązania cząsteczka CO 2 wiąże się z difosforanem rybulozy zawierającym cukier 5-węglowy. W wyniku reakcji, która zachodzi pod działaniem enzymu karboksylazy difosforanu rybulozy, powstaje krótkotrwały niestabilny związek, w tym cukier 6-węglowy. Rozkłada się na dwie pochodne, z których każda zawiera trzy atomy węgla - stąd nazwa „rośliny C 3”. Tlen z powietrza atmosferycznego konkuruje z dwutlenkiem węgla o miejsce aktywne karboksylazy rybulozodifosforanowej. Jeśli O 2 wygrywa, roślina traci energię, ponieważ CO 2 nie jest utrwalany podczas wykorzystywania tlenu. Wraz ze wzrostem stężenia dwutlenku węgla wzrasta prawdopodobieństwo jego „zyskania” w konkurencji z O 2 o wiązanie się z centrum aktywnym enzymu. Rzeczywiście, w wielu eksperymentach, gdy stężenie CO 2 było ustawione na 600 ppm, fotooddychanie zmniejszyło się o 50%, a jego ograniczenie oznacza, że ​​roślina może wykorzystać więcej swojej energii do budowy tkanek. Jednak w tych roślinach, w warunkach podwyższonego stężenia CO2, w początkowej fazie eksperymentów obserwuje się wzmożoną fotosyntezę, ale po chwilowej aktywacji następuje jej zahamowanie. System transportowy rośliny jest poligeniczny, zależny od wielu czynników (energetycznych, hormonalnych itp.) i nie można go szybko odbudować. Dlatego przy przedłużonej ekspozycji rośliny na CO 2 w warunkach zwiększonego stężenia fotosynteza zmniejsza się z powodu nadmiernej akumulacji skrobi w chloroplastach.

Niemniej jednak w praktyce udowodniono znaczny wzrost przyrostu i akumulacji biomasy u roślin uprawianych przy podwyższonym stężeniu dwutlenku węgla, choć z czasem intensywność fotosyntezy maleje, zbliżając się do tego, co obserwuje się u roślin żyjących w atmosferze o normalny skład gazu. Ta rozbieżność tłumaczy się regulacyjnym wpływem dwutlenku węgla na funkcję wzrostu rośliny. Przedłużonemu utrzymywaniu rośliny w wysokim stężeniu CO 2 towarzyszy wzrost powierzchni liści, pobudzenie wzrostu pędów drugiego rzędu, względny wzrost udziału korzeni i organów spichrzowych w roślinie oraz zwiększona tuberyzacja. Funkcja wzrostu jest wzmocniona przez tworzenie nowego aparatu fotosyntetycznego. Wskazuje to na „podwójną” rolę CO 2 jako substratu w procesie fotosyntezy oraz jako regulatora procesów wzrostu. Wraz ze wzrostem poziomu dwutlenku węgla w atmosferze ustala się nowy stan stacjonarny układu, odpowiadający nowemu poziomowi dwutlenku węgla, co prowadzi do wzrostu wydajności głównie ze względu na wzrost objętości całego system fotosyntezy oraz, w mniejszym stopniu, ze względu na intensywność fotosyntezy na jednostkę powierzchni liścia.

Dobrze znaną techniką zwiększania intensywności i produktywności fotosyntezy jest zwiększanie stężenia dwutlenku węgla w szklarniach. Metoda ta pozwala na zwiększony przyrost biomasy. Jednak zmiana stężenia CO 2 wpływa na skład końcowych produktów fotosyntezy: stwierdzono, że przy wysokich stężeniach 14 CO 2, 14 C był zawarty głównie w cukrach, a przy niskich stężeniach w aminokwasach (serynie , glicyna itp.).

Ponieważ dwutlenek węgla z atmosfery jest częściowo pochłaniany przez opady i wody powierzchniowe, zawartość CO 2 w roztworze glebowym wzrasta, aw konsekwencji następuje zakwaszenie środowiska. W doświadczeniach przeprowadzonych w naszym laboratorium podjęto próbę zbadania cech wpływu rozpuszczonego w wodzie CO2 na akumulację biomasy przez rośliny. Kiełki pszenicy hodowano na standardowych wodnych pożywkach, w których rozpuszczony cząsteczkowy CO2 i jon wodorowęglanowy w różnych stężeniach służyły jako dodatkowe źródła węgla, oprócz węgla atmosferycznego. Osiągnięto to poprzez zmianę czasu nasycenia wodnego roztworu gazowym dwutlenkiem węgla. Okazało się, że początkowy wzrost stężenia CO 2 w pożywce prowadzi do stymulacji masy gruntowej i korzeniowej roślin pszenicy. Natomiast przy 2-3-krotnym przekroczeniu normalnej zawartości rozpuszczonego dwutlenku węgla zaobserwowano zahamowanie wzrostu korzeni roślin ze zmianą ich morfologii. Być może przy znacznym zakwaszeniu środowiska następuje spadek przyswajalności innych składników pokarmowych (azot, fosfor, potas, magnez, wapń). Dlatego przy ocenie ich wpływu na wzrost roślin należy wziąć pod uwagę pośredni wpływ zwiększonego stężenia CO 2 .

Podane w załączniku do petycji dane o nasileniu wzrostu roślin różnych gatunków i wieku pozostawiają bez odpowiedzi pytanie o warunki zaopatrzenia obiektów badań w pierwiastki biogenne. Należy podkreślić, że zmiana stężenia CO2 musi być ściśle zbilansowana zużyciem azotu, fosforu, innych składników pokarmowych, światła i wody w procesie produkcyjnym bez naruszania równowagi ekologicznej. W ten sposób zaobserwowano zwiększony wzrost roślin przy wysokich stężeniach CO 2 w środowisku bogatym w składniki odżywcze. Np. na terenach podmokłych u ujścia Zatoki Chesapeake (południowo-zachodnie Stany Zjednoczone), gdzie rosną głównie rośliny C 3, wzrost CO 2 w powietrzu do 700 ppm prowadził do intensyfikacji wzrostu roślin i wzrostu ich zagęszczenia . Analiza ponad 700 prac agronomicznych wykazała, że ​​przy wysokich stężeniach CO2 w środowisku plon ziarna był średnio o 34% wyższy (gdy do gleby zaaplikowano wystarczającą ilość nawozów i wody - zasoby, które obfitują tylko w zagospodarowane kraje). Aby podnieść produktywność upraw rolnych w obliczu rosnącego w powietrzu dwutlenku węgla, będzie to oczywiście wymagało nie tylko znacznych ilości nawozów, ale także środków ochrony roślin (herbicydów, insektycydów, fungicydów itp.) jako rozległe prace nawadniające. Uzasadniona jest obawa, że ​​koszty tych działań i konsekwencje dla środowiska będą zbyt duże i nieproporcjonalne.

Badania ujawniły również rolę konkurencji w ekosystemach, co prowadzi do zmniejszenia stymulującego działania wysokich stężeń CO2. Rzeczywiście sadzonki drzew tego samego gatunku w klimacie umiarkowanym (Nowa Anglia, USA) oraz w tropikach rosły lepiej przy wysokim stężeniu atmosferycznego CO 2 , jednak wspólna uprawa sadzonek różnych gatunków nie zwiększyła produktywności takie społeczności na tych samych warunkach. Jest prawdopodobne, że konkurencja o składniki odżywcze powstrzymuje reakcję rośliny na wzrost poziomu dwutlenku węgla.

Wysoka zawartość CO 2 w powietrzu może być niekorzystna dla tzw. roślin C 4 , których pierwszymi produktami fotosyntezy są związki czterech atomów węgla: kwas jabłkowy i asparaginowy, szczawiooctan. Do tej klasy zalicza się wiele ziół z suchych, gorących regionów tropikalnych i subtropikalnych, upraw rolniczych – kukurydzy, sorgo, trzciny cukrowej itp. Rośliny C 4 posiadają dodatkowy mechanizm karboksylacji – rodzaj pompy, która koncentruje CO 2 w pobliżu aktywnego centrum enzymu, pozwalając tym roślinom dobrze rosnąć przy normalnych stężeniach dwutlenku węgla. W roślinach C 4 w normalnych warunkach zużycie energii na fotooddychanie jest znacznie niższe, a zatem wydajność fotosyntezy jest wyższa niż u roślin C 3 . Mniej więcej to samo dzieje się z fotosyntezą, która jest charakterystyczna dla typowych sukulentów. Nazywa się to fotosyntezą CAM (metabolizm kwasów grubodziobowych). Rośliny CAM, podobnie jak rośliny C 4, wykorzystują zarówno ścieżki fotosyntezy C 3, jak i C 4, ale różnią się od roślin C 4 tym, że charakteryzują się rozdzieleniem tych ścieżek tylko w czasie, a nie w przestrzeni, jak w przypadku C 4 - rośliny.

Zatem wraz ze wzrostem stężenia dwutlenku węgla rośliny C3 znajdują się w korzystniejszej sytuacji niż rośliny C4 i CAM, a to z kolei może mieć bardzo poważne konsekwencje. Wiele roślin C 4 stanie się rzadkimi lub zagrożonymi wyginięciem. W agroekosystemach, przy uprawie roślin C 4, np. kukurydzy lub trzciny cukrowej, zwiększone stężenie CO 2 może prowadzić do spadku ich produktywności, a przewagę będą miały chwasty, które są głównie reprezentowane przez rośliny C 3 . W rezultacie możliwy jest znaczny spadek plonu.

W przypadku ocieplenia wzmożony wzrost roślin, które pochłaniają dwutlenek węgla z atmosfery, nie mogą zrekompensować przyspieszonego rozkładu materii organicznej. Jest to szczególnie ważne, ponieważ to w siedliskach na dużych szerokościach geograficznych, takich jak tundra, oczekuje się największego wzrostu temperatury. W strefie wiecznej zmarzliny, w miarę topnienia lodu, coraz więcej torfu będzie narażone na działanie mikroorganizmów rozkładających materię organiczną. Ten proces z kolei doprowadzi do większego uwalniania CO 2 i CH 4 do atmosfery. Szacuje się, że wraz ze wzrostem temperatury latem w tundrze o 4°C, do atmosfery zostanie dodatkowo uwolnione do 50% węgla z torfu, pomimo intensywniejszego wzrostu roślin. W tym pasie sama roślinność tundry jest ważnym czynnikiem klimatycznotwórczym, dlatego wraz z ociepleniem przesunięcie granicy lasu na północ będzie miało poważne konsekwencje. Zmieni się struktura bazy pokarmowej: porosty i mchy, które mają tendencję do obniżania temperatury, zostaną zastąpione przez roślinność krzewiastą, nieprzydatną dla jeleni. Ponadto wzrost głębokości pokrywy śnieżnej wpłynie niekorzystnie na przeżywalność pojawiającego się w tym czasie młodego stada.

Konkurencyjne wzajemne oddziaływanie roślin o ograniczonych zasobach składników pokarmowych wpłynie nie tylko na ekosystemy naturalne, ale także na ekosystemy stworzone przez człowieka. Wątpliwa jest zatem teza, że ​​przyszły wzrost poziomu CO 2 w atmosferze będzie prowadził do bogatszych zbiorów, a w konsekwencji do wzrostu produktywności zwierząt.

Badanie strategii adaptacyjnej i reakcji roślin na wahania głównych czynników wpływających na zmiany klimatu i charakterystykę środowiska umożliwiło doprecyzowanie niektórych prognoz. W 1987 roku przygotowano scenariusz agroklimatycznych konsekwencji współczesnych zmian klimatycznych i wzrostu CO 2 w atmosferze ziemskiej dla Ameryki Północnej. Według szacunków przy wzroście stężenia CO2 do 400 ppm i wzroście średniej globalnej temperatury przy powierzchni ziemi o 0,5°C plon pszenicy w tych warunkach wzrośnie o 7-10%. Jednak wzrost temperatury powietrza na północnych szerokościach geograficznych objawi się szczególnie zimą i spowoduje wyjątkowo niekorzystne, częste zimowe odwilże, co może prowadzić do osłabienia mrozoodporności upraw ozimych, zamarzania upraw i uszkodzenia ich przez skorupę lodową. Prognozowany wzrost w ciepłym sezonie spowoduje konieczność wyboru nowych odmian o dłuższym okresie wegetacyjnym.

Jeśli chodzi o prognozy plonów głównych upraw rolnych dla Rosji, wydaje się, że postępujący wzrost średnich temperatur powietrza na powierzchni i wzrost СО 2 w atmosferze powinien mieć pozytywny wpływ. Wpływ samego wzrostu dwutlenku węgla w atmosferze może zapewnić wzrost produktywności wiodących upraw rolniczych – roślin C 3 (zboża, ziemniaki, buraki itp.) – średnio o 20-30%, natomiast dla C 4 rośliny (kukurydza, proso, sorgo, amarantus), wzrost ten jest nieznaczny. Jednak ocieplenie oczywiście pociągnie za sobą spadek poziomu wilgotności powietrza o około 10%, co skomplikuje rolnictwo, zwłaszcza w południowej części terytorium Europy, w rejonie Wołgi, w stepowych regionach Syberii Zachodniej i Wschodniej . Można się tu spodziewać nie tylko spadku zbioru produktów na jednostkę powierzchni, ale także rozwoju procesów erozji (zwłaszcza wietrznej), pogorszenia jakości gleb, w tym utraty próchnicy, zasolenia i pustynnienia dużych obszary. Stwierdzono, że nasycenie warstwy powierzchniowej atmosfery o grubości do 1 m nadmiarem CO 2 może reagować na „efekt pustyni”. Warstwa ta absorbuje wznoszące się strumienie ciepła, dlatego w wyniku jej wzbogacenia dwutlenkiem węgla (1,5 razy w porównaniu z obowiązującą normą) lokalna temperatura powietrza bezpośrednio przy powierzchni ziemi będzie o kilka stopni wyższa od średniej temperatury. Zwiększy się szybkość parowania wilgoci z gleby, co doprowadzi do jej wysuszenia. Z tego powodu produkcja zbóż, pasz, buraków cukrowych, ziemniaków, słonecznika, warzyw itp. może się zmniejszyć w całym kraju. W rezultacie zmienią się proporcje między rozmieszczeniem ludności a produkcją głównych rodzajów produktów rolnych.

Ekosystemy lądowe są zatem bardzo wrażliwe na wzrost CO 2 w atmosferze, a pochłaniając nadmiar węgla w procesie fotosyntezy, z kolei przyczyniają się do wzrostu atmosferycznego dwutlenku węgla. Równie ważną rolę w kształtowaniu się poziomu CO2 w atmosferze odgrywają procesy respiracji gleby. Wiadomo, że obecne ocieplenie klimatu powoduje zwiększone uwalnianie węgla nieorganicznego z gleb (zwłaszcza na północnych szerokościach geograficznych). Obliczenia modelowe przeprowadzone w celu oceny reakcji ekosystemów lądowych na globalne zmiany klimatyczne i poziom СО 2 w atmosferze wykazały, że w przypadku tylko wzrostu СО 2 (bez zmian klimatycznych) stymulacja fotosyntezy spada przy wysokich wartościach СО 2, ale uwalnianie węgla z gleby wzrasta, ponieważ gromadzi się on w roślinności i glebie. Jeśli zawartość CO2 w atmosferze ustabilizuje się, produkcja netto ekosystemów (wynikający z tego przepływ węgla między biotą a atmosferą) szybko spada do zera, ponieważ fotosynteza jest kompensowana przez oddychanie roślin i gleby. Zgodnie z tymi obliczeniami, reakcją ekosystemów lądowych na zmiany klimatyczne bez wpływu wzrostu CO2 może być zmniejszenie globalnego strumienia węgla z atmosfery do bioty z powodu zwiększonego oddychania gleby w ekosystemach północnych i spadku produkcji pierwotnej netto w tropikach w wyniku spadku wilgotności gleby. Wynik ten jest poparty szacunkami, że wpływ ocieplenia na oddychanie gleby przewyższa jego wpływ na wzrost roślin i zmniejsza magazynowanie węgla w glebie. Połączony efekt globalnego ocieplenia i wzrostu CO2 w atmosferze może zwiększyć globalną produkcję netto ekosystemów i pochłanianie węgla przez biotę, ale znaczny wzrost oddychania gleby może zrekompensować ten spływ zimą i wiosną. Ważne jest, że te prognozy reakcji ekosystemów lądowych w znacznym stopniu zależą od składu gatunkowego zbiorowisk roślinnych, podaży składników pokarmowych, wieku gatunków drzew i różnią się znacznie w obrębie stref klimatycznych.

* * * Dane przedstawione w załączniku do petycji miały, jak wskazano, zapobiec przyjęciu dokumentu sporządzonego na spotkaniu międzynarodowym w Kioto 1997 i otwartego do podpisu od marca 1998 do marca 1999. Jak pokazują wyniki spotkania w Buenos-Aires (listopad 1998 r.) prawdopodobieństwo podpisania tego dokumentu przez szereg krajów rozwiniętych przemysłowo, a przede wszystkim Stany Zjednoczone, jest praktycznie zerowe. W związku z tym istnieje potrzeba udoskonalenia strategii rozwiązywania problemu globalnych zmian klimatycznych.

K. Flavin, wicedyrektor The World Watch Institute, uważa utworzenie grupy inicjatywnej za niezbędny element dalszego ruchu. Obejmie ona kraje (w szczególności Europę i Amerykę Łacińską), które podpisały protokół w Kioto, duże miasta, „konstruktywnie myślące korporacje i firmy” (British Petroleum, Enron Corporation, Royal Deutsch Shell itp.), aktywnie wspierające ograniczanie emisji gazów cieplarnianych oraz udział w procesie ograniczania ich emisji w oparciu o handel emisjami.

Naszym zdaniem wprowadzenie energooszczędnych technologii i wykorzystanie odnawialnych źródeł energii mogłoby stanowić istotny wkład w rozwiązanie tego problemu.

Literatura

1 Robinson A.B., Baliunas S.L., Soon W., Robinson Z.W. Środowiskowe skutki zwiększonego atmosferycznego dwutlenku węgla. Petycja wraz z recenzją została wysłana do instytutów badawczych i naukowców indywidualnych z prośbą o jej podpisanie, a następnie rozesłanie wśród kolegów. Kopia petycji i recenzja w języku rosyjskim i angielskim są dostępne w redakcji Priroda.

2 Więcej szczegółów zob.: N.S. Sidorenkov. Międzyroczne wahania w układzie atmosfera-ocean-Ziemia // Priroda. 1998. nr 7. S.26-34.

3 Klimenko V.V., Klimenko A.V., Snytin S.Yu., Fiodorow M.V. // Energetyka cieplna. 1994. nr 1. S.5-11.

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

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

16 Mokronosow A.T. Fotosynteza i zmiana zawartości СО 2 w atmosferze // Priroda. 1994. Nr 7. S.25-27.

17 Skurlatov Yu.I. i inne Wprowadzenie do chemii ekologicznej. M., 1994. S. 38.

18 Romanenko G.A., Komov N.V., Tyutyunnikov A.I. Zmiana klimatu i możliwe konsekwencje tego procesu w rolnictwie // Zasoby ziemi Rosji, efektywność ich wykorzystania. M., 1995. S. 87-94.

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

Strona 8 z 10

Rola dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej.

W ostatnim czasie nastąpił wzrost stężenia dwutlenku węgla w powietrzu, co prowadzi do zmiany klimatu Ziemi.

Węgiel (C) w atmosferze zawarty jest głównie w postaci dwutlenku węgla (CO2) oraz w niewielkich ilościach w postaci metanu (CH4), tlenku węgla i innych węglowodorów.

W przypadku gazów z atmosfery ziemskiej używany jest termin „żywotność gazu”. Jest to czas, w którym gaz jest całkowicie odnawiany, tj. czas, w którym do atmosfery dostaje się taka sama ilość gazu, jaka zawiera. Tak więc dla dwutlenku węgla czas ten wynosi 3-5 lat, dla metanu - 10-14 lat. CO jest utleniany do CO 2 w ciągu kilku miesięcy.

W biosferze wartość węgla jest bardzo wysoka, ponieważ jest on częścią wszystkich żywych organizmów. W żywych istotach węgiel zawarty jest w formie zredukowanej, a poza biosferą – w formie utlenionej. W ten sposób powstaje wymiana chemiczna cyklu życia: СО 2 ↔ żywa materia.

Źródła węgla w atmosferze ziemskiej.

Głównym źródłem dwutlenku węgla są wulkany, podczas których erupcji uwalniana jest do atmosfery ogromna ilość gazów. Część tego dwutlenku węgla powstaje w wyniku termicznego rozkładu dawnych wapieni w różnych strefach metamorfizmu.

Węgiel przedostaje się również do atmosfery ziemskiej w postaci metanu w wyniku beztlenowego rozkładu pozostałości organicznych. Metan pod wpływem tlenu szybko utlenia się do dwutlenku węgla. Głównymi dostawcami metanu do atmosfery są lasy tropikalne i bagna.

Migracja CO 2 w biosferze.

Migracja CO 2 przebiega na dwa sposoby:

- W pierwszej metodzie CO 2 jest absorbowany z atmosfery ziemskiej podczas fotosyntezy i uczestniczy w tworzeniu substancji organicznych z późniejszym zakopywaniem się w skorupie ziemskiej w postaci minerałów: torfu, ropy naftowej, łupków bitumicznych.

- W drugiej metodzie węgiel uczestniczy w tworzeniu węglanów w hydrosferze. CO 2 przechodzi w H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2. Wówczas przy udziale wapnia (rzadziej magnezu i żelaza) wytrącanie węglanów zachodzi w sposób biogenny i abiogenny. Pojawiają się grube warstwy wapienia i dolomitu. Według A.B. Ronov, stosunek węgla organicznego (Corg) do węgla węglanowego (Ccarb) w historii biosfery wynosił 1: 4.

Geochemiczny obieg węgla.

Wydobywanie dwutlenku węgla z atmosfery.

Dwutlenek węgla z atmosfery ziemskiej jest pozyskiwany przez rośliny zielone w procesie fotosyntezy, który jest realizowany przez pigment chlorofil, który wykorzystuje energię promieniowania słonecznego... Rośliny przetwarzają dwutlenek węgla uzyskany z atmosfery na węglowodany i tlen. Węglowodany biorą udział w tworzeniu związków organicznych w roślinach, a tlen jest uwalniany z powrotem do atmosfery.

Wiązanie dwutlenku węgla.

Bardzo mała część jego całkowitej masy jest zaangażowana w cykl węgla aktywnego. Ogromna ilość kwasu węglowego jest zachowana w postaci kopalnych wapieni i innych skał. Z kolei istnieje ruchoma równowaga między dwutlenkiem węgla z ziemskiej atmosfery a wodą oceanu.

Ze względu na wysoki współczynnik rozmnażania organizmy roślinne (zwłaszcza niższe mikroorganizmy i fitoplankton morski) wytwarzają około 1,5-10 11 ton węgla rocznie w postaci materii organicznej, co odpowiada 5,86-10 20 J (1,4-10 20 cal) energii...

Rośliny są częściowo zjadane przez zwierzęta, gdy wymierają materia organiczna odkłada się w postaci sapropelu, próchnicy, torfu, z których z kolei powstaje wiele innych kaustobiolitów – węgiel, olej, gazy palne.

W procesach rozkładu substancji organicznych ogromną rolę odgrywają ich mineralizacja, bakterie (na przykład gnilne), a także wiele grzybów (na przykład pleśń).

Główne rezerwy węgla znajdują się w stanie związanym (głównie w składzie węglanów) w skałach osadowych Ziemi, znaczna część jest rozpuszczona w wodach oceanicznych, a stosunkowo niewielka występuje w powietrzu.

Stosunek ilości węgla w litosferze, hydrosferze i atmosferze Ziemi, według zaktualizowanych obliczeń, wynosi 28 570: 57:1.

Jak dwutlenek węgla wraca do atmosfery ziemskiej?

Dwutlenek węgla jest uwalniany do atmosfery ziemskiej:

- w procesie oddychania organizmów żywych i rozkładu ich zwłok, rozpadu węglanów, procesach fermentacji, rozkładu i spalania;

- rośliny zielone, pochłaniające dwutlenek węgla z atmosfery w ciągu dnia podczas fotosyntezy, w nocy część wraca z powrotem;

- w wyniku działalności wulkanów, których gazy składają się głównie z dwutlenku węgla i pary wodnej. Współczesny wulkanizm prowadzi średnio do uwalniania 2 · 108 ton CO 2 rocznie, co stanowi mniej niż 1% antropogenicznego emisje (uwalniane przez działalność człowieka);

- w wyniku działalności przemysłowej człowieka, która w ostatnich latach zajęła szczególne miejsce w obiegu węgla. Masowe spalanie paliw kopalnych prowadzi do wzrostu zawartości węgla w atmosferze, ponieważ tylko 57% dwutlenku węgla produkowanego przez człowieka jest przetwarzane przez rośliny i pochłaniane przez hydrosferę. Masowe wylesianie prowadzi również do wzrostu stężenia dwutlenku węgla w powietrzu.

To był artykuł „ Dwutlenek węgla w atmosferze ziemskiej. ”. Czytaj: « Argon w atmosferze ziemskiej - zawartość w atmosferze wynosi 1%.«

Dwutlenek węgla w atmosferze

Dwutlenek węgla (CO2) w ziemskiej atmosferze porusza się po ścieżce, która niejasno przypomina obieg wody w przyrodzie, znany wszystkim od dzieciństwa. Jego znaczenie sprowadza się do tego, że CO2 pojawia się w powietrzu w wyniku naturalnych i antropogenicznych procesów, a następnie częściowo jest usuwany z atmosfery, a częściowo gromadzi się w jego górnych warstwach i wpływa na klimat.

Dystrybucja CO2 w atmosferze ziemskiej

Przez wiele stuleci, aż do początku rewolucji przemysłowej, głównymi źródłami powstawania CO2 były procesy naturalne: erupcje wulkanów, rozkład organiczny, pożary lasów i oddychanie zwierząt. Ale od mniej więcej połowy XVIII wieku. na zawartość CO2 w powietrzu istotny wpływ zaczyna mieć działalność przemysłowa człowieka, przede wszystkim te, które związane są ze spalaniem paliw kopalnych (ropa, węgiel, łupki, gaz ziemny itp.) oraz produkcją cementu. Odpowiadają za około 75% antropogenicznych emisji CO2. Za pozostałe 25% odpowiada użytkowanie gruntów, w szczególności aktywne wylesianie.

Część CO2 jest usuwana z powietrza w wyniku jego rozpuszczania w oceanie i wchłaniania przez rośliny. Jednak rośliny nie tylko pochłaniają dwutlenek węgla, ale także go uwalniają: w procesie oddychania, podobnie jak ludzie, „wdychają” tlen i „wydychają” CO2. Zatem dwutlenek węgla jest zawsze obecny w atmosferze, pozostaje tylko pytanie, ile go.

W ciągu ostatnich dziesięcioleci zawartość CO2 rosła szybciej niż kiedykolwiek w historii dokumentalnej historii. W 1750 r. stężenie CO2 w atmosferze wynosiło około 270 ppm, a dopiero po ponad dwustu latach, do 1958 r. „pełzło” do poziomu 320 ppm. Kolejne pięćdziesiąt lat - i skok aż o 60 punktów: w 2005 roku zawartość CO2 w atmosferze wynosiła 380 ppm. W 2010 roku - już 395 ppm. A ostatnio naukowcy poinformowali, że zawartość dwutlenku węgla przekroczyła 400 ppm i nie wróci w przewidywalnej przyszłości. Wygląda na to, że nadszedł czas na przepisanie encyklopedii.

Nawiasem mówiąc, w historii Ziemi były okresy ze znacznie wyższą zawartością dwutlenku węgla. Cztery miliardy lat temu atmosfera naszej młodej planety zawierała aż 90% CO2. To prawda, że ​​wtedy życie jeszcze się nie zaczęło: w ogóle nie było tlenu. Rośliny pojawiły się 2,5 miliarda lat temu i wszystko się udało.

Trzeba powiedzieć, że poziom 400 ppm został przekroczony wcześniej. Zawartość CO2 w atmosferze zmienia się w ciągu roku, osiągając maksimum w maju. Tak więc wiosenno-letni wzrost stężenia dwutlenku węgla nie budził niepokoju wśród naukowców. W maju 2015 roku nawet na Antarktydzie poziom CO2 osiągnął 400 ppm, co nie miało miejsca od 4 milionów lat! Ale z drugiej strony wrzesień to tradycyjnie najniższy poziom CO2 w atmosferze w roku. Dlatego wrześniowe pokonanie granicy 400 ppm jest najwyraźniejszym dowodem na niekontrolowany wzrost ilości dwutlenku węgla w powietrzu.

Dwutlenek węgla i my

Co stanie się z nami w tym „nowym czterystu pipiem świecie”, jak zachodnia prasa zdołała ochrzcić naszą planetę? Można na to odpowiedzieć w skrócie: globalne ocieplenie.

Globalne ocieplenie rozpoczęło się dawno temu i jest bezpośrednio związane z zawartością dwutlenku węgla w atmosferze. Chodzi o to, że CO2 to nie tylko gaz, ale gaz cieplarniany. CO2 jest niezwykle obojętny i niechętnie reaguje z innymi pierwiastkami chemicznymi. Dzięki temu gromadzi się w atmosferze ziemskiej, gdzie zatrzymuje promieniowanie cieplne ze swojej powierzchni i zapobiega jego powrotowi w kosmos. To jest efekt cieplarniany.

Efekt cieplarniany jest tak silnie związany w naszych umysłach z globalnym ociepleniem, że zwykle kojarzy się z czymś negatywnym. Tymczasem to właśnie efekt cieplarniany zawdzięczamy wygodnemu życiu na Ziemi. Bez gazów cieplarnianych (oprócz CO2 są to para wodna, metan i ozon) średnia temperatura na planecie wynosiłaby –15 ° С, a nie + 15 ° С, jak jest teraz.

Jednak niekontrolowany wzrost zawartości gazów cieplarnianych prowadzi do nasilenia efektu cieplarnianego, co z kolei prowadzi do globalnego ocieplenia. Wszyscy o tym słyszeli i często traktują to z ironią, a czasem nawet podejrzliwością: czy to nie spisek producentów ekopaliw? Chodzi o to, że w życiu codziennym nie widzimy żadnych oznak globalnego ocieplenia.

Rzeczywiście, globalne ocieplenie jest procesem powolnym. Grenlandia nie stopi się jutro ani pojutrze, ani nawet za sto lat. Nie będzie wielkiej fali, która zmyje Nowy Jork, jak w filmach katastroficznych. Będzie stopniowo zalewane: miasto będzie musiało wycofać się pod naporem wznoszącego się oceanu. Małe wyspy Pacyfiku znikną z powierzchni Ziemi (a raczej morza). Mokre regiony staną się jeszcze bardziej wilgotne, a suche jeszcze bardziej suche. W pierwszym będą się rozmnażać owady przenoszące choroby, a w drugim rozpocznie się dotkliwy brak żywności i wody pitnej. Napływ świeżych wód lodowcowych do oceanu zmieni przebieg prądów ciepłych i zimnych, które zagrażają trzaskom zimna na półkuli północnej i huraganom na całej planecie. Nie ma potrzeby, aby kontynuować: nawet jeśli niewielka część tych przewidywań się spełni, ludzkość będzie miała trudny okres.

Tymczasem średnia roczna temperatura na całym świecie już trzeci rok z rzędu bije rekordy. 2016 nazywa się najgorętszym rokiem w ciągu ostatnich 150 lat. Naukowcy odkryli, że atmosfera Ziemi ociepliła się o 1,45 ° C w porównaniu z okresem przedindustrialnym. Postać może wydawać się nędzna, ale to aż nadto, żeby roztopić lód.

Sam zobacz:

Topniejący lód (zdjęcia NASA)

Naukowcy z Instytutu Oceanografii Scripps na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego zgłoszone USA Dzisiaj, że zawartość dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej osiągnęła najwyższy poziom od 800 tysięcy lat. Obecnie wynosi 410 ppm (części na milion). Oznacza to, że w każdym metrze sześciennym powietrza dwutlenek węgla zajmuje objętość 410 ml.

Dwutlenek węgla w atmosferze

Dwutlenek węgla, czyli dwutlenek węgla, pełni ważną funkcję w atmosferze naszej planety: przepuszcza część promieniowania słonecznego, które ogrzewa Ziemię. Ponieważ jednak gaz pochłania również ciepło emitowane przez planetę, przyczynia się do efektu cieplarnianego. To jest uważane za główny czynnik globalnego ocieplenia.

Stały wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze rozpoczął się od momentu rewolucji przemysłowej. Wcześniej stężenie nigdy nie przekraczało 300 ppm. W kwietniu br. ustanowiono najwyższą średnią za ostatnie 800 tys. lat. Po raz pierwszy wartość 410 ppm została zarejestrowana w stacji monitorowania jakości powietrza na Hawajach w kwietniu 2017 r., ale wtedy był to bardziej niezwykły przypadek. W kwietniu 2018 r. znak ten stał się średnią z całego miesiąca. Stężenie dwutlenku węgla wzrosło o 30% od początku obserwacji prowadzonych przez naukowców z Instytutu Scrippsa.

Dlaczego koncentracja wzrasta?

Naukowiec Ralph Keeling z Scripps Institute, szef programu badawczego CO2, uważa, że ​​stężenie dwutlenku węgla w atmosferze wciąż wzrasta ze względu na fakt, że stale spalamy paliwo. Podczas rafinacji ropy, gazu i węgla do atmosfery uwalniane są gazy cieplarniane, takie jak dwutlenek węgla i metan. Gazy spowodowały, że temperatura Ziemi wzrosła w ciągu ostatniego stulecia do poziomów, których nie da się wytłumaczyć naturalną zmiennością. To dobrze znany fakt, ale nikt nie podejmuje działań, aby jakoś naprawić sytuację.

Z kolei Światowa Organizacja Meteorologiczna stwierdziła, że ​​wzrost emisji gazów cieplarnianych przyczynia się do zmian klimatycznych i sprawia, że ​​„planeta jest bardziej niebezpieczna i niegościnna dla przyszłych pokoleń”. Należy zająć się tą kwestią na poziomie globalnym i zrobić to jak najszybciej.

Jeśli znajdziesz błąd, wybierz fragment tekstu i naciśnij Ctrl + Enter.