Глобальное потепление

Уровень CO2 в будущем по разным сценариям

Статья в новозеландской газете (опубликована 14 августа 1912 года), описывающая принципы глобального потепления

Изменения концентрации CO2 в ppm на протяжении последних 800 тыс. лет (сверху — за последнюю тысячу лет) по 2019 год.

Реконструкция температур за последние 2 тыс. лет (хоккейная клюшка)

Реконструкция температур за последние 12 тыс. лет

Эта статья — о нынешнем потеплении земного климата. О явлении изменения климата Земли как таковом см. Изменение климата.

Средние глобальные температуры с 2011 по 2020 год по сравнению с базовым средним показателем с 1951 по 1980 год.

Повышение температуры поверхности Земли с конца XIX века

Ложный баланс в СМИ: в 2013 году 97 % опрошенных учёных-климатологов считали, что глобальное потепление происходит, 3 % — отрицали его. Среди гостей Fox News в конце 2013 года это соотношение было представлено как более равный баланс: 31 % приглашённых считали, что глобальное потепление происходит, а 69 % — отрицали его.

Позиция экологических организаций

Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела.

Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.

С 2011 года ряд экологических групп проводит кампанию против инвестиций в ископаемое топливо, поясняя свою позицию следующим образом:

Папа Римский Франциск предпринял беспрецедентный шаг, опубликовав в 2015 году специальную энциклику Laudato si’, посвящённую проблеме климата и защите окружающей среды.

Согласно энциклике: Наш общий дом разрушается, больше всего страдают бедные. Папа указал на необходимость в течение ближайших нескольких лет радикально снизить эмиссию парниковых газов; богатым странам следовало ограничить потребление энергии из невозобновляемых источников, а также задуматься о сдерживании экономического роста и даже о шагах в обратном направлении, пока не поздно. Папа осудил преувеличенное внимание к росту населения, указав на большую важность экстремального уровня потребления привилегированного меньшинства. Он обвинил тех, кто обладает политической и экономической властью, в маскировке проблемы; провал международных переговоров по климату объяснён в документе Святого Престола влиянием частных интересов, которые одерживают верх над защитой общего блага и манипулируют информацией таким образом, чтобы их планы не были нарушены.

Причины потепления (внешние воздействия)

Глобальное среднее радиационное воздействие в 2005 г. (наилучшие оценки и диапазоны неопределённости 5-95 %) для СО2, CH4, N2O и других важных веществ и механизмов по отношению к 1750 г. на основании данных из Четвёртого доклада МГЭИК.

Выбросы парниковых газов

Эмиссия СО2 от сжигания ископаемого топлива и производства цемента.

Парниковый эффект и его влияние на климат

Земля преобразует энергию падающего на неё видимого солнечного света в инфракрасное излучение, исходящее от Земли в космос. Парниковые газы затрудняют этот процесс, частично поглощая инфракрасное излучение и удерживая уходящую в космос энергию в атмосфере. Добавляя в атмосферу парниковые газы, человечество ещё больше увеличивает поглощение инфракрасных волн в атмосфере, что ведёт к росту температуры у поверхности Земли.

Парниковый эффект был обнаружен Жозефом Фурье в 1824 году и впервые был количественно исследован Сванте Аррениусом в 1896.

Основные парниковые газы

На Земле основными парниковыми газами являются:

• водяной пар (36—70 %)
• углекислый газ (CO2) (9—26 %)
• метан (CH4) (4—9 %)
• озон (3—7 %)

Азот (N2), кислород (O2) и другие газы, молекулы которых имеют строго симметричное распределение электрического потенциала, не оказывают влияния на парниковый эффект. Особенностью водяного пара является способность конденсироваться в зависимость от температуры воздуха.

Твёрдые аэрозольные частицы и сажа

Климат земли в 2090 году, в зависимости от сценария RCP 2.6 и RCP 8.5, может принести различные изменения, включая повышение уровня моря.

Воздействие на окружающую среду

Воздействие глобального потепления на окружающую среду включает в себя:

• Воздействие на экосистемы
• Влияние на здоровье людей

Графики и модели показывают разные аспекты изменений климата и последствий глобального потепления.

Воздействие на человечество

Примеры влияния глобального потепления на человечество включают изменения в продуктивности сельского хозяйства, уменьшение водных ресурсов, риск наводнений и другие.

Влияние концентрации CO2 на фотосинтез

Растения подвержены воздействию изменения концентрации CO2 в атмосфере, что может повлиять на их продуктивность и развитие.

Исследования показывают, что большинство растений относится к типам фотосинтеза C3 и C4, каждый из которых реагирует на изменения концентрации углекислого газа по-разному.

Влияние концентрации углекислого газа на фотосинтез растений

С4-механизм фиксации углерода выработался как приспособление к условиям низких концентраций CO2 в атмосфере. Практически у всех видов растений рост концентрации CO2 в воздухе приводит к активизации фотосинтеза и ускорению роста.

У С3-растений кривая начинает выходить на плато при концентрации CO2 более .

Однако у С4-растений рост скорости фотосинтеза прекращается уже при концентрации CO2 в . Поэтому современная его концентрация, составляющая на данный момент более 400 молекул на миллион (ppm), уже достигла оптимума для фотосинтеза у С4-растений, но всё ещё очень далека от оптимума для С3-растений.

По экспериментальным данным, удвоение текущей концентрации CO2 приведет (в среднем) к ускорению прироста биомассы у С3-растений на , а у С4 — на

Добавление в окружающий воздух CO2 приведет к росту продуктивности у С3-растений на и у С4 — на у фруктовых деревьев и бахчевых культур — на бобовых — на корнеплодных — на овощных — на

Роль в парниковом эффекте

Спектр пропускания земной атмосферы (зависимость прозрачности от длины волны). Видны полосы поглощения CO2, O2, O3 и H2O.

Прозрачность атмосферы Земли в видимом и инфракрасном диапазонах (поглощение и рассеивание), переизлучение солнечного света в инфракрасном диапазоне длин вол:

1. Интенсивность солнечного излучения (слева) и инфракрасного излучения поверхности Земли (справа) — даны спектральные интенсивности без учёта и с учётом поглощения
2. Суммарное поглощение и рассеивание в атмосфере в зависимости от длины волны
3. Спектры поглощения различных парниковых газов и рэлеевское рассеяние.

Роль в похолодании

Псевдоцветное изображение загрязнения воздуха дымом и озоном в результате пожаров в Индонезии, 1997 год

Летние пожары 2010 год в России, вид из космоса

К естественным источникам диоксида углерода в атмосфере относятся вулканические извержения, сгорание органических веществ в воздухе и дыхание представителей животного мира (аэробные организмы). Также углекислый газ производится некоторыми микроорганизмами в результате процесса брожения, клеточного дыхания и в процессе гниения органических остатков в воздухе. К антропогенным источникам эмиссии CO2 в атмосферу относятся: сжигание ископаемых и неископаемых энергоносителей для получения тепла, производства электроэнергии, транспортировки людей и грузов. К значительному выделению CO2 приводят некоторые виды промышленной деятельности, такие, например, как производство цемента и утилизация попутных нефтяных газов путём их сжигания в факелах.

Растения преобразуют получаемый углекислый газ в углеводы в ходе фотосинтеза, который осуществляется посредством пигмента хлорофилла, использующего энергию солнечного излучения. Получаемый газ, кислород, высвобождается в атмосферу Земли и используется для дыхания гетеротрофными организмами и другими растениями, формируя таким образом цикл углерода.

Эмиссия углерода в атмосферу в результате промышленной деятельности в 1800—2004 гг.

Анализ изменения уровня углекислого газа в атмосфере

Таким образом, несмотря на то, что (по состоянию на 2011 год) суммарное антропогенное выделение CO2 не превосходит от его естественного годового цикла, наблюдается увеличение концентрации, обусловленное не только уровнем антропогенных выбросов, но и постоянным ростом уровня выбросов со временем.

Изменение температуры и углеродный цикл

Извержение вулкана Пинатубо в 1991 г.

Цифры и факты

Карта изменения толщины горных ледников с 1970 года. Утоньшение в оранжевых и красных цветах, утолщение — в синих.

Одним из наиболее наглядных процессов, связанных с глобальным потеплением, является таяние ледников. Отмечено ускорение процесса деградации многолетней мерзлоты.

Современная концентрация углекислого газа в атмосфере

Сезонные колебания и изменение по широте концентрации углекислого газа в интервале с 2005 по 2014 год.

Ежемесячная и усреднённая за год концентрации атмосферного CO2, на основе наблюдений в обсерватории Мауна-Лоа (Mauna Loa Observatory), Гавайи. На врезке показаны сезонные отклонения от среднегодового значения.

Предотвращение и адаптация

Оценка причин и последствий глобального потепления служит основой для действий по предотвращению и адаптации на уровне государств, корпораций и отдельных людей. Многие экологические организации ратуют за принятие мер против изменения климата, в основном частными потребителями, но также на муниципальном, региональном и правительственном уровнях.

Таблица

Список

• Задержка с началом практических действий по смягчению изменений климата на 10 лет будет означать увеличение необходимых глобальных темпов снижения эмиссии СО2 с 5,5 % до 9 % в год.

• Учёт эмиссии на основе потребления, а не производства, подразумевает отнесение эмиссии от производства товаров на счёт тех стран, где эти товары потребляются, независимо от места производства. Этот подход приводит лишь к умеренному снижению процентов сокращений для стран-экспортёров (таких, как Китай), поскольку определяющим фактором для них остаётся очень высокий темп роста эмиссии в настоящее время. Тем не менее такой подход признаётся полезным для успеха переговоров.

Учёт размеров ВВП как фактора при определении необходимых сокращений не приводит к значительным изменениям в обязательствах стран, поскольку ВВП и текущая эмиссия находятся в тесной корреляции с уровнем экономического развития.

Целью соглашения (согласно статье 2) является «активизировать осуществление» Рамочной конвенции ООН по изменению климата, в частности, удержать рост глобальной средней температуры «намного ниже» 2 °C и «приложить усилия» для ограничения роста температуры величиной 1,5 °C.

Участники соглашения объявили, что пик эмиссии СО2 должен быть достигнут «настолько скоро, насколько это окажется возможным».

Страны-участники определяют свои вклады в достижение декларированной общей цели в индивидуальном порядке, пересматривают их раз в пять лет. В соглашении говорится о недостаточности предложенных в настоящее время национальных вкладов, а также об «амбициозности» и «прогрессе» по мере их пересмотра. Не предусматривается никакого механизма принуждения, как в отношении декларирования национальных целей, так и в обеспечении обязательности их достижения.

Реализуемость потепления в пределах 1.5 и 2 градуса

Согласно современным научным представлениям, заданный предел потепления в сочетании с вероятностью его непревышения определяет величину доступного эмиссионного бюджета, то есть будущих совокупных выбросов СО2. Моделирование климата показывает, что для XXI века хотя бы 50 % вероятность 2 °C находится на грани достижимого, а эмиссионный бюджет для 80 % вероятности 1,5 °C равен нулю.

Изменение пищевых привычек (переход на диету, насыщенную растительными продуктами; снижение калорийности рациона до оптимальных уровней), снижение уровня пищевых отходов на 50 %, а также модернизация сельскохозяйственных практик (повышение урожайности на 50 %, снижение углеродного следа производства продуктов питания на 40 %) позволят не допустить роста температуры в 2 °C к 2100 году с 67 % вероятностью (при условии сокращения до нуля всех выбросов, не относящихся к пищевой индустрии, к 2050 году).

Взаимосвязь с концентрацией в океане

Обмен диоксидом углерода между водоёмами и воздухом

В земных океанах диоксида углерода в сто раз больше, чем в атмосфере — 36⋅1012 тонн в пересчёте на углерод. Растворенный в воде CO2 содержится в виде гидрокарбонат- и карбонат-ионов. Гидрокарбонаты получаются в результате реакций между скальными породами, водой и CO2. Одним из примеров является разложение карбоната кальция:

Реакции, подобные этой, приводят к сглаживанию колебаний концентрации атмосферного CO2. Так как правая часть реакции содержит кислоту, добавление CO2 в левой части уменьшает pH, то есть приводит к закислению океана. Другие реакции между диоксидом углерода и некарбонатными породами тоже приводят к образованию угольной кислоты и его ионов.

Изменение концентрации в прошлом

Изменения концентрации атмосферного углекислого газа в течение фанерозоя (последние 541 млн лет, современность справа). В течение бо́льшей части последних лет уровень CO2 значительно превосходил современный.

На более продолжительных интервалах времени содержание атмосферного CO2 определяется на основании определения баланса геохимических процессов, включая определение количества материала органического происхождения в осадочных породах, выветривание силикатных пород и вулканизм в изучаемый период. На протяжении десятков миллионов лет в случае любого нарушения равновесия в цикле углерода происходило последующее уменьшение концентрации CO2. Потому как скорость этих процессов исключительно низка, установка взаимосвязи эмиссии диоксида углерода с последующим изменением его уровня в течение следующих сотен лет является сложной задачей.