Какой основной парниковый газ является причиной глобального потепления?

№ 3141: ПАРНИКОВЫЕ ГАЗЫ

Джон Х. Линхард

Сегодня подробнее рассмотрим парниковые газы. Университет Хьюстона представляет сериал о машинах, на которых работает наша цивилизация, и о людях, чья изобретательность их создала.

У всех нас есть некоторое представление о том, как работает парниковый эффект. Большая часть энергии горячего солнца поступает в короткие видимые длины волн и нагревает землю. Затем, ночью, теплая земля повторно излучает свое тепло обратно в космическое пространство. Но излучение вдали от Земли распространяется на более длинные волны.А выходу его препятствуют многие газы в атмосфере — водяной пар, углекислый газ, метан, озон и следы других. Мы называем это парниковыми газами.

Температура Земли останется в равновесии, если эти газы останутся постоянными. Слишком много любого из этих газов, и температура Земли повысится. Слишком мало — упадет. Вода является доминирующим парниковым газом. Далее идет углекислый газ, затем метан и озон.

Озон коварен: он мало блокирует тепло, покидающее Землю, его роль парника довольно незначительна. Но он защищает нас, блокируя большую часть интенсивного ультрафиолетового излучения Солнца. Нам очень нужен озоновый солнцезащитный крем в верхних слоях атмосферы. В то же время озон на поверхности Земли представляет серьезную угрозу для здоровья.

Итак, давайте посмотрим на большую тройку: вода, углекислый газ (или CO₂) и метан. Во-первых, вода: она постоянно циркулирует: дождь и снег уравновешивают испарение. Но есть одна загвоздка. Если в атмосфере увеличится количество других парниковых газов, то температура Земли повысится. Это, в свою очередь, позволяет воздуху удерживать больше воды в газообразной форме, что увеличивает потепление. А у нас замкнутый круг.

Что касается двух других: фунт метана гораздо эффективнее блокирует утечку тепла с Земли в космос, чем фунт CO.₂. Хорошая новость заключается в том, что метан распадается в течение десятилетия или двух. СО₂ длится намного дольше, и его намного больше. Результат: все взоры обращаются на CO.₂.

Мы точно знаем некоторые вещи о CO₂ и потепление: мы знаем, что средняя температура Земли увеличилась примерно на полтора градуса по Фаренгейту в период с 1970 по 2017 год. Мы также знаем, что CO₂ выросла с двухсот до трехсот частей на миллион в четыре раза за последние 400 000 лет. Первые три раза он снова упал.

Глобальное изменение температуры с 1880 года. Изображение предоставлено Институтом космических исследований Годдарда НАСА. Для получения дополнительной информации см. https://pubs.giss.nasa.gov/abs/ha00510u.html. По состоянию на 3 сентября 2017 г.

Но последний подъем достиг уровня 300 к началу 19 века — началу индустриальной эпохи. Затем, вместо того, чтобы упасть, она взлетела по экспоненциальной схеме и выросла еще на сто частей на миллион всего за двести лет.

Атмосферный углекислый газ за последние 400 000 лет. (Обратите внимание на расширенную шкалу тысячелетия.) Изображение предоставлено Викискладом. Подробнее Кликните сюда.

Итак: виноваты ли выбросы человека? В настоящее время мы добавляем более одного процента к общему количеству CO.₂ в атмосфере каждый год — около 11 процентов за десятилетие. Здесь мы имеем больше, чем просто идеальную корреляцию между повышенным содержанием CO₂ и повышение температуры. У нас также есть четкий механизм причины и следствия.

Решающим моментом стали недавние исследования изотопов углерода, которые растения берут из воздуха. Они показывают, вне всякого сомнения, что увеличивающиеся доли атмосферного CO₂ получают из ископаемого топлива. И мы находимся в точке, где болезненно очевидно, что рост CO₂ и температура связаны, и неоспоримый результат человеческой деятельности.

Я Джон Линхард из Хьюстонского университета, где нас интересует, как работают изобретательные умы.

(Музыкальная тема)
См. статьи Википедии о парниковых газах, двуокиси углерода в атмосфере Земли и рекордах температуры.

См. также отчет МГЭИК (Межправительственной группы экспертов по изменению климата) за 2014 г. И полный отчет Агентства по охране окружающей среды за 2016 год «Показатели изменения климата в США».

Время не позволяло мне вдаваться в детали, которые мне бы хотелось, в тексте выше. Например, не вся вода в атмосфере положительно влияет на глобальное потепление. Вода в форме капель (облаков), а не в газообразном состоянии, может отражать солнце (эффект альбедо) и давать желаемую отрицательную обратную связь.

Некоторый человеческий вклад, присутствующий в количествах, намного меньших, чем вода и CO.₂, также являются сильными агентами глобального потепления, которые способствуют потеплению — например, закись азота и гексафторид серы. И СО₂ влияет не только на атмосферу. Океан также поглощает значительное количество CO.₂. Если это не так, атмосферный CO₂ теперь будет около 500 вместо 400 частей на миллион. Однако в результате океан стал более кислым.

Наконец, в конце я упоминаю об измерениях более легких изотопов углерода в атмосфере. Эти изотопы появляются в более высоких пропорциях в CO из ископаемого топлива.₂. И теперь появляются растения, поглощающие атмосферный CO.₂. Подробнее об этом см. в этом отчете и ссылках на него.

Эпизод впервые вышел в эфир 8 сентября 2017 г.