Глобальный рост выбросов CO2: факты, Exxon и любимые приемы отрицания

Основные факты о глобальном росте СО₂ в нашей атмосфере ясны и установлены вне разумных сомнений. Тем не менее, недавно я стал свидетелем того, как некоторые из старых мифов, распространяемых «климатическими скептиками», снова всплывают на поверхность. Ответственны ли леса за CO?₂ увеличивать? Или вулканы? Или, может быть, океаны?

Начнем с краткого обзора наиболее важных данных и фактов об увеличении концентрации углекислого газа в атмосфере:

1. С началом индустриализации СО₂ концентрация выросла с 280 частей на миллион (значение предыдущих тысячелетий голоцена) до нынешних 405 частей на миллион.
2. Это увеличение на 45 процентов (или 125 частей на миллион) полностью вызвано деятельностью человека.
3. Совместно₂ таким образом, концентрация сейчас уже выше, чем она была в течение нескольких миллионов лет.
4. Дополнительные 125 частей на миллион CO₂ имеют тепловой эффект 2 Вт на квадратный метр земной поверхности из-за хорошо известного парникового эффекта — этого достаточно, чтобы поднять глобальную температуру примерно на 1 ° C до настоящего времени.

рисунок 1 Возможно, самая важная серия научных измерений 20-го века: CO₂ концентрация атмосферы, измеренная на Мауна-Лоа на Гавайях. Другие станции глобального СО₂ сеть измерений показывает почти то же самое; самая важная региональная вариация — это сильно приглушенный сезонный цикл на станциях в южном полушарии. Эти сезонные колебания в основном связаны с «вдохами и выдохами» лесов в течение года на суше северного полушария. Источник (обновляется ежедневно): Институт океанографии Скриппса.

Рис. 2 Совместно₂ концентрация атмосферы в голоцене, измеренная в ледяных кернах из Антарктиды до 1958 года, а затем в Мауна-Лоа. Источник: Институт океанографии Скриппса.

Эти факты хорошо известны и их легко понять. Тем не менее, я часто сталкиваюсь с попытками преуменьшить значение опасного СО.₂-увеличение, напр. недавно в правой немецкой газете Die Welt.

Леса виноваты?

Die Welt представил распространенный числовой трюк отрицателей климата (читатели, вероятно, могут указать на некоторые англоязычные примеры):

На самом деле, углекислый газ, который обвиняют в потеплении климата, имеет только 0,04 процента объемной доли в атмосфере. И из них 0,04 процента CO₂, 95 процентов происходят из естественных источников, таких как вулканы или процессы разложения в природе. Таким образом, содержание CO2 в воздухе человека составляет всего 0,0016 процента.

Утверждение «95% из природных источников» и «0,0016%» просто неверны (арифметика также не складывается — как 5% от 0,04 равняется 0,0016?). Эти (и подобные — иногда вы читаете 97% из естественных источников) числа уже много лет циркулируют в кругах отрицателей климата (и неоднократно опровергались учеными). С экономической точки зрения они представляют собой простую смесь оборота и прибыли. Наземные экосистемы, безусловно, обладают высокой оборот углерода, но (в отличие от человека) не добавляют сеть СО2 в атмосферу. Любая биомасса, которая разлагается, должна сначала вырасти — CO₂ выделившийся при гниении сначала был взят из атмосферы путем фотосинтеза. Это цикл. Эй, возможно, именно поэтому это называется углеродным циклом!

Вот почему одним из способов сокращения выбросов является использование биоэнергии, такой как отопление дровами (по крайней мере, когда это делается устойчивым образом — с биоэнергией можно совершить много ошибок). Леса только увеличивают количество CO₂ в воздухе, когда они срублены, сожжены или умирают. Это сразу становится понятно, если взглянуть на схему круговорота углерода, рис. 3.

Рис. 3 Схема глобального углеродного цикла. Значения запасов углерода даны в Гт С (т. е. в миллиардах тонн углерода) (цифры выделены жирным шрифтом). Значения средних потоков углерода приведены в Гт С в год (нормальные числа). Источник: ВБГУ 2006 . (Такой же график можно найти в Википедии.) С тех пор, как был подготовлен этот график, антропогенные выбросы и содержание CO2 в атмосфере еще больше увеличились, см. рис. 4 и 5, но мне нравится простота этого графика.

Если принять за общие выбросы «естественную» часть (60 ГтУ из почв + 60 ГтУ из наземных растений) и 7 ГтУ за антропогенную часть выбросов от ископаемых источников, то антропогенная часть составит около 5% (7 из 127 миллиардов тонн углерода). как указано в Волдырь статья. Однако этот процент вводит в заблуждение, поскольку он игнорирует тот факт, что наземная биосфера не только высвобождает 120 ГтУ, но и поглощает 122 ГтУ в результате фотосинтеза, а это означает, что нетто 2 ГтУ составляет удаленный из атмосферы. Точно так же океан удаляет около 2 ГтС. Чтобы иметь какой-либо смысл, сеть выбросы человека необходимо сравнивать с сеть поглощение океанами, лесами и атмосферой, а не со скоростью оборота цикла, что является неуместным сравнением. И не просто неуместно — это становится совершенно неправильным, когда число в 5% неправильно понимается как человеческий вклад в концентрацию CO2 в атмосфере.

Таким образом, естественная земная система никоим образом не источник CO2 для атмосферы, но это раковина! Из 7 ГтС, которые мы ежегодно выбрасываем в атмосферу, там остается только 3. 2 поглощаются океаном и 2 лесами. Это означает, что в атмосфере а также в наземной биосфере а также в океане количество накопленного углерода увеличивается. И источником всего этого дополнительного углерода является тот факт, что мы извлекаем большое количество ископаемого углерода из земной коры и добавляем его в систему.Это уже ясно из того факта, что мы добавляем в атмосферу в два раза больше, чем необходимо, чтобы объяснить полное увеличение там — это делает очевидным, что естественная земная система не может добавлять больше CO2, а скорее постоянно удаление около половины наших выбросов CO2 из атмосферы.

Система была почти точно в равновесии, прежде чем вмешались люди. Именно поэтому СО₂ концентрация в воздухе была почти постоянной в течение нескольких тысяч лет (рис. 2). Это означает, что наземные экосистемы приняли 120 ГтУ и вернули 120 ГтУ (здесь не имеют значения точные цифры, важно то, что они одинаковы). Повышенное поглощение CO₂ лесами и океанами около 2 ГтУ в год каждый уже является результатом антропогенных выбросов, которые добавили огромное количество CO₂ к системе. Океан начал поглощать чистый CO₂ из атмосферы за счет газообмена на поверхности моря: поскольку концентрация CO2 в атмосфере теперь выше, чем в поверхностном океане, существует чистый поток CO₂ в море. И поскольку деревья поглощают CO₂ путем фотосинтеза и могут сделать это легче, если вы предложите им больше CO₂ в воздухе они начали больше фотосинтезировать и, таким образом, поглощать немного больше CO₂ чем высвобождается при разложении старой биомассы. (В какой степени и как долго наземная биосфера будет оставаться поглотителем углерода, остается открытым, однако это будет зависеть от того, в какой степени глобальные экосистемы будут подвергаться стрессу из-за глобального потепления, например, из-за усиливающихся засух и лесных пожаров.)

На следующей диаграмме показаны (с более современными и точными цифрами) чистые потоки CO.₂ (на этот раз в СО₂ единицы, а не углеродные единицы!).

Рис. 4 Бюджет CO2 на 2007–2016 годы с указанием различных чистых источников и поглотителей. Цифры здесь выражены в гигатоннах CO.₂ а не в гигатоннах углерода, как на рис. 3. Коэффициент преобразования составляет 44/12 (молекулярная масса CO₂ деленное на атомный вес углерода). Источник: Глобальный углеродный проект.

Инжир.5 показано, где CO₂ откуда (в верхней половине вы видите источники – ископаемый углерод и вырубка лесов) и где он заканчивается (в нижней половине вы видите поглотители) с течением времени. Он оказывается в сравнительно больших количествах в воздухе, океанах и лесах. Доля, поглощаемая наземными экосистемами, сильно варьируется от года к году, в зависимости от того, были ли широко распространены засухи, например, или был ли это хороший год для роста лесов. Вот почему годовой CO₂ увеличение в атмосфере также сильно варьируется каждый год, и это краткосрочное изменение в основном не вызвано изменениями в наших выбросах (поэтому рекордное количество CO₂ увеличение содержания в атмосфере в год Эль-Ниньо не означает, что в этом году произошло резкое увеличение антропогенных выбросов).

Рис. 5 Годовые выбросы углерода из ископаемых источников и обезлесения, а также годовые выбросы из биосферы, атмосферы и океана (последние отрицательные, что означает чистое поглощение). Это снова в единицах углерода (не CO2); 12 гигатонн углерода, выброшенных в атмосферу в 2016 году, намного больше, чем 7 гигатонн на более старой диаграмме 3. Источник: Глобальный углеродный проект.

«Климатические скептики» обвиняя леса для большей части увеличения содержания CO в атмосфере₂, из-за разлагающейся листвы и мертвой древесины, не просто неправильно, это довольно безумно. Листья начали разлагаться только после индустриализации? СМИ с минимальным стремлением к правдоподобию должны однозначно отвергать такой бред, а не распространять его дальше. В случае Die Welt, один из моих коллег из ПИК прямо указал автору в ответ на его запрос, что 5% человеческого участия CO₂ вводит в заблуждение и что люди вызвали увеличение на 45%. То, что полное увеличение СО2 является антропогенным фактором, известно уже несколько десятилетий. В первом отчете МГЭИК, опубликованном в 1990 г., говорится следующее:

После промышленной революции сжигание ископаемого топлива и вырубка лесов привели к увеличению концентрации углекислого газа в атмосфере на 26%.

За 27 лет, прошедших с тех пор, CO₂ увеличение, вызванное нашими выбросами, увеличилось с 26% до 45%.

Как Exxon ввела общественность в заблуждение против лучшего знания

Один захватывающий вопрос заключается в том, где эта ложная идея о том, что люди лишь немного способствуют неустанному росту содержания CO в атмосфере.₂ пришло из? Взгляните на эту рекламу (оплаченную редакционную статью) ExxonMobil в New York Times за 1997 год:

Рис. 6 Выдержка из New York Times от 6 ноября 1997 г.

Текст к нему гласил:

В то время как большая часть СО₂ Выбрасываемые на сегодняшний день являются результатом природных явлений, а именно дыхания и разложения, наибольшее внимание было сосредоточено на трех-четырех процентах, связанных с деятельностью человека — сжиганием ископаемого топлива, вырубкой лесов.

Это довольно умно и вряд ли может быть случайностью. впечатление учитывая, что выбросы человека не имеют большого значения и составляют лишь небольшой процент выбросов CO.₂ увеличение в атмосфере – но без явно говоря это. На мой взгляд, авторы этой статьи знали, что эта идея совершенно неверна, поэтому они не сказали этого, а предпочли намекнуть. В недавней публикации Джеффри Супрана и Наоми Орескес в журнале Environmental Research Letters систематически оценивались сообщения ExxonMobil об изменении климата в течение 1977–2014 годов, и было обнаружено:

Мы пришли к выводу, что ExxonMobil внесла свой вклад в развитие науки о климате — посредством академических публикаций своих ученых — но вызвала сомнения в этом в рекламных материалах. Учитывая это несоответствие, мы делаем вывод, что ExxonMobil ввела общественность в заблуждение.

Они объясняют свои основные выводы в этом коротком видеоклипе.

СО₂ родом из вулканов?

Еще один вековой климатический миф скептиков заключается в том, что CO₂ исходит от вулканов — впервые мне пришлось опровергнуть это, когда я был молодым постдоком в 1990-х годах. Общие вулканические выбросы составляют от 0,04 до 0,07 гигатонн CO.₂ в год по сравнению с антропогенными выбросами в 12 гигатонн в 2016 году.Антропогенные выбросы в настоящее время более чем в сто раз превышают вулканические. Вулканические выбросы важны для долгосрочных изменений СО2 в течение миллионов лет, но не нескольких столетий.

СО₂ родом из океана?

Как уже упоминалось и показано на рис. 4 и 5, океаны поглощать чистый CO₂ и никого не выпускать. В результате увеличение CO₂ в верхних слоях океана задокументировано и подробно нанесено на карту бесчисленными судовыми съемками и известно с остаточной неопределенностью +-20%. Это само по себе очень серьезная проблема, потому что это приводит к закислению океанов, поскольку CO₂ образует в воде угольную кислоту. Наблюдаемый СО₂ увеличение мирового океана опровергает другую популярную #fakenews часть «климатических скептиков», а именно то, что CO₂ увеличение атмосферы могло быть вызвано выделением CO₂ из океана в результате потепления. Ни один серьезный ученый в это не верит.

Помните также из рис. 4 и 5, мы выделяем вдвое больше CO₂ как это необходимо для объяснения полного подъема атмосферы. Если вы не соединили точки: отрицательный миф об океанах как причине атмосферного CO.₂ подъем чаще всего происходит в виде «CO₂ подъем отставал от повышения температуры в ледниковых циклах». Это правда, что во время ледниковых периодов океаны поглощали больше CO.₂ и именно поэтому в атмосфере его было меньше, а при потеплении в конце ледниковых циклов СО₂ вернулся из океана, и это была важная усиливающая обратная связь. Но было бы ошибкой делать вывод, что то же самое природное явление происходит снова сейчас. Как я объяснил выше: измерения ясно доказывают, что современный СО₂ рост имеет другую причину, а именно наше использование ископаемого топлива. То, что одинаково сейчас и в течение прошлых ледниковых циклов, не является СО₂ источник, но парниковый эффект атмосферного CO₂ изменения: без этого мы не могли бы понять (или правильно смоделировать в наших климатических моделях) всю протяженность ледниковых циклов.

Коктейль с цианидом

Мужчина предлагает вам коктейль с небольшим количеством цианида на вечеринке. Вы с негодованием отвергаете это, но мужчина уверяет вас, что это совершенно безопасно: ведь количество цианида в вашем организме после этого напитка составит всего 0,001 процента! Вряд ли это может быть вредно! Ученым, утверждающим, что 3 мг цианида на кг массы тела (т. е. 0,0003 процента) смертельны, явно нельзя доверять. Вы поддаетесь этому аргументу?

Мы надеемся, что нет, и мы надеемся, что вы не поддадитесь утверждению, что 0,0125 процента CO₂ (это увеличение на 125 частей на миллион, вызванное людьми) не может быть плохим, потому что это число невелико. Конечно, количество CO₂ в воздухе можно было бы выразить и в килограммах: это 3200 миллиардов тонн или 3 200 000 000 000 000 килограммов. Из них люди несут ответственность за почти 1000 миллиардов тонн. (Звучит ли это вреднее, чем 0,0125 процента?) С 1870 года мы даже выбросили всего около 2 миллиардов тонн. Как уже объяснялось, леса и океаны удалили из атмосферы примерно половину этого количества.

Ученые определяют концентрацию отдельных газов в атмосфере в объемных долях (а не, например, в граммах на кубический метр воздуха), потому что тогда цифры не зависят от температуры и давления, которые сильно различаются в атмосфере. Однако с точки зрения воздействия на климат доля общей массы атмосферы не имеет значения, поскольку атмосфера состоит на 99,9% из азота, кислорода и аргона, т. е. газов, которые не могут поглощать инфракрасное излучение. Только молекулы, состоящие как минимум из трех атомов, поглощают тепловое излучение, и поэтому только такие следовые газы вызывают парниковый эффект, и среди них CO₂ является вторым по значимости после водяного пара. Все это стало известно со времен измерений парникового эффекта различных газов Джоном Тиндаллом в 1859 году.Тиндаль тогда писал:

[T] атмосфера допускает вход солнечного тепла, но сдерживает его выход; и результатом является тенденция аккумулировать тепло на поверхности планеты.

Это по-прежнему отличное краткое описание парникового эффекта! Без CO₂ в воздухе наша планета была бы полностью заморожена, жизнь была бы невозможна. С CO₂, мы поворачиваем одну из главных ручек управления глобальным климатом.

Климатический эффект

Итак, давайте, наконец, подойдем к климатическому эффекту CO.₂ увеличивать. Что касается цианида, то эффект имеет значение, а не то, составляет ли дробь по сравнению с какой-то большой массой 10 процентов или 0,01 процента. Дозовое действие токсинов на человека можно определить по опыту с пострадавшими. Климатическое воздействие парниковых газов можно либо рассчитать на основе понимания физических процессов, либо определить из опыта климатической истории (см. мой предыдущий пост). Оба приходят к одному выводу. Чувствительность климата (глобальное потепление в равновесии после удвоения CO2) составляет около 3°C, а ожидаемое на сегодняшний день потепление связано с текущим уровнем CO2.₂ повышение, составляет около 1°C. Это вполне точно соответствует наблюдаемому глобальному потеплению (рис. 7). Чему, кстати, нет естественного объяснения, а наилучшая оценка антропогенной доли глобального потепления с 1950 года составляет 110 процентов — подробнее об этом в моем предыдущем посте.

Рис. 7 Изменение глобальной температуры во времени, CO₂ концентрации и солнечной активности. Температура и CO₂ масштабируются относительно друг друга как физически ожидаемый CO₂ предсказывает воздействие на климат (т. е. наилучшая оценка чувствительности климата). Амплитуда солнечной кривой масштабируется по наблюдаемой корреляции солнечных и температурных данных. (Подробности объяснил здесь ). Этот график можно построить здесь и вы можете скопировать код, который можно использовать в качестве виджета в любой веб-сайт (например, моя домашняя страница), где он автоматически обновляется каждый год последними данными. Спасибо Бернду Херду, который запрограммировал это.

Наконец, вот новый симпатичный видеоклип, иллюстрирующий историю CO.₂ выбросы на карте: