Что происходит ПОСЛЕ глобального потепления?

Что происходит с нашими улавливающими тепло выбросами ископаемого топлива после того, как мы их выпускаем, как долго они будут сохраняться, и какой может быть жизнь в потеплении, а затем и охлаждении мира?

До недавнего времени большинство дискуссий о современном глобальном потеплении заглядывали только в 2100 год нашей эры. Теперь новые исследования новаторских специалистов по моделированию климата начинают рассказывать другую историю, в которой наследие наших удерживающих тепло выбросов углерода длится не только десятилетия или столетия, но и достаточно долго, чтобы помешать будущим ледниковым периодам. Как с небольшим преувеличением выразился научный журналист Мейсон Инман (Mason Inman, 2005), «углерод вечен».

В настоящее время специалисты исследуют долгосрочное будущее нашего загрязнения парниковыми газами с помощью нового поколения сложных климатических моделей с такими названиями, как CLIMBER, GENIE и LOVECLIM. Но основы этого будущего сводятся к одному простому принципу: то, что поднимается, должно опускаться.

Климатический удар

Концентрации парниковых газов и глобальные температуры не будут расти бесконечно — сегодняшняя тенденция накопления углекислого газа и тенденция к потеплению должны в конечном итоге достичь максимума, а затем повернуть вспять по мере постепенного восстановления атмосферы. Первая стадия этого процесса произойдет, когда скорость сжигания угля, нефти и природного газа выровняется, а затем снизится либо потому, что мы вскоре перейдем на альтернативные источники энергии, либо потому, что позже у нас закончатся доступные ископаемые виды топлива. В результате СО₂ концентрация в атмосфере также в конечном итоге достигнет пика, а затем снизится.Это, в свою очередь, вызовет серию взаимосвязанных экологических реакций, в которых другие растущие в настоящее время тенденции изменятся одна за другой в фазе «климатического хлыста», которая следует за нашими выбросами углерода. Например, как СО₂ растворяясь в океанах, он соединяется с водой с образованием угольной кислоты, которая изменяет химический состав морской воды и повышает вероятность растворения известняка, мела и других богатых карбонатом веществ. Закисление океана достигнет пика вскоре после атмосферного CO.₂ концентрации делают это, угрожая морским видам, имеющим кислоторастворимые карбонатные раковины или скелеты, включая кораллы, моллюсков и ракообразных (рис. 1).

Рисунок 1: кораллы Staghorn недалеко от Ки-Уэста, Флорида.

Закисление океана угрожает этим и другим морским организмам, которые зависят от растворимых в кислоте карбонатных поддерживающих структур и раковин.

После задержки из-за медленного времени отклика в атмосфере и океанах (Wigley 2005) средние глобальные температуры перейдут в режим охлаждения по мере того, как CO₂ концентрации продолжают падать. Однако глобальный средний уровень моря еще долго будет повышаться после прохождения теплового пика, потому что, даже если температура будет падать, она все равно будет теплее, чем сегодня. Следовательно, наземные ледниковые льды будут продолжать таять, а океаны будут продолжать расширяться, даже несмотря на то, что атмосфера Земли начала восстанавливаться. Уровень моря вернется к нынешнему положению только тогда, когда он, наконец, станет достаточно прохладным, чтобы большие наземные ледяные щиты снова образовались в Антарктиде и в Арктике.

Куда уходит углерод?

Чтобы более детально проработать временные рамки этих процессов, необходимо рассмотреть, где СО₂ уходит после того, как покидает наши дымовые трубы и выхлопные трубы. Часть его будет поглощена почвой и организмами, но большая часть растворится в океанах, и от двух третей до половины наших выбросов, возможно, перейдут в раствор в течение следующего тысячелетия или около того (Inman 2008, Eby и другие. 2009). Во многих компьютерных моделированиях максимальное закисление океана длится 2000 лет и более, в зависимости от количества CO.₂ мы излучаем в ближайшее время. Морские виды, обитающие в полярных регионах, глубоководных бассейнах и желобах, пострадают наиболее быстро и серьезно, поскольку растворимость таких газов наибольшая в холодных водах. Но после того, как моря поглотят столько CO₂ как они могут, примерно пятая часть наших выбросов ископаемого углерода все еще будет оставаться в воздухе (Тирелл и другие. 2007, Инман 2008).

Следующий этап очистки будет протекать медленнее. Как атмосферный CO₂ растворяется в каплях дождя, образующаяся при этом углекислота вступает в реакцию с кальцитом и другими карбонатными минералами в горных породах и отложениях. В течение тысячелетий эти геохимические процессы выветривания перенесут многие атомы углерода, ранее находившиеся в воздухе, в грунтовые воды и стоки, в конечном итоге доставив их в океаны в виде растворенных ионов бикарбоната и карбоната. Между тем, богатые карбонатом отложения на морском дне будут испытывать аналогичные реакции с вышележащей морской водой, поскольку океаны становятся более закисленными. Это медленное добавление кислотно-буферных веществ в морские экосистемы будет действовать как антацидная таблетка, которая позволит морям поглощать больше CO.₂ из вышележащей атмосферы. Обычно ожидается, что эти процессы будут доминировать в долгосрочном восстановлении в течение 5000 лет или около того.

Но даже эта вторая, более продолжительная фаза не удалит самую последнюю часть нашего углеродного загрязнения. Только через десятки тысяч лет или, возможно, даже сотни тысяч, если мы сожжем большую часть наших огромных запасов угля, последние остатки нашего CO₂ в конце концов они будут стерты еще более медленными реакциями с устойчивыми силикатными минералами, такими как полевые шпаты, содержащиеся в граните и базальте. Это то, что океанограф из Чикагского университета Дэвид Арчер называет «длинным хвостом углеродной кривой» (Арчер, 2005), и в нем будет доминировать постепенное глобальное охлаждение, хотя и при более высоких температурах, чем сегодня.

Выбор перед нами

Интенсивность и продолжительность пика потепления и восстановления будут зависеть от решений, которые мы примем в этом столетии. Если мы перейдем на безуглеродные источники энергии в течение следующих нескольких десятилетий, то с начала промышленной революции в атмосферу будет выброшено примерно 1000 гигатонн ископаемого углерода (1 гигатонна = 1 миллиард тонн). Атмосферный CO₂ концентрации достигнут пика около 550–600 частей на миллион (ppm) примерно к 2200 году нашей эры, а затем начнут падать (Рисунок 2; Archer 2005, Archer and Brovkin 2008).

Рисунок 2: Концентрации углекислого газа в воздухе при сценарии с умеренными выбросами.

Обратите внимание на крутой первоначальный подъем, быстрое изменение климата и медленное долгосрочное восстановление в течение следующих 100 000 лет.

В фазе климатического скачка, которая следует за этим относительно умеренным сценарием, глобальные средние температуры, вероятно, поднимутся на 2–3 ° C выше, чем сегодня, к 2200–2300 гг. Большая часть льда Гренландии и западной Антарктиды растает в океаны в течение тысячелетий, подняв уровень моря на несколько метров выше, чем сегодня, прежде чем медленно отступить.

С другой стороны, если мы сожжем все оставшиеся запасы угля до перехода на альтернативные источники энергии, то получится куда более экстремальный сценарий. В одном компьютерном моделировании того, что может последовать за выбросом мощностью 5000 гигатонн (рис. 3; Шмиттнер и другие. 2008), СО в воздухе₂ концентрации достигают 1900–2000 частей на миллион, что примерно в пять раз больше, чем сегодня, к 2300 году нашей эры. Средняя глобальная температура подскакивает на 6–9 ° C выше сегодняшнего среднего значения и остается искусственно высокой гораздо дольше, чем в более умеренном сценарии, при этом самая теплая часть широкого максимума длится с 3000 по 4000 год нашей эры. Атмосферный CO₂ концентрации и температуры затем относительно резко падают в течение нескольких тысяч лет после фазы пика и хлыста, но они не возвращаются к сегодняшним уровням в течение как минимум 400 000 лет. Весь наземный лед в конечном итоге тает, поднимая уровень моря на целых 70 метров, пока мир не остынет достаточно, чтобы снова образовались большие полярные ледяные щиты, примерно через полмиллиона лет.

Рисунок 3

Подробная информация о сценарии экстремальных выбросов за первые 2000 лет, показывающая запаздывающую реакцию концентрации CO2 в атмосфере, температуры и уровня моря.

0 0 голоса

Рейтинг статьи