Парниковые газы и глобальное потепление

Ученые изучают взаимосвязь между парниковыми газами (удерживающими тепло газами, выделяемыми человеком и природными источниками) в атмосфере и глобальным климатом.. В частности, ученые стремятся определить, как более высокие выбросы парниковых газов, особенно в результате деятельности человека, могут способствовать или способствовали глобальному потеплению, определяемому как повышение средней глобальной температуры, и изменению климата, определяемому как значительное или крупномасштабное изменение погодных условий. связанные события на протяжении десятилетий, столетий и тысячелетий.

В этой статье обобщаются различные термины, связанные с глобальным потеплением и изменением климата, взаимосвязью между парниковыми газами и климатом Земли, оценками уровней парниковых газов в атмосфере, а также различными научными аргументами за и против мнения о том, что антропогенные выбросы парниковых газов являются основными. движущая сила глобального потепления и изменения климата.

Содержание

1. История

1.1 Климатические обратные связи

3.1 Поддержка
3.2 Оппозиция

Фон

Климат представляет собой сочетание обычно преобладающих погодных условий, усредненных за десятилетия, столетия или более длительные периоды времени. Эти условия включают атмосферное давление, атмосферные условия, влажность, температуру, осадки, облачность, туман, мороз, солнечный свет, ветер и многое другое. Напротив, погода представляет собой сочетание одних и тех же условий в районе или регионе в течение более коротких периодов времени, таких как дни, недели или месяцы.На климатическую систему Земли влияет несколько факторов, в том числе атмосфера; извержения вулканов; снег; лед; океаны и другие водоемы; поверхности суши; биологические организмы, включая человека, дикую природу и растительность; изменения орбиты Земли; и солнечной активности. [1] [2]

Изменение климата может относиться к значительным или крупномасштабным изменениям температуры поверхности земли и океана, осадкам, штормовым и ветровым режимам или другим явлениям, связанным с погодой, которые могут происходить в течение длительного периода времени, включая десятилетия, столетия и тысячелетия. В публичных дебатах термин «изменение климата» может использоваться как взаимозаменяемый с теорией о том, что человеческая деятельность после промышленной революции способствует и/или несет ответственность за глобальное потепление и последующие изменения климата. Эта теория утверждает, что глобальное потепление произойдет, когда концентрация парниковых газов (газов, улавливающих тепло), таких как двуокись углерода, водяной пар и метан, возрастет и, таким образом, удержит в атмосфере больше тепла, чем может уйти в космос и / или быть поглощено на Земле. . Больше тепла в атмосфере, меньшее поглощение парниковых газов на Земле, а также солнечная и вулканическая активность могут способствовать повышению глобальной средней температуры поверхности. [3]

Глобальное потепление относится к постепенному повышению глобальной температуры поверхности и температуры атмосферы Земли. Глобальное потепление связано с парниковым эффектом, который возникает, когда поверхность и атмосфера Земли поглощают солнечную энергию и переизлучают ее обратно в космос. Часть поглощенной энергии излучается сушей и океанами, поглощается атмосферой Земли и переизлучается обратно на Землю. Парниковый эффект является одним из нескольких климатических воздействий, которые наряду с солнечной активностью, извержениями вулканов и аэрозолями являются основными движущими силами климата Земли. [4] [5] [3]

На изображении ниже показано, как парниковые газы вызывают парниковый эффект.

Иллюстрация парникового эффекта (Источник: Межправительственная группа экспертов по изменению климата)

Климатические отзывы

Парниковый эффект, вызванный парниковыми газами, известен как воздействие на климат; климатические воздействия являются основными факторами, влияющими на климат Земли. Наряду с концентрацией парниковых газов климатические воздействия включают изменения в выработке солнечной энергии, извержения вулканов и присутствие аэрозолей (маленьких переносимых по воздуху частиц из антропогенных и природных источников). Ученые-климатологи изучают влияние парниковых газов на глобальную температуру по сравнению с другими факторами и, таким образом, их вклад в глобальное потепление (определяемый как повышение средней глобальной температуры) с течением времени, поскольку концентрации парниковых газов и глобальные температуры колебались в течение сотен, тысяч периодов. , и миллионы лет. [6] [7]

Кроме того, ученые наблюдают за другими факторами, которые могут влиять на парниковый эффект и другие воздействия на климат. Эти факторы представляют собой обратные связи, т. е. процессы, которые могут либо ускорить, либо уменьшить потепление от климатических воздействий, таких как парниковый эффект. Положительная обратная связь может увеличить потепление, а отрицательная обратная связь может уменьшить потепление. Следующие положительные и отрицательные отзывы могут повлиять на воздействие парникового эффекта на потепление. [8] [9]

Облака: Облака отражают обратно в космос примерно одну треть всего солнечного света, попадающего в атмосферу Земли. Повышенная облачность, вызванная большим количеством воды в атмосфере, может ограничивать количество солнечного света, попадающего на поверхность Земли, что приводит к меньшему поглощению тепла и меньшему потеплению.
Осадки: более теплая атмосфера, содержащая больше воды, может увеличить количество осадков, хотя и не во всех регионах. Изменения в характере осадков могут привести к увеличению количества воды, доступной для растений, которые удаляют углекислый газ (парниковый газ, также известный как CO).₂) из атмосферы. Увеличение роста растений может привести к увеличению выбросов CO₂ поглощение из атмосферы и, следовательно, меньшее нагревание.
Лесные массивы: В качестве отрицательной обратной связи леса, деревья и другие растения удаляют CO.₂ из атмосферы и, таким образом, может уменьшить потепление, которое может быть результатом увеличения CO₂ в атмосфере. Однако леса и растения также могут быть вырублены, чтобы земля была расчищена для сельского хозяйства или других целей, что приводит к уменьшению выбросов CO.₂ поглощение.
Лед: По сравнению с поверхностью океана, которая темнее и быстрее поглощает тепло, лед белый и поэтому быстрее и легче отражает солнечный свет. Больше льда и ледников приводит к большему отражению тепла и, следовательно, к меньшему потеплению. Однако большее таяние морского льда и ледников уменьшает это отражение и позволяет океану поглощать больше тепла и ускорять потепление. Этот процесс известен как обратная связь ледового альбедо.

Концентрации парниковых газов

Атмосфера Земли состоит из разных газов в разном количестве. Атмосфера более или менее постоянно состоит из азота (78%), кислорода (21%) и аргона (0,9%). Оставшиеся 0,1 процента составляют следовые газы, включая парниковые газы. По состоянию на апрель 2016 года на углекислый газ приходилось 0,04 процента химического состава атмосферы. Водяной пар, вносящий наибольший вклад в парниковый эффект, имеет разную концентрацию в зависимости от времени года и на разных высотах нижних слоев атмосферы Земли. Таким образом, трудно измерить точно, хотя более теплая атмосфера обычно содержит больше водяного пара. Атмосфера также содержит следовые количества антропогенных парниковых газов, таких как хлорфторуглероды (ХФУ), гидрофторуглероды (ГФУ) и перфторуглероды (ПФУ). [10] [11] [12] [13]

В таблице ниже показана оценка концентрации в тропосфере (самая нижняя область атмосферы, высота от 3,7 до 6,2 миль) пяти природных парниковых газов (за исключением водяного пара) в доиндустриальную эпоху (до 1750 г.). ) и оценку тропосферной концентрации этих газов, измеренную в апреле 2016 г.Цифры получены из Центра анализа информации об углекислом газе при Министерстве энергетики США и были рассчитаны с использованием данных Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК). Приведенная концентрация углекислого газа является средней за 2015 год по данным Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA). [12]

Оценка концентрации парниковых газов до 1750 г. (последнее обновление в апреле 2016 г.)
Парниковый газ	Концентрация в тропосфере до 1750 г. †	Текущая концентрация в тропосфере (измерено в апреле 2016 г.)‡	Процентное изменение
Углекислый газ	280 частей на миллион (ppm)	399,52 частей на миллион	42.6%
Метан	722 части на миллиард (ppb)	1834 частей на миллиард	154.0%
Оксид азота	270 частей на миллиард (ppb)	328 частей на миллиард	21.4%
Тропосферный озон	237 частей на миллиард (ppb)	337 частей на миллиард	42.1%
† Доиндустриальные концентрации углекислого газа, метана и закиси азота взяты из отчета МГЭИК за 2013 год. МГЭИК предположила, что концентрация этих газов до 1750 года практически не зависит от деятельности человека. ‡ Поскольку атмосферные концентрации большинства газов имеют тенденцию меняться в течение года, приведенные цифры представляют собой средние значения за конкретный 12-месячный период для всех газов, кроме тропосферного озона, для которого самые последние общие количества были оценены более широко. Источник: Информационно-аналитический центр углекислого газа, «Недавние концентрации парниковых газов», апрель 2016 г.

Взгляды на роль парниковых газов в глобальном потеплении

Ниже приведены различные аргументы тех, кто выступает за и против того мнения, что антропогенные выбросы парниковых газов являются основными движущими силами глобального потепления и изменения климата.

Поддерживать

Согласно своей оценке глобального потепления и изменения климата, проведенной в 2007 году, Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК), заявленная цель которой состоит в том, чтобы предоставить «научную, техническую и социально-экономическую информацию, имеющую отношение к пониманию научной основы риска изменение климата, вызванное деятельностью человека», утверждал: «Большая часть наблюдаемого повышения средних глобальных температур с середины 20-го века, весьма вероятно, связана с наблюдаемым увеличением антропогенных [вызванных деятельностью человека] концентраций ПГ [парниковых газов]». Авторы отчета также утверждали, что существующие или более высокие темпы антропогенных выбросов парниковых газов «вызовут дальнейшее потепление и вызовут множество изменений в глобальной климатической системе в 21 веке, которые, весьма вероятно, будут более значительными, чем те, которые наблюдались в 20 веке». В своей оценке за 2013–2014 годы авторы МГЭИК пришли к выводу, что удвоение концентрации углекислого газа в атмосфере ( CO₂) от доиндустриального уровня приведет к повышению температуры от 1,5 ° C (по Цельсию) до 4,5 ° C с наилучшей оценкой 3 ° C к 2100 году. [14] [15] [16] [17]. ]

Дэвид Титли, директор Центра по решению проблем погоды и климатических рисков в Университете штата Пенсильвания, в декабре 2015 года утверждал, что потепление от антропогенных выбросов парниковых газов, особенно CO₂ выбросы с 1750 по 2011 год, составляли примерно 42 процента от общего потепления от антропогенных выбросов за этот период. Титли также утверждал, что снижение темпов потепления, наблюдаемое в период с 1998 по 2013 год, не меняет мнение о том, что антропогенные выбросы парниковых газов были доминирующей движущей силой глобального потепления; что климатические модели уже предсказывают короткие периоды потепления и похолодания; что снижение темпов потепления происходило наряду с продолжающимся приповерхностным потеплением атмосферы; и что любое снижение скорости потепления, вероятно, со временем станет более быстрым из-за существующего CO.₂ концентрации в атмосфере.Титли заключил: «Основы науки об изменении климата исключительно хорошо изучены и могут применяться — и применялись — многими исследователями как внутри правительства, так и за его пределами». [18]

В статье от июля 2012 г. Нью-Йорк Таймс, Роберт Мюллер, профессор физики Калифорнийского университета в Беркли, утверждал, что лучшим объяснением повышения глобальной приземной температуры с 1753 года являются антропогенные парниковые газы, особенно двуокись углерода (CO₂. Мюллер и другие ученые проанализировали глобальные средние температуры поверхности и пришли к выводу, что температура повысилась на 2,5 градуса по Фаренгейту с 1753 года и публикации его исследования (2012 г.) и увеличилась на 1,5 градуса по Фаренгейту с 1962 года. Мюллер утверждал, что анализ его группы включал рассмотрение других факторов. факторы, которые могут повлиять на повышение температуры, включая городское отопление, отбор данных и плохие станции сбора данных о температуре, а также климатические факторы, такие как колебания океанских течений, солнечная активность и извержения вулканов. Мюллер и его коллеги утверждали, что «представляется вероятным, что по существу все это [температурное] повышение является результатом выбросов парниковых газов человеком» и что «наилучшее совпадение было с данными об атмосферном углекислом газе». Мюллер пришел к выводу: «По мере увеличения выбросов углекислого газа температура должна продолжать расти». [19]

В статье от февраля 2010 г. Бостон Глобус, Керри Эмануэль, директор программы «Атмосферы, океаны и климат» в Массачусетском технологическом институте (MIT), утверждал, что «глобальные температуры повышались примерно в течение прошлого века и к настоящему времени увеличились примерно на 1,4 F [по Фаренгейту]. ." Эмануэль добавил, что «скорость повышения температуры поверхности согласуется с прогнозами глобального потепления, вызванного деятельностью человека, которые датируются 19 веком, и превышает любые естественные изменения, которые мы смогли обнаружить, по крайней мере, за последние 1000 лет». Эмануэль пришел к выводу, что «теория, фактические наблюдения за планетой и сложные модели, какими бы несовершенными они ни были по отдельности, указывают на продолжающееся потенциально опасное изменение климата человеком». В марте 2011 года Эмануэль утверждал, что «повышенный уровень парниковых газов остается единственным правдоподобным механизмом для объяснения очень теплого климата» в далеком прошлом, например, в период эоцена примерно 50 миллионов лет назад. [20][21]

Оппозиция

Джудит Карри, бывший председатель Школы наук о Земле и атмосфере в Технологическом институте Джорджии, утверждала в декабре 2015 года, что ведутся серьезные научные споры о том, «были ли в потеплении преобладающие антропогенные причины или естественная изменчивость, насколько сильно планета будет нагреваться». в 21 веке и является ли потепление «опасным». Карри утверждал, что антропогенные выбросы не могли играть причинной роли в определенные периоды потепления, такие как период потепления 1910–1945 годов, на который, по утверждению Карри, приходилось 40 процентов всего потепления с 1900 по 2013 год, но 10 процентов выбросов CO.₂ увеличиваться в течение периода. Карри также утверждал, что в период 1998–2013 годов скорость потепления была ниже прогнозов более ранней климатической модели и ниже скорости потепления, наблюдавшейся в период 1970–1998 годов, несмотря на 25-процентное увеличение антропогенного CO.₂ с 1998-2013 гг.Карри заключил: «Растущее расхождение между прогнозами климатических моделей и наблюдениями подняло серьезные вопросы о климатических моделях, которые используются в качестве основы для национальной и международной политики в области энергетики и климата». [22]

По данным Неправительственной международной группы по изменению климата, самопровозглашенной группы ученых и ученых, которые «не склонны полагать, что изменение климата вызвано выбросами парниковых газов человеком», климатические модели переоценивают чувствительность климата к парниковым газам, особенно CO.₂, потому что они исключают или неадекватно учитывают факторы, которые могут смягчить или уменьшить глобальное потепление, такие как низкоуровневое образование облаков, охлаждающее воздействие природных и техногенных аэрозолей и выбросы в океан органических соединений серы, которые способствуют образованию облаков и, таким образом, охлаждению. . Группа утверждала, что солнечная активность в 20-м веке может объяснить повышение глобальной температуры и что солнечная активность может иметь такое же или большее влияние на температуру, чем CO.₂. Группа также заявила: «Земля не сильно нагревалась за последние 18 лет, несмотря на 8-процентное увеличение содержания CO2 в атмосфере, что составляет 34 процента всего дополнительного количества CO.₂ добавлено в атмосферу с начала промышленной революции» [23].

Джон Кристи, профессор атмосферных наук в Университете Алабамы в Хантсвилле, утверждал в декабре 2015 года, что прогнозы климатической модели для глобального потепления и роли парниковых газов «имеют сильную тенденцию к перегреву атмосферы по сравнению с фактическими наблюдениями». Кристи утверждал, что климатические модели предсказывали скорость потепления в три раза выше, чем показывали данные о температуре верхних слоев атмосферы в период с 1975 по ноябрь 2015 года.Кристи также утверждал, что период 1975–2015 годов также был «самой высокой концентрацией парниковых газов и, следовательно, периодом, в течение которого реакция [на парниковые газы] должна быть максимальной». Кристи пришел к выводу: «Модели неточно отражают по крайней мере некоторые важные процессы, влияющие на климат, потому что они не могли« предсказать »то, что уже произошло».

В статье 2011 года, опубликованной Фондом политики глобального потепления, самопровозглашенным аналитическим центром, который «непредвзято относится к оспариваемой науке о глобальном потеплении», Уильям Хаппер, почетный профессор физики Принстонского университета, утверждал, что «существует очень небольшая корреляция между оценками CO₂ уровни в атмосфере и оценки температуры Земли за последние 550 миллионов лет.₂ уровни оставались постоянными. Хаппер также утверждал, что образцы ледяных кернов ледниковых периодов (период более низких температур и наступающих ледников) и межледниковых периодов (период более высоких температур и отступающих ледников) за последний миллион лет показали корреляцию между CO₂ уровни и температура. Однако Хаппер утверждал, что «эти записи показывают, что изменения температуры предшествовали изменениям уровня CO2, поэтому уровни CO2 были следствием изменений температуры». Хаппер пришел к выводу: «Климат Земли всегда менялся. Наше нынешнее глобальное потепление вовсе не является необычным по стандартам геологической истории, и умеренное потепление, вероятно, идет на пользу биосфере». [24]

голоса

Рейтинг статьи

Статья в тему: Какое самое мощное ядерное оружие на сегодняшний день