Dwutlenek węgla (CO2), cząsteczka składająca się z jednego atomu węgla (C) oraz dwóch atomów tlenu (O2) to podstawowy gaz cieplarniany w systemie klimatycznym Ziemi, który krąży pomiędzy atmosferą, oceanami, biosferą w szybkim cyklu węglowym od kilku do kilkuset lat oraz między oceanami i atmosferą a litosferą w wolnym cyklu węglowym od kilku tysięcy do kilku milionów lat.
Okazało się jednak, że od ponad 200 lat dwutlenek węgla w nadmiarze, pochodzący z naszych emisji, w bardzo dużym zakresie zaczął przyczyniać się do ocieplania atmosfery ziemskiej poprzez większe zatrzymywanie energii cieplnej w zakresie fal w podczerwieni niż jej przepuszczanie by mogła ujść w kosmos.
—–
Rys.1. Średnie powierzchniowe stężenie CO2 w atmosferze (ppm). Miesięczne dane z lat 1980-2019 pochodzą z NOAA / ESRL (Dlugokencky I Tans, 2020) i opierają na średniej z bezpośrednich pomiarów CO2 w atmosferze z wielu stacji w morskiej warstwie granicznej (Masarie I Tans, 1995). Dane miesięczne z lat 1958-1979 pochodzą z Scripps Institution of Oceanography, oparte na średniej z bezpośrednich pomiarów CO2 w atmosferze ze stacji Mauna Loa i Bieguna Południowego (Keeling i in., 1976). Aby wziąć pod uwagę średni poziom CO2 i sezonowość między stacjami NOAA/ESRL i Scripps, których użyto tutaj, średnia powierzchni Scripps (z dwóch stacji) została uszeregowana i zharmonizowana aby dopasować się do średniej powierzchni NOAA ( z wielu stacji pomiarowych) przez dodanie średniej różnicy 0,542 ppm, obliczone tutaj z nakładających się danych z lat 1980-2012.
——
Według pracy z 11 grudnia 2020 roku, „Global Carbon Budget 2020” [„Globalny budżet węglowy 2020”], przedstawionej przez duży międzynarodowy zespół badaczy pod kierownictwem Pierre’a Friedlingsteina, globalnie w czasach przedprzemysłowych średnia roczna koncentracja dwutlenku węgla wynosiła 277 ppm (parts per milion), w 2019 roku 409,85 ± 0,1 ppm. Ale z danych informacyjnych NOAA dowiadujemy się, że pod koniec 2020 roku wynosiła już 412,5 ppm.
Jak już wiemy, koncentracja dwutlenku węgla rośnie dzięki naszym antropogenicznym emisjom, a ściślej dzięki głównie spalaniu paliw kopalnych oraz wylesianiu. Ten drugi trend był jeszcze większy w latach 1750-1950, jednak od tego czasu do dziś błyskawicznie rosną emisje dwutlenku węgla, jak i innych gazów cieplarnianych, jak metan i podtlenek azotu, od połowy XX wieku do dzisiejszego dnia.
Zdaniem naukowców, istotne jest zrozumienie zaburzeń w budżecie węglowym analizując dokładniej trendy dynamiki węgla w jego naturalnym cyklu węglowym. To znaczy, należy zrozumieć reakcje naturalnych pochłaniaczy i źródeł węgla w interakcji z emisjami z antropogenicznych źródeł.
Badacze zauważają, że globalne emisje CO2 „rosły z każdą dekadą” od lat 60. XX wieku. I chociaż tempo wzrostu emisji spadło z 4,3% rocznie w latach 60. do 0,9% rocznie w latach 90., w XXI w. ponownie wzrosło – do 3,0% rocznie w latach 2000-2010 i 1,2% rocznie w latach 10 XXI wieku.
Zgodnie z wytycznymi z Porozumienia Paryskiego z grudnia 2015 roku, by osiągnąć cel nieprzekroczenia progu 2 stopni Celsjusza względem okresu przedprzemysłowego, prof. Pierre Friedlingstein , kierownik matematycznego modelowania systemów klimatycznych na Uniwersytecie w Exeter , powiedział podczas briefingu prasowego:
Potrzebujemy trwałej redukcji emisji o 1-2 GtCO2 rocznie w ciągu najbliższych 20-30 lat, aby ograniczyć ocieplenie znacznie poniżej 2 stopni Celsjusza.
—–
Rys.2. Globalny budżet węglowy dwutlenku węgla 2009-2018. Dane naukowe o systemie Ziemi. Źródło danych: Friedlingstein i in. 2020
Jak czytamy w Global Carbon Atlas, w Globalnym Budżecie Węglowym 2009-2018 zdecydowanie największe emisje antropogeniczne pochodzą z sektora paliw kopalnych, bo aż prawie 90 %. Mały procent jest udziałem produkcji cementu, a pozostała liczba procentowa dotyczy zmian użytkowania terenu, głównie wylesiania.
Z kolei, według serwisu Our World in Data, roczne emisje CO2 według sektorów gospodarczych z 2016 roku są następujące:
a) Elektryczność i ciepło – 15,01 mld ton
b) Transport – 7,87 mld ton
c) Produkcja i budownictwo – 6,11 mld ton
d) Budynki – 2,72 mld ton
e) Zmiany użytkowania terenu i leśnictwo – 2,68 mld ton
f) Przemysł – 1,46 mld ton
g) Inne spalanie paliw – 613,00 mln ton
h) Niezorganizowane emisje – 239,18 mln ton
W sumie w 2016 roku było 36,702 mld ton (36,7 GtCO2 – gigaton) z antropogenicznych emisji do atmosfery.
Według Global Carbon Project, emisje w 2018 roku wyniosły 36.6 Gt CO2, a w 2019 roku 36.8 Gt CO2. Z kolei, w 2020 roku emisje CO2 z paliw kopalnych prawdopodobnie zostaną oszacowane na około 34 GtCO2.
Ubiegły rok był rokiem znacznego spadku emisji światowych z powodu pandemii koronawirusa, która sparaliżowała wszystkie gospodarki na świecie. Emisje dwutlenku węgla do atmosfery były o 7 % niższe w porównaniu z 2019 rokiem.
Jak wynika z pracy zespołowej „Temporary reduction in daily global CO2 emissions during the COVID-19 forced confinement” [„Tymczasowa redukcja dziennych globalnych emisji CO2 podczas przymusowego odosobnienia COVID-19”], przedstawionej w Nature Climate Change 19 maja 2020 roku przez Corinne Le Quéré z UEA (Uniwersytetu Wschodniej Anglii), podczas szczytu pandemii koronawirusa, tylko do początku kwietnia, dzienne emisje dwutlenku węgla były niższe aż o 17 % (–11 do –25% dla ±1 σ) niż w tym samym miesiącu w 2019 roku, czyli o 17 milionów ton.
Całkowity spadek emisji CO2, od początku stycznia do końca kwietnia, z powodu pandemii koronawirusa w Europie oraz w krajach wymienionych poniżej był następujący:
a) W Chinach o 242 MtCO2
b) W USA o 207 MtCO2
c) W Europie (bez Wielkiej Brytanii ) o 123 MtCO2
d) W Indiach o 98 MtCO2
e) W Wielkiej Brytanii o 18 MtCO2
Z kolei, brytyjski naukowiec profesor Piers Forster, dyrektor Priestley International Centre for Climate na Uniwersytecie w Leeds, wraz ze swoimi współpracownikami w pracy z 7 sierpnia 2020 roku, „Current and future global climate impacts resulting from COVID-19” [„Obecne i przyszłe globalne skutki klimatyczne wynikające z COVID-19”], również zaprezentowanej w Nature Climate Change, dokonał nie tylko analizy spadku emisji gazów cieplarnianych, ale i aerozoli, co z kolei miało wpływ na nieznaczny spadek emisji, gdyż aerozole mają oddziaływanie chłodzące na klimat.
Naukowcy zaobserwowali, że tylko spadek tlenków azotu (NOx) o 30 %, przyczynił się do spadku aż o 20 % chłodzącego dwutlenku siarki (SO2), co zbytnio jedynie wpłynęło na krótkotrwałe ochłodzenie w ciągu pierwszych trzech miesięcy 2020 roku. Co będzie miało przełożenie takie, że przy kontynuacji dalszego kursu emisji według scenariusza „biznes jak zwykle” świat w 2030 roku będzie chłodniejszy tylko o około 0,01 ± 0,005 °C. Doszli do takiego wniosku po dokonaniu obliczeń jak zmieniały się emisje 10 różnych gazów cieplarnianych i zanieczyszczeń powietrza (aerozoli) w okresie od lutego do czerwca 2020 r. w 123 krajach.
Piers Forster, będący też głównym badaczem konsorcjum CONSTRAIN, stwierdza następujący fakt:
Dokonane teraz wybory mogą dać nam dużą szansę na uniknięcie dodatkowego ocieplenia o 0,3°C do połowy wieku , zmniejszając o połowę oczekiwane ocieplenie w ramach obecnej polityki. Może to oznaczać różnicę między sukcesem a porażką, jeśli chodzi o unikanie niebezpiecznej zmiany klimatu.
Badanie podkreśla również możliwości obniżenia zanieczyszczenia ruchu poprzez zachęcanie pojazdów o niskiej emisji, transportu publicznego i ścieżek rowerowych. Lepsza jakość powietrza natychmiast przyniesie ważne skutki zdrowotne – i natychmiast zacznie chłodzić klimat.
Naukowcy z Chin, Francji, USA, Japonii i Niemiec pod kierownictwem Zhu Liu z Wydziału Nauk o Systemie Ziemi na Uniwersytecie Tsinghua w Pekinie, na łamach Nature Communications, przedstawionej 14 października 2020 roku w pracy „Near-real-time monitoring of global CO2 emissions reveals the effects of the COVID-19 pandemic” [„Monitorowanie globalnej emisji CO2 w czasie zbliżonym do rzeczywistego ujawnia skutki pandemii COVID-19”] analizując globalne emisje dwutlenku węgla w pierwszej połowie tego samego roku, zaobserwowali gwałtowny ich spadek o 8,8 % w stosunku do tego samego okresu z 2019 roku, czyli aż o 1551 MtCO2.
Skala tego spadku emisji CO2 jest znacznie większa niż podczas kryzysu finansowego w 2008 roku czy też w trakcie kryzysu naftowego w 1979 roku czy nawet podczas drugiej wojny światowej i podczas kryzysu finansowego w 1929 roku.
—–
—–
Rys.3. a) Dzienne emisje CO2 w 2019 i 2020 (7-dniowa średnia krocząca); b) globalne emisje agregujące różne czasy wystąpienia skutków w różnych regionach (7-dniowa średnia krocząca); c) COVID-19 powoduje największy roczny spadek emisji CO2 od 1900 roku.
——
Naukowcy podali szacunkowe dane dziennych, sektorowych, krajowych emisji CO2 w okresie od 1 stycznia 2019 r. do 30 czerwca 2020 r., czyli przed i w trakcie pandemii. Zauważyli też większy wpływ emisji CO2 podczas dużych świąt, takich jak Boże Narodzenie w Stanach Zjednoczonych i Europie, Święto Wiosny w Chinach i Święto Holi w Indiach.
———
Literatura: