Wzrost stężenia dwutlenku węgla w atmosferze

Na temat globalnego ocieplenia wywołanego przez człowieka jest szereg dowodów ustalonych już w latach 50 XX wieku. Są to tak zwane klimatyczne odciski palców.

W 1957 roku amerykański oceanolog Roger Revelle wraz z austriackim fizykiem jądrowym Hansem Suessem zbadali po raz pierwszy izotopy dwutlenku węgla w atmosferze i w oceanach. Zaobserwowali, że nastąpił znacznie większy stosunek izotopu węgla 12C do izotopu węgla 13C, a 14C nie odgrywał zasadniczej roli. Wyciągnęli prosty wniosek, że skoro rośliny bardziej preferują 12C niż 13C, to skoro odkryto rosnący stosunek tego pierwszego do drugiego, to oznaczało, że pochodzą one z roślin kopalnych, czyli ze spalania węgla kamiennego i brunatnego. Opisali to w swojej słynnej pracy naukowej „Carbon Dioxide Exchange Between Atmosphere and Ocean and the Question of an Increase of Atmospheric CO2 During the Past Decades” [„Wymiana dwutlenku węgla między atmosferą a oceanem oraz kwestia wzrostu atmosferycznego CO2 w ostatnich dziesięcioleciach”].

Po wielu latach Florian Böhm ze swoimi naukowcami w pracy z 2002 roku „Evidence for Preindustrial Variations in the Marine Surface Water Carbonate System from Coralline Sponges” [„Dowody na przedindustrialne różnice w systemie węglanów morskich wód powierzchniowych z gąbek koralowych”] zauważyli, że od początku rewolucji przemysłowej, czyli od początku drugiej połowy XVIII wieku, gdy zaczęto coraz intensywniej spalać paliwa kopalne i emitować dwutlenek węgla do atmosfery, to stosunek izotopowy węgla 12C zaczął się powiększać względem 13C. I to był wyraźny sygnał, że do obecnego globalnego ocieplenia przyczynia się człowiek już od ponad 200 lat. Autorzy piszą:

W ciągu 200 lat, które upłynęły od początku epoki przemysłowej, względna zawartość 13C spadła o 2 promile.

Rys.1. Względna koncentracja węgla 13C w stosunku do 12C. Na podstawie Böhm 2002, Monthly Atmospheric 13C Concentrations, Scripps Institution of Oceanography.

Dwutlenek węgla łącząc się w prostej reakcji chemicznej z cząsteczką tlenu, utlenia się do cząsteczki dwutlenku węgla:

C + O2 -> CO2

Gdy przybywa dwutlenku węgla w atmosferze, czyli im więcej rośnie jego stężenie, tym więcej pochłania on energii cieplnej w zakresie podczerwieni o długości fal 15 mikrometrów (15 μm). Następnie cząsteczka CO2 wyemitowuje ten kwant energii cieplnej na wszystkie strony, zarówno w kosmos, ku powierzchni chmur i ku powierzchni Ziemi, dzięki czemu powstaje efekt cieplarniany, który jest zaburzany, a ściślej wzmacniany przez rosnącą koncentrację dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych.

Nawiązując jeszcze do ważnego wydarzenia w związku z badaniem antropogenicznej zmiany klimatu, a zwłaszcza własności fizyko-chemicznych dwutlenku węgla, Charles David Keeling w samodzielnej pracy z 1960 roku „The Concentration and Isotopic Abundances of Carbon Dioxide in the Atmosphere” [„Stężenie i obfitość izotopowa dwutlenku węgla w atmosferze”] dokonał analizy, że na półkuli północnej zostało zaobserwowane i eksperymentalnie zbadane, systematyczne zróżnicowanie stężenia i obfitości izotopowej dwutlenku węgla w atmosferze, i to w zależności od pory roku i szerokości geograficznej. Ale na Antarktydzie zmierzono nieco mniejszy, ale trwały, także rosnący wzrost koncentracji.

Keeling, który zapoczątkował pomiary koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze za pomocą spektrometrii masowej w obserwatorium na Hawajach, na wyspie Mauna Loa, zauważył, że stężenie tego gazu wzrasta systematycznie w górę w takim samym tempie z małą różnicą pomiędzy okresami jesieni i zimy, gdy wegetacja roślinna ustaje i więcej CO2 trafia do atmosfery oraz pomiędzy okresami wiosny i lata, gdy wegetacja roślin intensyfikuje się i więcej tego gazu z kolei jest przez nie pochłaniane. Jednak te fluktuacje wielkości stężenia widoczne w ciągu dwunastu miesięcy, są prawie niezauważalne na tak zwanej krzywej Keelinga, czyli wykresie wzrastającej systematycznie koncentracji dwutlenku węgla.

Na podstawie badań spektrometrycznych, Charles Keeling i Jack Pales od 1958 do 1963 roku zaobserwowali już znaczący wzrost koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze i opisali to w pracy z 1965 „The concentration of atmospheric carbon dioxide in Hawaii” [„Stężenie atmosferycznego dwutlenku węgla na Hawajach”], opublikowanej w czasopiśmie Journal of Geophysical Research.

Przez ten czas wyszedł szereg prac monitorujących wzrost stężenia dwutlenku węgla w atmosferze Ziemi. Dziś mierzymy je w wielu rejonach planety, zarówno na półkuli północnej (np. jeszcze w Barrow na Alasce czy na Szetlandach), jak i na południowej (na wyspie Samoa, w Baring Head w Nowej Zelandii czy na biegunie południowym).

Obecnie krzywa Keelinga przedstawia się następująco:

Rys.2. Krzywa Keelinga (Program Scripps CO2). Wykres pomiaru stężenia dwutlenku węgla mierzonego metodą spektroskopii masowej od 1958 roku do dziś. Badania rozpoczęto w obserwatorium na Hawajach, na wyspie Mauna Loa.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.2153-3490.1957.tb01849.x

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2001GC000264

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.2153-3490.1960.tb01300.x

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/JZ070i024p06053

https://keelingcurve.ucsd.edu/

https://naukaoklimacie.pl/fakty-i-mity/mit-nie-ma-empirycznych-dowodow-na-antropogenicznosc-globalnego-ocieplenia-41

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *