W systemie klimatycznym Ziemi węgiel krąży, od kilku do kilkuset lat, pomiędzy atmosferą, oceanami, biosferą w szybkim cyklu węglowym i od kilku tysięcy do kilku milionów lat między oceanami i atmosferą a litosferą w wolnym cyklu węglowym.
W atmosferze atom węgla (C) łącząc się z dwoma atomami tlenu, czyli cząsteczką tlenu (O2), tworzy dwutlenek węgla (CO2), który z kolei jest absorbowany przez rośliny i glony na całej Ziemi.
Od ponad 200 lat w atmosferze jest nadwyżka dwutlenku węgla, która pochodzi z naszych emisji. Dlatego też gaz ten w bardzo dużym zakresie przyczynił się do ocieplania atmosfery ziemskiej poprzez większe zatrzymywanie energii cieplnej w zakresie fal w podczerwieni.
Po wybuchu rewolucji przemysłowej opartej na spalaniu paliw kopalnych oraz zwiększonym wylesieniu planety, została zaburzona równowaga energetyczna, podczas której tyle energii cieplnej ile wchodziło do systemu klimatycznego naszej planety, tyle z niej uchodziło w kosmos.
—
Rys.1. Wzór strukturalny i model cząsteczki dwutlenku węgla
—-
Według pracy przedstawionej przez duży międzynarodowy zespół badaczy pod kierownictwem Pierre’a Friedlingsteina ze Szkoły Inżynierii, Matematyki i Nauk Fizycznych na Uniwersytecie w Exeter (Wielka Brytania) i z Laboratorium Meteorologii Dynamicznej w Instytucie Pierre’a Simona Laplace’a w Paryżu, globalna w czasach przedprzemysłowych średnia roczna koncentracja dwutlenku węgla wynosiła 277 ppm (parts per milion), a 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, czyli o o około 50% więcej niż w okresie przedprzemysłowym 1.
—
Rys.2. Stężenie atmosferycznego dwutlenku węgla (w ppm) oraz roczne emisje tego gazu w latach 1750-2019 (NOAA).
Rys.3. 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) (Pierre Friedlingstein, 2020).
—
Jak już wiemy, koncentracja dwutlenku węgla rośnie dzięki naszym antropogenicznym emisjom, a ściślej, obecnie dzięki głównie spalaniu paliw kopalnych (84% emisji GHG) oraz wylesianiu (14% emisji GHG). Ten drugi trend był jeszcze większy w latach 1750-1950, jednak od połowy XX wieku do dnia dzisiejszego błyskawicznie rosną emisje dwutlenku węgla, jak i innych gazów cieplarnianych, głównie metanu i podtlenku azotu, właśnie ze źródeł spalania paliw kopalnych.
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 zauważyli, 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 ponownie spadło do 1,2% rocznie w latach 2010-2020.
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.
Jak czytamy w Global Carbon Atlas , Globalny Budżet Węglowy 2011-2020 (Global Carbon Budget 2011-2020) pokazuje zdecydowanie największe emisje antropogeniczne, które 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 2.
Z kolei według serwisu Our World in Data, roczne emisje CO2 według sektorów gospodarczych z 2018 roku są następujące 3:
- Elektryczność i ciepło – 15,59 mld ton
- Transport – 8,26 mld ton
- Produkcja i budownictwo – 6,16 mld ton
- Budynki – 2,88 mld ton
- Przemysł – 1,50 mld ton
- Zmiany użytkowania terenu i leśnictwo – 1,19 mld ton
- Inne spalanie paliw – 623,71 mln ton
- Niezorganizowane emisje – 233,49 mln ton
W sumie:
Według Global Carbon Project emisje z paliw kopalnych w 2018 roku wyniosły 36.6 GtCO2, w 2019 roku 36.8 GtCO2 i w 2020 roku emisje CO2 prawdopodobnie zostaną oszacowane na około 34 GtCO2..
Według Our World in Data emisje w 2018 roku wyniosły 36,65 GtCO2, w 2019 roku 36,71 GtCO2 i w 2020 roku 34,81 GtCO2.
Jak podaje z Uniwersytetu w Stanfordzie portal Stanford Earth Matters, 2020 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 4.
—
Referencje:
- Friedlingstein P. et al., 2020 ; Global Carbon Budget 2020 ; Earth System Science Data ; https://essd.copernicus.org/articles/12/3269/2020/
- Global Carbon Atlas, 2020 ; Global Carbon Budget 2011-2020 ; Global Carbon Project ; http://www.globalcarbonatlas.org/en/content/global-carbon-budget
- Ritchie H. and Roser M., 2020 ; Emissions by sector ; Our World in Data ; https://ourworldindata.org/emissions-by-sector
- Stanford University, 2020 ; COVID lockdown causes record drop in carbon emissions for 2020 ; Stanford Earth Matters ; https://earth.stanford.edu/news/covid-lockdown-causes-record-drop-carbon-emissions-2020#gs.tax85x