Zerowanie emisji gazów cieplarnianych a impuls węglowy

Jest cały czas nadzieja, że wyzerowanie emisji gazów cieplarnianych (GHG) do atmosfery uratuje przyrodę i w niej ludzkość. Oczywiście im szybciej podejmiemy decyzję, tym szybciej nastąpi stabilizacja klimatu. I jeśli użyjemy technologii geoinżynieryjnych, czyli ujemnych emisji polegających na wyssaniu znacznych ilości dwutlenku węgla tak by zbić dzisiejszy poziom koncentracji CO2 410 ppm do poziomu 350 ppm sprzed 1990 roku, to klimat faktycznie udałoby się ochłodzić, ale istniałoby ryzyko w zaburzeniu biosfery i cyrkulacji oceaniczno-atmosferycznych. Tak dokładnie nie wiemy jakie będą konsekwencje.
Musimy jednak działać szybko i stanowczo. IPCC w swoim Specjalnym raporcie IPCC o ociepleniu o 1,5°C z 2018 r. “Globalne ocieplenie o 1,5 stopnia” mając na względzie czynniki ekonomiczne, oszacował redukcję emisji netto gazów cieplarnianych do 2030 r. o 45 %, a od 2030 do 2050 r. o dalsze 55 %.
A więc, całkowite wyzerowanie emisji. Jest to chyba najbardziej realistyczny plan dla gospodarek świata, który możemy i powinniśmy zrealizować. Niestety sama redukcja emisji GHG o 45 % do 2030 r. nie wyklucza tego, że świat się nie ociepli o 1,5 stopnia Celsjusza względem okresu bazowego 1850-1900.
Obecnie pod koniec 2020 r. Ziemia jest ocieplona o 1,1-1,2 stopnia Celsjusza. Po całkowitym wyzerowaniu emisji GHG dających w sumie wymuszenie radiacyjne 3 W/m-2, zlikwidowalibyśmy ujemne emisje aerozoli siarczanowych i azotanowych dających szacunkowo około -0,7-(-0,8) W/m-2, ale sadza jest jedynym aerozolem o właściwościach cieplarnianych, która wynosi 0,64 W/m-2, więc coś by to dało. Oczywiście trzeba wziąć pod uwagę emisje ze źródeł naturalnych jak chociażby roztapianie się wieloletniej zmarzliny, które jest coraz szybsze, ale jeszcze nie na tyle by dorównać antropogenicznym emisjom GHG.
Damon Matthews i Ken Caldeira w pracy “Stabilizing climate requires near-zero emissions” [“Stabilizacja klimatu wymaga niemal zerowej emisji”], (Matthews i Caldeira, 2008), tak piszą:
“Przez jakiś czas po zaprzestaniu emisji, ocean i atmosfera nagrzewałyby się, dostosowując swoją temperaturę do aktualnej koncentracji CO2.”
—-
Rysunek 1: Reakcja klimatu na przejściowe, a następnie zerowe emisje CO 2 . (a) Określona łączna emisja CO 2 w odniesieniu do roku 2005. (b) Symulowany atmosferyczny CO 2 . (c) Symulowana zmiana globalnej średniej temperatury oceanu w stosunku do okresu przedindustrialnego. (d) Symulowana zmiana globalnej średniej temperatury powierzchniowej powietrza w stosunku do okresu przedindustrialnego. Grube linie pokazują “biznes jak zwykle” (RCP8.5), po którym następuje nagła eliminacja emisji. Cienkie linie pokazują te same skumulowane emisje po 2005 r., ale ze stopniową redukcją poziomów emisji z 2005 r. do zera.
—–
A co to znaczy. A więc, to, że temperatura będzie musiała urosnąć do obecnego poziomu koncentracji dwutlenku węgla taki jaki był ostatnio przed 3,5 miliona lat temu, ale przy wyższej temperaturze o około 2-3 stopnie Celsjusza. Jest to tak zwana temperatura równowagowa, przy której tyle samo energii cieplnej wchodzi do układu klimatycznego co wychodzi z niego, ale już przy wyższym jej poziomie.
Być może będzie jednak konieczne zastosowanie ujemnych emisji. Na razie naukowcy rozważają wszystkie za i przeciw. W pierwszej kolejności jednak trzeba dobrze rozegrać plan wyzerowania emisji GHG. Między innymi takiej analizy multi-modelowej dokonali w pracy “Is there where warming in the pipeline? A multi-model analysis of the Zero-Emissions Commitment from CO2” [“Czy planowane jest ocieplenie? Wielomodelowa analiza zobowiązania do zerowej emisji CO2”] (A.H. MacDougall i in., 2020) dokonał w 2020 r. zespół naukowy Andrew MacDougalla stwierdzając:
Pięćdziesiąt lat po ustaniu emisji średnia temperatury wróci do tej panującej w chwili ich wyzerowania lub nawet lekko się obniży (średnio o 0,07 ± 0,19°C).
Ale autorzy podkreślają też, że nie ma znaczenia czy emisje GHG zostaną nagle przerwane czy stopniowo zostaną zredukowane i w końcu wyzerowane, ale najistotniejsze jest to ile wyemitujemy gazów cieplarnianych do atmosfery.
——
Rysunek 2: Zmiana koncentracji CO2 w atmosferze (po lewej) i średniej temperatury powierzchni Ziemi (po prawej) po zaprzestaniu antropogenicznych emisji CO2 (rok 0 na osi poziomej), po wyemitowaniu do atmosfery 1000 GtC. Kolejne krzywe odpowiadają wynikom obliczeń pochodzących z różnych modeli: pełnych modeli systemu ziemskiego, EMS (Earth System Models, krótsze symulacje) i nieco prostszych modeli, EMIC (Earth systems Models of Intermediate Complexity, symulacje dla pełnego 1000 lat). Wykonanie obliczeń z użyciem tych drugich wymaga mniejszych nakładów ale też należy traktować je z większą ostrożnością. Źródło: MacDougall i in., 2020
—–
No i właśnie problemem jest też to, jak zauważa zespół naukowy Joeriego Rogelja w pracy z 2019 r. “Estimating and tracking the remaining carbon budget for stringent climate targets” [“Szacowanie i śledzenie pozostałego budżetu węglowego dla rygorystycznych celów klimatycznych”] (Rogelj i in., 2019), jaki zachowamy budżet węglowy, czyli ile możemy jeszcze wyemitować gazów cieplarnianych, zwłaszcza dwutlenku węgla, do atmosfery tak by nie przekroczyć, zgodnie z tym co zostało zawarte w Porozumieniu paryskim, progów krytycznych temperatury 1,5 i 2 stopnie Celsjusza względem okresu bazowego 1850-1900.
A możemy już mniej niż 350 gigaton według scenariusza “biznes jak zwykle” (RCP 8.5) w ciągu 7 lat z prawdopodobieństwem 66 %, zgodnie z wytycznymi ze wspomnianego raportu IPCC z 2018 r.
—–
Rysunek 3: Schemat pokazuje, w jaki sposób pozostały budżet węglowy można oszacować na podstawie różnych niezależnie ocenianych wielkości, w tym historycznego hist ocieplenia wywołanego przez człowieka , zobowiązania do zerowej emisji ZEC , wkładu przyszłego ocieplenia bez emisji CO 2 (zgodnie z globalną zerową emisją CO 2 lub w inny sposób) T bez emisji CO2. Szare cieniowanie ilustruje, jak niepewność w TCRE (przejściowej czułości klimatu na skumulowane emisje CO2) rozchodzi się od punktu początkowego. Strzałki i przerywane linie to wizualne wskazówki ilustrujące, w jaki sposób różne czynniki łączą się, aby oszacować pozostały budżet węglowy. Oprócz oszacowania pozostałego budżetu węglowego lim , ramy można również zastosować do zrozumienia, dekompozycji i omówienia szacunków budżetów węglowych obliczonych innymi metodami. Względne rozmiary różnych elementów składowych pokazanych na tym schemacie nie są zgodne ze skalą.
—-
Aleksandra Kardaś w serwisie naukowym Nauka o klimacie pisze:
Wyznaczenie tej wielkości nie jest oczywiście prostym zadaniem. Wymaga ustalenia i połączenia informacji o:
  • wzroście temperatury, jaki już udało nam się spowodować,
  • przejściowej odpowiedzi klimatu (TCR) na skumulowane (zsumowane do dziś) emisje dwutlenku węgla,
  • wkładzie czynników innych niż CO2 w przyszłe ocieplenie,
  • funkcjonujących w systemie klimatycznym sprzężeń zwrotnych, których część nie jest w pełni uwzględniona we współczesnych Modelach Systemu Ziemskiego,
  • „nawisie ocieplenia” – wzroście temperatury, który jeszcze się nie dokonał, ale będzie nieuniknioną konsekwencją wyemitowania CO2, który zostanie uwolniony do atmosfery do momentu całkowitego zaniechaniem emisji netto przez człowieka.
Trzeba też wziąć pod uwagę impuls węglowy. To znaczy, długość usuwania węgla z szybkiego do wolnego cyklu węglowego jest zależna od wielkości impulsu węglowego, czyli wielkości budżetu węglowego w atmosferze. Tak czy owak, usuwanie węgla po nawet wyzerowaniu emisji GHG od jutra, występowałoby co najmniej kilka tysiącleci. Im większy byłby ten impuls węglowy, tym mocniej wydłużyłby się okres usuwania tego węgla, nawet do kilkuset tysięcy lat.
Generalnie jednak należy podjąć działania dekarbonizacyjne już teraz, gdyż im dłużej będziemy zwlekać tym będą ich większe koszty dla naszej cywilizacji. Ucierpią przy tym również gatunki roślin i zwierząt w ekosystemach, które również stają się coraz wrażliwsze na zachodzące szybkie zmiany klimatu, czyli wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi.
—-

Dodaj komentarz

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