Klimato jautrumas: kiek sušils Žemė padvigubėjus CO2?
Sužinokite, kiek sušils Žemė padvigubėjus CO2: klimato jautrumas, pasekmės ir moksliniai skaičiai — aiškiai ir prieinamai.
Žemė šyla, nes žmonės į atmosferą išmeta šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Šis reiškinys vadinamas šiltnamio efektu, apie kurį plačiau rašoma tame straipsnyje. Šiltnamio efektą sukeliančios dujos labiausiai šyla dėl anglies dioksido (sutrumpintas pavadinimas CO2 ), o daugiausiai jo į atmosferą patenka deginant anglis. Klimato jautrumas reiškia, kiek Žemė sušils, kai į atmosferą bus išmestas tam tikras CO2 kiekis. Paprastai tai reiškia, kiek Žemė sušils, jei atmosferoje bus dvigubai daugiau CO2 nei 1750 m., t. y. prieš žmonėms pradedant deginti daug anglių. Mokslininkai mano, kad atmosferoje padvigubėjus CO2 kiekiui, Žemės paviršiuje lieka papildomi 4 W/m2 energijos, o tai galiausiai sušildo Žemę maždaug 3 °C.
Ką tiksliai reiškia „klimato jautrumas“?
Klimato jautrumas dažniausiai apibrėžiamas dviem būdais:
- Equilibrium Climate Sensitivity (ECS) – ilgalaikis (palyginti su šimtais metų) Žemės paviršiaus temperatūros pakilimas po CO2 kiekio padvigubėjimo, kai sistema pasiekia naują pusiausvyrą. ECS paprastai pateikiamas laipsniais C (°C).
- Transient Climate Response (TCR) – trumpesnio laikotarpio temperatūros atsakas (dešimtmečiai) prie scenarijaus, kai CO2 koncentracija didėja 1 % per metus iki padvigubėjimo; TCR parodo, kiek šils iki tol, kol CO2 padvigubėja, bet dar nepasiekus pilnos pusiausvyros.
Kaip apskaičiuojama papildoma energija ir skaičiai
Radiacinė jėga (radiative forcing) dėl CO2 padvigubėjimo apskaičiuojama formulėmis, kurios išvedamos iš spektro charakteristikų. Dažnai naudojama aproksimacija ΔF = 5,35 ln(C/C0) W/m2 (Myhre ir kt.), todėl padvigubėjus CO2 ΔF ≈ 5,35·ln2 ≈ 3,7 W/m2. Kai kurie šaltiniai suapvalina šią vertę iki ~4 W/m2, todėl originaliniame tekste minimas skaičius W/m2 yra apytikslis.
Kai žinome radiacinę jėgą, klimato jautrumas gaunamas atsižvelgiant į grįžtamojo ryšio efektus: paprastas „begrįžtamojo ryšio“ modelis duotų žemesnį temperatūros pakilimą, bet realybėje veikia daugybė grįžtamojo ryšio mechanizmų, kurie didina arba mažina atsaką.
Kas lemia neapibrėžtumą?
Pagrindiniai veiksniai, kurie nulemia, kiek tiksliai sušils Žemė, yra grįžtamojo ryšio stiprumas ir jų tarpveiksmai:
- Vandens garų grįžtamasis ryšys – šiltesnis oras sulaiko daugiau vandens garų, o jie yra stipri šiltnamio efektą sukelianti duja; tai yra teigiamas (stiprinantis) grįžtamasis ryšys.
- Lapkričio/temperatūros profilio (lapse rate) – pokyčiai šiltnamio sluoksnyje keičia, kiek šilumos išsiskiria į kosmosą; šis veiksnys paprastai veikia kaip dalinis neigiamas grįžtamasis ryšys.
- Ledo ir sniego albedos grįžtamasis ryšys – ištirpdžius ledą mažėja atspindžio (albedo), daugiau saulės energijos įsisavinama, todėl dar labiau sušyla.
- Debesų grįžtamasis ryšys – vienas didžiausių neapibrėžtumų: debesys gali tiek atspindėti saulės spindulius (vėsinant), tiek sulaikyti išsiskiriančią Žemės šilumą (šiluminis efektas).
Kas sako tarptautinės ataskaitos?
IPCC (Tarptautinė klimato kaitos komisija) duomenimis (AR6) ECS tikėtinas diapazonas yra maždaug 2,5–4 °C, o geriausias įvertis – apie 3 °C. TCR vertinamas maždaug 1,4–2,2 °C diapazone, su geriausiu įverčiu apie 1,8 °C. Tai reiškia, kad padvigubėjus CO2, vidutinė pasaulinė temperatūra greičiausiai pakiltų apie 3 °C, bet galimas pakilimas gali būti mažesnis arba didesnis priklausomai nuo neapibrėžtumų.
Ką reiškia ~3 °C pakilimas praktikoje?
Vidutinis globalus temperatūros padidėjimas reiškia:
- daug dažnesnius ir stipresnius karščio bangos ir ekstremalių oro reiškinių atvejus;
- regioninius poveikius – kai kuriuose regionuose pokyčiai bus daug didesni nei vidurkis, ypač vidutinėse ir poliarinėse zonose;
- didėjantį jūros lygį dėl terminio vandens išsiplėtimo ir ledynų tirpimo (poveikis per šimtmečius gali būti ilgalaikis);
- biodiversiteto nykimą, agrokultūros iššūkius ir socialinius-ekonominius poveikius, ypač pažeidžiamiems gyventojams.
Trumpas santraukinis
Padvigubėjus CO2, radiacinė verčia iš esmės padidėja maždaug 3,7–4 W/m2, o klimato jautrumo įvertinimas leidžia tikėtis vidutinio temperatūros pakilimo apie 3 °C (ECS geriausias įvertis). Tikslus skaičius priklauso nuo daugybės grįžtamojo ryšio procesų – ypač debesų ir vandens garų poveikio – todėl realus poveikis gali būti mažesnis arba didesnis. Šie įvertinimai yra pagrindas klimato politikai: mažinti emisijas, kad būtų sumažinta tikimybė pasiekti didesnius, pavojingesnius temperatūros scenarijus.
Kiek jautrus yra klimatas?
Klimatologai gerai nežino, koks yra klimato jautrumas, tačiau mano, kad jis greičiausiai yra nuo 1,5 °C iki 4,5 °C. Taigi, jei atmosferoje būtų dvigubai daugiau CO2 nei 1750 m., tuomet Žemė po tūkstančių metų tikriausiai būtų nuo 1,5 °C iki 4,5 °C šiltesnė.
Iš kur mes tai žinome?
Yra trys būdai, kaip bandyti nustatyti klimato jautrumą. Pirmasis būdas - pažvelgti į kasmet nuo 1750 m. atliekamus temperatūros matavimus ir palyginti juos su tuo pačiu metu atmosferoje buvusių šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekio matavimais. Antrasis būdas - bandyti nustatyti, kiek šiltnamio efektą sukeliančių dujų buvo ir kokia temperatūra buvo tolimoje praeityje, kol žmonės pradėjo juos matuoti. Pavyzdžiui, matuojant, kiek CO2 yra mažyčiuose oro burbuliukuose, įstrigusiuose giliai poliariniame lede prieš tūkstančius metų. Trečias būdas - kompiuteriais kurti klimato sistemos modelius.
Kodėl svarbu geriau žinoti, koks jautrus yra klimatas?
Paryžiaus susitarimu siekiama, kad pasaulinis atšilimas neviršytų 2°C. Jei klimatas yra labai jautrus, tai padaryti bus labai sunku, todėl galbūt žmonės ir šalys turėtų greičiau pereiti prie švaresnės energijos naudojimo. Tačiau jei klimatas nėra labai jautrus, galbūt būtų pinigų švaistymas, jei nustotume naudoti anglimi kūrenamas elektrines, kurios vis dar yra beveik naujos. Taigi labai svarbu tiksliau išsiaiškinti, koks yra klimato jautrumas.
Kodėl tai sunku sužinoti?
Sunku nustatyti, koks yra klimato jautrumas, nes po to, kai dėl šiltnamio efekto Žemė šiek tiek įšyla, atsiranda daugybė įvairių grįžtamojo ryšio veiksnių, dėl kurių atšilimas gali būti greitesnis arba lėtesnis. Pavyzdžiui, dėl šilumos iš jūros išgaruoja daugiau vandens, o šie vandens garai yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos, todėl Žemė dar labiau įšyla. Mokslininkai yra gana tikri, kad dėl daugumos grįžtamųjų ryšių atšilimas vyksta greičiau: bet kadangi grįžtamieji ryšiai yra labai sudėtingi, jie jų gerai nesupranta, o kartais jų kompiuteriai nėra pakankamai greiti, kad atliktų pakankamai skaičiavimų ir gautų gerą atsakymą. Projektas, kurio metu jie bendradarbiauja, kad geriau suprastų, vadinamas Susietųjų modelių palyginimo projektu (CMIP). Vienas iš dalykų, kuriuos jie bando geriau suprasti, yra debesys, nes jie gali turėti didelę reikšmę.
Šioje diagramoje parodyta bendra klimato jautrumo idėja. Kai žmonės išleidžia CO2 , Žemė tampa šiltesnė. Šį atšilimą didina dauguma grįžtamojo ryšio veiksnių. Yra daug įvairių rūšių grįžtamųjų ryšių. Vienas iš grįžtamųjų ryšių yra tas, kad kai dėl pirmojo atšilimo ištirpsta ledas, kuris atspindėjo daug saulės šviesos, tuomet saulės šviesa gali apšviesti jūrą, kuri anksčiau buvo po ledu, ir dėl to jūra tampa šiltesnė.
Įvairūs būdai kalbėti apie klimato jautrumą
Žmonės, kurie galvoja apie XXI amžių, apie klimato jautrumą gali kalbėti kitaip nei tie, kurie galvoja apie tūkstančius metų į ateitį.
Kai CO2 nustos didėti
Jei CO2 kasmet palaipsniui didėja po 1 %, pereinamojo laikotarpio klimato reakcija (TCR) yra temperatūros padidėjimas tais metais, kai CO padvigubėja. Tikėtina, kad tai bus nuo 1 °C iki 2,5 °C. Kadangi tai šiek tiek panašu į tai, kas gali nutikti šiame amžiuje, daugumai žmonių, kalbant apie Paryžiaus susitarimą, tai gali būti naudingiausias būdas kalbėti apie klimato jautrumą.
Kai vandenyno temperatūra susilygina su atmosferos temperatūra
Tačiau didžioji dalis papildomos šilumos šildo vandenynus, o nustojus didėti CO2 , dalis šios šilumos iškeliauja iš vandenynų ir tūkstančius metų lėtai šildo atmosferą. Pusiausvyros klimato jautrumas (angl. equilibrium climate sensitivity, ECS) - tai temperatūra, kurią Žemė pasiektų, kai atmosfera grįžtų į pusiausvyrą su vandenynais, jei CO2 kiekis nustotų didėti, bet išliktų dvigubai didesnis.
Klausimai ir atsakymai
K: Dėl ko Žemė šyla?
A: Žmonės į atmosferą išmeta šiltnamio efektą sukeliančias dujas - tai vadinama šiltnamio efektu.
K: Koks yra didžiausias anglies dioksido šaltinis atmosferoje?
A: Daugiausia anglies dioksido (CO2) į atmosferą patenka deginant anglis.
K: Ką reiškia klimato jautrumas?
A: Klimato jautrumas reiškia, kiek Žemė įšils, kai į atmosferą pateks tam tikras kiekis CO2. Paprastai tai reiškia, kiek bus šilčiau, jei atmosferoje bus dvigubai daugiau CO2 nei 1750 m., kol žmonės pradėjo deginti daug anglių.
Klausimas: Kiek papildomos šilumos susikaupia, kai CO2 atmosferoje padvigubėja?
A: Kai CO2 kiekis atmosferoje padvigubėja, kiekvieną sekundę kiekviename Žemės kvadratiniame metre susikaupia papildomi 4 džaulai šilumos.
K: Kiek karšta Žemė taps po ilgo laiko, jei CO2 padvigubės?
A: Mokslininkai mano, kad po ilgo laiko, jei CO2 padvigubės, Žemė bus maždaug 3 °C karštesnė.
Klausimas: Kas trukdo daliai šilumos išeiti iš Žemės?
A: Šiltnamio efektą sukeliančios dujos sulaiko dalį šilumos nuo Žemės, todėl jis vadinamas šiltnamio efektu.
Ieškoti