Dwutlenek węgla w atmosferze

Koncentracja dwutlenku węgla w powietrzu wyrażona liczbą cząstek CO² na milion (parts per million [ppm]) jest obecnie na poziomie najwyższym od 600 000 lat.

Średnie globalne stężenie dwutlenku węgla (CO²) w atmosferze jest aktualizowane co miesiąc. Monitorowany jest trend zmienności sezonowej związanej z fotosyntezą, i zmienności międzyrocznej. Próbki zbierane są w odstępach tygodniowych w warstwie granicznej morza i atmosfery w wielu punktach na całej kuli ziemskiej.

Koncentracja CO² w atmosferze wyrażana jest w liczbie cząstek CO² na milion objętości (parts per million [by volume] - ppm[v]). Opierając się na analizie rdzeni lodowych (i innych dowodach paleoklimatycznych), wiemy, że podczas cykli epoki lodowcowej ostatniego miliona lat, dwutlenek węgla nigdy nie przekraczał 300 ppm. Zanim rozpoczęła się rewolucja przemysłowa w połowie XVIII wieku, średnia globalna ilość dwutlenku węgla wynosiła około 280 ppm i ta wielkość uznawana jest za punkt odniesienia dla obserwowanych dzisiaj zmian.

Około połowa CO² wyemitowanego od 1850 r. - czyli punktu w czasie jaki przyjmuje się za początek ery spalania paliw na przemysłową skalę - pozostaje w atmosferze [46%]. Pozostała część przechowywana jest w wodach oceanicznych (26%) i na lądach (28%).

Źródło: NOAA

Roczne tempo wzrostu atmosferycznego dwutlenku węgla w ciągu ostatnich 60 lat było około 100 razy szybsze niż poprzednie naturalne tempo wzrostu na przestrzeni dziesiątek tysięcy lat. W latach 2009-2018 tempo wzrostu wynosiło ok. 2,3 ppm rocznie., a w latach 2015-2019 tempo wzrostu przyspieszyło o 20%.

CO² jest najważniejszym z gazów cieplarnianych w ziemskiej atmosferze: absorbuje mniej ciepła na cząsteczkę niż metan lub podtlenek azotu, ale występuje w większej ilości i pozostaje w atmosferze znacznie dłużej. Ogrzewana światłem słonecznym powierzchnia Ziemi nieprzerwanie oddaje termiczną energię podczerwoną (ciepło) emitując ją w przestrzeń. Dwutlenek węgla pochłania tę energię i zatrzymuje ją w atmosferze, a im większa jego koncentracja tym większy potencjał do zakłócenia równowagi energetycznej Ziemi. Średni wzrost stężenia CO² w dekadzie 2000-2010 to dodatkowe 22 ppm CO² czyli dodatkowa energia cieplna równa 0.2 W na m2 powierzchni Ziemi.

Dokładna analiza laboratoryjna umożliwia identyfikację tych cząsteczek CO², które pochodzą ze spalania paliw kopalnych. Węgiel uwięziony przez miliony lat w tych paliwach jest całkowicie pozbawiony izotopu C-14 utworzonego głównie przez promieniowanie kosmiczne. Stopień zubożenia próbki atmosferycznego dwutlenku węgla w izotop C-14 odzwierciedla udział spalania paliw kopalnych i produkcji cementu.

Naukowcy są zdania, że podwojenie poziomu dwutlenku węgla z 280 ppm do 560 ppm, trwale pogłębi zaburzenie równowagi energetycznej Ziemi. Dodatkowa ilość wychodzącego promieniowania cieplnego zatrzymana w ziemskiej atmosferze, przyniesie wzrost globalnej średniej temperatury powierzchni o 1,5-4,5° Celsjusza w relacji do średniej temperatury na Ziemi przed erą przedprzemysłową.