Die lewe maak staat op 'n fyn balans tussen energie in en energie uit. Maar om die wêreld 1.2 ℃ met die kweekhuisgasse te verhit, beteken dat ons 'n buitengewone hoeveelheid ekstra energie in die Aardestelsel vasgevang het.
Ons is reeds lus om op 'n tropiese eiland in baie dele van ons planeet te woon. As die klimaat aanhou warmer word, sal dit 'n ernstige probleem vir ons almal wees. Foto deur Raimond Klavins via Unsplash
Sedert die 18de eeu het mense fossielbrandstowwe uit hul veilige berging diep ondergronds geneem en dit verbrand om elektrisiteit op te wek of masjinerie aan te dryf.
Ons het nou steenkool, olie en gas omgeskakel in meer as twee biljoen ton van hitte-vangende koolstofdioksied en ander kweekhuisgasse en hulle by die atmosfeer gevoeg.
Die huidige resultaat? Die gemiddelde temperatuur op die planeet se oppervlak is ongeveer 1.2 ℃ warmer as in die pre-industriële era. Dis omdat nuwe koolstof by te voeg aan die wêreld se natuurlike koolstofsiklus het 'n wanbalans in die hoeveelheid energie wat die Aarde-stelsel binnegaan en verlaat, veroorsaak.
Om die hele planeet warm te maak, verg 'n buitengewone hoeveelheid ekstra energie. Onlangse navorsing wys ons het die energie van 25 miljard kernbomme in net die afgelope 50 jaar by die Aardestelsel gevoeg.
Miljarde kernbomme om 1.2 ℃ verwarming te produseer – wat dan? Dit lyk klein, in ag genome hoeveel temperatuur op 'n daaglikse basis verskil. (Die wêreldse gemiddelde oppervlaktemperatuur in die 20ste eeu was 13.9 ℃.)
Maar byna al hierdie energie is tot op hede deur die oseane opgeneem. Dit is geen wonder ons sien nie vinnige opwarming in ons oseane.
Die Gouelokkies-sone
Mercurius is die naaste planeet aan die Son. Dit word warm, teen 'n gemiddelde temperatuur van 167℃. Maar dit het geen atmosfeer nie. Dit is hoekom die tweede planeet, VenusIs die warmste in die sonnestelsel, teen 'n gemiddeld van 464 ℃. Dit is as gevolg van 'n atmosfeer wat baie dikker is as die aarde s'n, dig in koolstofdioksied. Venus het dalk eens vloeibare oseane gehad. Maar toe het 'n weghol-kweekhuiseffek plaasgevind, wat werklik enorme hoeveelhede hitte vasgevang het.
Een rede waarom ons lewe, is dat ons planeet in die Goldilocks zone, net die regte afstand van die Son af om nie te warm en nie te koud te wees nie. Min van die aarde se interne hitte dring deur na die koue kors waar ons woon. Dit maak ons afhanklik van 'n ander bron van hitte - die Son.
Wanneer die son se lig en hitte die aarde tref, word sommige aan die oppervlak geabsorbeer en sommige word weer in die ruimte gereflekteer. Ons sien van die energie wat deur die Son uitgestraal word omdat die Son warm is en warmer voorwerpe straal straling uit in die sigbare deel van die elektromagnetiese spektrum.
Omdat die aarde baie koeler as die Son is, is die straling wat dit uitstraal onsigbaar, by lang infrarooi golflengtes. Baie van hierdie energie gaan uit na die ruimte - maar nie almal nie. Sommige gasse in ons atmosfeer is baie effektief om energie te absorbeer by die golflengtes waarop die aarde uitstraal. Hierdie kweekhuisgasse kom natuurlik voor in die aarde se atmosfeer en hou die planeet warm genoeg om bewoonbaar te wees. Dis nog 'n Gouelokkiesone.
En dan is daar 'n derde Gouelokkiesone: onlangse geskiedenis. Die hele menslike beskawing het ontstaan in die buitengewoon milde 10,000 XNUMX jaar na die laaste ystydperk, toe die klimaat nie te warm en nie te koud was oor 'n groot deel van die wêreld nie.
Maar nou loop ons 'n groot risiko om onsself buite die gemaklike klimaatstoestande te stoot wat mense toegelaat het om uit te brei, te boer, stede te bou en te skep.
Die energiedigte brandstowwe wat industriële beskawing moontlik gemaak het, kom met 'n enorme angel in die stert. Brand nou, betaal later. Nou het die rekening duidelik geword.
Hoe weet ons dit is werklik? Satelliete meet die tempo waarteen die aarde se oppervlak hitte uitstraal. Op enige oomblik, duisende Argo robot dryf stippel ons oseane. Hulle spandeer byna hul hele lewe onder water, meet hitte en oppervlak om data oor te dra. En ons kan seevlak meet met getyvlakke en satelliete. Ons kan die metings tussen al drie benaderings kruiskontroleer.
Klimaatsverandering: meer energie kom in as wat uitgaan
Kweekhuisgasse is kragtig. Jy benodig net klein konsentrasies om 'n groot effek te kry.
Ons het reeds die hoeveelheid koolstofdioksied in die atmosfeer met ongeveer 50% verhoog, en ook aansienlike volumes metaan en stikstofoksied bygevoeg. Dit stoot ons lewensonderhoudende kweekhuiseffek uit balans.
In 'n onlangse bestudeer dui daarop dat die energiewanbalans gelykstaande is aan die vasvang van ongeveer 380 zettajoules ekstra hitte van 1971–2020. (Die tydperk tussen 1971 en die hede rekeninge vir ongeveer 60% van alle emissies).
Een zettajoule is 1,000,000,000,000,000,000,000 XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX joule – 'n baie groot getal!
Little Boy, die kernbom wat Hirosjima vernietig het, het energie geproduseer wat op 15,000,000,000,000 joules beraam is. Dit beteken die effek van die mensdom se kweekhuisgasvrystellings in daardie 50-jaar tydperk tot 2020 is ongeveer 25 miljard keer die energie wat deur die Hiroshima-kernbom vrygestel word.
As ons soveel ekstra hitte vasgevang het, waar is dit?
Tot op hede het byna elke joule ekstra energie – sowat 90% – in ons oseane gegaan, veral die boonste kilometer water. Water is 'n uitstekende hitteput. Dit verg baie energie om dit te verhit, maar ons het dit warm. Warmer oseane is 'n groot bydraer tot koraalbleiking en seevlakstyging.
Dit neem lank om soveel hitte in die oseane te kry, en as dit eers daar is, verdwyn dit nie. Om aardverwarming heeltemal om te keer is dalk nie haalbaar nie. Om te keer dat temperature enigsins hoër gaan, beteken om die wanbalans reg te stel en CO2-vlakke af te bring na die pre-industriële vlak van 280ppm.
As ons netto-nul kweekhuisgasvrystellings kan bereik, sal ons heel waarskynlik verdere aardverwarming stop en koolstofdioksiedkonsentrasies sal stadig begin daal.
Realisties beteken dit vinnige, grootskaalse vermindering van emissies en ontplooiing van koolstofopvang om te vergoed vir die emissies wat ons nie kan uitskakel nie.
Om verder te gaan en die planeet terug te koel na 'n pre-industriële klimaat sal netto-negatiewe emissies vereis, wat beteken dat ons selfs meer koolstof uit die atmosfeer sal moet terugtrek as enige voortslepende emissies.
Ongelukkig is ons nog nie daar nie. Mensveroorsaakte kweekhuisgasvrystellings is by byna rekordhoogtes. Maar skoon energieproduksie versnel. Hierdie jaar miskien die eerste keer dat emissies van krag begin daal.
Ons is in 'n wedloop, en die spel is so hoog as wat dit moontlik kan wees – om 'n leefbare klimaat vir ons kinders en vir die natuur te verseker.
