Жизнь зависит от тонкого баланса между входящей и исходящей энергией. Но нагрев мира на 1.2 ℃ парниковыми газами означает, что мы захватили необычайное количество дополнительной энергии в земной системе.
С 18 века люди извлекали ископаемое топливо из безопасного хранилища глубоко под землей и сжигали его для выработки электроэнергии или энергетического оборудования.
Сейчас мы переработали уголь, нефть и газ в более чем два триллиона тонн улавливающего тепло диоксида углерода и других веществ. парниковых газов и добавил их в атмосферу.
Текущий результат? Средняя температура на поверхности планеты примерно на 1.2℃ выше, чем в доиндустриальную эпоху. Это потому что добавление нового углерода к мировому природному углеродному циклу вызвало дисбаланс в количестве энергии, поступающей в систему Земли и покидающей ее.
Чтобы согреть всю планету, требуется невероятное количество дополнительной энергии. Недавнее исследование показывает, что мы добавили энергии 25 миллиардов ядерных бомб в систему Земли только за последние 50 лет.
Миллиарды ядерных бомб для нагрева на 1.2℃ — ну и что? Это кажется небольшим, учитывая, как сильно меняется температура в течение дня. ( Мирсредняя температура поверхности в 20 веке составляла 13.9 ℃.)
Но почти вся эта энергия на сегодняшний день поглощена океанами. Неудивительно, что мы видим быстрое нагревание в наших океанах.
Зона Златовласки
Меркурий — ближайшая к Солнцу планета. Становится жарко, при средней температуре 167 ℃. Но в нем нет атмосферы. Вот почему вторая планета Венера, Является Самый горячий в Солнечной системе, в среднем 464 ℃. Это связано с тем, что атмосфера намного толще земной и насыщена углекислым газом. На Венере когда-то могли быть жидкие океаны. Но затем возник безудержный парниковый эффект, захвативший поистине огромное количество тепла.
Одна из причин, по которой мы живы, заключается в том, что наша планета вращается вокруг Златовласка зона, на правильном расстоянии от Солнца, чтобы не было слишком жарко и не слишком холодно. Небольшая часть внутреннего тепла Земли проникает в холодную кору, в которой мы живем. Это делает нас зависимыми от другого источника тепла – Солнца.
Когда солнечный свет и тепло попадают на Землю, часть поглощается на поверхности, а часть отражается обратно в космос. Мы видим часть энергии, излучаемой Солнцем, потому что Солнце горячее, а более горячие объекты излучают излучение в видимой части электромагнитного спектра.
Поскольку Земля намного холоднее Солнца, излучение, которое она излучает, невидимо в длинноволновом инфракрасном диапазоне. Большая часть этой энергии уходит в космос, но не вся. Некоторые газы в нашей атмосфере очень эффективно поглощают энергию на длинах волн, на которых излучает Земля. Эти парниковые газы естественным образом присутствуют в атмосфере Земли и поддерживают температуру планеты достаточной для того, чтобы на ней можно было жить. Это еще одна зона Златовласки.
И еще есть третья зона Златовласки: недавняя история. Вся человеческая цивилизация возникла в необычно мягкие 10,000 XNUMX лет после последнего ледникового периода, когда климат был не слишком жарким и не слишком холодным на большей части мира.
Но сейчас мы рискуем выйти за пределы комфортных климатических условий, которые позволяли людям расширяться, заниматься сельским хозяйством, строить города и творить.
Энергоемкое топливо, которое сделало возможной индустриальную цивилизацию, имеет огромное жало в хвосте. Сжигай сейчас, плати потом. Теперь законопроект стал очевидным.
Откуда мы знаем, что это реально? Спутники измеряют скорость, с которой поверхность Земли излучает тепло. В любой момент тысячи Роботизированные поплавки Argo усеивают наши океаны. Почти всю свою жизнь они проводят под водой, измеряя тепло, и на поверхности для передачи данных. И мы можем измерить уровень моря с помощью уровня приливов и спутников. Мы можем перепроверить измерения между всеми тремя подходами.
Изменение климата: поступает больше энергии, чем уходит
Парниковые газы сильнодействующие. Вам нужны только небольшие концентрации, чтобы получить большой эффект.
Мы уже увеличили количество углекислого газа в атмосфере примерно на 50%, а также добавили значительные объемы метана и закиси азота. Это выводит из равновесия наш поддерживающий жизнь парниковый эффект.
Недавнее показало предполагает, что энергетический дисбаланс эквивалентен захвату примерно 380 зеттаджоулей дополнительного тепла в период с 1971 по 2020 год. (период с 1971 по настоящее время аккаунты для около 60% всех выбросов).
Один зеттаджоуль равен 1,000,000,000,000,000,000,000 XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX джоулей — очень большое число!
Little Boy, атомная бомба, уничтожившая Хиросиму, произвела энергию, оцениваемую в 15,000,000,000,000 50 2020 25 XNUMX джоулей. Это означает, что эффект выбросов парниковых газов человечеством за этот XNUMX-летний период до XNUMX года примерно в XNUMX миллиардов раз превышает энергию, выброшенную ядерной бомбой в Хиросиме.
Если мы поймали так много лишнего тепла, то где же оно?
На сегодняшний день почти каждый джоуль дополнительной энергии — около 90% — ушел в наши океаны, особенно на верхний километр воды. Вода — отличный теплоотвод. Чтобы его нагреть, нужно много энергии, но нагреть его у нас есть. Более горячие океаны вносят основной вклад в обесцвечивание кораллов и повышение уровня моря.
Требуется много времени, чтобы передать столько тепла в океаны, и, оказавшись там, оно не исчезает. Полностью остановить глобальное потепление может быть невозможно. Простое прекращение повышения температуры означает исправление дисбаланса и снижение уровня CO2 до доиндустриального уровня 280 частей на миллион.
Если мы сможем достичь нулевых выбросов парниковых газов, мы, скорее всего, остановим дальнейшее глобальное потепление, и концентрация углекислого газа начнет медленно снижаться.
На самом деле это означает быстрое и крупномасштабное сокращение выбросов и развертывание улавливания углерода для компенсации выбросов, которые мы не можем устранить.
Чтобы пойти дальше и охладить планету до доиндустриального климата, потребуются чистые отрицательные выбросы, а это означает, что нам придется вытягивать из атмосферы даже больше углерода, чем любые затяжные выбросы.
К сожалению, мы еще не там. Выбросы парниковых газов, вызванные деятельностью человека, находятся на почти рекордные максимумы. Но производство чистой энергии ускоряется. В этом году возможно первое время выбросы от энергетики начинают падать.
Мы участвуем в гонке, и ставки настолько высоки, насколько это возможно, — обеспечение пригодного для жизни климата для наших детей и для природы.