Livet är beroende av en fin balans mellan energi in och energi ut. Men att värma världen 1.2 ℃ med växthusgaserna betyder att vi har fångat en extraordinär mängd extra energi i jordsystemet.
Vi känner redan att vi bor på en tropisk ö i många delar av vår planet. Om klimatet fortsätter att bli varmare kommer detta att bli ett allvarligt problem för oss alla. Foto av Raimond Klavins via Unsplash
Sedan 18-talet har människor tagit fossila bränslen ur sin säkra förvaring djupt under jorden och bränt dem för att generera elektricitet eller driva maskiner.
Vi har nu omvandlat kol, olja och gas till mer än två biljoner ton värmefångande koldioxid och annat växthusgaser och lade dem till atmosfären.
Det aktuella resultatet? Medeltemperaturen på planetens yta är cirka 1.2 ℃ varmare än under den förindustriella eran. Det är för att lägga till nytt kol till världens naturliga kolkretslopp har orsakat en obalans i mängden energi som kommer in i och lämnar jordsystemet.
För att värma upp hela planeten krävs en extraordinär mängd extra energi. Nyliga undersökningar visar att vi har tillfört energin från 25 miljarder kärnvapenbomber till jordsystemet på bara de senaste 50 åren.
Miljarder atombomber för att producera 1.2 ℃ uppvärmning – så vad? Den verkar liten, med tanke på hur mycket temperaturen varierar på en daglig basis. (De världenDen genomsnittliga yttemperaturen under 20-talet var 13.9 ℃.)
Men nästan all denna energi har hittills tagits upp av haven. Det är inte konstigt att vi ser snabb uppvärmning i våra hav.
Goldilocks-zonen
Merkurius är den planet som ligger närmast solen. Det blir varmt, med en medeltemperatur på 167℃. Men det har ingen atmosfär. Det är därför andra planeten, Venus, Är det hetaste i solsystemet, i genomsnitt 464℃. Det beror på en atmosfär som är mycket tjockare än jordens, tät i koldioxid. Venus kan en gång ha haft flytande hav. Men sedan inträffade en skenande växthuseffekt som fångade verkligen enorma mängder värme.
En anledning till att vi lever är att vår planet kretsar runt Goldilocks zon, precis lagom avstånd från solen för att inte vara för varmt och inte för kallt. Lite av jordens inre värme når fram till den kalla skorpan där vi bor. Det gör oss beroende av en annan värmekälla – solen.
När solens ljus och värme träffar jorden absorberas en del vid ytan och en del reflekteras tillbaka ut i rymden. Vi ser en del av den energi som solen sänder ut eftersom solen är varm och varmare föremål sänder ut strålning i den synliga delen av det elektromagnetiska spektrumet.
Eftersom jorden är mycket svalare än solen är strålningen den sänder ut osynlig, vid långa infraröda våglängder. Mycket av denna energi går ut i rymden – men inte allt. Vissa gaser i vår atmosfär är mycket effektiva för att absorbera energi vid de våglängder som jorden avger. Dessa växthusgaser förekommer naturligt i jordens atmosfär och håller planeten tillräckligt varm för att vara beboelig. Det är en annan Goldilocks-zon.
Och så finns det en tredje Goldilocks-zon: nyare historia. Hela mänsklig civilisation har vuxit fram under de ovanligt milda 10,000 XNUMX åren efter den senaste istiden, då klimatet inte har varit för varmt och inte för kallt över stora delar av världen.
Men nu löper vi en verklig risk att pressa oss själva utanför de bekväma klimatförhållandena som gjorde det möjligt för människor att expandera, odla, bygga städer och skapa.
De energitäta bränslena som gjorde den industriella civilisationen möjlig kommer med ett enormt stick i svansen. Bränn nu, betala senare. Nu har notan blivit uppenbar.
Hur vet vi att detta är sant? Satelliter mäter den hastighet med vilken jordens yta utstrålar värme. När som helst, tusentals Argo robot flyter prick våra hav. De tillbringar nästan hela sitt liv under vattnet, mäter värme och yta för att överföra data. Och vi kan mäta havsnivån med tidvattennivåer och satelliter. Vi kan dubbelkontrollera mätningarna mellan alla tre tillvägagångssätten.
Klimatförändringar: mer energi kommer in än går ut
Växthusgaser är potenta. Du behöver bara små koncentrationer för att få stor effekt.
Vi har redan ökat mängden koldioxid i atmosfären med cirka 50 % och även lagt till avsevärda volymer metan och dikväveoxid. Detta pressar vår livsuppehållande växthuseffekt ur balans.
En nyligen studera föreslår att energiobalansen motsvarar att fånga upp ungefär 380 zettajoule extra värme från 1971–2020. (Perioden mellan 1971 och nutid konton för cirka 60 % av alla utsläpp).
En zettajoule är 1,000,000,000,000,000,000,000 XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX joule – ett mycket stort tal!
Little Boy, kärnvapenbomben som förstörde Hiroshima, producerade energi som uppskattades till 15,000,000,000,000 50 2020 25 XNUMX joule. Det betyder att effekten av mänsklighetens utsläpp av växthusgaser under den XNUMX-årsperioden fram till XNUMX är cirka XNUMX miljarder gånger den energi som släpps ut av kärnvapenbomben i Hiroshima.
Om vi har fångat så mycket extra värme, var är den?
Hittills har nästan varje joule extra energi – cirka 90 % – gått till våra hav, särskilt den översta kilometern vatten. Vatten är en utmärkt kylfläns. Det går åt mycket energi för att värma det, men värma det har vi. Varmare hav är en stor bidragande orsak till korallblekning och havsnivåhöjning.
Det tar lång tid att få ut så mycket värme i haven och när den väl är där försvinner den inte. Att vända den globala uppvärmningen helt kanske inte är genomförbart. Bara för att stoppa temperaturerna att gå högre innebär att korrigera obalansen och sänka CO2-nivåerna mot den förindustriella nivån på 280 ppm.
Om vi kan nå netto-nollutsläpp av växthusgaser kommer vi med största sannolikhet att stoppa ytterligare global uppvärmning och koldioxidhalterna kommer sakta att börja sjunka.
Realistiskt sett innebär detta snabb, storskalig minskning av utsläppen och användning av koldioxidavskiljning för att kompensera för de utsläpp som vi inte kan eliminera.
För att gå längre och kyla ner planeten tillbaka mot ett förindustriellt klimat skulle det krävas nettonegativa utsläpp, vilket innebär att vi skulle behöva dra tillbaka ännu mer kol ur atmosfären än några kvardröjande utsläpp.
Tyvärr är vi inte där än. Människoorsakade växthusgasutsläpp är på nästan rekordnivåer. Men ren energiproduktion accelererar. Det här året skulle kunna vara första gången utsläppen från kraft börjar minska.
Vi är i ett lopp och insatserna är så höga som de kan vara – att säkerställa ett levande klimat för våra barn och för naturen.
