Життя залежить від тонкого балансу між надходженням і виходом енергії. Але нагрівання світу на 1.2 ℃ парниковими газами означає, що ми затримали надзвичайну кількість додаткової енергії в земній системі.
У багатьох регіонах нашої планети ми вже відчуваємо себе на тропічному острові. Якщо клімат буде ставати теплішим, це стане серйозною проблемою для всіх нас. Фотографія Раймонда Клавінса через Unsplash
Починаючи з 18 століття, люди діставали викопне паливо з безпечних сховищ глибоко під землею та спалювали його для виробництва електроенергії чи живлення машин.
Тепер ми перетворили вугілля, нафту та газ на понад два трильйони тонн вуглекислого газу, що утримує тепло, та інших парникові гази і додав їх до атмосфери.
Поточний результат? Середня температура на поверхні планети приблизно на 1.2 ℃ вища, ніж у доіндустріальну епоху. Це тому що додавання нового вуглецю природний кругообіг вуглецю у світі спричинив дисбаланс у кількості енергії, що надходить і виходить із системи Землі.
Щоб нагріти всю планету, потрібна надзвичайно велика кількість додаткової енергії. Недавні дослідження показує, що лише за останні 25 років ми додали до земної системи енергію 50 мільярдів ядерних бомб.
Мільярди ядерних бомб для отримання 1.2 ℃ тепла – і що? Це здається невеликим, враховуючи, як сильно змінюється температура щодня. ( світСередня температура поверхні в 20 столітті становила 13.9 ℃.)
Але майже всю цю енергію на сьогодні поглинули океани. Не дивно, що ми бачимося швидке потепління в наших океанах.
Зона Золотовласки
Меркурій – найближча до Сонця планета. Стає гаряче, при середній температурі 167 ℃. Але в ньому немає атмосфери. Ось чому друга планета Венера, Є найгарячіший в Сонячній системі в середньому 464 ℃. Це пов’язано з щільністю атмосфери, ніж земна, вуглекислого газу. На Венері колись могли бути рідкі океани. Але потім стався парниковий ефект, який захопив справді величезну кількість тепла.
Однією з причин, чому ми живі, є те, що наша планета обертається навколо Зона Золотинок, на відповідній відстані від Сонця, щоб не було занадто жарко і не дуже холодно. Невелика частина внутрішнього тепла Землі проникає до холодної кори, де ми живемо. Це робить нас залежними від іншого джерела тепла – Сонця.
Коли сонячне світло та тепло потрапляють на Землю, частина поглинається поверхнею, а частина відбивається назад у космос. Ми бачимо частину енергії, яку випромінює Сонце, тому що Сонце гаряче, а гарячіші об’єкти випромінюють випромінювання у видимій частині електромагнітного спектру.
Оскільки Земля набагато холодніша за Сонце, випромінювання, яке вона випромінює, є невидимим на довгих інфрачервоних хвилях. Значна частина цієї енергії йде в космос, але не вся. Деякі гази в нашій атмосфері дуже ефективно поглинають енергію на довжинах хвиль, які випромінює Земля. Ці парникові гази природним чином виникають в атмосфері Землі та підтримують планету достатньо теплою, щоб бути придатною для життя. Це ще одна зона Золотовласки.
А ще є третя зона Золотовласки: новітня історія. Уся людська цивілізація виникла в надзвичайно м’які 10,000 XNUMX років після останнього льодовикового періоду, коли клімат був не надто спекотним і не надто холодним у більшій частині світу.
Але зараз ми дуже ризикуємо вийти за межі комфортних кліматичних умов, які дозволяли людям розширюватися, займатися землеробством, будувати міста та творити.
Енергоємне паливо, яке уможливило індустріальну цивілізацію, має величезне жало в хвості. Спали зараз, заплати пізніше. Тепер рахунок став очевидним.
Як ми знаємо, що це реально? Супутники вимірюють швидкість, з якою поверхня Землі випромінює тепло. У будь-який момент тисячі Роботизовані поплавці Argo украплюють наші океани. Вони проводять майже все своє життя під водою, вимірюючи тепло, а над поверхнею передають дані. І ми можемо вимірювати рівень моря за допомогою рівня припливів і супутників. Ми можемо перехресно перевірити вимірювання між усіма трьома підходами.
Зміна клімату: більше енергії надходить, ніж виходить
Парникові гази є потужними. Вам потрібні лише невеликі концентрації, щоб отримати великий ефект.
Ми вже збільшили кількість вуглекислого газу в атмосфері приблизно на 50%, а також додали значні обсяги метану та закису азоту. Це виводить з рівноваги парниковий ефект, який підтримує життя.
Недавній вчитися припускає, що енергетичний дисбаланс еквівалентний захопленню приблизно 380 зеттаджоулів додаткового тепла з 1971 по 2020 рік. (Період з 1971 року по теперішній час рахунки для близько 60% усіх викидів).
Один зеттаджоуль дорівнює 1,000,000,000,000,000,000,000 XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX джоулів – дуже велика цифра!
Маленький хлопчик, ядерна бомба, яка зруйнувала Хіросіму, виробила енергію, оцінену в 15,000,000,000,000 50 2020 25 XNUMX джоулів. Це означає, що ефект від викидів парникових газів людства за цей XNUMX-річний період до XNUMX року приблизно в XNUMX мільярдів разів перевищує енергію, викинуту ядерною бомбою на Хіросіму.
Якщо ми затримали стільки додаткового тепла, де воно?
На сьогоднішній день майже кожен джоуль додаткової енергії – близько 90% – пішов у наші океани, особливо у верхній кілометр води. Вода є відмінним тепловідвідником. Щоб її нагріти, потрібно багато енергії, але вона у нас є. Гарячі океани є основним фактором відбілювання коралів і підвищення рівня моря.
Потрібно багато часу, щоб доставити стільки тепла в океани, і, опинившись там, воно не зникає. Повністю повернути глобальне потепління назад може бути неможливо. Просто зупинити підвищення температури означає виправити дисбаланс і знизити рівень CO2 до доіндустріального рівня 280 частин на мільйон.
Якщо ми зможемо досягти нульових викидів парникових газів, ми, швидше за все, зупинимо подальше глобальне потепління, і концентрація вуглекислого газу почне повільно падати.
Насправді це означає швидке масштабне скорочення викидів і використання систем уловлювання вуглецю для компенсації викидів, які ми не можемо усунути.
Щоб піти далі й знову охолодити планету до доіндустріального клімату, знадобляться чисті негативні викиди, тобто нам доведеться витягнути з атмосфери ще більше вуглецю, ніж будь-які тривалі викиди.
На жаль, ми ще не там. Спричинені людиною викиди парникових газів становлять майже рекордні показники. Але виробництво чистої енергії прискорюється. Цього року може бути вперше викиди електроенергії починають падати.
Ми беремо участь у змаганнях, і ставки настільки високі, наскільки це можливо – забезпечення комфортного клімату для наших дітей і природи.
