За последнее десятилетие выбросы углекислого газа ($CO_2$) в атмосферу стабилизировались после периода резкого роста. Средний рост сейчас составляет всего 0,6% в год по сравнению с 2% в предыдущем десятилетии. Однако стабилизация не означает снижения — мы стабилизировались на очень высоком уровне выбросов. По оценкам Глобального углеродного проекта, в 2024 году в результате деятельности человека было выброшено рекордное количество углерода — 10,2 гигатонны ($ГтС$).
В прошлом году концентрация $CO2$ в атмосфере выросла самыми быстрыми темпами за всю историю наблюдений. За последнее десятилетие средняя концентрация $CO2$ в атмосфере увеличивалась на 2,4 части на миллион ($ppm$) в год. Но в прошлом году концентрация подскочила на 3,5 $ppm$, достигнув 424 $ppm$. Эти концентрации более чем на 50% выше, чем в доиндустриальный период.
Хотя мы сжигаем больше ископаемого топлива, чем когда-либо, недавний рост выбросов частично компенсировался снижением темпов вырубки лесов и других выбросов, связанных с землепользованием.
Почему концентрация $CO_2$ всё ещё быстро растёт?
Мы по-прежнему выбрасываем в атмосферу огромное количество $CO_2$, который был захоронен в земле на протяжении многих лет. Единственный способ для этого углерода покинуть атмосферу — это естественные поглотители углерода, и они не справляются с нагрузкой.
Как мы знаем количество $CO_2$ в атмосфере?
На удалённой и ветреной вершине скалы на северо-западном побережье Тасмании расположена базовая станция мониторинга загрязнения воздуха Кэннок/Кейп-Грим. Эта станция выполняет важную задачу: мониторинг базовых изменений в атмосферных газах. Место было выбрано из-за того, что воздух здесь проходит сотни километров над океаном в районе, не подверженном местному загрязнению.
Станция мониторинга Кэннок/Кейп-Грим, принадлежащая CSIRO, была выбрана из-за чистого океанского воздуха.
Десятилетиями австралийские учёные непосредственно измеряли изменения в атмосфере. Вместе с другими станциями мониторинга по всему миру это даёт нам точную и достоверную запись изменений содержания парниковых газов и озоноразрушающих химических веществ в атмосфере.
Наполнение ванны
Углекислый газ очень хорошо задерживает тепло. За 4,5 миллиарда лет существования Земли импульсы $CO2$ создавали жаркие миры, сильно отличающиеся от приятного климата, которым наслаждались люди со времён последнего ледникового периода, около 11 000 лет назад. Последний раз концентрация $CO2$ превышала 400 $ppm$, вероятно, более двух миллионов лет назад.
Легко спутать выбросы $CO2$ и концентрацию $CO2$ в атмосфере. Выбросы влияют на атмосферную концентрацию, но это не одно и то же.
Выброс давно захороненного углерода обратно в атмосферу путём сжигания ископаемого топлива и производства $CO_2$ подобен включению крана в ванне, а количество воды в ванне — это концентрация в атмосфере.
У Земли есть естественные способы борьбы с углекислым газом. Растения, почвы и океаны являются поглотителями углерода — они поглощают углерод из атмосферы и хранят его. Представьте их в виде отверстия для слива в ванне.
Если мы представим атмосферу в виде ванны, наши выбросы — это включённый кран, естественные поглотители углерода — это сливное отверстие, а вода в ванне — уровень атмосферного $CO_2$.
Проблема в том, что мы заполняем ванну $CO2$ гораздо быстрее, чем природные поглотители углерода могут его удалить. В результате концентрация $CO2$ в атмосфере растёт. Концентрация $CO_2$ в атмосфере имеет значение, поскольку именно она влияет на климат.
Если применить текущие глобальные выбросы и сценарии, где выбросы снижаются либо стабильно, либо быстро, к простой углеродно-климатической модели CSIRO, мы сможем оценить, насколько вероятно заполнение нашей ванны. Эти графики показывают, что выбросы должны быть значительно сокращены, прежде чем мы сможем начать наблюдать снижение атмосферной концентрации.
Почему концентрация $CO_2$ резко возросла в прошлом году?
Самым значительным фактором, повлиявшим на прошлогодний скачок концентрации $CO_2$, вероятно, являются изменения в поглотителях углерода.
Каждый год океаны, леса и почвы поглощают около половины выбросов, производимых человеком. Но этот показатель не является постоянным — он меняется по мере изменения систем Земли.
Например, в более влажные годы растения растут быстрее и накапливают больше углерода в своих структурах посредством фотосинтеза и роста.
Но изменение климата делает пожары более интенсивными и частыми. Когда деревья сгорают, они выделяют накопленный углерод обратно в атмосферу. Выбросы от огромных лесных пожаров в Канаде в 2023 году и в Южной Америке в 2024 году, вероятно, способствовали скачку концентрации $CO_2$ в атмосфере.
Недавние исследования показывают, что ослабленная биосфера внесла значительный вклад. Сильные засухи в северном полушарии в 2024 году снизили способность почв и растительности планеты поглощать и накапливать $CO_2$.
Скорость, с которой поглотители углерода поглощают $CO_2$, зависит от условий окружающей среды, которые в значительной степени находятся вне нашего контроля. По мере ухудшения изменения климата способность природных поглотителей углерода поглощать наши выбросы, вероятно, будет снижаться.
В аналогии с ванной вода покидает ванну через сливное отверстие. Если отверстие сузится, то меньше воды сможет выйти, и наша ванна заполнится ещё быстрее.
Главный рычаг, которым мы можем управлять, — это кран на ванне, то есть выбросы, которые мы производим. Многие страны сейчас сокращают свои выбросы, но этого недостаточно для начала резкого снижения концентрации, которое нам необходимо.
В 1980-х годах тонкая защитная озоновая оболочка Земли, составляющая всего 10 частей на миллион, разрушалась хлорфторуглеводородами ($CFC$) и другими химическими веществами в холодильниках, кондиционерах и аэрозольных баллончиках. Страны заменили эти химические вещества, и озоновая дыра начала закрываться. Ископаемое топливо гораздо важнее для нашего нынешнего образа жизни, чем были $CFC$. Но сейчас у нас есть хорошие варианты их замены во многих отраслях.
Это решающий момент. Наш текущий уровень выбросов приведёт только к повышению концентрации $CO_2$ и глобальной температуры. Природные поглотители углерода не смогут извлечь достаточно углерода для стабилизации климата в значимые для человека сроки. Чем раньше мы примем меры и сократим выбросы, тем лучше будет наше будущее.