Причини за климатските промени

Научната заедница со децении ги истражувала причините за климатските промени. По илјадници студии, дошло до консензус, каде што е „недвосмислено дека човечкото влијание ја загрева атмосферата, океаните и копното уште од прединдустриското време“. Овој консензус е поддржан од околу 200 научни организации ширум светот, Доминантна улога во овие климатски промени имаат директните емисии на јаглерод диоксид од согорувањето на фосилните горива. Индиректните емисии од промената на користењето на земјиштето и емисиите на метан, азотен оксид и други стакленички гасови играат главна помошна улога.
Затоплувањето од ефектот на стаклена градина има логаритамска врска со концентрацијата на стакленички гасови. Само околу половина од емисиите постојано се наоѓаат во атмосферата на прво место, бидејќи другата половина брзо се апсорбира од јаглеродните тонови во земјата и океаните. Понатаму, затоплувањето по единица стакленички гасови е исто така под влијание на повратните информации, како што се промените во концентрациите на водена пареа или албедото на Земјата.
Како што се зголемува затоплувањето од CO2, јаглеродните тонови апсорбираат помал дел од вкупните емисии, додека „брзите“ повратни информации за климатските промени го засилуваат затоплувањето на стакленички гасови. Така, двата ефекти се земаат во предвид, а затоплувањето од секоја единица CO2 емитирана од луѓето ја зголемува температурата во линеарна пропорција со вкупната количина на емисии. Сепак, ова маскирање се повлекува во последниве години, поради мерките за борба против киселите дождови и загадувањето на воздухот предизвикано од сулфати.
1 Фактори кои влијаат на климата на Земјата
Присилувањето е нешто што се наметнува надворешно на климатскиот систем. Надворешните присилувања вклучуваат природни феномени како што се вулкански ерупции и варијации во излезот на сонцето. Човечките активности можат да наметнат и присилувања, на пример, преку менување на составот на атмосферата на Земјата. Радијативното принудување е мерка за тоа како различни фактори го менуваат енергетскиот биланс на планетата Земја. Позитивното зрачење ќе доведе до затоплување на површината и, со текот на времето, на климатскиот систем. Помеѓу почетокот на Индустриската револуција во 1750 година и 2005 година, зголемувањето на атмосферската концентрација на јаглерод диоксид (хемиска формула: ) довело до позитивно зрачење, просечно на површината на Земјата, од околу 1,66 вати на квадратен метар (скратено W m<sup>−2</sup>).
Повратните информации за климата можат или да ја засилат или да ја намалат реакцијата на климата на дадено принудување. Постојат многу механизми за повратни информации во климатскиот систем кои можат или да ги засилат (позитивна повратна информација) или да ги намалат (негативните повратни информации) ефектите од промената на климатските принудувања.
Климатскиот систем ќе се разликува како одговор на промените во присилувањето. Климатскиот систем ќе ја покаже внатрешна варијабилност и во присуство и во отсуство на наметнати принудувања врз него. Оваа внатрешна варијабилност е резултат на сложени интеракции помеѓу компонентите на климатскиот систем, како што е спојувањето помеѓу атмосферата и океанот. Пример за внатрешна варијабилност е Ел Нињо-Јужна осцилација.
2 Влијанија предизвикани од човекот
Факторите кои влијаат на климата на Земјата може да се поделат на принудувања, повратни информации и внатрешни варијации. Четирите главни линии на докази кои ја поддржуваат доминантната улога на човековите активности во неодамнешните климатски промени се:
# Физичко разбирање на климатскиот систем: концентрациите на стакленички гасови се зголемени и нивните својства за затоплување се добро воспоставени.
# Постојат историски проценки за минатите климатски промени кои сугерираат дека неодамнешните промени во глобалната температура на површината се невообичаени.
# Напредните климатски модели не можат да го реплицираат забележаното затоплување освен ако не се вклучени човечките емисии на стакленички гасови.
# Набљудувањата на природните сили, како што се сончевата и вулканската активност, покажуваат дека тоа не може да го објасни забележаното затоплување. На пример, зголемувањето на сончевата активност би ја загреало целата атмосфера, но само долниот дел од атмосферата се загреал.
2.1 Стакленички гасови
Гасовите на стаклена градина се проѕирни за сончевата светлина и на тој начин дозволуваат да помине низ атмосферата за да се загрее површината на Земјата. Земјата ја зрачи како топлина, а стакленичките гасови апсорбираат дел од неа. Оваа апсорпција ја забавува брзината со која топлината бега во вселената, задржувајќи ја топлината во близина на површината на Земјата и загревајќи ја со текот на времето. Додека водената пареа и облаците се најголеми придонесувачи за ефектот на стаклена градина, тие првенствено се менуваат како функција на температурата. Затоа, тие се сметаат за повратни информации што ја менуваат климатската чувствителност. Од друга страна, гасовите како , тропосферскиот озон, Хлорофлуоројаглерод и азотен оксид се додаваат или отстрануваат независно од температурата. Оттука, тие се сметаат за надворешни сили кои ги менуваат глобалните температури.
Човечката активност од Индустриската револуција (околу 1750 година), главно со екстракција и согорување на фосилни горива (јаглен, нафта и природен гас), го зголеми количеството на стакленички гасови во атмосферата, што резултира со радијативна нерамнотежа. Во текот на изминатите 150 години човечките активности испуштаат зголемени количини на стакленички гасови во атмосферата. До 2019 година, концентрациите на јаглерод диоксид и метан се зголемиле за околу 48% и 160% од 1750 година. Овие нивоа на се повисоки отколку што биле во кое било време во последните 2 милиони години. Концентрациите на метан се многу повисоки отколку што биле во последните 800.000 години.
Ова довело до зголемување на просечната глобална температура или глобално затоплување. Веројатниот опсег на затоплување на воздухот на ниво на површината предизвикано од човекот до 2010-2019 година во споредба со нивоата во 1850-1900 година е 0,8 °C до 1,3 °C, со најдобра проценка од 1,07 °C. Ова е блиску до забележаното вкупно затоплување за тоа време од 0,9 °C до 1,2 °C. Температурните промени во тоа време беа веројатно само ± 0,1 °C поради природните принудувања и ±0,2 °C поради варијабилноста на климата.<sup class="reference nowrap">:</sup>
Глобалните антропогени емисии на стакленички гасови во 2019 година биле еквивалентни на 59 милијарди тони . Од овие емисии, 75% биле CO, 18% биле метан, 4% биле азотен оксид и 2% биле флуорирани гасови.
2.1.1 Јаглерод диоксид
Емисиите на првенствено доаѓаат од согорувањето на фосилните горива за да се обезбеди енергија за транспорт, производство, греење и електрична енергија. Дополнителните емисии на доаѓаат од уништувањето на шумите и индустриските процеси, кои вклучуваат ослободен од хемиските реакции за производство на цемент, челик, алуминиум и ѓубрива.
се апсорбира и емитира природно како дел од циклусот на јаглеродот, преку дишењето на животните и растенијата, вулканските ерупции и размената на океанот-атмосферата. Човечките активности, како што се согорувањето на фосилните горива и промените во користењето на земјиштето, ослободуваат големи количини на јаглерод во атмосферата, предизвикувајќи зголемување на концентрациите на во атмосферата.
Мерењата со висока прецизност на атмосферската концентрација CO, иницирани од Чарлс Дејвид Килинг во 1958 година, ја сочинуваат главната временска серија која го документира променливиот состав на атмосферата. Овие податоци, познати како Килингова крива, имаат иконски статус во науката за климатските промени како доказ за ефектот на човековите активности врз хемискиот состав на глобалната атмосфера.
Првичните мерења на Килинг од 1958 година покажале 313 делови на милион по волумен ( ppm). Концентрациите CO во атмосферата, вообичаено напишани "ppm", се мерат во делови-на-милион по волумен (ppmv). Во мај 2019 година, концентрацијата на CO во атмосферата достигнала 415 ppm. Последен пат кога го достигна ова ниво било 2,6–5,3 пред милиони години. Без човечка интервенција, тоа би било 280 ppm.
Во период 2022-2024 година, концентрацијата на во атмосферата се зголемила побрзо од кога било досега, според Националната океанска и атмосферска администрација, како резултат на постојаните емисии и условите на Ел Нињо.
2.1.2 Метан и азотен оксид
Емисиите на метан доаѓаат од добиток, ѓубриво, одгледување ориз, депонии, отпадни води и ископ на јаглен, како и од екстракција на нафта и гас. Емисиите на азотен оксид во голема мера доаѓаат од микробиското распаѓање на вештачкото ѓубриво.
Метанот и во помала мера азотен оксид се исто така главни предизвикувачи на ефектот на стаклена градина. Протоколот од Кјото ги наведува овие заедно со флуоројаглеводороди (HFCs), перфлуоројаглеводороди (PFCs) и сулфур хексафлуорид (SF<sub>6</sub>), кои се целосно вештачки гасови, како придонесувачи за радијативното присилување. Графиконот десно ги припишува антропогените емисии на стакленички гасови на осум главни економски сектори, од кои најголем придонесувач се електраните (од кои многу согоруваат јаглен или други фосилни горива), индустриски процеси, транспортни горива (генерално фосилни горива) и земјоделски под - производи (главно метан од ентерична ферментација и азотен оксид од употреба на ѓубрива).
2.2 Аеросоли
Загадувањето на воздухот, во форма на аеросоли, во голем обем влијае на климата. Аеросолите се распрснуваат и апсорбираат сончево зрачење. Од 1961 до 1990 година, било забележано постепено намалување на количината на сончева светлина што стигнува до површината на Земјата. Овој феномен е популарно познат како ''глобално затемнување'', и првенствено се припишува на сулфатните аеросоли произведени со согорување на фосилни горива со тешки концентрации на сулфур како јаглен и бункер гориво. Помал придонес доаѓа од црниот јаглерод, органскиот јаглерод од согорувањето на фосилните горива и биогоривата и од антропогената прашина. На глобално ниво, аеросолите се намалуваат од 1990 година поради контролата на загадувањето, што значи дека тие повеќе не го маскираат толку затоплувањето на стакленички гасови.
Аеросолите исто така имаат индиректни ефекти врз енергетскиот буџет на Земјата. Сулфатните аеросоли делуваат како јадра за кондензација на облакот и доведуваат до облаци кои имаат се повеќе и помали капки облаци. Овие облаци поефикасно го рефлектираат сончевото зрачење од облаците со помалку и поголеми капки. Тие, исто така, го намалуваат растот на капките дожд, што ги прави облаците повеќе рефлектирачки на влезната сончева светлина. Индиректните ефекти на аеросолите се најголемата неизвесност во радијативното форсирање.
Додека аеросолите обично го ограничуваат глобалното затоплување рефлектирајќи ја сончевата светлина, црниот јаглерод во саѓи што паѓа на снег или мраз може да придонесе за глобалното затоплување. Ова не само што ја зголемува апсорпцијата на сончевата светлина, туку и го зголемува топењето и порастот на нивото на морето. Ограничувањето на новите наоѓалишта на црн јаглерод на Арктикот може да го намали глобалното затоплување за 0,2 °C до 2050 година.
2.3 Промени на површината на земјиштето
Според Организацијата за храна и земјоделство, околу 30% од површината на Земјата е главно неупотреблива за луѓето (ледници, пустини, итн.), 26% се шуми, 10% се грмушки и 34% се земјоделско земјиште. Уништувањето на шумите е главниот придонес за промената на користењето на земјиштето за глобалното затоплување, Помеѓу 1750 и 2007 година, околу една третина од антропогените емисии CO биле од промените во користењето на земјиштето - првенствено од падот на шумската површина и растот на земјоделското земјиште. Првенствено уништување на шумите, бидејќи уништените дрвја испуштаат CO, и не се заменуваат со нови дрвја, отстранувајќи го тој јаглероден мијалник. Помеѓу 2001 и 2018 година, 27% од уништувањето на шумите било од трајно расчистување за да се овозможи земјоделска експанзија за земјоделските култури и добитокот. Други 24% се изгубени поради привременото расчистување со менувањето на земјоделските системи за одгледување, 26% се должат на сеча за дрво и производи од него, а шумските пожари се со останатите 23%. Некои шуми не се целосно исчистени, но веќе биле деградирани од овие влијанија. Обновувањето на овие шуми, исто така, го обновува нивниот потенцијал како мијалник за јаглерод.
Локалната вегетациска покривка влијае на тоа колку сончева светлина се рефлектира назад во вселената (албедо) и колку топлина се губи со испарувањето. На пример, промената од темна шума во пасишта ја прави површината полесна, предизвикувајќи таа да рефлектира повеќе сончева светлина. Уништувањето на шумите исто така може да го измени ослободувањето на хемиски соединенија кои влијаат на облаците и со менување на шемите на ветерот. Во тропските и умерените области нето ефектот е да предизвика значително затоплување, а обновувањето на шумите може да ги направи локалните температури поладни. На географските широчини поблиску до половите, постои ефект на ладење бидејќи шумата се заменува со рамнини покриени со снег (и повеќе рефлектирачки). На глобално ниво, овие зголемувања на површинското албедо се доминантно директно влијание врз температурата од промената на употребата на земјиштето. Така, промената на користењето на земјиштето до денес се проценува дека има благ ефект на ладење.
2.3.1 Емисии поврзани со добитокот
Повеќе од 18% од антропогените емисии на стакленички гасови се припишуваат на сточарството и активностите поврзани со добитокот, како што се уништувањето на шумите и земјоделските практики кои се поинтензивни за гориво. Специфичните атрибути на сточарскиот сектор вклучуваат:
* 9% од глобалните антропогени емисии на јаглерод диоксид
* 35-40% од глобалните антропогени емисии на метан (главно поради ентерична ферментација и ѓубриво)
* 64% од глобалните антропогени емисии на азотен оксид, главно поради употребата на ѓубрива.
3 Бран ефекти
3.1 Јаглеродот тоне
Површината на Земјата апсорбира како дел од јаглеродниот циклус. И покрај придонесот на уништувањето на шумите во емисиите на стакленички гасови, површината на Земјата, особено нејзините шуми, остануваат значајно јаглеродно потопување за . Процесите на потопување на површината на земјата, како што се фиксирањето на јаглеродот во почвата и фотосинтезата, отстрануваат околу 29% од годишните глобални емисии . Океанот, исто така, служи како значаен јаглерод потоне преку процес во два чекора. Прво, се раствора во површинската вода. Потоа, превртувачката циркулација на океанот ја дистрибуира длабоко во внатрешноста на океанот, каде што се акумулира со текот на времето како дел од јаглеродниот циклус. Во текот на последните две децении, светските океани апсорбирале 20 до 30% од испуштениот . Така, околу половина од емисиите предизвикани од човекот се апсорбирани од копнените растенија и од океаните.
3.2 Повратни информации за климатските промени
Одговорот на климатскиот систем на првично принудување се менува со повратни информации: зголемен со „само-зајакнувачки“ или „позитивни“ повратни информации и намален со „балансирачки“ или „негативни“ повратни информации. Главните повратни информации за зајакнување се повратните информации од водената пареа, повратните информации од мраз-албедо и нето ефектот на облаците. Примарниот механизам за балансирање е радијативно ладење, бидејќи површината на Земјата дава повеќе топлина во вселената како одговор на зголемувањето на температурата. Покрај температурните повратни информации, има повратни информации во циклусот на јаглерод, како што е ефектот на ѓубрење на CO врз растот на растенијата.
Несигурноста околу повратните информации, особено облачноста, е главната причина зошто различни климатски модели проектираат различни размери на затоплување за дадена количина на емисии. Како што воздухот се загрева, може да задржи повеќе влага. Водената пареа, како моќен стакленички гас, ја задржува топлината во атмосферата. Ако се зголеми облачноста, повеќе сончева светлина ќе се рефлектира назад во вселената, што ќе ја лади планетата. Ако облаците станат повисоки и потенки, тие дејствуваат како изолатор, рефлектирајќи ја топлината одоздола назад надолу и загревајќи ја планетата.
Друга голема повратна информација е намалувањето на снежната покривка и морскиот мраз на Арктикот, што ја намалува рефлексивноста на површината на Земјата. Повеќе од сончевата енергија сега се апсорбира во овие региони, што придонесува за засилување на температурните промени на Арктикот. Арктичкото засилување исто така го одмрзнува вечниот мраз, кој ослободува метан и CO во атмосферата. Климатските промени, исто така, можат да предизвикаат ослободување на метан од мочуриштата, морските системи и слатководните системи. Севкупно, повратните информации за климата се очекува да станат сè попозитивни.
4 Природна варијабилност
Веќе во 2001 година, Третиот извештај за проценка на IPCC открил дека „Комбинираната промена во радијативното форсирање на двата главни природни фактори (сончевата варијација и вулканските аеросоли) се проценува дека е негативна во последните две, а можеби и во последните четири децении. Сончевото зрачење се мери директно со сателити, а индиректните мерења се достапни од раните 1600-ти па наваму. Сепак, од 1880 година, нема растечки тренд на количината на сончевата енергија што стигнува до Земјата, за разлика од затоплувањето на долниот дел од атмосферата (тропосферата). Слично на тоа, вулканската активност го има единственото најголемо природно влијание (присилување) на температурата, но сепак е еквивалентно на помалку од 1% од сегашните емисии на CO<sub>2</sub> предизвикани од човекот. Вулканската активност како целина има незначително влијание врз глобалните температурни трендови од Индустриската револуција.
Помеѓу 1750 и 2007 година, сончевото зрачење може да се зголеми најмногу за 0,12 W/m<sup>2</sup>, во споредба со 1,6 W/m<sup>2</sup> за нето антропогено форсирање. Следствено, забележаниот брз пораст на глобалните средни температури забележан по 1985 година не може да се припише на сончевата варијабилност. Понатаму, горната атмосфера (стратосферата) исто така би се затоплувала доколку Сонцето испраќа повеќе енергија на Земјата, но наместо тоа, се ладело. Ова е во согласност со стакленички гасови кои спречуваат топлината да ја напушти атмосферата на Земјата.
Експлозивните вулкански ерупции можат да испуштаат гасови, прашина и пепел кои делумно ја блокираат сончевата светлина и ги намалуваат температурите, или може да испратат водена пареа во атмосферата, што ги зголемува стакленичките гасови и ги зголемува температурите. Бидејќи и водената пареа и вулканскиот материјал имаат мала истрајност во атмосферата, дури и најголемите ерупции имаат ефект само неколку години.
5 Поврзано
* Адаптација на климатските промени
* Негирање на климатските промени
* Ублажување на климатските промени
* Климатска отпорност