Rekordowy poziom gazów cieplarnianych w atmosferze
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie lotniczy i kosmiczni z MIT odkryli, że sposób, w jaki emisja gazów cieplarnianych wpływa na atmosferę, zmniejszy liczbę satelitów, które można będzie umieścić na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO). Na łamach Nature Sustainability stwierdzają, że rosnąca emisja gazów cieplarnianych zmniejsza zdolność atmosfery do usuwania odpadków krążących wokół Ziemi.
Badacze zauważyli, że dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane powodują, iż górne warstwy atmosfery się kurczą. Głównie interesuje ich termosfera, w której krąży Międzynarodowa Stacja Kosmiczna i większość satelitów. Gdy termosfera się kurczy, jej zmniejszająca się gęstość prowadzi do zmniejszenia oporów, a to właśnie opór aerodynamiczny jest tym czynnikiem, który powoduje, że kosmiczne śmieci – chociażby pozostałości po nieczynnych satelitach – opadają w kierunku Ziemi i płoną w atmosferze. Mniejszy opór oznacza, że odpady takie będą dłużej znajdowały się na orbicie, zatem ich liczba będzie rosła, a to zwiększa ryzyko kolizji z działającymi satelitami i innymi urządzeniami znajdującymi się w tych samych rejonach.
Naukowcy przeprowadzili symulacje, których celem było sprawdzenie, jak emisja dwutlenku węgla wpłynie na górne partie atmosfery i astrodynamikę. Wynika z nich, że do roku 2100 pojemność najpopularniejszych regionów orbity zmniejszy się o 50–66 procent właśnie z powodu gazów cieplarnianych.
Nasze zachowanie na Ziemi w ciągu ostatnich 100 lat wpływa na to, w jaki sposób będziemy używali satelitów przez kolejnych 100 lat, mówi profesor Richard Linares z Wydziału Aeronautyki i Astronautyki MIT. Emisja gazów cieplarnianych niszczy delikatną równowagę górnych warstw atmosfery. Jednocześnie gwałtownie rośnie liczba wystrzeliwanych satelitów, szczególnie telekomunikacyjnych, zapewniających dostęp do internetu. Jeśli nie będziemy mądrze zarządzali satelitami i nie ograniczymy emisji, orbita stanie się zbyt zatłoczona, co będzie prowadziło do większej liczby kolizji i większej liczby krążących na niej szczątków, dodaje główny autor badań, William Parker.
Termosfera kurczy się i rozszerza w 11-letnich cyklach, związanych z cyklami aktywności słonecznej. Gdy aktywność naszej gwiazdy jest niska, do Ziemi dociera mniej promieniowania, najbardziej zewnętrzne warstwy atmosfery tymczasowo się ochładzają i kurczą. W okresie zwiększonej aktywności słonecznej są one cieplejsze i rozszerzają się.
Już w latach 90. naukowcy stworzyli modele, z których wynikało, że w miarę ocieplania się klimatu na Ziemi, górne warstwy atmosfery będą się schładzały, co doprowadzi do kurczenia się termosfery i zmniejszania jej gęstości.
W ciągu ostatniej dekady nauka zyskała możliwość precyzyjnych pomiarów oporu aerodynamicznego działającego na satelity. Pomiary te pokazały, że termosfera kurczy się w odpowiedzi na zjawisko wykraczające poza naturalny 11-letni cykl. Niebo dosłownie spada, w tempie liczonych w dziesięcioleciach. A widzimy to na podstawie zmian oporów doświadczanych przez satelity, wyjaśnia Parker.
Naukowcy z MIT postanowili sprawdzić, w jaki sposób to zmierzone zjawisko wpłynie na liczbę satelitów, które można bezpiecznie umieścić na niskiej orbicie okołoziemskiej. Ma ona wysokość do 2000 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Obecnie na orbicie tej znajduje się ponad 10 000 satelitów. Ich liczba jest już tak duża, że operatorzy satelitów standardowo muszą wykonywać manewry unikania kolizji. Każda taka kolizja oznacza nie tylko zniszczenie satelity, ale też pojawienie się olbrzymiej liczby szczątków, które będą krążyły na orbicie przez kolejne dekady i stulecia, zwiększając ryzyko kolejnych kolizji.
W ciągu ostatnich 5 lat ludzkość umieściła na LEO więcej satelitów, niż przez wcześniejszych 60 lat. Jednym z głównych celów badań było sprawdzenie, czy sposób, w jaki obecnie prowadzimy działania na niskiej orbicie okołoziemskiej można będzie utrzymać w przyszłości. Naukowcy symulowali różne scenariusze emisji gazów cieplarnianych i sprawdzali, jak wpływa to na gęstość atmosfery i opór aerodynamiczny. Następnie dla każdego z tych scenariuszy sprawdzali jego wpływ na astrodynamikę i ryzyko kolizji w zależności od liczby obiektów znajdujących się na orbicie. W ten sposób obliczali „zdolność ładunkową” orbity. Podobnie jak sprawdza się, ile osobników danego gatunku może utrzymać się w danym ekosystemie.
Z obliczeń wynika, że jeśli emisja gazów cieplarnianych nadal będzie rosła, to liczba satelitów, jakie można umieścić na wysokości od 200 do 1000 kilometrów nad Ziemią będzie o 50–66 procent mniejsza niż w scenariuszu utrzymania poziomu emisji z roku 2000. Jeśli „zdolność ładunkowa” orbity zostanie przekroczona, nawet lokalnie, dojdzie do całej serii kolizji, przez co pojawi się tyle szczątków, że orbita stanie się bezużyteczna.
Autorzy badań ostrzegają, że niektóre regiony orbity już zbliżają się do granicy ich „zdolności ładunkowej”. Dzieje się tak głównie przez nowy trend, budowanie megakonstelacji olbrzymiej liczby małych satelitów, takich jak Starlink SpaceX.
Polegamy na atmosferze, która oczyszcza orbitę z pozostawionych przez nas odpadów. Jeśli atmosfera się zmienia, zmienia się też środowisko, w którym znajdują się odpady. Pokazujemy, że długoterminowe możliwości usuwania odpadów z orbity są uzależnione od zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, podsumowuje Richard Linares.
Specjaliści szacują, że obecnie na orbicie znajduje się 40 500 odpadków o rozmiarach większych niż 10 cm, 1 milion 100 tysięcy odpadków wielkości od 1 do 10 cm oraz 130 milionów śmieci wielkości od 1 mm do 1 cm. Nawet te najmniejsze odpady stanowią duże zagrożenie. Średnia prędkość kolizji, do jakich między nimi dochodzi, to 11 km/s czyli około 40 000 km/h.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W Unii Europejskiej transport drogowy jest jedynym ważnym sektorem działalności gospodarczej, w którym emisja CO2 wciąż rośnie od 1990 roku. Niewykluczone jednak, że właśnie jesteśmy świadkami zmiany tego trendu. Międzynarodowa Rada Czystego Transportu (International Council on Clean Transportation, ICCT), niedochodowa organizacja doradczo-badawcza, opublikowała nową edycję swojego raportu Vision 2050, w którym analizuje globalne polityki dotyczące czystego transportu oraz rozwoju rynkowego.
Analizie poddawane są trendy w sprzedaży samochodów, przepisy prawne, rozwiązania polityczne, zużycie energii, analizowane możliwe scenariusze rozwoju wydarzeń do roku 2050. W tegorocznym raporcie szczególnie skupiono się na rozwiązaniach politycznych wprowadzonych w ciągu ostatnich 3 lat. Analitycy ICCT przewidują, że w bieżącym roku emisja z transportu drogowego sięgnie na terenie UE niemal 800 milionów ton dwutlenku węgla i będzie to maksymalna wartość historyczna. Od przyszłego roku emisja z pojazdów będzie spadała i około roku 2035 zmniejszy się o około 25% w porównaniu z rokiem bieżącym.
Z naszej analizy wynika, że europejski sektor transportowy znajduje się w historycznym punkcie przegięcia. Dekadę po podpisaniu Porozumienia Paryskiego w Europie dochodzi do zmiany i przejścia na pojazdy elektryczne, które są bardziej efektywne energetycznie i charakteryzują się znacznie mniejszą emisją. Jednak nasza analiza zawiera też ostrzeżenie, odejście od obecnych celów redukcji CO i złagodzenie wymagań wobec producentów samochodów może spowodować, że do spadku emisji nie dojdzie, stwierdził Felipe Rodriguez, zastępca dyrektora ICCT na Europę.
Analitycy ICCT porównali stan prawny obowiązujący w Unii Europejskiej w 2021 roku z przepisami wprowadzonymi w ciągu kolejnych 3 lat. Stwierdzili, że nowe przepisy i standardy emisji dla ciężarówek w znaczący sposób zbliżają kraje UE do osiągnięcia celów Porozumienia Paryskiego. Podobny pozytywny trend widać też w skali globalnej. Być może i w skali całego globu konsumpcja paliw płynnych i emisja z transportu osiągną szczyt w 2025 roku, a później zaczną spadać. Dużo bowiem wskazuje na to, że zmniejszenie emisji z transportu w Chinach, UE i USA będzie większe, niż jej zwiększenie na pozostałych obszarach planety.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Metan to od setek lat jedno z najpoważniejszych zagrożeń w górnictwie. Dzięki postępowi technologicznemu potrafimy go wykrywać i odprowadzać z kopalń. To jednak rodzi kolejny problem – emisję metanu, niezwykle silnego gazu cieplarnianego, do atmosfery. Tymczasem w UE trwają prace nad rozporządzeniem zakazującym takiej emisji. Czy to oznacza konieczność zamknięcia kopalń metanowych? Niekoniecznie. Potrzeba okazała się matką wynalazku i polscy naukowcy opracowali VAMPIRE, przełomową instalację, która przekształca metan w tak przydatny w kopalni... chłód.
Technologia VAMPIRE została stworzona przez Centrum Promocji i Transferu Technologii dzięki funduszom z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBR). Działa ona w oparciu o modułowy reaktor katalityczny przekształcający metan z powietrza wentylacyjnego kopalni w energię, wykorzystywaną do klimatyzowania regionów, w których prowadzone jest wydobycie. Reaktor jest dziełem naukowców z Wydziału Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego, którzy pracowali pod kierunkiem prof. Joanny Profic-Paczkowskiej i dr. inż. Romana Jędrzejczaka. Drugim z niezbędnych elementów jest absorber zbudowany przez firmę DPMTech, który przekształca gorące powietrze z reaktora w tzw. wodę lodową zasilającą urządzenia klimatyzacyjne.
Niezwykle ważnym elementem jest tutaj modułowa budowa całej instalacji, która musi zmieścić się w korytarzach kopalni, być łatwa w transporcie i montażu. Modułowy jest też sam reaktor, umożliwiający bezpieczne spalanie metanu w niskiej temperaturze. Dzięki takiej budowie można go składać jak z klocków, by osiągnąć wymaganą wydajność przetwarzania powietrza wentylacyjnego.
Prototypową instalację VAMPIRE przetestował Główny Instytut Górnictwa – Państwowy Instytut Badawczy Kopalnia Doświadczalna „Barbara”. Testy wykazały, że pozwala ona na ograniczenie emisji metanu i wykorzystanie go do poprawienia mikroklimatu w wyrobiskach.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside (UC Riverside) dokonali niespodziewanego odkrycia. Silny gaz cieplarniany, metan, nie tylko ogrzewa Ziemię, ale i... ją ochładza. Nowo odkrytego zjawiska nie uwzględniono jeszcze w modelach klimatycznych.
Gazy cieplarniane tworzą w atmosferze Ziemi warstwę przypominającą koc, która blokuje promieniowanie długofalowe, przez co utrudnia wypromieniowywanie ciepła przez planetę ogrzewaną przez Słońce. To prowadzi do wzrostu temperatury na powierzchni. Naukowcy z UC Riverside zauważyli niedawno, że znajdujący się w atmosferze metan absorbuje krótkofalowe promieniowanie ze Słońca. To powinno ogrzewać planetę. Jednak – wbrew intuicji – absorpcja promieniowania krótkofalowego prowadzi do takich zmian w chmurach, które mają niewielki efekt chłodzący, mówi profesor Robert Allen. Na podstawie przygotowanego modelu komputerowego naukowcy obliczyli, że dzięki temu efektowi chłodzącemu metan kompensuje ok. 30% swojego wpływu ocieplającego.
Z tym zjawiskiem wiąże się też drugi, niespodziewany, mechanizm. Metan zwiększa ilość opadów, ale jeśli weźmiemy pod uwagę jego efekt chłodzący, to ten wzrost opadów powodowany przez metan jest o 60% mniejszy, niż bez efektu chłodzącego.
Oba rodzaje energii, długofalowa z Ziemi i krótkofalowa ze Słońca, uciekają z atmosfery w większej ilości niż są do niej dostarczane. Atmosfera potrzebuje więc mechanizmu kompensującego ten niedobór. A kompensuje go ciepłem uzyskiwanym z kondensującej się pary wodny. Ta kondensacja objawia się w opadach. Opady to źródło ciepła, dzięki któremu atmosfera utrzymuje równowagę energetyczną, mówi Ryan Kramer z NASA. Jednak metan zmienia to równanie. Zatrzymuje on w atmosferze energię ze Słońca, przez co atmosfera nie musi pozyskiwać jej z opadów. Ponadto absorbując część energii metan zmniejsza jej ilość, jaka dociera do powierzchni Ziemi. To zaś zmniejsza parowanie. A zmniejszenie parowania prowadzi do zmniejszenia opadów.
Odkrycie to ma znaczenie dla lepszego zrozumienia wpływu metanu i być może innych gazów cieplarnianych na klimat. Absorpcja promieniowania krótkofalowego łagodzi ocieplenie i zmniejsza opady, ale ich nie eliminuje, dodaje Allen.
W ostatnich latach naukowcy zaczęli bardziej interesować się wpływem metanu na klimat. Emisja tego gazu rośnie, a głównymi jego antropogenicznymi źródłami są rolnictwo, przemysł i wysypiska odpadów. Istnieje obawa, że w miarę roztapiania się wiecznej zmarzliny, uwolnią się z niej olbrzymie ilości metanu. Potrafimy dokładnie mierzyć stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze. Musimy jak najlepiej rozumieć, co te wartości oznaczają. Badania takie jak te prowadzą nas do tego celu, mówi Ryan Kramer.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Sprawdzają się przewidywania naukowców, który prognozują, że już w roku 2016 średnia roczna koncentracja CO2 przekroczy 400 części na milion (ppm). W ubiegłym roku, w nocy z 7 na 8 maja, po raz pierwszy zanotowano, że średnia godzinowa koncentracja dwutlenku węgla przekroczyła 400 ppm. Tak dużo CO2 nie było w atmosferze od 800 000 – 15 000 000 lat.
W bieżącym roku możemy zapomnieć już o średniej godzinowej i znacznie wydłużyć skalę czasową. Czerwiec był trzecim z kolei miesiącem, w którym średnia miesięczna koncentracja była wyższa niż 400 części na milion.
Granica 400 ppm została wyznaczona symbolicznie. Ma nam jednak uświadomić, jak wiele węgla wprowadziliśmy do atmosfery. Z badań rdzeni lodowych wynika, że w epoce preindustrialnej średnia koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze wynosiła 280 części na milion. W roku 1958, gdy Charles Keeling rozpoczynał pomiary na Mauna Loa w powietrzu znajdowało się 316 ppm. Wraz ze wzrostem stężenia CO2 rośnie też średnia temperatura globu. Naukowcy nie są zgodni co do tego, jak bardzo możemy ogrzać planetę bez narażania siebie i środowiska naturalnego na zbytnie niebezpieczeństwo. Zgadzają się zaś co do tego, że już teraz należy podjąć radykalne kroki w celu redukcji emisji gazów cieplarnianych. Paliwa niezawierające węgla muszą szybko stać się naszym podstawowym źródłem energii - mówi Pieter Tans z Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej.
Kwiecień 2014 roku był pierwszym, w którym przekroczono średnią 400 ppm dla całego miesiąca. Od maja, w związku z rozpoczęciem się najintensywniejszego okresu fotosyntezy na półkuli północnej, rozpoczął się powolny spadek koncentracji CO2, która w szczytowym momencie osiągnęła 402 ppm. Jednak przez cały maj i czerwiec średnia dzienna, a zatem i średnia miesięczna, nie spadły poniżej 400 części CO2 na milion. Eksperci uważają, że w trzecim tygodniu lipca koncentracja dwutlenku węgla spadnie poniżej 400 ppm. Do ponownego wzrostu dojdzie zimą i wzrost ten utrzyma się do maja.
Rośliny nie są jednak w stanie pochłonąć całego antropogenicznego dwutlenku węgla i wraz z każdym sezonem pozostawiają go w atmosferze coraz więcej. Dlatego też Pieter Tans przypuszcza, że w przyszłym roku pierwszym miesiącem, dla którego średnia koncentracja tego gazu przekroczy 400 ppm będzie już luty, a tak wysoki poziom CO2 utrzyma się do końca lipca, czyli przez sześć pełnych miesięcy. Od roku 2016 poziom 400 ppm będzie stale przekroczony.
Dopóki ludzie będą emitowali CO2 ze spalanego paliwa, dopóty poziom tego gazu w oceanach i atmosferze będzie się zwiększał - mówi Tans.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.