W bieżącym roku znowu padnie rekord emisji gazów cieplarnianych
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Światowa Organizacja Meteorologiczna (WMO) opublikowała raport na temat gazów cieplarnianych w atmosferze w roku 2024. Nie napawa on optymizmem. Raport rozpoczyna się słowami: poziomy trzech najpowszechniej występujących długotrwałych gazów cieplarnianych, dwutlenku węgla, metanu i tlenku azotu pobiły w 2024 roku rekordy. Pomiędzy rokiem 2023 a 2024 poziom CO2 w niskich warstwach atmosfery zwiększył się o 3,5 ppm, to największy wzrost rok do roku od czasu rozpoczęcia regularnych pomiarów w 1957 roku. Wzrost ten był napędzany emisją CO2 ze źródeł kopalnych, zwiększoną emisją z pożarów oraz zmniejszonym pochłanianiem przez lądy i oceany, co może wskazywać na działanie sprzężenia zwrotnego.
W 2024 roku średnie stężenie CO2 przy powierzchni Ziemi osiągnęło 423,9 ppm. Warto zwrócić uwagę na przyspieszenie tempa wzrostu. W latach 60. XX wieku stężenie dwutlenku węgla wzrastało średnio o 0,8 ppm/rok, natomiast w dekadzie 2011–2020 było to średnio 2,4 ppm/rok. W ciągu ostatnich 10 lat (2014–2024) średnia wyniosła 2,57 ppm.
Ubiegłoroczny wzrost o 3,5 ppm był rekordowy, wyższy niż dotychczasowy rekord 3,3 ppm z 2016 roku i znacznie wyższy niż 2,4 ppm z roku 2023. Co więcej, ten duży wzrost miał miejsce pomimo tego, że antropogeniczna emisja CO2 w roku 2024 utrzymała się praktycznie na tym samym poziomie co w roku 2023.
Od 1960 roku ludzkość wyemitowała do atmosfery około 500 miliardów ton węgla. Z tego około połowa została pochłonięta przez oceany i lądy. Problem jednak w tym, nie nie możemy bez końca liczyć na te źródła pochłaniania węgla. Wraz ze wzrostem temperatury oceany są w stanie pochłonąć coraz mniej CO2, gdyż gaz ten gorzej rozpuszcza się w wodzie o wyższej temperaturze. Wyższe temperatury oznaczają też pojawianie się okresów ekstremalnych susz. Z jednej strony oznacza to częstsze pożary, w wyniku których dochodzi do emisji węgla do atmosfery i zmniejszania pokrywy roślinnej, z drugiej zaś, stres wywołany temperaturami i niedoborami wody również może spowodować zmniejszone pochłanianie węgla przez roślinność. Za przykład niech posłużą niedawne badania australijskich uczonych, którzy zauważyli, że w pierwszej dekadzie obecnego wieku doszło do radykalnej zmiany, w wyniku której wilgotne lasy tropikalne Australii stały się emitentem netto węgla.
Z raportu WMO dowiadujemy się, że w rekordowym ubiegłym roku wzrostu stężenia CO2 w atmosferze ekosystemy lądowe i oceany są prawdopodobnie odpowiedzialne za 1,1 ppm tego wzrostu. Średnia globalna temperatura była najwyższa od 1850 roku i po raz pierwszy była o 1,5 stopnia wyższa niż w epoce przedprzemysłowej. Było to spowodowane zarówno długoterminowym ociepleniem klimatu, jak i pojawieniem się zjawiska El Niño. W wyniku połączenia obu czynników doszło do zmian w rozkładzie regionalnych temperatur i opadów, co wpłynęło na wchłanianie i uwalnianie CO2 przez rośliny oraz liczbę i wielkość pożarów. Cieplejsze oceany wyemitowały też więcej węgla niż zwykle. Jednak główną przyczyną anomalii zarejestrowanej w roku 2024 był zmniejszenie wchłaniania netto węgla przez ekosystemy oraz zwiększenie emisji z pożarów, stwierdzają autorzy raportu.
Naukowcy obawiają się, że ekosystemy morskie i lądowe coraz mniej efektywnie pochłaniają dwutlenek węgla, zatem coraz większa część antropogenicznej emisji pozostaje w atmosferze, przyspieszając globalne ocieplenie.
Usuwanie antropogenicznego CO2 z atmosfery jest uzależnione od wymiany pomiędzy miejscami jego wchłaniania. Wymiana ta trwa w skalach od lat (pochłanianie przez wody powierzchniowe oceanów), po setki tysięcy lat (wietrzenie skał). Spowolnienie wchłaniania CO2 jest dodatkowo potęgowane przez powolne pochłanianie energii cieplnej przez głębiny oceaniczne. W wyniku tego raz wyemitowany dwutlenek węgla pozostaje w atmosferze praktycznie bez końca. Inaczej jest w przypadku metanu, którego czas istnienia w atmosferze wynosi około 9 lat. Gaz ten jest usuwany w wyniku utleniania, czytamy w dokumencie.
W epoce przedprzemysłowej w atmosferze utrzymywała się równowaga pomiędzy emisją a pochłanianiem i poziom dwutlenku węgla wynosił 278,3 ppm. Obecnie przekroczył 420 ppm, co oznacza wzrost o ponad 50%.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Niemieccy badacze znaleźli nowe źródło informacji o stężeniu dwutlenku węgla w atmosferze przed milionami lat. Okazało się, że zapis na ten temat znajduje się w... skamieniałych zębach dinozaurów. Uczeni z Uniwersytetów w Moguncji, Göttingen i Bochum, na podstawie analizy izotopów tlenu w szkliwie zębów dinozaurów stwierdzili, że stężenie CO2 w atmosferze w mezozoiku (252–66 milionów lat temu), było znacznie wyższe niż obecnie. Badania były możliwe dzięki wykorzystaniu innowacyjnej metody, która pozwoliła na określenie względnego stosunku wszystkich trzech naturalnych izotopów tlenu.
Badania wykazały, że produkcja pierwotna – czyli w tym przypadku szybkość gromadzenia energii promieniowania słonecznego, która jest podczas fotosyntezy przekształcana w energię wiązań chemicznych w tkankach roślinnych – była dwukrotnie większa niż obecnie.
Naukowcy przeanalizowali zęby dinozaurów z Ameryki Północnej, Afryki i Europy pochodzące o czasów od późnej jury po późną kredę. Szkliwo zębowe to jeden z najbardziej stabilnych materiałów biologicznych. Zawiera ono trzy izotopy tlenu, które do organizmu dinozaurów dostawały się w czasie oddychania. Względny stosunek tych izotopów w powietrzu zależy od zmian w poziomie atmosferycznego dwutlenku węgla i intensywności fotosyntezy. To oznacza, że zęby dinozaurów mogą zawierać dane o klimacie i szacie roślinnej.
Z badań wynika, że pod koniec jury, około 150 milionów lat temu, stężenie CO2 w atmosferze było czterokrotnie większe niż w epoce przedprzemysłowej. W późnej kredzie – 73–66 milionów lat temu – było zaś 3-krotnie wyższe. W czasach przedprzemysłowych stężenie CO2 w atmosferze wynosiło 280 ppm. Obecnie jest ono o ponad 50% wyższe. W 2024 było to 424 ppm. Wartość ta szybko rośnie. Jeszcze w 2017 roku stężenie wynosiło 406 ppm.
Analizy wykazały też, że w niezwykły stosunek izotopów tlenu w niektórych zębach gatunków Tyrannosaurus rex i Kaatedocus siberi. To najprawdopodobniej dowód na nagłe wzrosty stężenia CO2, spowodowane na przykład potężną aktywnością wulkaniczną, jak ta, która utworzyła trapy Dekanu.
Uzyskane wyniki to przełom w paleoklimatologii. Dotychczas bowiem w czasie podobnych badań używa się próbek węglanów z gleby i wykorzystuje proxy morskie, czyli niebezpośrednich wskaźników ze środowiska morskiego. Obie te metody obarczone są jednak pewnym marginesem niepewności. Użycie szkliwa zębów dinozaurów to pierwsza metoda badań tego typu opierająca się na kręgowcach lądowych. To całkowicie nowy sposób wglądu w przeszłość Ziemi. Teraz możemy użyć sfosylizowanego szkliwa do badania składu atmosfery oraz produktywności roślin morskich i lądowych. To kluczowe elementy zrozumienia długoterminowej dynamiki klimatu, mówi doktor Dingsu Feng z Wydziału Geochemii i Geologii Izotopowej na Uniwersytecie w Göttingen.
Informacje o produkcji pierwotnej to ważne dane na temat lądowych i morskich sieci troficznych. Dane takie trudno jest zdobyć, a są one bardzo ważne, gdyż to dostępna biomasa roślinna decyduje o liczbie zwierząt, ich gatunków oraz długości łańcucha pokarmowego, wyjaśnia profesor Eva M. Griebeler z Uniwersytetu w Moguncji.
Badania zostały omówione na łamach PNAS.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Od XIX wieku nauka wie, że zdolność materiałów do absorbowania promieniowania elektromagnetycznego jest równoważna ich zdolności do emitowania tego promieniowania. Zjawisko to odkrył w 1859 roku Gustaw Kirchhoff, który sformułował prawo promieniowania cieplnego nazwane jego nazwiskiem. W ostatniej dekadzie naukowcy zaczęli poszukiwać metamateriałów zdolnych do złamania tego prawa. Udało się przed 2 laty, jednak obserwowane zjawisko było słabe. Teraz naukowcy z Pennsylvania State University donieśli o „dramatycznym” odejściu od prawa Kirchhoffa. Daje to nadzieję, że w przyszłości osiągnięcia tego typu można będzie wykorzystać w praktyce.
Możliwość silnego naruszenia prawa Kirchhoffa to nie tylko nowy sposób na kontrolowanie promieniowania cieplnego, to też metoda znaczącego poprawienia działania urządzeń do wytwarzania użytecznej energii czy jej rejestrowania. Na przykład ogniwa fotowoltaiczne muszą – zgodnie z prawem Kirchhoffa – wyemitować energię z powrotem w kierunku Słońca. Ta energia jest dla nas stracona. Jeśli jednak ogniwa słoneczne emitowałyby tę energię w innym kierunku niż obecnie, moglibyśmy umieścić tam kolejne ogniwo, które zaabsorbowałoby część tej energii, zwiększając efektywność całego panelu. Taka strategia zbliżyłaby nas do pozyskiwania energii słonecznej z wydajnością bliską granicy wyznaczonej przez prawa termodynamiki, mówi główny autor badań Zhenong Zhang.
Naukowcy z Penn State stworzyli materiał, który składa się z pięciu 440-nanometrowych warstw arsenku galu indu (InGaAs) domieszkowanych elektronowo. Im głębiej położona była warstwa, tym większe było domieszkowanie. Całość umieszczono na 100-nanometrowej warstwie srebra, a całość przeniesiono na krzemowe podłoże. Tak przygotowaną próbkę podgrzano do temperatury 267 stopni Celsjusza i poddano oddziaływaniu pola magnetycznego o natężeniu 5T. W takich warunkach stosunek zdolności absorpcji do emisji wyniósł 0,43, podczas gdy zgodnie z prawem Kirchhoffa powinien wynieść 1. Co więcej, złamanie symetrii zaobserwowano w szerokim zakresie kątów padania promieniowania oraz w zakresie promieniowania podczerwonego rozciągającym się od 13 do 23 mikrometrów.
Autorzy badań uważają, że dalszy postęp na tym polu może doprowadzić do stworzenia nowej klasy diod czy tranzystorów, bardziej efektywnych ogniw fotowoltaicznych i innych urządzeń związanych z zarządzaniem energią cieplną.
Źródło: Observation of Strong Nonreciprocal Thermal Emission, https://arxiv.org/pdf/2501.12947
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.