Măsurătorile regulate ale chimiei aerului ar îmbunătăți, de asemenea, respectarea convențiilor internaționale privind protecția climei

Fără măsurători regulate, din ce în ce mai extinse și precise, o legătură între emisiile umane de gaze cu efect de seră, concentrațiile lor atmosferice și încălzirea globală ar fi fost dezvăluită mult mai târziu. Cu toate acestea, prin consolidarea și extinderea rețelelor de măsurare, vom putea nu numai să înțelegem mai bine schimbările climatice și procesele sale din ce în ce mai auto-induse, ci și să respectăm mai bine convențiile internaționale conexe cu țările din întreaga lume, pe măsură ce obținem o imagine mai exactă ce emit de fapt și cât. Până în prezent, Ungaria nu a încercat să participe la extinderea rețelei europene de contorizare, ba mai mult, după patru decenii nu poate fi exclusă abolirea completă a contorizării interne, care poate avea chiar un efect negativ asupra Ungariei prin comerțul cu cotă. Analiza lui László Haszpra.

Într-o perioadă scurtă de istorie a Pământului, compoziția atmosferei și cantitatea de gaze cu efect de seră din ea controlează clima Pământului. Dacă se modifică cantitatea de gaze cu efect de seră, atunci datorită schimbărilor de distribuție a energiei în sistemul Pământ-atmosferă, clima se va schimba și legal, la care biosfera trebuie să se adapteze. Dacă schimbarea este prea rapidă, unele ecosisteme nu vor putea ține pasul și se vor prăbuși. Sensibilitatea climatică a civilizației umane este, de asemenea, foarte mare. În prezent, trăim într-o eră a schimbărilor climatice extrem de rapide, chiar și din punct de vedere al istoriei geologice, datorită acumulării atmosferice de gaze cu efect de seră.

Dacă vrem să stabilizăm clima sau cel puțin să atenuăm schimbările într-un ritm tolerabil, trebuie să înțelegem procesele care reglementează cantitatea acestor gaze în atmosferă. Drumul duce la aceasta prin măsurători. Pe baza măsurătorilor, putem observa doar dacă se întâmplă ceva în atmosferă și putem începe explorarea cauzelor pe baza măsurătorilor. Avem nevoie de măsurători pentru a confirma sau respinge ipotezele noastre bazate teoretic, dar și pentru a testa impactul intervențiilor noastre. Mai mult, avem nevoie de măsurători pentru a alimenta modelele matematice utilizate pentru a descrie procesele și pentru a verifica funcționarea și rezultatele acestora.

Există acum un deplin acord în cercurile profesionale că schimbările climatice globale au fost declanșate de gazele cu efect de seră antropice. Este evident că, pentru a reduce ritmul schimbărilor sau, eventual, pentru a inversa schimbările, trebuie să reducem sau să eliminăm emisiile. Cu toate acestea, efectul de seră al atmosferei și, prin urmare, schimbările climatice, nu depinde direct de emisii, ci de cantitatea de material din atmosferă. Desigur, acest lucru nu înseamnă că nu trebuie să ne ocupăm de emisii, deoarece putem influența concentrația atmosferică doar prin reglarea emisiilor. Cu toate acestea, relațiile nu sunt atât de simple.

Sistemul climatic terestru este complex și multifactorial, plin de interacțiuni și feedback. Nu există o relație liniară simplă între emisiile de gaze cu efect de seră umane și emisiile atmosferice. Pe lângă emisiile umane, trebuie să luăm în calcul și procesele naturale (emisii, absorbție), care depind în mod semnificativ de schimbările climatice. În plus față de compoziția atmosferei ca declanșator activ, feedback-ul contribuie și la alți factori (de exemplu, modificări ale acoperirii solului, acoperirii cu gheață, deșertificare etc.) care au un efect și asupra compoziției atmosferei. Dacă vrem să știm cum se schimbă clima noastră, trebuie să măsurăm modul în care se schimbă cantitatea de gaze cu efect de seră din atmosferă, deoarece din aceste măsurători putem deduce ce procese le afectează cantitatea. Măsurătorile au practic trei scopuri:

1. Detectarea modificărilor în compoziția atmosferei

Măsurătorile, în studiul consecințelor exploziilor nucleare atmosferice, au dezvăluit în anii 1950 în formă gravă că dioxidul de carbon din activitățile umane s-ar putea acumula într-adevăr în atmosferă, ducând la schimbări climatice globale. Având în vedere nevoile de resurse ale măsurătorilor, au fost propuse două strategii de măsurare pentru a clarifica situația: măsurarea concentrației de dioxid de carbon în atmosferă în mai multe puncte de pe Pământ la fiecare câțiva ani și măsurarea continuă la una sau două locații. Din fericire, aceasta din urmă a fost aleasă de cercetători, deci abia după câțiva ani a devenit clar că dioxidul de carbon se acumulează în atmosferă la o rată îngrijorătoare, precum și că biosfera generează fluctuații semnificative ale concentrației în decurs de un an. . Dacă cercetătorii ar fi ales măsurători ocazionale, datorită fluctuațiilor naturale semnificative, s-ar fi decis în caz greșit doar până în 1980 dacă concentrația atmosferică de dioxid de carbon arăta o tendință pozitivă semnificativă statistic (Figura 1), adică nu numai datorită fluctuații aleatorii, se pare că concentrația crește, dar, după toate probabilitățile, este de fapt în creștere.

Continuitatea măsurătorilor este un aspect cheie. Măsurătorile ocazionale pot observa modificări după mult timp și multe subprocese pot rămâne ascunse.

Măsurătorile atmosferice au arătat, de asemenea, că doar o fracțiune din emisiile umane rămân în aer. S-a clarificat într-un sfert de secol de muncă, o mulțime de măsurători și dezvoltarea modelului că, pe lângă ocean, vegetația terestră absoarbe cantitatea de material care lipsește din atmosferă. În absența unor măsurători adecvate în trecut, biosfera părea să absoarbă atât de mult dioxid de carbon prin fotosinteza sa pe cât emite în timpul respirației, adică este neutră din punct de vedere al carbonului în ciuda circulației sale atmosferice masive. În același timp, volumul de dioxid de carbon al biosferei este extrem de sensibil la schimbările climatice, pe care le afectează și ele. Odată cu creșterea concentrației de dioxid de carbon, vegetația absoarbe din ce în ce mai mult dioxid de carbon prin fotosinteză. Cu toate acestea, în funcție de speciile de plante, acest proces nu se mai poate intensifica peste un anumit nivel.

Pe de altă parte, procesul de respirație este o funcție exponențială a temperaturii, astfel încât, spre deosebire de situația actuală, peste o anumită temperatură, biosfera poate emite mai mult dioxid de carbon decât poate absorbi. Imaginea este în continuare complicată de faptul că capacitatea de sechestrare a carbonului în biosferă depinde nu numai de nivelurile atmosferice de dioxid de carbon, ci și de condițiile de precipitații (de asemenea, o problemă climatică!) Și de aprovizionarea cu substanțe nutritive (de exemplu, compuși cu azot).

Când nivelurile de dioxid de carbon se stabilizează sau scad, biosfera se echilibrează rapid cu mediul înconjurător, deci nu se așteaptă sechestrare netă de carbon din aceasta. Deși acum avem modele matematice pentru volumul de gaze cu efect de seră al biosferei, incertitudinea lor este încă destul de mare. La nivel global, amprenta de carbon a biosferei poate fi încă calculată ca fiind cel mai fiabil membru rămas al emisiilor umane relativ bine cunoscute, emisiilor atmosferice bine măsurabile și sechestrarea carbonului oceanic acceptabil. Comportamentul foarte critic al biosferei în ceea ce privește schimbările climatice poate fi monitorizat numai prin măsurători atmosferice.

2. Detectarea modificărilor neașteptate

Pe lângă dioxidul de carbon, un alt gaz important cu efect de seră emis și de activitatea umană este metanul (CH4). Metanul este îndepărtat din atmosferă printr-un proces chimic, reacția cu radicalii hidroxil (OH). Până la sfârșitul lanțului de reacție în mai multe etape, carbonul din metan este oxidat în dioxid de carbon:

Efectul emisiilor și al absorbției chimice asupra concentrației, în cazul neglijării proceselor minore, poate fi descris relativ simplu: în cazul emisiilor constante, concentrația este exponențială în timp la concentrația de echilibru determinată de emisie. Creșterea rapidă a concentrației de metan a încetinit la mijlocul anilor 1990 și apoi sa oprit practic. Toate acestea sugerează că emisiile nu mai cresc și că epuizarea chimică dependentă de concentrație este în echilibru cu emisiile la acest nivel de concentrație (Figura 2).

Cu toate acestea, din 2006 până în 2007, concentrarea a început să crească din nou și într-un ritm mereu accelerat. Nu suntem conștienți de nicio modificare a producției umane care ar justifica acest lucru. Dacă avem măsurători ale concentrației atmosferice, așa-numitul folosind modele de propagare inversă, zonele sursă pot fi delimitate.

În timp ce modelele de propagare atmosferică determină distribuția spațială și temporală a concentrației din cunoașterea locației și randamentului surselor, așa-numitele modele de propagare inversă deduc locația și randamentul surselor din câmpul de concentrare și modificările sale spațiale și temporale. Precizia și rezoluția spațială a acestora depind în mare măsură de densitatea și precizia rețelei de măsurare disponibile. Din păcate, există încă prea puține site-uri de măsurare a metanului în lume pentru modele de propagare inversă pentru a identifica sursa de metan eliberată în atmosferă din nou și din nou în ultimul deceniu.

Deși creșterea concentrației este cu siguranță parțial legată de extinderea activității agricole și de extracția și utilizarea combustibililor fosili, datele disponibile sugerează că jumătate până la două treimi din creștere nu mai este o consecință directă a emisiilor umane, ci este probabil să provină din natură și este generată de schimbările climatice în sine;.

Măsurătorile sugerează că principala zonă sursă nu este în primul rând permafrostul în prim-planul atenției, ci zonele mlaștinilor africane care cresc din cauza vremii mai ploioase. Ar ajuta mult dacă, pe lângă măsurătorile concentrației de metan, ar fi disponibile și măsurători ale compoziției izotopilor, deoarece diferite surse de metan emit metan cu compoziție de izotop diferită în atmosferă. Proporțiile a 13 și 12 izotopi de carbon din moleculele de metan formate în diferite procese sunt diferite (13 CH4/12 CH4). De asemenea, caracteristice sursei sunt proporțiile de hidrogen greu, hidrogen (deuteriu) 2 în greutate, relativ la hidrogenul „normal” de masă 1, dintre atomii de hidrogen din metan.

Din păcate, măsurarea continuă a izotopilor are loc în prezent în abia în unul sau două locuri. Măsurătorile, extinderea rețelei de măsurare ar fi extrem de importante, deoarece dacă se dovedește că creșterea concentrațiilor de metan este deja cauzată în mare măsură de natura însăși, ar însemna că reglementarea climei ne-a scăpat parțial din mâini și trebuie să ne planificăm următorii pași având în vedere acest lucru.

3. Încredere, dar verifică!

Există și mai puține puncte de măsurare și măsurători pentru hidrocarburile halogenate cu efect de seră și de diminuare a ozonului decât pentru metan. Cu toate acestea, aceste măsurători au atras atenția recent asupra faptului că concentrația de fluorotriclorometan (CFC-11) în atmosferă nu scade la fel de repede cum s-ar fi așteptat de la o interdicție totală de producție și utilizare. O rată de reducere mai lentă decât reducerea teoretic calculată a concentrației din interdicția totală ne-a alertat că, în ciuda interdicției, acest gaz periculos este încă eliberat în atmosferă dintr-o sursă. Datorită numărului mic de puncte de măsurare, a fost posibilă determinarea zonei sursă doar într-o mare măsură, dar acest lucru a fost clarificat printr-o campanie de măsurare vizată și s-a luat atenția autorităților competente pentru a lua măsurile necesare. În absența măsurătorilor, cu greu s-ar fi dovedit în viitorul previzibil că cineva ar ignora măsurile luate pentru a proteja stratul de ozon. L-am fi văzut doar după o vreme - din nou doar din măsurători (ozon, radiații UV-B)! - că stratul de ozon nu se regenerează la ritmul pe care îl așteptam.

Măsurătorile atmosferice și modelele de propagare inversă pot fi utilizate pentru a determina în mod obiectiv cantitatea de material emis și locația eliberării. Astăzi, determinarea oficială a emisiilor de gaze cu efect de seră se bazează pe statistici, care pot fi destul de inexacte datorită factorilor de emisie utilizați, care nu se potrivesc neapărat exact, în special pentru gazele cu efect de seră non-CO2. Cu cât datele rețelei de măsurare sunt mai dense, cu atât sunt mai precise măsurătorile concentrației atmosferice și valorile emisiilor determinate de modelele de transport invers, construirea unei rețele de măsurare cu densitate mare, ICOS - Sistem integrat de observare a carbonului, a început în Europa Uniunea în ultimii ani.

Unul dintre principalele obiective ale acestei rețele de măsurare standardizate și precis armonizate este de a determina valoarea emisiilor efective în câțiva ani și de a verifica calculele bazate pe statistici (Raportul verde al Comisiei Europene privind CO2).

Se va judeca respectarea convențiilor internaționale și eficacitatea măsurilor luate.

Nimeni nu presupune că orice țară europeană își va cosmetiza datele privind emisiile, dar, pe de o parte, controlul nu va afecta niciodată și, pe de altă parte, valorile emisiilor estimate pe baza statisticilor pot diferi de cele reale. Până acum părea, Ungaria nu încearcă să participe la lucrările acestei rețele europene de măsurare, viitorul măsurătorilor interne fiind incert, dar acest lucru nu împiedică efectuarea calculelor de control și pentru Ungaria. Cu toate acestea, o problemă cu consecințe costisitoare prin tranzacționarea cotelor poate fi aceea că inexactitățile adverse potențiale din modele nu pot fi corectate în absența măsurătorilor locale acreditate ICOS.

Pe scurt, trebuie să efectuăm măsurători pentru a înțelege mai bine procesele care au loc în atmosferă, deoarece prognozele schimbărilor climatice se bazează pe cunoașterea acestora, care la rândul lor formează baza strategiilor de intervenție și a programelor de pregătire și adaptare. Măsurătorile continue vă pot alerta la schimbări neașteptate, potențial periculoase, care nu rezultă din cunoștințele noastre actuale, după cum este exemplificat în prezent de misteriosul salt al concentrațiilor de metan. Sistemul climatic este extrem de complex și complex, probabil cu nu puține puncte („puncte de întoarcere”) atunci când comportamentul anumitor procese se schimbă drastic. Știm încă destul de multe despre acestea astăzi, deci este vital să monitorizăm schimbările din atmosferă prin măsurători.

Din motive de politică de mediu, este deosebit de important să se poată determina emisiile efective de gaze cu efect de seră, să se măsoare eficacitatea măsurilor și să se monitorizeze respectarea convențiilor prin măsurători atmosferice. Este adesea citat în domeniu că încercarea de a reduce emisiile fără măsurători atmosferice este aceeași cu încercarea de a pierde în greutate fără un echilibru. S-ar putea ca dieta, care pare să fie eficientă în principiu, nu este cazul în realitate și acest lucru va deveni evident doar pentru o lungă perioadă de timp fără echilibru. Măsurile de protecție climatică costă foarte mult și, prin urmare, ne pot afecta în mod fundamental viața de zi cu zi nu ne putem permite să folosim soluții mai puțin eficiente decât este posibil în absența măsurătorilor.

Emoționat de intensificarea efectului de seră al atmosferei Schimbările climatice sunt o problemă globală care necesită rețea (e) de măsurare cât mai densă și coordonată la nivel global. Această coordonare este realizată de Organizația Meteorologică Mondială (OMM) în cadrul Programului Global de Atmosferă (OMM GAW). Conform Organizației Meteorologice Mondiale, compoziția atmosferei și cantitatea de gaze cu efect de seră au aceleași variabile climatice esențiale (ECV) ca presiunea aerului de suprafață sau viteza vântului, astfel încât măsurarea este așteptată de la statele membre.

Scris și proprietarul imaginilor: László Haszpra - Meteorolog, chimist aerian, doctor al Academiei Maghiare de Științe. Fellow of the Institute of Geodesy and Geophysics of the Astronomical and Earth Sciences Research Center.