Выбросы углекислого газа и других парниковых газов в результате антропогенного воздействия являются основной движущей силой изменения климата и представляют собой одну из самых серьезных мировых проблем. Эта связь между глобальной температурой и концентрацией парниковых газов, особенно СО2, сохранялась на протяжении всей истории Земли.
За последние несколько десятилетий глобальные температуры резко выросли – примерно на 0,7 ℃ стали выше базового уровня 1961–1990 годов. Если вернуться к 1850 году, мы увидим, что тогда температуры были еще на 0,4 ℃ ниже, чем они были ранее. В целом, это составит среднее повышение температуры на 1,1 ℃.
Использование ископаемого топлива является основным источником CO2. Выбросы CO2 также могут возникать в результате прямого антропогенного воздействия на лесное хозяйство и другие виды землепользования, например, в результате обезлесения, расчистки земель для ведения сельского хозяйства и деградации почв. Точно так же земля может удалять CO2 из атмосферы посредством лесовозобновления, улучшения почв и других мероприятий. Также существует черный углерод – это твердые частицы или аэрозоль, а не газ, но он также способствует нагреванию атмосферы.
В 2014 году основными источниками выбросов углекислого газа (CO2) были Китай, США, Европейский союз, Индия, Российская Федерация и Япония. Эти данные включают выбросы CO2 от сжигания ископаемого топлива, а также производства цемента и сжигания газа. Вместе эти источники составляют значительную долю общих глобальных выбросов CO2.
Выбросы и поглотители, связанные с изменениями в землепользовании, не включаются в эти оценки. Однако изменения в землепользовании могут иметь важное значение: оценки показывают, что чистые глобальные выбросы парниковых газов от сельского, лесного и другого землепользования составили более 8 млрд метрических тонн эквивалента CO2, или около 24% от общих глобальных выбросов парниковых газов. В таких регионах, как США и Европа, изменения в землепользовании, связанные с деятельностью человека, имеют чистый эффект поглощения CO2, частично компенсируя выбросы от обезлесения в других регионах.
Чтобы замедлить – и с конечной целью остановить – повышение глобальной температуры, нам необходимо стабилизировать концентрацию СО2 и других парниковых газов в атмосфере Земли. Эта связь между глобальной температурой и концентрацией парниковых газов, особенно СО2, сохранялась на протяжении всей истории Земли. Важно отметить, что существует «запаздывание» между атмосферными концентрациями и конечным повышением температуры – это означает, что, когда нам, наконец, удастся стабилизировать атмосферные концентрации, температура будет продолжать медленно расти в течение многих лет или десятилетий.
Но, помимо стабилизации концентраций, парниковые газы продолжают накапливаться.
На диаграмме мы видим средние глобальные концентрации CO2 в атмосфере за последние 800 000 лет. В течение этого периода мы наблюдаем постоянные колебания концентрации CO2; эти периоды роста и падения CO2 совпадают с наступлением ледниковых периодов (низкий уровень CO2) и межледниковья (высокий уровень CO2). Эти периодические колебания вызваны изменениями орбиты Земли вокруг Солнца – так называемыми циклами Миланковича.
В течение этого длительного периода концентрация CO2 в атмосфере не превышала 300 ppm. Ситуация изменилась с промышленной революцией и ростом выбросов CO2 в результате сжигания ископаемого топлива. Мы наблюдаем стремительный рост глобальной концентрации CO2 за последние несколько столетий и, в частности, в последние десятилетия. Впервые за более чем 800 000 лет концентрации не только поднялись выше 300 ppm, но и теперь значительно превышают 400 ppm.
Важен не только уровень изменения CO2 в атмосфере, но и скорость его изменения. Исторические изменения концентраций CO2 имели тенденцию происходить на протяжении столетий или даже тысяч лет. Нам потребовались десятилетия, чтобы добиться еще больших изменений. Это дает видам, планетным системам и экосистемам гораздо меньше времени на адаптацию.
На данный момент ученые со всего мира пытаются разработать системы улавливания выбросов СО2. Одним из самых перспективным способов является прямое улавливание углерода из воздуха.
В 2022 году канадская компания Carbon Engineering приступит к строительству крупнейшего в мире завода по переработке углерода в Техасе. Ожидается, что он сможет улавливать до 1 млн тонн CO2 в год. Швейцарская фирма ClimeWorks в 2021 году открыла DAC завод в Исландии — на нем улавливаемый CO2 «закапывают» под землей в форме минерала, вплоть до 4000 тонн в год. У американской фирмы Global Thermostat есть два аналогичных пилотных завода.
Однако, несмотря на обилие инициатив, человечеству предстоит еще много работы в этом направлении.
