Hvor er alt det kuldioxid på vej hen?

Et internationalt team af forskere meddelte i dag ved Bonn -klimaforhandlingerne, at menneskelige emissioner af drivhusgassen kuldioxid igen stiger i år, efter tre år med stort set at være flad. De regner med, at emissionerne vil nå rekordhøje 41 milliarder tons i 2017, sammen med en forventet stigning på 2 procent i forbrænding af fossile brændstoffer.

Imidlertid, kulstofniveauet i luften svarer ikke ligefrem til emissioner; havet og landet både absorberer og afgiver store mængder CO2, og balancen kan variere fra år til år på grund af naturlige klimakredsløb og andre faktorer. Forskere kan kun tilnærme tallene. Atmosfærisk kuldioxid steg faktisk med rekordårlige hastigheder på omkring 3 dele pr. Million i 2015 og 2016, selvom emissionerne var stabile i disse år. Niveauer fortsætter med at stige i år, og vil sandsynligvis nå et rekordgennemsnit på 405,5 dele pr. million.

Samtidig med offentliggørelsen af ​​årets emissionstal, Galen McKinley, professor i jord- og miljøvidenskab ved Columbia University og dets Lamont Doherty Earth Observatory, medforfatter et papir, der blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Naturens klimaforandringer , hvor hun og kolleger diskuterer vanskelighederne ved at spore kilder og destinationer for kuldioxid. Under, forklarer hun.

Hvor går vores kuldioxidemissioner hen?

Kun omkring 50 procent af CO2 fra menneskelige emissioner er tilbage i atmosfæren. Resten er omtrent ligeligt fordelt mellem optagelse i landets biosfære og i havet. CO2 i atmosfæren er en funktion af balancen mellem emission og optagelse i land og hav. Både emissioner og optagelse af land og hav kan variere over tid.

Hvilke dele af systemet gør vi bedst, og mindst, forstå?

Den kumulative optagelse af havet af alt det kulstof, vi har udsendt i løbet af industrialderen, er blevet kvantificeret til omkring en fejl på 10 procent. Usikkerhederne er større for variationen i optagelsen over tid. Så, måske et år har lidt mere optagelse, det næste lidt mindre. Den detaljerede rumlige opdeling har også usikkerheder, især når skalaerne bliver mindre. For eksempel, vi ved, at Nordatlanten er en region med meget intens kulstofoptagelse, men optagelsen på enhver breddegrad og længdegrad er sværere at sømme. På land, der er megen viden om de processer, der driver optagelse og frigivelse af kulstof. Men jord varierer meget fra sted til sted, så opskalering af vores forståelse fra feltsider er en stor udfordring. Indtil nu, det globale budget har anslået jordoptagelsen som en forskel mellem, hvad der udsendes, og hvad der forbliver i atmosfæren eller går i havet. Men vi gør fremskridt. Modeller er blevet udviklet baseret på observationer og budgetter på langsigtede feltsider og i dedikerede feltkampagner. Nu, disse modeller bruges til direkte at estimere landoptagelsen for første gang. Selvfølgelig, der er mange usikkerheder tilbage.

Hvad skete der i 2015-2016 for at drive så kraftige stigninger i atmosfærisk CO2?

I et år med en stor El Niño som 2015-16, landets biosfære, som en helhed, optog mindre kulstof. Det var fordi El Niño fik mange steder til at tørre ud og varme op. Dette forårsagede brande nogle steder, og mindre plantevækst hos andre. Havet tilbageholdt lidt mere kulstof. Men nettobalancen var en større vækstrate for atmosfærisk CO2. Lignende ændringer blev observeret med den stærke El Niño fra 1997-98.

I henhold til Paris -klimaaftalen nationer formodes at rapportere deres emissioner, og forskere forsøger at verificere oplysningerne. Hvor pålidelig er verifikationsindsatsen?

På nuværende tidspunkt, det globale kulstofbudget er ikke tilstrækkeligt præcist til at verificere nationale emissionsestimater. Først, fordi der er så mange nationer, og lidt mere fra en kan let balancere lidt mindre fra en anden. Og, på grund af den betydelige usikkerhed i optagelsen af ​​land og oceaner. Det er et langsigtet videnskabeligt mål at kontrollere mindst den integrerede virkning af emissionsreduktioner. Der arbejdes på at spore emissioner regionalt, ned på nationalt plan. Disse bestræbelser har gjort store fremskridt i de seneste år, men er stadig rudimentære. De nuværende metoder bruger feltdata, satellitdata, og atmosfæriske transportmodeller, alt sammen. For at komme med et reelt verifikationssystem vil det kræve en eksplosion i realtid observationskapacitet, samt forbedrede modeller.

Tror du, at CO2 i luften vil blive ved med at stige? Hvis så, Hvad er konsekvenserne? Hvorvidt CO2 -niveauerne vil fortsætte med at stige, afhænger af menneskelige handlinger. Emissionerne er i øjeblikket på historisk høje niveauer, og med denne hastighed vil CO2 i atmosfæren helt sikkert fortsætte med at stige. Emissionerne skal reduceres drastisk for at atmosfæriske CO2 -niveauer kan stabilisere eller falde. Det opvarmende klima og forsuring af havet vil fortsætte, så længe atmosfærisk CO2 fortsætter med at stige.

Kan der være overraskelser, der pludselig ville ændre kulstofbalancen, og fremtidsudsigter?

I havet, vi mener, at ændringer i havcirkulationen kan påvirke havets kulstofoptagelse. Der er beviser for sådanne ændringer tidligere. Der er også en forestilling om, at havet kun har så meget samlet kapacitet, men dette er komplekst og tidsafhængigt. I tidsskalaer på 10, 000 år, havet skal kunne absorbere mindst 85 procent af alle emissioner. Havet blander sig fuldstændigt kun en gang hver 1, 000 år, og det har brug for flere blandinger for at suge alt kul op. Men da kulstof er meget opløseligt i havvand, på en eller anden måde er havkapaciteten uendelig. Hvis du kun bekymrer dig om meget lange tidsskalaer, kulstoffet vil blive optaget af havene. Men det menneskelige samfund har en tendens til at bekymre sig om meget kortere tidsskalaer. For disse, en langsommere havcirkulation kan bestemt påvirke den atmosfæriske CO2 -belastning. Til dato på land, biosfærens kumulative kulstofoptagelse er omtrent nul. Hvad jeg mener med kumulativ er den integrerede sum af alle kulstofemissioner på grund af ændringer i arealanvendelsen siden præindustrielle æra, og kulstofoptagelse, der opstår med skovgenvækst og øget vækst på grund af mere CO2 i atmosfæren. Lige nu, denne kumulative effekt synes ikke at være nogen nettooptagelse. På samme tid, vi ved, at klimaopvarmning frigiver mindst noget CO2 fra jord og permafrost, og nogle skove er mere sårbare over for tørke og ild med opvarmning. Og. vi har brug for landbrug til at brødføde mennesker. Så, der forekommer mig ikke at være et stort reservoir på land, hvor man kan forvente, at masser af kulstof lagres naturligt på lang sigt. Menneskelige handlinger kan forbedre noget lagring og reducere tab, for eksempel med bevaringspraksis i landbruget. Men i forhold til kapaciteten i havet, sandsynligvis vil akkumuleringer være små i hundreder til tusinder af år. Ikke desto mindre, på kortere tidspunkter, jorden kan have en enorm indflydelse. 2015-16 El Niño illustrerer dette tydeligt.