Въглеродният диоксид и климатът

Ролята на антропогенния фактор за увеличаване на концентрацията на въглероден диоксид

Парниковият ефект е известен отдавна, но делът на парниковите газове се променя постоянно. Въглеродният диоксид вече достига нива на концентрация съизмерими с някои далечни геоложки епохи. Според повечето научни организации, антропогенната дейност е основна причина за повишаването на нивата на парникови газове. Пряката връзка между концентрацията на тези газове и температурата на въздуха говори за все по-ускорени темпове и на глобалното затопляне. 

Земната атмосфера е газовата обвивка на Земята, която се състои от съвкупност от няколко газа. Атмосферата се състои от 78,09% азот, 20,95% кислород и 0,93% аргон. Останалите газове заемат само 0,03% от обема му. Този състав на атмосферата е еднакъв за цялото земно кълбо и остава постоянен до около 100 км височина. Въздухът съдържа и други газове освен изброените, чиято концентрация се променя в пространството и с времето. Те се наричат непостоянни и с най-голямо влияние върху климата са водната пара и въглеродният диоксид. 

Водната пара е с по-голяма концентрация – количеството ѝ се колебае основно  от 0 до 4%, в зависимост от характера на земната повърхност и въздушните течения. Благодарение на нея в атмосферата се образуват облаци и падат валежи. 

Въглеродният диоксид или още въглероден диоксид (CO2) оказва силно въздействие върху климата. Той е прозрачен за по-голямата част от слънчевата (късовълнова) радиация, идваща към земната повърхност. Но този газ задържа значителна част от излъчената от нашата планета топлина (дълговълнова радиация). По този начин CO2 съдейства активно за създаването на парниковия ефект, вследствие на който се повишава температурата на въздуха в ниските части на атмосферата в близост до земната повърхност. Трябва да се спомене, че такава роля играят и други газове като водната пара и метана. 

Въглеродният диоксид постъпва в атмосферата по два начина. Първият е  природен – главно при вулканичните изригвания, образува се при гниенето и разлагането на органичните вещества, при дишането на организмите. Вторият е антропогенен – чрез икономическата дейност на човека, основно при изгарянето на различни изкопаеми горива и в по-малка степен от други дейности, като транспорт, битово отопление и др. От друга страна CO2 се изразходва основно за храна на растенията в процеса на фотосинтеза. Затова и концентрацията му се мени в течение на денонощието и на годината и е различна за различните географски ширини. Съдържанието му в атмосферата в дневните часове е по-малко, отколкото в нощните, през лятото е по-малко отколкото през зимата.  Основен регулатор на концентрацията на CO2 във въздуха е океанът. В него се съдържа 100 пъти повече въглероден диоксид, отколкото в атмосферата. За разтворения в океаните и крайбрежните зони въглерод, може да прочетете в сладваща публикация посветена на Синия въглерод.

През последните 200 години, концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата се е повишила с повече от 33%. Най-точните и пълни данни за концентрацията на CO2 датират от 1958 г., когато на връх Мауна Лоа на Хавайските острови започват постоянни инструментални измервания, и те показват непрестанно увеличаване на концентрацията му. Ако в началото на тези измервания концентрацията е била 315 части на милион (ppm), то в началото на нашия век са 370 ppm, а за 2019 г. са 408 ppm. 

https://static.dir.bg/uploads/images/2019/08/30/1844165/1920x1080.jpg?_=1567152792
Фиг. 1. Концентрация на CO2 в атмосферата (с точки са отбелязани пробите взети от въздушни мехурчета в сондажи от леда в различни станции, а със син цвят са изобразени действителни проби от въздуха) за последните 10000 години. Източник: NOAA

В доклад на Световната метеорологична организация (СМО) се посочва, че ако в доиндустриалната епоха промяната на концентрацията на CO2 е била в рамките на 0.5 до 1 ppm за 100 години, то в днешни дни са нужни само няколко седмици.  От СМО изтъкват, че е налице дългосрочна тенденция за повишаване на концентрацията на въглероден диоксид и бъдещите поколения на Земята ще се сблъскат с още по-тежки последствия от затоплянето на климата – покачване на температурите, увеличаване на броя на екстремалните природни явления, повишаване на нивата на океаните и разрушаване на екосистемите. В същия доклад се казва, че подобни нива на Земята е имало преди 3 до 5 милиона години – тогава средните температури са били с 2 – 3 градуса по-високи, а морското ниво е било с 10 – 20 м по-високо от днешните нива. 

Явно, макар и в много далечно минало, е имало и по-високи нива на CO2, но притесненията идват от непознатата до този момент скорост, с която става това повишение. Връзката между средните температури и концентрацията на въглероден диоксид е много силна и право-пропорционална т.е. с увеличение на нивата на CO2 се повишава и температурата. Повечето прогностични модели сочат достигане на 500 ppm CO2 още преди 2050 година, което означава продължаващо засилване на парниковия ефект и всички последствия произтичащи от това. В тази връзка са и посланията на повечето научни кръгове за намаляване на въглеродния отпечатък на нашето съвремие с цел забавяне повишаването на концентрацията на въглероден диоксид и съответно по-бавен темп на глобалното затопляне. 

Трябва да се отбележи, че в парниковия ефект освен CO2 участват и други газове, като водната пара и метанът, и то със значителен дял. И докато водната пара има сравнително постоянна роля в парниковия ефект през годините, то метанът, подобно на въглеродния диоксид показва постоянно повишаване на концентрацията си поради антропогенни причини. В бъдеще може да се окаже „невидимата заплаха“ по отношение на глобалното затопляне, ако не му се обръща достатъчно внимание.


В публикацията са използвани материали от: 

  1. „Климат – въпроси и отговори“, Г. Рачев, 2018.
  2. СМО https://community.wmo.int/wmo-greenhouse-gas-bulletin-5 
  3. NOAA https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/full.html