Kapitel 3 – Sammenhængen mellem CO2-udledning og koncentration
I det forrige kapitel har vi kigget nærmere på fysikken bag den såkaldte ”drivhuseffekt” (i anførselstegn, fordi et drivhus virker ved at skabe en mekanisk barriere for varm, fugtig luft); vi kender kuldioxid (CO2) og metan (CH4) som betydningsfulde drivhusgasser og vi ved, at mennesker har en direkte indflydelse på koncentrationen af disse to gasarter i atmosfæren pga. vores udledning fra industri, landbrug, mm. Men – koblingen mellem udledninger og de deraf følgende koncentrationer er ikke bare lige så simpel: især for kuldioxid gælder det, at sammenhængen er temmelig indviklet, hvilket stiller os for store udfordringer, hvis vi stræber efter en reduktion af kuldioxidkoncentrationen.
Menneskelig aktivitet udøver kun et ganske lille bidrag til den naturlige kulstofcyklus. Og vi vil se, at klimamodellernes udsagn om påvirkningen af klimaet fra de menneskelige udledninger af kuldioxid er behæftet med ganske stor usikkerhed.
Charles David Keeling, geokemiker, begyndte at tage nøjagtige målinger af atmosfærens kuldioxidkoncentration sidst i 1950erne. Grafen i figur 1 er kendt under navnet ”Keeling-kurven” og viser månedlige gennemsnitskoncentrationer af kuldioxid ved Mauna Loa på Hawaii.
Mauna Loa målingerne anses for at være gode tilnærmelser til ”baggrundskoncentrationer” pga. målestationens ensomme beliggenhed langt væk fra store emissionskilder. Fig. 1 viser en uafbrudt stigning for hvert år siden 1958, men der er også en årlig cyklus med en sæsonbestemt stigning om foråret / sommeren og et efterfølgende fald. Selve Keeling-grafen og den årlige cyklus fortæller os noget om jordens kulstofcyklus.
Den samlede kulstofbeholdning er uændret siden jorden opstod for ca. 4,5 mia. år siden. Mængden af kulstof i de forskellige ”lagre” er dog ulige fordelt: ca. 1,9 milliarder gigaton i jordskorpen, 40.000 gigaton i havet, 5000-10.000 gigaton bundet i fossile materialer. Kun 850 gigaton, eller 2 procent af hvad der er bundet i havet, findes i atmosfæren. Den årlige variation vist i grafens venstre hjørne i fig. 1 skyldes primært plantevæksten (optag af kulstof fra atmosfæren) og forrådnelsesprocesser. Andre naturlige processer flytter kulstof fra havoverfladen ned i de dybere lag, hvor der dannes kalk- og andre klippearter.
Ved afbrænding af fossile brændstoffer tilføjes ca. 4,5% af den årlige naturlige ”flow” til cyklussen, hvoraf halvdelen bliver optaget af overfladen, hvor den øger vegetationen (se for eksempel en artikel på NASA’s hjemmeside: Carbon Dioxide Fertilization Greening Earth, Study Finds). I de sidste 50 år steg de globale udledninger af alle drivhusgasser, men forbrænding af fossilt bundet kulstof yder det største bidrag, fulgt af metan på en andenplads.
Koonin anfører fem grunde, hvorfor stigningen hovedsageligt må tilskrives menneskelig aktivitet. For det første er stigningen meget skarp siden anden halvdel af 1900-tallet, hvorimod koncentrationen lå stabilt på omkring de 260-280 ppm over de sidste 10.000 år. For det andet passer de målte værdier størrelsesmæssigt godt med, hvad der beregningsmæssigt forventes af mængden af udledt kuldioxid. Som tredje punkt nævner han, at stigningerne på den nordlige halvkugle, hvor der er flere beboelser og mere industri, ”fører an” med to års forspring sammenlignet med målinger fra den sydlige halvkugle. Som fjerde argument fremfører han den kemiske sammensætning af atmosfærens kuldioxid, hvor der kan ses et skifte fra 13C hen til 12C. Og endeligt ser man en meget lille reduktion i atmosfærens iltkoncentration.
Stigningen i atmosfærens kuldioxidkoncentrationer ikke nødvendigvis dårlige nyheder. Kun én gang i fortiden har koncentrationen nemlig været sammenligneligt lav, og ellers var den altid højere end i dag. Plante- og dyreliv stortrivedes ved CO2-koncentrationer, som var fem eller ti gange højere end i dag. Men det var også andre dyre- og plantearter, forskelligt fra nutidens flora og fauna som har tilpasset sig de meget lavere CO2-koncentrationer, og vi kender da ikke til de fysiologiske effekter som ”pludselig” meget forhøjede CO2-koncentrationer eventuelt kunne påføre.
Kuldioxid har en lang opholdstid i cyklussen mellem atmosfære og overflade (vegetation, jordbund, havvand) (anm: i originalteksten står atmosphere/surface cycle). Om 100 år vil mellem 30-55% af i dags udledninger stadigvæk befinde sig i denne cyklus. Det er dermed praktisk umuligt at holde nutidens koncentration konstant; så skulle SAMTLIGE globale udledninger ophøre her og nu.
Koncentrationen af metan, den anden-vigtigste drivhusgas, har ligesom kuldioxid været stigende i over et århundrede. Og ligesom CO2 ses der en årlig cyklus. Dog begyndte metankoncentrationen at stige allerede for 4000 år siden, og der er andre vigtige forskelle. Opholdstiden af metan i atmosfæren er ulige kortere, nemlig kun 12 år for et metanmolekyle, hvorefter der sker en kemisk konvertering til CO2. Koncentrationen af metan er kun 1/200 del af kuldioxidkoncentrationen, men samtidigt har den en 30 gange højere ”opvarmningspotentiale”. Det betyder at de årlige 300 millioner ton metan fra menneskelige udledninger har den samme opvarmende effekt som ti gigaton udledt CO2.
Kilde: NOAA
Vil vi reducere koncentrationen af metan, er det ikke nok med at indskrænke kvægopdrag, fordi rismarker, spildevand, affaldsanlæg mm. er betydningsfulde kilder til metan.
Fremtidige udledninger er afhængige af fremtidens befolkningsudvikling, økonomiske forhold, statslige reguleringer, og teknologiske udvikling. Alle disse faktorer og forudsigelser af dem kan derfor bruges til at beregne den fremtidige udvikling af drivhusgasser og aerosoler, for at give os en pejling for klimaets påvirkning af menneskelig aktivitet i fremtiden. Men der hersker stor usikkerhed om forudsigelserne. FN’s klimapanel IPPC arbejder derfor med flere såkaldte ”scenarier”: RCP er forkortelsen for Representative Concentration Pathway, som skal dække et sandsynligt interval af muligheder for fremtiden. Hvert scenarie er forsynet med et tal, der står for den forventede opvarmningseffekt ved indtræden af scenariet. RCP6, for eksempel, svarer til 6 W/m2 (watt pr. kvadratmeter) stigning i strålingsbalancen, der forventes sidst i dette århundrede med dette scenarie. Husk, at den nuværende menneskeligt producerede del af udstrålingen er 2,2 W/m2 ifølge IPCC’s klimamodeller. Befolkningstilvæksten spiller en afgørende rolle i alle RCP’er, og det samme gælder for verdensøkonomien og hvilke energikilder (kul, olie, kernekraft, etc.) vi fremtidigt vil bruge. Koonin går i sin bog lidt mere i detalje med hvert RCP end det er muligt at gengive her. Jeg vil henvise til en engelsk publikation, som er åbent tilgængelig for de interesserede:
Afslutningsvis udtaler Koonin sig om umuligheden for at stoppe den menneskelige påvirkning af klimaet. Alle RCP’er viser, at den menneskelige klimapåvirkning stiger i en eller anden grad.
Citat fra ovf.: “Kuldioxid har en lang opholdstid i atmosfæren. Om 100 år vil mellem 30-55% af i dags udledninger stadigvæk befinde sig i atmosfæren.”
Dette kan ikke passe!! CO2 er letopløseligt i vand og vil regelmæssigt blive udvasket af troposfæren. Desuden optages CO2, som nævnt i biosfæren årstidsafhængigt, og det optagne CO2 til biomassen udsendes først igen til luften med meget stor forsinkelse. Det er desuden kun ca. 25% af nye luftemissioner af CO2, der akkumuleres i atmosfæren, resten ophobes i jord og vand eller indbygges i biomassen i løbet af året. Den evige flux af CO2 til og fra fx. havvandet vil også medvirke til, at et nyt CO2 molekyle ikke får særlig lang levetid i atmosfæren.
Måske har man tænkt på den lange halveringstid af CO2 i laboratorieforsøg i tør luft med frie radikaler, som ikke er særlig relevant i troposfæren.
Jeg orker ikke at kommentere de andre faglige fejl i artiklen.
Allan, der er ingen grund til at være nedladende i din kommentar. Her er original teksten fra Kapitel 3 i Koonin’s bog, og kilden til det nedenfor:
“Carbon dioxide is the single human-caused greenhouse gas with the largest influence on the climate. But it is of greatest concern also because it persists in the atmosphere / surface cycle for a very long time. About 60 percent of any CO2 emitted today will remain in the atmosphere twenty years from now, between 30 and 55 percent will still be there after a century, and between 15 and 30 percent will remain after one thousand years.”
Jeg er enig med dig om, at han ikke snakker om opholdstiden af det enkelte molekyle, men at han nok mener “balancen”, hvor der er flere underliggende kredsløb. Det er det eneste, der giver mening.
Koonins kilde: IPCC Fifth Assessment Report, The Physical Science Basis, WGI Box 6.1 Figure 1
Jeg skriver til redaktøren om en lille tilføjelse i oversættelsen.
Som altid et meget interessant og seriøst indlæg fra Ulrike. Tak for det.