Изменение климата, 2001 г. Научные аспекты

	Другие доклады в этой подборке

C.1 Наблюдаемые изменения в концентрациях полностью перемешанных в глобальном масштабе парниковых газов и в радиационном воздействии

В течение тысячи лет до начала индустриальной эры концентрации парниковых газов в атмосфере оставались сравнительно постоянными. Однако с тех пор концентрации многих парниковых газов возрастали прямо или косвенно под воздействием деятельности человека.

В таблице ТР-1 представлены в качестве примеров несколько парниковых газов и в обобщенном виде отражены их концентрации в 1750 г. и в 1998 г., их изменение в течение 1990-х годов и продолжительность их сохранения в атмосфере. Вклад того или иного вида в радиационное воздействие на изменение климата зависит от молекулярных радиационных свойств конкретного газа, величины увеличения его концентрации в атмосфере и времени сохранения данного вида в атмосфере после его выброса. Последний фактор — время сохранения парникового газа в атмосфере — является характеристикой, имеющей очень большое значение для политики, т.е. выбросы парникового газа, который долго сохраняется в атмосфере, являются квази-необратимым действием, вследствие которого устойчивое радиационное воздействие будет сохраняться в течение десятилетий, столетий или тысячелетий, прежде чем естественные процессы смогут устранить выброшенные в атмосферу количества конкретного парникового газа.

Таблица ТР-1. Примеры концентраций парниковых газов, на которые оказывает влияние деятельность человека. [Основано на главе 3, таблица 4.1]
	CO2 (двуокись углерода)	CH4 (метан)	N2O (закись азота)	CFC-11 (хлорфторуглерод-11)	HFC-23 (гидрофторуглрод-23)	CF4 (перфторметан)
Концентрация в доиндустриальную эру	примерно 280 млн-1	примерно 700 млрд-1	примерно 270 млрд-1	ноль	ноль	40 трлн-1
Концентрация в 1998	365млн-1	1745 млрд-1	314 млрд-1	268 трлн-1	14 трлн-1	80 трлн-1
Темпы изменения концентрацииb	1,5 млн-1/ годa	7,0 млрд-1/ годa	0,8 млрд-1/ годa	-1,4 трлн-1/ год	0,55 трлн-1/ год	1 трлн-1/ год
Время сохранения в атмосфере	от 5 до 200 летc	12 летd	114 летd	45 лет	260 лет	>50,000 лет
a Темпы колебались в период 1990—1999 гг. между 0,9 млн-1/год и 2,8 млрд-1/год для CO2 и между 0 и 13 млрд-1/год для CH4. Темпы рассчитаны за период 1990—1999 гг. b Темпы рассчитаны за период 1990—1999 гг. c Никакого единого срока сохранения в атмосфере для CO2 определено быть не может, поскольку при различных процессах его устранения его поглощение идет разными темпами. d Этот срок сохранения в атмосфере был определен как «время адаптации», в котором учитывается косвенное влияние конкретного газа на время своего собственного существования в атмосфере.

Двуокись углерода (CO₂)

Концентрация CO₂ в атмосфере возросла с 280 млн^-15 в 1750 г. до 367 млн^-1 в 1999 г. (31 %, таблица ТР-1). Никогда концентрация CO₂ не была столь высокой, как сегодня, в течение последних 420 000 лет и, вероятно, в течение последних 20 млн лет. Темпы возрастания концентрации в последние столетия являются беспрецедентными, по меньшей мере за последние 20 000 лет (рисунок ТР-10). Изотопный состав CO₂ и наблюдаемое уменьшение кислорода (O₂) показывают, что наблюдаемое увеличение концентрации CO₂ объясняется главным образом окислением органического углерода в процессе сжигания ископаемых видов топлива, а также уничтожением лесов. Все более расширяющийся комплект палеоданных об атмосфере, полученных при изучении находящихся в льде пузырьков воздуха, за период в сотни тысяч лет обеспечивает основу для вывода о повышении концентраций CO₂ в индустриальную эру (рисунок ТР-10). Повышение концентраций CO₂ в индустриальную эру по сравнению с относительно стабильными концентрациями CO₂ (280 + 10 млн^-1) в предшествующие несколько тысяч лет, является очень заметным. Средние темпы увеличения в период с 1980 г. составили 0,4 %/год. Это увеличение является следствием выбросов CO₂. Большая часть выбросов в последние 20 лет связана с сжиганием ископаемых видов топлива, а остальная часть (10—30 %) объясняется изменениями в землепользовании, особенно уничтожением лесов. Как показано на рисунке ТР-9, CO₂ является основным парниковым газом, возникающим в результате деятельности человека, с радиационным воздействием в настоящее время в 1,46 Вт.м^-2, что составляет 60 % от общей величины изменений в концентрациях всех долго сохраняющихся и перемешанных в глобальном масштабе парниковых газов.

Данные прямых измерений концентраций CO₂ в атмосфере, полученные за последние 40 лет, показывают, что колебания темпов повышения концентрации CO₂ в атмосфере по годам являются весьма значительными. В 1990-х годах ежегодные темпы увеличения концентрации CO₂ в атмосфере варьировались от 0,9 до 2,8 млн^-1/год, что эквивалентно 1,9—6,0 млн^-1/год. Такие годовые изменения могут быть отнесены статистически к краткосрочной изменчивости климата, которая влияет на скорость поглощения CO₂ из атмосферы и ее высвобождения обратно в атмосферу океанами и сушей. Наивысшие темпы повышения концентрации CO₂ в атмосфере приходились обычно на годы активного проявления явления Эль-Ниньо (текстовой блок ТР-4). Эти более высокие темпы увеличения концентрации можно достоверно объяснить уменьшением поглощения CO₂ сушей (или дегазированием суши) в годы Эль-Ниньо, превышающим тенденцию океана поглощать CO₂ в большем количестве, чем обычно.

По данным наблюдения за атмосферой теперь можно рассчитать за последние два десятилетия те части концентраций CO₂, которые возрастали в атмосфере и поглощались сушей и океаном. В таблице ТР-2 представлен глобальный баланс CO₂ за 1980-е годы (который близок к балансу, рассчитанному с помощью модели океанов и представленному в ВДО), а также за 1990-е годы. При расчетах этих двух балансов использовались данные измерений уменьшения содержания кислорода (O₂) в атмосфере и повышения концентраций CO₂. Результаты расчетов по такому методу согласуются с результатами других анализов, основанных на изотопном составе CO₂ в атмосфере, а также с независимыми оценками, основанными на данных измерений содержания CO₂ и CO₂ в морской воде. Баланс за 1990-е годы основан на только что появившихся результатах измерений и является обновленным вариантом баланса за период 1989—1998 гг., рассчитанного с использованием методологии ВДО для Специального доклада МГЭИК о землепользовании, изменении землепользования и лесном хозяйстве (2000 г.). Биосфера суши в целом пополнялась углеродом в течение 1980-х и 1990-х годов; т.е. количество CO₂, высвобожденное в результате изменения в землепользовании (главным образом за счет сведения тропических лесов), более чем компенсировалось количеством, поглощенным другими земными поглотителями, которые, вероятно, находятся во внетропической и тропической зонах в северном полушарии. В том, что касается оценок высвобождения CO₂ в связи с изменением землепользования (и, соответственно, с величиной поглощения его сушей), для них все еще характерны значительные неопределенности.

Модели, основанные на учете процессов (модели поведения углерода на суше и в океане), позволили получить предварительные количественные определения механизмов глобального круговорота углерода. Результаты работы с моделью суши показывают, что более активный рост растений из-за более высокого содержания CO₂ (удобрение CO₂) и осаждение антропогенного азота в значительной степени способствуют поглощению CO₂, т.е. они в потенциале «ответственны» за описанное выше остаточное земное поглощение, наряду с другими предполагаемыми механизмами, такими, как изменения в практике землепользования. Рассчитанное с помощью моделей влияние изменения климата на земной поглотитель в течение 1980-х годов является незначительным, а его знак неопределенным.

Таблица ТР-2. Глобальные балансы CO2 (в PgC/год), основанные на данных измерений содержания CO2 и O2 в атмосфере. Положительные величины — это потоки в атмосферу; отрицательные величины представляют поглощение из атмосферы. [Основано на таблицах 3.1 и 3.3]
	ВДОa,b	Настоящий докладa
	с 1980 по 1989	с 1980 по 1989	с 1990 по 1999
Увеличение в атмосфере	3,3 ± 0.1	3,3 ± 0.1	3,2 ±0.1
Выбросы (сжигание ископаемых видов топлива, цемент)c	5,5 ± 0.3	5,4 ± 0.3	6,3 ± 0.4
Поток «океан-атмосфера»	-2,0 ± 0,5	-1,9 ± 0,6	-1,7 ± 0,5
Поток «суша-атмосфера»d	-0,2 ± 0,6	-0,2 ± 0,7	-1,4 ± 0,7
a Следует иметь в виду, что указанные в данной таблице неопределенности составляют ± 1 среднеквадратической ошибки. Неопределенности, указанные в ВДО, составляли ± 1,6 среднеквадратической ошибки (т.е. доверительный интервал приблизительно в 90 %). Значения неопределенности, взятые из ВДО, были откорректированы до ± 1 среднеквадратической ошибки. Столбики ошибок означают неопределенность, а не межгодовую изменчивость, которая значительно больше. b В прежних балансах углерода МГЭИК на основе моделей рассчитывалось поглощение океаном, а поток «суша-атмосфера» определялся затем путем вычитания. c Составляющая выбросов от сжигания ископаемых видов топлива за 1980-е годы пересмотрена с небольшим понижением уровня за период со времени выхода ВДО. d Поток «суша-атмосфера» представляет собой баланс положительного терма в результате изменения землепользования и остаточного земного поглощения. Эти два терма разделить невозможно лишь на основе современных данных атмосферных измерений. Используя результаты независимых анализов для оценки компонента изменения землепользования за период 1980—1989 гг. можно подсчитать следующее остаточное земное поглощение: изменение землепользования — 1,7 PgС/год (0,6—2,5); остаточное земное поглощение — 1,9 PgC/год (-3,8—0,3). Данных для сравнения за 1990-е годы пока не имеется.