Срочная новость
This content is not available in your region

Ключ к контролю над глобальным потеплением — понимание, как человек и природа влияют на выбросы CO2

Ключ к контролю над глобальным потеплением — понимание, как человек и природа влияют на выбросы CO2
Размер текста Aa Aa

195 стран, подписавших Парижское соглашение, взяли на себя обязательства сократить выбросы парниковых газов с целью удержать прирост глобальной температуры в пределах заведомо ниже 2°C по сравнению с доиндустриальным периодом. Отслеживание концентрации диоксида углерода ― основного катализатора глобального потепления, выбрасываемого в атмосферу Земли в результате деятельности человека, необходимо для того, чтобы понять, придерживаемся ли мы намеченного курса на предотвращение изменения климата. Однако газ, который образуется из множества различных источников, продолжает накапливаться в атмосфере, бросая вызовы ученым и правительствам.

Дисбаланс круговорота углерода как результат деятельности человека

Сжигание ископаемых видов топлива, производство цемента и изменение характера землепользования являются основными видам человеческой деятельности, которые приводят к резкому увеличению объемов выбросов CO2. Как отметил генеральный секретарь Всемирной метеорологической организации Петтери Таалас: «Стоит напомнить о том, что в последний раз Земля столкнулась с сопоставимым уровнем концентрации CO2 3 - 5 миллионов лет назад. В то время температура была на 2 – 3°C больше, а уровень моря был на 10 – 20 метров выше, чем сейчас».

И хотя значительный объем углекислого газа поглощают океаны и наземная растительность, оставшаяся его часть накапливается в атмосфере. Более того, природные поглотители не в состоянии справиться с возрастающей интенсивностью выбросов, а усилия мирового сообщества по нейтрализации CO2 явно недостаточны.

Первые выводы относительно того, насколько добросовестно страны выполняют взятые на себя обязательства по снижению парниковых газов, будут сделаны в 2023 г. Информация об объеме антропогенных выбросов CO2 и их дальнейшей судьбе поможет разработать эффективные политики в области климата. «Это огромная по своим масштабам задача, которая становится все сложнее, ― отметила д-р Грейт Янссенс-Мэйнхаут, председатель рабочей группы Европейской комиссии по мониторингу CO2. ― 195 стран должны предоставить данные о выбросах, полученные с использованием одинаковых методик. На сегодняшний день они не располагают одинаковыми ресурсами».

В настоящее время страны проводят анализ эмиссии путем инвентаризации выбросов, образующихся при сжигании ископаемого топлива. Однако не все государства имеют одинаковые возможности. «Только развитые страны имеют возможность предоставить точные, прозрачные, полные и непротиворечивые данные в форме кадастров выбросов парниковых газов. Однако, согласно принципам прозрачности, установленным Парижским соглашением, развивающиеся страны также должны делать это каждые два года, ― сказала Лючия Перуджини, руководитель проекта в Средиземноморском центре по изменению климата. ― Многие развивающиеся страны не имеют данных, необходимых для расчета выбросов парниковых газов, а именно информации, касающейся характера, масштаба, места и времени деятельности человека, а также объемов выбросов, связанных с каждым ее видом».

Оптимизация контроля за выбросами углекислого газа с использованием новых научных инструментов

С целью улучшения мониторинга выбросов углекислого газа к 2026 г. планируется создать службу мониторинга выбросов CO2, которая будет играть важную роль в реализации инициатив, предпринимаемых службами мониторинга атмосферы и изменения климата в рамках программы «Коперник» и другими европейскими партнерами, включая Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF), Европейское космическое агентство (ESA) и Европейскую организацию спутниковой метеорологии (EUMETSAT). «Эта служба будет предоставлять более своевременные данные с более высоким пространственно-временным разрешением по сравнению с имеющимися данными, полученными методами на основе инвентаризации», ― подчеркнул д-р Ричард Энгелен, заместитель директора службы мониторинга атмосферы программы «Коперник» в Европейском центре среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF). Пространственно-временное разрешение определяет точность изображения и частоту его получения.

Различные спутники, запущенные космическими агентствами Европы, США, Японии и других стран, в настоящее время измеряют концентрации углекислого газа и степень его поглощения растениями и фитопланктоном. «Но ни одна имеющаяся система не в состоянии провести разграничения между антропогенным и природным происхождением CO2», ― отметил Гуидо Леврини, руководитель космического сегмента программы «Коперник» в Европейском космическом агентстве. К 2025 г. планируется вывести на орбиту Земли три новых спутника Sentinels, которые помогут установить источники углекислого газа и произвести оценку его потоков. «Определение объема выбросов углекислого газа, вызванного деятельностью человека, является основной задачей спутника Sentinel службы мониторинга CO2», ― добавил Гуидо Леврини.

Три одинаковых спутника Sentinels будут измерять концентрацию CO2 каждые три дня в каждой точке планеты. Двигаясь вокруг Земли, спутники будут делать снимки полос шириной примерно в 200 км с разрешением 2 х 2 км. «Сочетание высокого разрешения и широкой полосы охвата является уникальным для гражданского спутника наблюдения за Землей», ― подчеркнула д-р Янссенс-Мэйнхаут. По ее словам, в настоящее время другие спутники способны вести качественную съемку только с высоким разрешением или с широкой полосой охвата. «Разработка и запуск спутников в такие сжатые сроки ― очень сложная задача; времени осталось совсем мало, учитывая тот класс точности, который мы хотим получить, и важность информации».

По словам д-ра Гуидо Леврини, измерить концентрации CO2 из космоса весьма непросто, а выделить антропогенные объемы выбросов углекислого газа ― сложнее вдвойне. Попав в атмосферу, газ быстро смешивается, что затрудняет разграничение между антропогенными выбросами и естественным обменом CO2 между атмосферой и земной поверхностью. Три спутника будут дополнять друг друга в погоне за трудноуловимым CO2. «Мониторинг CO2 будет беспрецедентным в мировом масштабе проектом. Такого еще никто никогда не делал», ― сказал д-р Энгелен.

Международное сотрудничество в космосе и на земле

В разных странах мира целый ряд проектов, таких как NOAA ESRL, ICOS и WMO GAW, ставит целью измерить концентрации углекислого газа в атмосфере с поверхности Земли. Такие измерения являются крайне важными для последующего мониторинга. Так называемые наземные измерения представляют собой данные о концентрации парниковых газов, полученные с наземных станций, наблюдательных вышек и летательных аппаратов, собирающих образцы воздуха, а также с помощью дистанционного зондирования. Поскольку концентрация CO2 больше варьируется в нижних слоях атмосферы, наземные системы могут лучше отследить эти изменения, чем спутниковые, однако, согласно недавнему отчету Европейской комиссии, они должны иметь широкую полосу охвата и высокую частоту сканирования.

Наземный мониторинг также может помочь проверить точность спутниковых данных, заполнив пробелы в случаях, когда плохая погода затрудняет наблюдение из космоса, а также помочь экспертам разработать модели возможного изменения концентрации CO2. «Спутники будут отслеживать потоки CO2, ― объясняет д-р Янссенс-Мэйнхаут, ― но необходимо сделать поправку на природные потоки, чтобы мы смогли точно определить объем антропогенных выбросов CO2. Наземные измерения помогут понять, какие потоки являются естественными. В Европе мы можем достаточно точно подсчитать объем выбросов углекислого газа из природных источников, но облачность тропической зоны и отсутствие измерительной инфраструктуры затрудняют этот процесс в других регионах».

Будущая служба мониторинга также ставит целью создание более точных моделей процесса обмена CO2 между атмосферой и земной поверхностью и переноса CO2 в атмосфере ветром. «Ученым необходимо иметь более точное представление о движении естественных потоков углекислого газа между землей/океаном и атмосферой, ― объясняет д-р Энгелен. ― ECMWF сотрудничает со многими партнерскими институтами Европы для решения этих задач».

Оценка влияния деятельности человека на круговорот углерода в природе ― недостающее звено в цепи

Основные источники и поглотители CO2 в Европе. Источник: проект VERIFY

Хотя страны должны отчитаться только об общем углеродном балансе, информация об основных источниках выбросов CO2 может помочь центральным и региональным органам власти разработать более эффективные политики в области климата.

Система глобального мониторинга с высоким пространственно-временным разрешением также поможет выявить отдельные потоки, источниками которых являются электростанции, промышленные предприятия и города. Сложнее задача отследить антропогенные выбросы парниковых газов, связанных с землепользованием, изменением характера землепользования и лесопользованием. «Этот сектор является самым сложным с точки зрения инвентаризации парниковых газов, ― отметила Лючия Перуджини. ― В настоящее время выбросы и поглощение в этом секторе остаются крайне неопределенными».

По словам Лючии Перуджини, во многих развивающихся странах на долю выбросов, связанных с изменением характера землепользования, приходится большая часть национального углеродного баланса и 10% глобальной эмиссии CO2. Огромные пространства удаленных и труднодоступных лесов, отсутствие национальных лесных кадастров и инфраструктуры для наземных измерений существенно затрудняет мониторинг CO2. Однако спутниковые снимки помогут провести мониторинг CO2 в зонах вырубки лесных массивов при условии наличия наземных данных.

«Это непростая задача, но, объединив данные наблюдений из различных источников, спутниковых и наземных, мы надеемся, что сможем дать достаточно точную оценку», ― сказал д-р Ричард Энгелен.

Реализация финансируемого ЕС проекта «Антропогенные выбросы диоксида углерода (CHE)» стала первым шагом на пути к созданию новой службы, которая будет решать задачи по выявлению доли антропогенных выбросов на различных уровнях. В проекте будет задействована инфраструктура служб мониторинга атмосферы и изменения климата в рамках программы «Коперник» и использован опыт европейского научного сообщества. Другой финансируемый ЕС проект VERIFY ставит целью создание европейской системы оценки парниковых газов, которая поможет странам составлять отчеты о выбросах для предоставления их экспертам Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИКООН).

Услуги службы мониторинга CO2 будут доступны широкому кругу потребителей. «Сюда войдут РКИКООН, отдельные страны, Европейская комиссия, а также городские организации и промышленные предприятия, ― сказал Ричард Энгелен. ― С этой целью в ближайшие годы мы обсудим с ними их требования, чтобы создаваемая нами служба соответствовала своему назначению».