График Килинга

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
График Килинга: концентрации атмосферного CO2, на основе наблюдений в обсерватории Мауна-Лоа (Mauna Loa Observatory), Гаваи

График Килинга описывает изменения концентрации атмосферного углекислого газа с 1958 года. Назван по имени Чарльза Килинга (англ.)русск., под руководством которого были начаты непрерывные измерения в обсерватории на горе Мауна-Лоа (Гавайи). Данные наблюдения стали первым научным подтверждением антропогенного вклада в современное изменение климата.

Измерения, собранные в обсерватории на Мауна-Лоа, показывают устойчивый рост средней концентрации атмосферного CO2 с 315 ppmv (0,0315 %) в 1958 году до 385 ppmv (0,0385 %) в июне 2008 года.[1][2]

Общие сведения[править | править вики-текст]

Выделение углерода в атмосферу в результате деятельности человека с 1800 года по 2007 в миллиардах тонн. Кроме сжигания ископаемых видов топлива, отдельно указана эмиссия в результате производства цемента. Общее количество выделяемого CO2 в конце 2000-х составляло ≈3,2·1013 кг газа в год.

Работа Килинга в обсерватории Мауна-Лоа (англ.)русск. по изучению двуокиси углерода стала первым доказательством быстрого увеличения концентрации этого газа в атмосфере. Сейчас считается, что именно Ч.Килинг (англ.)русск. стал первым человеком, который обратил широкое общественное внимание в мире к тому воздействию, которое оказывает хозяйственная активность человечества на атмосферу Земли и её климат.[3] В период его работы в Институте Океанографии им. Скриппса (англ.)русск. (Калифорнийский университет) с 1958 года, он стал первым, кто начал производить регулярные частые измерения концентрации атмосферного CO2 на Южном полюсе и на Гавайях.[4]

До исследований Килинга считалось, что суточные изменения концентрации атмосферного CO2 подвержены постоянным вариациям. Килингом были произведены исследования в Биг-Сюре около города Монтерей, в дождевых лесах полуострова Олимпик, в высокогорных лесах Аризоны и было установлено, что концентрация CO2 имеет определенный суточный ход и практически неизменное значение в полдень, равное 310 ppm (0,031 %).[5] Измерив соотношение двух изотопов углерода, он пришел к выводу, что суточное изменение концентрации обусловлено поглощением CO2 растениями, а постоянное значение около полудня соответствует её действительному значению в не­загрязнен­ной атмосфере. К 1960 году, Килинг и его группа уже имела достаточно продолжительный ряд наблюдений, который позволял судить также о сезонных и годовых изменениях, причем последние имели заметный тренд, который приблизительно соответствовал количеству ископаемого топлива, сжигаемого в мире за год. В статье, которая сделала его знаменитым, им было написано: «… на Южном полюсе наблюдаемая скорость роста приблизительно соответствует ожидаемому от сжигания ископаемого топлива.»[6]

График Килинга также демонстрирует циклические изменения амплитудой 5 ppmv и периодом в один год, что соответствует сезонному потреблению угле­кислого газа растительностью континентов Северного полушария в вегетационный период.[7] На начало 2010-х, около 57 % выделяемого человечеством углекислого газа удалялось из атмосферы растениями и океанами.[8] Наряду с антропогенной эмиссией углерода в атмосферу, существенный вклад в годовое увеличение концентрации CO2 могут вносить такие стихийные бедствия, как крупные лесные и торфяные пожары, крупные вулканические извержения в субдукционных зонах планеты.[9][10]

Изменения концентрации CO2 в Голоцене[править | править вики-текст]

Изменения концентрации CO2 за последние 400 000 лет. Современное значение указано в правом верхнем углу графика.

Современное увеличение количества CO2 в атмосфере, как считается, обусловлено сжиганием ископаемых топлив и усиливается в последние годы. Так как углекислый газ является парниковым газом, такой рост концентрации является одной из причин современного глобального потепления. Измерения концентрации двуокиси углерода на более продолжительных интервалах времени, которые базируются на древних пузырьках воздуха, заключенных в полярных ледяных кернах, показывают, что атмосферный CO2 был представлен в количестве от 275 до 285 ppmv в течение всей эпохи Голоцена продолжительностью 10 тыс. лет, но его концентрация начала расти в XIX веке.[11] Однако, анализ устьичной частоты листвы деревьев показывает, что, возможно, концентрация достигала 320 ppmv в Средне­вековый Теплый период (англ.)русск. (800÷1300 гг) и 350 ppmv в начале Голоцена.[12][13]

Измерения на Мауна-Лоа[править | править вики-текст]

Из-за сокращения финансирования в середине 60-х, Килинг был вынужден прекратить непрерывные наблюдения на Южном полюсе, но смог собрать достаточно денег для продолжения наблюдений на Мауна-Лоа, которые осу­щест­­вляют­ся до сих пор.[14]

Несмотря на то, что Мауна-Лоа не является активным вулканом, Килинг и его сотрудники производили измерения при океанском бризе и над инверсионным слоем с целью минимизировать местное загрязнение воздуха от вулканической активности. Кроме этого, дополнительно производилась нормализация (англ.)русск. данных.[15] Измерения в других местах подтверждают наблюдаемый тренд, но при этом все другие ряды наблюдений более короткие по времени.[16][17]

Наблюдения атмосферного углекислого газа на Мауна-Лоа осуществляются с помощью инфракрасного спектрометра (капнографа), изобретенного в 1864 году Джоном Тиндалем и называемого Недиспергирующим инфракрасным анализатором (англ.)русск..[18]

Современные наблюдения концентрации CO2 в атмосфере[править | править вики-текст]

После смерти Чарльза Килинга в 2005 году, руководителем проекта стал его сын, Ральф Килинг, который является профессором в Институте Скриппса.[19] Сейчас, частично благодаря значимости открытий Чарльза Килинга, регулярные наблюдения уровня концентрации атмосферного CO2 производятся на более чем ста участках по всему миру.[3][14]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1.  (англ.) Trends in Atmospheric Carbon Dioxide — Mauna Loa. National Oceanic & Atmospheric Administration.
  2.  (англ.) Globally averaged marine surface monthly mean data. National Oceanic & Atmospheric Administration.
  3. 1 2  (англ.) Briggs, Helen 50 years on: The Keeling Curve legacy. BBC News (01.12.2007). Архивировано из первоисточника 11 июля 2012.
  4.  (англ.) Rose Kahele. Behind the Inconvenient Truth. 'Hana Hou!, vol. 10, No. 5 (Октябрь 2007). Архивировано из первоисточника 11 июля 2012.
  5.  (англ.) The Early Keeling Curve. Scripps CO2 Program
  6.  (англ.) C. D. Keeling, The Concentration and Isotopic Abundances of Carbon Dioxide in the Atmosphere, Tellus, 12, 200—203, 1960
  7.  (англ.) Keeling Curve, 2002, University of California, San Diego
  8.  (англ.) Abstract, Contributions to accelerating atmospheric CO2 growth from economic activity, carbon intensity, and efficiency of natural sinks
  9.  (англ.) Indonesian Wildfires Accelerated Global Warming
  10.  (англ.) Massive peat burn is speeding climate change — 06 November 2004 — New Scientist
  11.  (англ.) Neftel, A.; Moor, E.; Oeschger, H.; Stauffer, B. (1985). «Evidence from polar ice cores for the increase in atmospheric CO2 in the past two centuries». Nature 315: 45–47. DOI:10.1038/315045a0.
  12.  (англ.) Kouwenberg, Lenny; et al. (2005). «Atmospheric CO2 fluctuations during the last millennium reconstructed by stomatal frequency analysis of Tsuga heterophylla needles». Geology 33 (1): 33–36. DOI:10.1130/G20941.1.
  13.  (англ.) Wagner, Friederike; et al. (1999). «Century-Scale Shifts in Early Holocene Atmospheric CO2 Concentration». Science 284 (5422): 1971–1973. DOI:10.1126/science.284.5422.1971.
  14. 1 2  (англ.) Keeling, Charles D. (1998). «Rewards and Penalties of Monitoring the Earth.» Annual Review of Energy and the Environment 23: 25-82.
  15.  (англ.) Keeling, Charles D. (1978). «The Influence of Mauna Loa Observatory on the Development of Atmospheric CO2 Research». In Mauna Loa Observatory: A 20th Anniversary Report. (National Oceanic and Atmospheric Administration Special Report, September 1978), edited by John Miller, pp. 36-54. Boulder, CO: NOAA Environmental Research Laboratories.
  16.  (англ.) Global Stations CO2 Concentration Trends. Scripps CO2 Program.
  17.  (англ.) C.D. Keeling and T.P. Whorf. Atmospheric CO2 from Continuous Air Samples at Mauna Loa Observatory, Hawaii, U.S.A.. 'Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory' (October 2004). Архивировано из первоисточника 11 июля 2012.
  18.  (англ.) Sampling the air
  19.  (англ.) Manier, Jeremy. Researcher's work, at 50, still points to 'inconvenient truth' (30.03.2008).

Ссылки[править | править вики-текст]