Dünya ve #x2019 Vakfı; İklim Sistemi

Dünya ve #x2019; enerji dengesi gezegenimizin ve #x2019'ımızı yöneten temel prensiptir; iklim değişikliği ve yol açan termal radyasyon arasındaki dengeyi açıklar.Bu denge rahatsız olduğunda, iklim sistemi modern iklim değişikliğini ve önerilen çözümlerin etkinliğini değerlendirmek için önemlidir.

Sera Gazları olmadan, Dünya ve #x2019; ortalama yüzey sıcaklığı 15° etrafında yükselecektir;C (0°F), donmuş bir devlet, yaşamın en formlarını yoğunlaştırabilir ve enerji dengesini 15°'a yükseltecektir;C (59°F) Bu problem, insan faaliyetlerinin atmosfersel bir gaz battaniyesi, doğal etkisini yoğunlaştırır ve enerji dengesini artırır.

Güneş Radyasyon Bütçesi Bütçe

Sera gazlarının rolünü takdir etmek için, bir ilk olarak iklim sistemi aracılığıyla enerji akışını anlamak gerekir. Güneş, öncelikle görünür ve ultraviyole spektrumda 340 watt (W/m²) .

  • Yaklaşık% 30, bulutlar, aerosoller ve Dünya ve #x2019 tarafından uzaya geri yansıtılır; yüzey. Bu kesik gezegensel albedo olarak bilinir.
  • Kalan% 70 atmosfer tarafından absorbe edilir (yaklaşık 23) ve yüzey tarafından (yaklaşık % 47).

Dünya, güneşten çok daha serin, enerjiyi uzun dalga yüzeyi radyasyonu olarak yayıyor. Bu yoldaki uzun dalga radyasyonu (OLR) bu sera gazları müdahale ederek ve yüzeye doğru tekrar tekrardan, sera gazları uzaya doğru havayı azaltıyor, daha düşük atmosferi ve yüzeyi etkili bir şekilde ısıtıyor.

Anahtar Sera Gazları ve Onların Kaynağı

Tüm sera gazıları eşit olarak yaratılmıyor. atmosfer konsantrasyonunda, ömür boyu ısıtıcı verimlilikte, ve kaynak profilleri. Dünyadaki en önemli uzun ömürlü sera gazları ve atmosferde karbon dioksit (CO₂), methane (CH₄), ve nitrous oksit (N₂O-X2082;O) ısıtıcısı, en zengin gaz, atmosferde konsantrasyon, öncelikle sıcaklıkla kontrol edilir.

Karbon Dioksit (CO₂)

Karbon dioksit, insan faaliyetleri tarafından doğrudan yayılan en önemli uzun ömürlü sera gazıdır. Diğer sera gazlarının küresel ısınma potansiyelini (GWP) metrik olarak ölçüldüğüne karşı referans gazdır. CO₂ uzun ömürlü sera gazlarının yaklaşık% 66'sı sorumludur.

Binbaşı kaynaklar şunları içerir:

  • [FONT:0]Fossil yakıt yanması: [Döntgen: [Düzg: 1) Kömür, petrol ve doğal gaz, elektrik üretimi, ulaşım, ısıtma ve endüstriyel süreçler küresel sera gazı emisyonlarının yaklaşık% 65'i için hesap verdi. Fosil yakıtların yanması milyonlarca yıl boyunca kilitlendi, hızla aktif karbon döngüsüne ekledi.
  • [FONT:0]Deforestation ve arazi kullanımı: Ormanlar karbon batağı olarak hareket ederler. Küresel sera gazı emisyonlarının% 11'i için temizlendiğinde, sadece ağaçlarda depolanan karbon değildir (konsolosluk veya yanma ile birlikte), ancak arazi ve #x2019; Ayrıca gelecekteki CO₂'yi absorbe etme kapasitesi azalır.
  • [FONT:0)Staj süreçleri: [Dönetici:0) Çimento üretimi, kimyasal üretim ve çelik, CO₂ serbest bırakılması; kimyasal reaksiyonların ürünü olarak, sadece enerji kullanımından değil, küresel antropojenik CO₂'nin yaklaşık% 5-8'i için tek başına hesaplar.

Atmospheric CO & #x2082; konsantrasyonlar, bugün en az 2 milyon yıl boyunca görülmeyen bir seviyeye kadar (yaklaşık 280 parça) endüstri öncesi zamanlarda (yaklaşık 1750) daha erken saatlerde (yaklaşık 1750) Atmosferik CO₂’ye kadar) yükseldi.

Methane (CH₄)

Methane ikinci en bol antropojenik sera gazıdır ve küresel ısınma potansiyeli yaklaşık 28-34 kez CO₂ 20 yıllık bir ufkun üzerinde, GWP, CO₂'den daha fazlasıdır; özellikle güçlü bir kısa vadeli ısınma ajanıdır.

Binbaşı kaynaklar şunları içerir:

  • [FONT:0]Agriculture: [Dönetici: [Dönetici: 0,4] Kaminant hayvancılıkta (kattle, koyunlar, keçiler) küresel olarak en büyük metamografi kaynağıdır. Rice peddies ayrıca sel olarak organik madde ayrıştırma yoluyla da metan üretir.
  • [FONT:0]Fossil yakıt üretimi ve ulaşım: Methane petrol ve gaz kuyularından, boru hatlarından ve kömür madenlerinden sızdırıyor. Doğal gaz öncelikle buhar ve dağıtım sırasında kaçak emisyonlar, boşanıyor ve enerji ve güçlü bir iklim kirletici.
  • [FONT:0]Waste yönetimi:[Dönetici:[Dönetici:0) Toprak doldurmaları organik atık dekompozisyonları anaerobik olarak olduğunda methane üretebilir. Proper landfill gaz yakalama sistemleri bu emisyonları önemli ölçüde azaltabilir.

Atmospheric mehane konsantrasyonları, pre-endüstriyel düzeylerden iki kat daha fazla, son yıllarda yaklaşık 1,900 parçaya ulaşır.

Nitrous Oksit (N₂O)

Nitrous oksit, küresel ısınma potansiyeli ile güçlü bir sera gazıdır, yaklaşık 298 kez CO₂ 100 yıllık bir süre boyunca atmosferde birikmiş stratospheric ozon gibi. CO₂ N₂O uzun ömürlü, yaklaşık 116 yıl boyunca atmosferde bir atmosferde bir atmosferde birik yaşam tarzı ile, yani emisyonlar yüzyıllardır atmosferde bir araya gelir.

Binbaşı kaynaklar şunları içerir:

  • [FONT:0] Tarımsallık: [DÜDÜT:1] Bitki üretiminde sentetik azot gübrelerinin kullanımı antropojenik N₂O emisyonlar. Soil mikropları gübrelerden N₂'ye dönüştürür;O, nitrification ve denitrikasyon olarak adlandırılan süreçlerden başka bir önemli tarımsal kaynaktır.
  • [FONT:0)Stratejik işlemler: [Dönetici: [Döneticiler için kullanılan) ve nitrik asit üretimi (göçücüler için kullanılır) N₂O, bir ürün olarak Abatement teknolojileri mevcuttur, ancak evrensel olarak dağıtılmamıştır.
  • [FONT:0]Combustion: [Dönetici: Araç ve güç santrallerinde yanma fosil yakıtları küçük miktarlarda N₂O.

Nitrous oksit konsantrasyonları, bugün yaklaşık 270 ppb'den 330 ppb'ye kadar yükseldi. Bu artış, son 50 yılda, tarımın küresel intensifikasyonuyla ortaya çıktı.

Su Vapor ve Bulutlar

Su buharı, Clausius-Clapeyron ilişkisi aracılığıyla en çok bol miktarda sera gazı ve hesap verir: Daha sıcak hava, yüksek çözünürlükte CO₂ olarak, atmosferdeki konsantrasyon doğrudan insan emisyonları tarafından kontrol edilmez. Bunun yerine, ilk ısınmayı basitleştirir ve iklim modellerinde temsil eder: daha sıcak hava daha fazla nem tutabilir.

The Sera Gaz Etkisi in Greater Detay

Sera etkisinin geniş vuruşları basit olsa da, altta yatan fizik kuantum mekaniği ve radiative transfer. Sera gazı molekülleri & #x2014; Üç veya daha fazla atomla birlikte CO₂ CH₄ N₂O ve H₂ O ve H₂ O, bu tür bir enerji modlarını absorbe edebilir ve yüzeysel dalgalar gibi doğal olarak yayılabilir.

Atmosphere'un Abhidroskopi Spectrum

Dünya ’ atmosfer büyük ölçüde gelen güneş radyasyonuna şeffaf, ancak kısmen farklı dalgalarda absorbe edilen kızılötesi radyasyona maruz kalıyor. Farklı gazlar farklı dalgalarda absorbe ediliyor:

  • [FONT=0)Water buharı [DDDDDDDDDDDDDDDD3) ve 15 & #x3BC'nin üzerinde;m.
  • [FONT=0)Carbon dioksit[[Dönetici:0) Dünya'da 15 & #x3BC etrafında güçlü bir absorbap bandı merkezileştirilmiş; Dünya'da kritik bir bölge ve #x2019; kızılötesi emisyon spektrumu.
  • [FONT=0]Methane[DÜDÜT:1] yaklaşık 7.7 & #x3BC;m ve diğer bazı dar gruplarda.
  • [0]Nitrous oksit[[Dönem: 1) 7.8 ve #x3BC;m ve 17 & #x3BC;m.

CO₂ konsantrasyonlar yükselirken, 15 & #x3BC'deki absorpsiyon grubu daha düşük troposphere'da giderek daha az enerjiden kaynaklanan radyasyon daha kısa bir mesafede absorbe edilir. Bu, CO₂'ye kadar etkili bir emisyon yüksekliğine dönüşür; çünkü sıcaklık, troposphere'da yüksekliğe düşer, uzaydan kaçmak daha soğuk bir kaynaktan gelir.

İklim Değişikliği Üzerine Hükümetlerarası Panel ([[Dönetici:0)IPCC[DKD 1) bu mekanizmaların yazara yönelik değerlendirmelerini sağlar.TheDANFLT:2Consixth Assessment Report), CO₂'den etkili bir şekilde zorlanır; 1750'den bu yana yaklaşık 2.2 W/m² (en önce endüstriden önce) toplam antropojenik olarak W/m² ile ilgili olarak, toplam antropolojiye ulaşır.

Radiative Forcing ve İklim Hassasiyeti

Radiative, Dünya ve #x2019'daki dengesizlikleri ölçmeye zorlar; CO₂ gibi bir iklim sürücüsünde bir değişiklik nedeniyle yapılan enerji bütçesi; konsantrasyon ve radiative CO₂ konsantrasyon ve #x2082; Konsülteme yaklaşık olarak aynı miktarda zorlamaya neden oluyor (yaklaşık 3.7-4.0 W/m² Bu, 280 ila 560 arası bir kuvvetle aynı miktardaki bir kuvvetle aynı şekilde bir araya gelmenin anlamına gelir).

İklim duyarlılığı, CO₂'nin dorulmasına yanıt olarak, COS'nin en iyi 3°'ı dikkate alan CO₂'nin birleştirilmesiyle ilgili olarak, COS'nin 2,5° arasında yüksek güvene sahip olduğunu tahmin ediyor;C ve 4°C, 3° hakkında en iyi bir tahminle, CO₂ Bu, CO₂ Konfüçyüsçü seviyesindeki konsantrasyonların iki katına çıkmasını sağlıyorsa, gezegenin sonunda ısınıyor.

İklim Sistemine Etkiler

Sera etkisinin intenmesi teorik bir soyutlama değildir. Parmakları iklim sisteminin her bileşeniyle görünür, derin okyanustan üst atmosfere kadar.

Yüzey ve Tropospheric Iklim

Küresel ortalama sıcaklık yaklaşık 1.2° olarak yükseldi; 19. yüzyılın sonlarında, Kuzey Kutbu'nun son 50 yılda gerçekleşen bu ısınmanın çoğunluğuyla ısındı.

Deniz Seviyesi Yükselişi

Küresel olarak deniz seviyesinin 1900'den bu yana yaklaşık 20-25 santimetre yükseldi, Grönland'dan yaklaşık 1.5 mm / yıl erkenden hızlanan artış oranıyla ve tüm Grönland’ buzullar, deniz seviyesinin yaklaşık 7 metreye kadar yükselmesiyle hızlanıyor.

Extreme Events and Attribution Science

İklim değişikliği çok fazla hava durumu içeriyor. Idiom hava durumu daha fazla nem tutabilir, ağır yağış olayların yoğunluğunu artırabilir. Yüksek deniz yüzeyi sıcaklıkları daha güçlü tropikal klonlar. Heatwaves, insan kaynaklı iklim değişikliği ile daha sık hale gelir. Bu ilişkilendirme bilimi alanı, iklim değişikliğinin dünya çapındaki topluluklar tarafından karşı karşıya kaldığı riskleri ve şiddetini ölçmek için daha da net bir bağlantı sağlamaktadır.

Ocean Asitification

Bu etki genellikle sera etkisi ile de kabul edilir, çünkü aynı kök nedeni paylaşır: yüksek CO₂ okyanusun yaklaşık% 25-30 CO₂ insan aktiviteleri tarafından serbest bırakılırken, CO₂ deniz suyunun bozulması, okyanusun pH'sını azaltır.

İklim Sistemindeki Geri Bildirim Halkaları

Geri bildirim döngüleri, iklim sisteminde ilk değişikliği olan (pozisyon) veya baraj (negative feedback) iç süreçleridir. Güçlü olumlu geri bildirimlerin varlığı, iklim sistemini küçük ilk zorlamalara karşı hassas kılan şeydir.

Buz-Albedo Geribildirim

Sıcaklıklar yükselirken, kar ve buz erimesi, karanlık arazi ve okyanus yüzeylerini ortaya çıkarırken, buz, gelen güneş ışığının yaklaşık% 50-70'sini yansıtırken, açık okyanus sadece% 6'sını yansıtır.

Permafrost Karbon Geri Bildirim

Arctic permafrost, organik karbonun büyük miktarlarda depoladı (yaklaşık 1.500 milyar ton) Bu işlem binlerce yıl boyunca donmuş durumda.Bu geri bildirimin büyüklüğü, bu organik maddede, CO₂'yi serbest bırakmak; ve CH₄ atmosfere ek ısınmaya ve ek permafrost thawst olarak, bu geri bildirimin büyüklüğü, iklim projeksiyonlarında önemli bir belirsizlik olmaya başlar, ancak IPCC tahmin eder.

Su Vapor Geri Bildirim

Daha önce açıklandığı gibi, daha sıcak bir atmosfer daha fazla su buharı tutar, bu da kendi başına bir sera gazıdır. Bu, iklim sisteminde en güçlü olumlu geri bildirimlerdir, CO₂'den meydana gelen ısınmayı kabaca bozar; tek başına bu geri bildirimler iyi anlaşılmış ve iklim modellerinde açıkça temsil edilir.

Yol ve meydan okumalar

Dünya ve #x2019'daki dengesizlike dikkat edin; enerji dengesi, net sera gazı emisyonlarını sıfıra indirmeyi gerektirir.Bu, endüstri öncesi düzeylerde uluslararası iklim politikasının merkezi hedefidir:0)Paris Anlaşması), tüm sektörlerdeki azalmaları sınırlamaktadır.

Enerji Sisteminin Derin Dekarbonizasyonu

Enerji sektörü küresel emisyonlarının çoğundan sorumludur.Dekarbonizasyon gerektirir:

  • [FONT:0]Yenilenebilir enerji dağıtım: [Dönetici: Güneş ve rüzgar gücü, son on yılda dramatik maliyet düşüş gördü ve şimdi dünyanın birçok yerinde yeni elektrik kaynakları.
  • [FONT:0)Seçim: [Dönlendirme: [Dönlendirme: [Dönetici: 0,4] Fosil yakıttan ulaşımda elektrike kadar yanma (elektrikli araçlar) ve endüstriyel süreçler emisyonları önemli ölçüde azaltabilir, elektrik düşük karbonlu kaynaklardan gelir.
  • [FONT:0)Enerji verimliliği: [DÜDÜT:1] Verimli binalar, cihazlar, endüstriyel süreçler ve ulaşım sistemleri genel enerji talebini azaltır ve daha ucuz hale getirir.

Methane Abatement

Mehane güçlü ve kısa ömürlü olduğundan, methane emisyonlarını azaltmak yakın vadede ısınma oranını yavaşlatabilir. Uluslararası Enerji Ajansı, fosil yakıt operasyonlarından gelen mevcut metan emisyonlarının yaklaşık% 40'ının hiçbir net maliyetle azaltılabileceğini, mevcut teknolojileri kullanarak, COP26'da başlatılan, 2030'da yüzde 30'u azaltacaklarını tahmin ediyor.

Arazi bazlı çözümler

Terrestrial ekosistemler şu anda an antropojenik CO₂% 25-30 absorbe ediyor; emisyonlar. Bu doğal lavaboları korumak ve geliştirmek hayati bir iklim stratejisidir:

  • [FONT:0)Reforestation ve incelal istasyonu: Restoring degraded ormanları ve yeni ormanları dikmek, önemli miktarda karbonu ayırabilir. Ancak, potansiyel toprak kullanılabilirliği ile sınırlıdır ve gıda üretimi için rekabete ihtiyaç duyar.
  • [0]Yenileştirilmiş toprak yönetimi: [Dönetici: [DüzDÜT:0) Tarımsal uygulamalar, tarım, kaplama, biyoköprü, toprak organik karbon içeriğini artırıp, karbonu depolamak için toprak sağlığını artırabilir.
  • [FONT:0]Wetland restorasyonu:[Döneticiler büyük miktarda karbon depoları depolar.Rezersiz peatlands daha fazla emisyonu önler ve karbon bataklarına geri dönebilirler.

Karbon Dioksit Yoku (CDR)

Paris Anlaşması ile uyumlu olan çoğu iklim yolu, jeolojik depolama ile ilgili bazı karbondioksit kaldırılması gerektirir, karbon yakalama ve depolama (BECCS) ile enerji tasarrufu sağlar ve okyanus alkali geliştirme aşamalarındadır. Bu teknolojiler, maliyetle ilgili olarak, enerji gereksinimleri ve ölçeklenebilirlik yöntemleri önemli kalır.

Yol İlerisi

Sera etkisinin fiziği yerleşiktir ve sera gazı konsantrasyonlarının yörüngesi iyi ölçülmektedir. Dünya ve #x2019; enerji dengesi giderek olumludur ve iklim sistemi yükselen sıcaklıklarla cevap veriyor, hava patlıyor ve buzla mı oluyor?

CO₂'nin her tonunun, gelecekteki ısınmayı azalttı. Methane azaltımı, on yıl içinde ısınma oranını yavaşlatmak için pencere 1.5°C hızla daralıyor, ancak derin dekarbonizasyon teknik ve ekonomik fizibilitesi asla daha büyük değil. Zorluk, sosyal koordinasyon ve Dünyadaki gazların rolünü anlamak.