Зростання рівня CO2 у 2024 році: наслідки та нові перспективи

У 2024 році глобальні вимірювання вмісту вуглекислого газу (CO2) в атмосфері досягли рекордних рівнів, що викликало занепокоєння серед вчених-кліматологів та моделювальників по всьому світу. Темпи щорічного зростання перевищують прогнози провідних кліматичних моделей, що вказує на можливе уповільнення природних вуглецевих поглиначів Землі.

Оцінка зростання CO2

Дані з обсерваторії Маунт-Лоа, підтверджені супутниковими приладами, показують, що середня річна концентрація CO2 у 2024 році зросла до приблизно 422,5 частин на мільйон (ppm) — це на 2,6 ppm більше, ніж у 2023 році. Швидкість зростання становить близько 20% вище середнього показника за останні 10 років.

• Базовий рівень (2023): 419,9 ppm
• Середнє значення 2024 року: ~422,5 ppm
• Весняний мінімум: 409 ppm в порівнянні з історичним 402 ppm

Ці вимірювання базуються на не дисперсійних інфрачервоних (NDIR) газоаналізаторах, які постійно калібруються з використанням референсних газів, що можуть бути відслідковані до шкал Всесвітньої метеорологічної організації (WMO).

Можливі причини та динаміка вуглецевих поглиначів

Хоча спалювання викопного пального та зміна використання земель залишаються основними антропогенними джерелами, несподіване велике зростання вказує на зменшення поглинання CO2 природними поглиначами:

• Поглинання океаном: У холодніших регіонах океан поглинає менше CO2 через підвищення температури поверхні води, що зменшує океанський поглинач з приблизно 2,8 PgC/рік до близько 2,1 PgC/рік.
• Наземні поглиначі: Широкомасштабні посухи та хвилі спеки обмежили фотосинтетичну продуктивність у бореальних та тропічних лісах.
• Зворотний зв’язок з мерзлотами: Танення мерзлот у арктичних регіонах може призводити до викиду до 0,05 PgC/рік попередньо захопленого органічного вуглецю.

Наслідки для кліматичного моделювання

Проект порівняння моделей Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) прогнозував помірніші тенденції зростання CO2. Спостережуване відхилення даних від моделей близько 0,3 ppm/рік свідчить про те, що багато загальних циркуляційних моделей (GCM) можуть недооцінювати викиди або переоцінювати силу поглиначів.

• Фільтрація ансамблю Калмана використовується для асиміляції даних, щоб узгодити стани моделей з спостереженнями, але поточний偏差 вказує на необхідність переналаштування.
• Коригування сценаріїв: В рамках RCP8.5 моделі прогнозують збільшення на ~2,2 ppm у 2024 році; фактичне зростання підкреслює необхідність перегляду шляхів викидів.

Технологічний моніторинг та досягнення дистанційного зондування

Сучасні супутникові місії та наземні мережі покращують нашу здатність відстежувати потоки CO2 в режимі близькому до реального часу:

• Супутники OCO-2 та OCO-3: Високоточні SWIR спектрометри, що вимірюють поглинальні лінії на довжинах хвиль близько 1,6 мкм та 2,06 мкм.
• TCCON (Мережа спостереження за загальною вуглецевою колонкою): Наземні Фур’є-спектрометри, що забезпечують валідацію з точністю ±0,25 ppm.
• Машинне навчання: Конволюційні нейронні мережі тепер обробляють дані супутникової радіації для виявлення регіональних викидів з просторовою роздільною здатністю 0,1°×0,1°.

Думки експертів та політичні наслідки

Доктор Джейн Сміт, старший науковець Інституту океанографії Скріппса, попереджає, що несподіваний сплеск CO2 може поставити під загрозу ціль Паризької угоди щодо обмеження потепління до 1,5 °C. Останній звіт IPCC AR6 припускав відносно стабільні функції поглиначів, які тепер виглядають більш уразливими.

Політикам, можливо, доведеться прискорити інвестиції в технології вловлювання вуглецю, посилити програми заліснення та переглянути національні бюджети вуглецю, щоб відобразити змінюючу динаміку поглиначів.

Перспективи та напрямки досліджень

Для вирішення проблеми зростання CO2 необхідний багатодисциплінарний підхід:

• Встановити додаткові башти еліптичної кореляції для покращення вимірювань наземних потоків.
• Удосконалити протоколи калібрування сенсорів та розширити просторове покриття буїв для моніторингу морського pCO2.
• Інтегрувати прогностичну аналітику на основі штучного інтелекту в моделі Земної системи для реального прогнозування змін в поглиначах.

Продовження співпраці між атмосферними хіміками, океанографами, інженерами дистанційного зондування та політичними експертами буде критично важливим для розуміння, чи є сплеск 2024 року аномалією або свідченням довгострокових змін у глобальному вуглецевому циклі.