Можноста за снижување на температурата во наредните години ќе биде единствено можна со постројките за одземање на јагленородноот диоксид од атмосферата (споменато во мојот претходен напис тука).

Со оглед на претпоставките дека ќе настане интензивно топење на ледот и подигање на нивото на океаните, човекот ќе ја плати својата лакомост.

Кога еднаш во потполност ќе се прекине со користењето на фосилните горива (иако тоа е итно потребно уште сега), на човекот ќе му претстои долг период во кој ќе се ориентира во обратен правец, кон одземање на јагленородноот диоксид од атмосферата.

Одземањето на јаглеродот од атмосферата е скапа процедура, моментално таа лини околу 600 американски долари по тон, но поради подобрување на условите на живеење човештвото во наредните години ќе мора да инвестира во такви постројки.

Јаглеродниот диоксид чини околу 0,04% од атмосферата (или 420 делови на милион). Но, тој има моќно својство да ја апсорбира топлинската енергија што Земјата ја зрачи кон вселената и да ја враќа назад, што ја создава стакленичката градина.

Како знаеме дека е виновен?

Научниците ја докажаа оваа улога со лабораториски и вселенски мерења кои покажуваат дека малата количина е сосема доволна за голем ефект.

Лабораториски мерења. Уште во 19 век научниците како Јон Тиндал докажаа дека молекулите на CO2 ја апсорбираат инфрацрвената (топлинската) светлина.

Спектри на апсорпција. Секој гас апсорбира специфични бранови должини; точно ги блокира оние патеки преку кои топлината бега во вселената.

Сателитски мерења. Мерењата од вселената во последниве децении покажуваат дека во вселената излегува помалку топлина токму на тие бранови должини кои ги апсорбира

Планетарна аналогија. На Венера, густата атмосфера создава екстремна температура од над 460 °C, што докажува колку е моќен овој гас.

Зошто мал процент прави голема разлика?

Природна рамнотежа. Без овој ефект, просечната температура на Земјата ќе беше околу –18 °C наместо пријатните 15 °C.

Осетливост на системот. Мало зголемување на малиот процент на CO2, значи дека се задржува огромна количина дополнителна топлина.

Прашање: Како молекулите ја заробуваат топлината и како знаеме дека вишокот доаѓа токму од човекот?

Како точно молекулите ја заробуваат топлината?

Иако ги има малку, молекулите имаат специфична структура што им овозможува да дејствуваат како „невидливи ќебиња“. Сончевата светлина (кратки бранови) поминува директно и ја загрева површината на Земјата. Земјата потоа ја зрачи таа топлина назад кон вселената во форма на инфрацрвено зрачење (Топлинско зрачење – долги бранови).

За разлика од азотот и кислородот (кои сочинуваат 99% од атмосферата и имаат само два атома), јагленородниот диоксид има три атоми. Кога инфрацрвениот зрак ќе ја погоди молекулата, почнува да вибрира и да се свиткува. Откако ќе ја апсорбира оваа енергија, молекулата ја препраќа (зрачи) во сите правци при што дел оди во вселената, но голем дел се враќа назад кон Земјата.

Како знаеме дека вишокот е од човечка активност?

Научниците го открија ова преку „хемиски отпечатоци од прсти“ во самата атмосфера, користејќи ги изотопите на јаглеродот.

Јаглеродот во јаглеродниот диоксид (CO₂) се состои од стабилни изотопи: јаглерод-12 (¹²C) со застапеност од околу 98,9% и јаглерод-13 (¹³C) со околу 1,1%. Нивниот сооднос во CO₂ им помага на научниците да го следат загадувањето и потеклото на емисиите од фосилните горива. [1, 2, 3, 4]

Јаглерод-12 (¹²C) е најзастапен стабилен изотоп со 6 протони и 6 неутрони. Растенијата го претпочитаат овој полесен изотоп во процесот на фотосинтеза.

Јаглерод-13 (¹³C) претставува стабилен изотоп со 6 протони и 7 неутрони. Потежок е и се наоѓа во помали количини во природниот циклус. [1, 2, 3, 4]

Земање примероци и значење на соодносот

Фосилните горива, односно јаглеродот во јагленот, нафтата и гасот има пониско ниво на ¹³C бидејќи тие настанувале од древни растенија кои го бирале ¹²C. [1, 2]

Согорувањето на фосилните горива ослободува големи количини на ¹²C-богат CO₂ во атмосферата, што го менува глобалниот сооднос ¹³C/¹²C и докажува дека зголемувањето на гасовите е од човечко потекло. [1, 2]

Растенијата претпочитаат да го користат полесниот изотоп (Јаглерод-12) за фотосинтеза. Бидејќи нафтата, јагленот и гасот настанале од древни растенија, тие се полни со Јаглерод-12.

Мерењата покажуваат дека согорувањето на фосилните горива го зголемува нивото на Јаглерод-12 во атмосферата, додека процентот на Јаглерод-13 опаѓа. Ова е директен доказ дека вишокот доаѓа од нашите оџаци и ауспуси, а не од вулкани.

------------------------------------

Да, вулканите емитуваат CO₂(13). Всушност, вулканските гасови и гасовите што излегуваат од внатрешноста на Земјата (мантијата) се богати со јаглерод-13 во споредба со изворите кои потекнуваат од живиот свет или од фосилните горива. [1, 2]

Ова е исклучително важен факт во климатологијата и вулканологијата поради неколку клучни причини:

Изотопски „отпечаток“ или разлика помеѓу вулкан и фабрика

Научниците го користат односот помеѓу C(13) и C(12) како своевиден „отпечаток од прст“ за да утврдат од каде доаѓа јаглеродниот диоксид во атмосферата [1, 2]

Вулканскиот CO₂ има релативно висока концентрација на C(13). Јаглеродот во магмата доаѓа од Земјината мантија и од распаѓање на карбонатни карпи (варовник) во зоните на субдукција, каде што карпите се топат на голема длабочина. [1, 2]

Биолошки CO₂ и фосилни горива. Растенијата при фотосинтеза активни го одбегнуваат потешкиот изотоп јаглерод-13 и го претпочитаат полесниот јаглерод-12. Бидејќи нафтата, јагленот и гасот се направени од древни растенија, нивното согорување ослободува CO₂ што е исклучително сиромашен со ¹³C. [1]

Како ова ги побива климатските скептици?

Чест аргумент на климатските скептици е дека вулканите се виновни за зголемувањето на CO₂ во атмосферата, а не луѓето. Сепак, изотопскиот состав на атмосферата го докажува спротивното. [1]

Доколку вулканите беа главниот извор на новиот CO₂, тогаш нивото на CO₂(13) во атмосферата со текот на годините ќе растеше (или ќе останеше исто). [1] Но, мерењата на институтите како NOAA GML покажуваат дека како што расте вкупниот CO₂, така процентот на ¹³C(13) во атмосферата опаѓа. Тоа е дециден математички доказ дека дополнителниот гас доаѓа од согорување на фосилни горива (човечко влијание), а не од вулкански ерупции. [1, 2]

Предвидување на вулкански ерупции

Вулканолозите денес во реално време го мерат односот на CO₂(13) / CO₂(12) директно во чадот на вулканите (на пр. на Етна или на Стромболи во Италија). Кога се подготвува нова магма длабоко под вулканот, таа почнува да испушта гасови со специфичен изотопски сооднос. Наглите промени во количината на CO₂(13) служат како ран аларм дека се приближува ерупција. [1, 2]

Мерења од мраз

Научниците дупчат длабоко во мразот на Антарктикот за да извлечат воздушни меурчиња заробени пред илјадници години. Овие меурчиња докажуваат дека нивото денес е највисоко во последните 800 000 години.

Кога снегот паѓа на Антарктикот, тој никогаш не се топи. Со текот на вековите, новите слоеви снег ги притискаат старите и ги претвораат во цврст мраз. За време на овој процес, мали меурчиња од тогашниот воздух остануваат заробени во внатрешноста на мразот.

Со дупчење на мразот научниците вадат ледени цилиндри (јадра) долги и по неколку километри, кои се стари и до мера од 800 000 години. Со топење на овие коцки во вакуум, научниците го „ослободуваат“ античкиот воздух и директно ја мерат точната концентрација на CO2 што ја дишеле мамутите или првите луѓе

Да ги погледнеме двете фасцинантни теми: брзината со која го полниме воздухот со и улогата на другите моќни гасови како метанот.

Колку брзо порасна нивото на јагленородниот двооксид

Пред Индустриската револуција (околу 1750 година), концентрацијата била стабилна, на околу 280 ppm (делови на милион), (ppb - делови во милиарда) во тек на илјадници години. Денес, според официјалните податоци, тоа ниво изнесува околу 425-430 ppm (делови во милион).

Ова е зголемување од над 50% . Човештвото го зголеми количеството во атмосферата за повеќе од половина за само околу 250 години.

Темпото со кое денес се зголемува е 100 пати побрзо од кој било природен пораст во минатото, дури и од оној по завршувањето на Леденото доба.

Воздушните меурчиња од мразот докажуваат дека атмосферата немала волку многу CO2 во последните 800 000 години (а според некои геолошки истражувања, дури и во последните неколку милиони години).

Што ни кажуваат овие податоци?

Брзина на промената: Во природата, за нивото на CO2 да се зголеми за 100 ppm, биле потребни помеѓу 5000 и 10000 години. Човештвото го постигна истото зголемување за само 120 години.

Директна врска со температурата: Коцките од мразн содржат и изотопи на водород кои ја откриваат тогашната температура. Анализата покажува дека низ целата историја на Земјата, секогаш кога линијата на CO2 одела нагоре, линијата на глобалната температура ја следела веднаш.

Но, освен јагленородниот диоксид, виновник за загревањето на Земјата е и метанот.

Улогата на метанот и зошто метанот е „експлозивен“ проблем?

Метанот го има во уште помала количина од (помалку од 2 делови на милион), но тој има огромно влијание поради начинот на кој се однесува.

Супер-ќебе. Неговите молекули се уште подобри во вибрирањето и заробувањето на топлината отколку CO2. На краток рок (првите 20 години откако ќе излезе во воздухот), тој е дури 80 пати помоќен од јагленородниот диоксид.

Краткотраен, но опасен. Добрата вест е што метанот се распаѓа во атмосферата за околу 10-12 години, додека јагленородниот диоксид може да остане таму со векови. Затоа, ако ги намалиме емисиите на метан, ефектот на ладење ќе се почувствува многу брзо.

Повеќе за метанот и неговата улога во загревањето ќе биде изнесено во друг напис.

Како природните системи го впиваат вишокот? (Природни „сунѓери“)

Природата врши неверојатна работа со тоа што апсорбира околу половина од целиот јагленороден диоксид што луѓето го испуштаат секоја година. Овие системи се нарекуваат јаглеродни сливови (carbon sinks).

Океаните се најголемиот сојузник. Тие апсорбираат околу 30% од нашите емисии и дури 90% од вишокот топлина. се раствора во морската вода, а морските растенија го користат. Сепак, цената за ова е висока – океаните стануваат покисели, што ги уништува коралните гребени.

Шумите и почвата, односно дрвјата преку фотосинтеза го заробуваат јаглеродот во своите стебла, корени и во почвата. Светските шуми изолираат милијарди тони годишно.

Крајбрежните екосистеми односно мангровите шуми и морските треви можат да заробат јаглерод до 4 пати побрзо од обичните копнени шуми.

Но, поради огромните горештини, шумските пожари и сушите, природата почнува да се заморува. Во екстремно топли години, капацитетот на шумите да впиваат јаглерод драстично опаѓа.

Што презема човештвото на глобално ниво?

На меѓународен план, државите дејствуваат преку неколку главни механизми:

Напуштање на фосилните горива (Енергетска транзиција). Главното решение е да се запре проблемот на самиот извор. На климатските самити на ОН (како историскиот самит COP30 во Белем, Бразил), коалиции од десетици земји активно работат на планови за целосно исфрлање на јагленот, нафтата и гасот. Наместо тоа, инвестициите се насочуваат кон:
• Тројно зголемување на капацитетите на сончевата и ветерната енергија,
• Масовно преминување на електрични возила и топлински пумпи за греење.

Пошумување и заштита на природата. На глобално ниво се издвојуваат милијарди долари (како специјалниот фонд Tropical Forest Forever Facility) за заштита на дождовните шуми во Амазонија и Африка, со цел да се запре сечењето на дрвјата кое ослободува дополнителен јаглерод.

Вештачко отстранување на јаглеродот (Технологија). Бидејќи самото намалување на емисиите веќе не е доволно брзо, науката развива нови технологии. 

Директното заробување од воздухот (DAC) се врши со огромен систем од вентилатори (како фабриките на компанијата Climeworks во Исланд) буквално го „вшмукуваат“ од воздухот и го закопуваат длабоко под земја, каде што тој се претвора во карпа.

Минерализацијата пак претставува распрскување на специфични мелени карпи на земјоделски површини кои по природен пат реагираат со воздухот и го заробуваат јаглеродот.

За да разбереме каде се движи нашата планета, научниците користат суперкомпјутери и климатски модели за да предвидат две нешта: идните температури и ефикасноста на алтернативите кои ги користиме за да го сопреме затоплувањето.

Предвидувања за температурите до 2100 година

Обединетите нации и Меѓувладиниот панел за климатски промени (IPCC) изработуваат сценарија врз основа на тоа колку брзо ќе ги намалиме емисиите на (CO2).

Црвено сценарио (Ако продолжиме исто - "Business as Usual"). Ако потрошувачката на фосилни горива продолжи да расте, нивото на CO2 може да надмине 800 ppm. Ова ќе доведе до пораст на глобалната температура за 3,5°C до 4,5°C до крајот на векот. Последиците вклучуваат губење на повеќето крајбрежни градови поради топење на мразот и масовни суши.

Умерено сценарио. Со моменталните ветувања на државите за транзиција, се очекува пораст од околу 2,4°C до 2,7°C. Ова сепак ќе донесе екстремни временски непогоди, но ќе се избегнат најкатастрофалните точки од кои нема враќање.

Зелено сценарио (Целта од Парискиот договор). За да го ограничиме затоплувањето на 1,5°C до 2,0°C, светот мора да постигне „нето-нула“ емисии до 2050 година. Тоа значи дека секој грам (CО2) што ќе го испуштиме, ќе мора да биде апсорбиран назад (преку шуми или технологија).

Најголемите алтернативи за намалување на CO2

Замената на фосилните горива веќе се случува на глобално ниво преку три главни столбови:

Обновливи извори на енергија

Сончева (Фотоволтаици): Моментално најевтиниот извор на нова електрична енергија во поголемиот дел од светот.

Ветерен софтвер и турбини: Огромни фарми на ветерници (особено во океаните) генерираат стабилна струја за цели региони.

Хидроенергија и Геотермална енергија: Обезбедуваат постојана, базна енергија која не зависи од временските услови.

Електрификација и Клучни технологии

Електрични возила (EV): Транспортот прави околу 15% од глобалните емисии. Преминот кон батериски возила и камиони драстично ја намалува потребата од нафта.

Топлински пумпи: Замена за греењето на јаглен, гас и дрва во домаќинствата, користејќи ја топлината од околината со висока ефикасност.

Технологии за фаќање на јаглерод (CCS)

Директно фаќање од воздух (DAC)-сув и воден метод: Модерни фабрики со големи вентилатори кои буквално го „цицаат“ (CO2) од воздухот и го закопуваат длабоко под земја во форма на карпи. Ова е неопходно за индустрии како производството на цемент и челик, каде што е тешко целосно да се елиминираат емисиите