Σε πραγματικό χρόνο παρακολουθείται η συνεισφορά του διοξειδίου του άνθρακα στο φαινόμενο θερμοκηπίου

Επιστήμονες στις ΗΠΑ έκαναν την πρώτη απευθείας μέτρηση μεταβολών στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, που προκαλείται από τα αυξημένα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Οι επίγειες παρατηρήσεις τους πραγματοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια μιας περιόδου 11 ετών σε δυο διαφορετικές τοποθεσίες, στην Οκλαχόμα και την Αλάσκα. Οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι, κατά τη διάρκεια αυτή, οι υπέρυθρες εκπομπές από το διοξείδιο του άνθρακα έχουν αυξηθεί, στοιχείο που βρίσκεται σε συμφωνία με τις θεωρητικές προβλέψεις για την ανθρωπογενή κλιματική αλλαγή. Η μελέτη τους επίσης περιέλαβε την πρώτη απευθείας παρατήρηση της μεγάλης ετήσιας πτώσης στην θέρμανση θερμοκηπίου, που συμβαίνει την άνοιξη, όταν υπάρχει απότομη αύξηση της απορρόφησης του διοξειδίου του άνθρακα από τα φυτά.

Μεγάλο μέρος του ορατού, που βρίσκεται κοντά στο υπέρυθρο και του υπεριώδους φωτός, από τον Ήλιο, περνάει απευθείας μέσω της ατμόσφαιρας και ζεσταίνει την επιφάνεια της Γης. Η θερμαινόμενη επιφάνεια εκπέμπει υπέρυθρο φως που απορροφάται από το διοξείδιο του άνθρακα και από άλλα αέρια της ατμόσφαιρας, πριν επανεκπεμφθεί προς όλες τις κατευθύνσεις. Μεγάλο μέρος αυτής της εκπομπής κατευθύνεται προς τα κάτω, κάνοντας την επιφάνεια της Γης θερμότερη από το ότι θα ήταν αν δεν είχε ατμόσφαιρα. Η ένταση αυτού του αποτελέσματος του θερμοκηπίου ποσοτικοποιείται σε όρους «κατακράτησης ακτινοβολίας», που μετράει τη διαφορά του ρυθμού με τον οποίο η ηλιακή ενέργεια που απορροφάται από τη Γη και του ρυθμού με τον οποίο ακτινοβολείται πίσω στο διάστημα.

Αν και ο ρόλος του διοξειδίου του άνθρακα, ως αέριο του φαινομένου του θερμοκηπίου, έχει εξακριβωθεί από εργαστηριακά πειράματα, οι επιστήμονες «πάλεψαν» σκληρά για να μετρήσουν τις επιδράσεις του στην πραγματική ατμόσφαιρα, η οποία περιέχει μίγμα από διαφορετικά αέρια του θερμοκηπίου, καθώς επίσης νέφη και άλλα σχετικά με τα καιρικά φαινόμενα. Ωστόσο, τώρα, ο Daniel Feldman και οι συνάδελφοί του στο Εθνικό Εργαστήριο, Lawrence, του Berkeley και σε άλλα ιδρύματα στις ΗΠΑ, χρησιμοποίησαν δυο επίγειες εγκαταστάσεις με Συμβολόμετρο Εκπεμπόμενης από τη Ατμόσφαιρα Ακτινοβολίας (Atmospheric Emitted Radiance Interferometer-AERI) για να μετρήσουν πόσο υπέρυθρο φως επιστρέφει στην επιφάνεια της Γης μόνο από το διοξείδιο του άνθρακα. Σύμφωνα με τον Feldman, η ομάδα έχει επίσης ελέγξει «για άλλους παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις μετρήσεις μας, όπως ένα καιρικό σύστημα που κινείται μέσω της περιοχής».

Ο Feldman και οι συνεργάτες του εξέτασαν συνολικά 8300 μετρήσεις που έγιναν στην Οκλαχόμα και 3300 μετρήσεις που έγιναν στην βόρεια Αλάσκα μεταξύ του 2000 και του 2010. Αυτό που βρήκαν είναι ότι η «κατακράτηση ακτινοβολίας» από το διοξείδιο του άνθρακα αυξήθηκε και στις δυο τοποθεσίες με ρυθμό περίπου 0,2 W m^–2 ανά δεκαετία. Για να έχουν, οι επιστήμονες, μια αντίληψη για την τιμή αυτή, υπολόγισαν ότι η συνολική κατακράτηση που προκαλείται σήμερα από τις σχετιζόμενες με την ανθρώπινη δραστηριότητα εκπομπές του διοξειδίου του άνθρακα από την έναρξη της βιομηχανικής επανάστασης είναι περίπου 1,82 W m^–2.

Τα αποτελέσματα συμφωνούν με τις τιμές της «κατακράτησης ακτινοβολίας», που υπολογίστηκαν με τη χρήση ιχνηλάτη άνθρακα (CarbonTracker) το 2011, ο οποίος είναι ένα σύστημα μέτρησης και μοντελοποίησης που παρέχει τις συγκεντρώσεις του διοξειδίου του άνθρακα σε περιφερειακό επίπεδο. Αυτό σημαίνει ότι οι μετρήσεις στηρίζουν τις προβλέψεις ότι το φαινόμενο του θερμοκηπίου καθίσταται περισσότερο σημαντικό ως αποτέλεσμα της αύξησης των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα από τις ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως η καύση των ορυκτών καυσίμων. Τα αποτελέσματα επίσης δείχνουν ότι τα τρέχοντα κλιματικά μοντέλα λειτουργούν σωστά περιγράφοντας την επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα στο κλίμα της Γης.

«Πολλές μελέτες δείχνουν την αύξηση των συγκεντρώσεων του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, αλλά η δική μας παρέχει κρίσιμη σύνδεση μεταξύ αυτών των συγκεντρώσεων και της πρόσθεσης ενέργειας στο σύστημα της Γης ή στο φαινόμενο του θερμοκηπίου», είπε ο Feldman. Οι μετρήσεις της ομάδας του επίσης έδειξαν την απότομη ετήσια πτώση στην «κατακράτηση ακτινοβολίας» που συμβαίνει την άνοιξη, όταν τα φυτά απορροφούν μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Ενώ αυτό το φαινόμενο προβλέπεται από τη θεωρία, είναι η πρώτη φορά που μετριέται απευθείας αυτή η επίδραση των φυτών.

Πηγή: Physics World – the member magazine of the Institute of Physics

Περισσότερα στο κείμενο της επιστολής: Observational determination of surface radiative forcing by CO2 from 2000 to 2010, Nature (2015)