Изменение климата, 2001 г. Научные аспекты

	Другие доклады в этой подборке

Метан (CH₄)

Рисунок ТР-11. (a) Изменение в содержании CH4 (молярная доля, в млрд-1 = 10-9), определенная по кернам льда, фирну и образцам воздуха, за последние 1 000 лет. Радиационное воздействие, аппроксимированное по линейной шкале за период с доиндустриальной эры, нанесено на правой оси. (b)Глобальное усредненное содержание CH4 (с изменениями по месяцам) и содержание CH4 с устранением сезонного фактора (сглаженная линия) за период с 1983 г. по 1999 г. (c) Темпы ежегодного увеличения (млрд-1/год) содержания CH4 в глобальной атмосфере за период с 1983 г. по 1999 г. (включительно), рассчитанные как производная от представленной выше кривой тренда с устранением сезонного фактора. Неопределенности (пунктирные линии) составляют ± 1 среднеквадратическое отклонение. [Основано на рисунке 4.1]

Рисунок ТР-12. Глобальное среднее содержание (ППТ) ХФУ-11 (CFCl3) в атмосфере в период с 1950 г. по 1998 г., рассчитанное на основе сглаженных данных измерений и результатов моделей выбросов. Радиационное воздействие ХФУ-11 показано на оси справа. [Основано на рисунке 4.6]

Концентрации метана (CH₄) в атмосфере возросли в период с 1750 г. примерно на 150 % (1060 млрд^-1). Современная концентрация CH₄ является самой высокой за последние 420 000 лет. Метан (CH₄) — это парниковый газ, высвобождаемый как из естественных (например заболоченные земли), так и антропогенных источников (например, сельское хозяйство, виды деятельности, связанной с природным газом и мусорные свалки). Несколько более половины современных выбросов CH₄ имеют антропогенный характер. Метан удаляется из атмосферы в результате химических реакций. Как показано на рисунке ТР-11, систематические, представительные на глобальном уровне измерения концентрации CH₄ в атмосфере проводятся с 1983 г., а данные о концентрациях в атмосфере в более ранние периоды были получены по результатам исследований воздуха, извлеченного из кернов льда и слоев фирна. Современное прямое радиационное воздействие в 0,48 Вт.м^-2 от СН4 составляет 20 % от общего значения радиационного воздействия всех долго сохраняющихся и смешанных в глобальном масштабе парниковых газов (см. рисунок ТР-9).

Содержание CH₄ в атмосфере продолжает возрастать с приблизительно 1 610 млрд^-1 в 1983 г. до 1 745 млрд^-1 в 1998 г., однако по данным наблюдений, ежегодное увеличение за этот период уменьшалось. Увеличение содержания в 1990-х годах было очень изменчивым; в 1992 г. оно было близким к нулю, а в 1998 г. составило 13 млрд^-1. Никакого четкого объяснения в количественных показателях для этой изменчивости не найдено. Со времени выхода ВДО было усовершенствовано выражение в количественных показателях некоторых антропогенных источников CH₄, таких например, как производство риса.

Темпы возрастания содержания CH₄ в атмосфере объясняются некоторой несбалансированностью между недостаточно хорошо охарактеризованными источниками и поглотителями, что делает прогноз будущих концентраций проблематичным. Хотя основные вклады в глобальный баланс CH₄, вероятно, уже определены, большинство из них остаются весьма неопределенными в количественном выражении ввиду трудностей в определении темпов выбросов из весьма разнообразных биосферных источников. Ограничения, связанные с недостаточно хорошей характеристикой и количественным определением активности источников CH₄, препятствуют прогнозированию концентраций CH₄ в атмосфере в будущем (и, соответственно, его вклада в радиационное воздействие) для любого заданного сценария антропогенных выбросов, особенно в связи с тем, что как на природные выбросы, так и на удаление CH₄ может оказать значительное влияние изменение климата.

Закись азота (N₂O)

Концентрация закиси азота (N₂O) в атмосфере постоянно возрастала в индустриальную эру и сегодня она на 16 % (46 млрд^-1) больше, чем в 1750 г. Сегодняшняя концентрация N₂O самая высокая за последние, как минимум, 1000 лет. Закись азота — это еще один парниковый газ, высвобождающийся как из природных, так и из антропогенных источников, и исчезающий из атмосферы в результате химических реакций. Концентрации N₂O в атмосфере продолжают возрастать со скоростью 0,25 %/год (1980—1998 гг.). В этой повышательной тенденции концентраций N₂O наблюдаются значительные межгодовые колебания, например, в темпах ежегодного увеличения в период с 1991 г. по 1993 г. наблюдалось снижение на 50 %. Предполагаемые причины этого весьма разнообразны: уменьшение использования азотных удобрений, уменьшение биогенных выбросов и более значительные потери в стратосфере вследствие изменений в циркуляции под влиянием извержений вулканов. С 1993 г. увеличение концентраций N₂O в атмосфере возвратилось к темпам, более близким к тем, которые наблюдались в 1980-х годах. Хотя эти наблюдаемые многолетние колебания позволили получить некоторое потенциальное представление о тех процессах, которые управляют поведением N₂O в атмосфере, многолетние тренды поведения этого парникового газа остаются в значительной степени необъясненными.

Глобальный баланс содержания закиси азота получил лучшее представление, чем в ВДО, однако неопределенности в значениях выбросов из отдельных источников все еще остаются довольно большими. Из естественных источников N₂O, по оценкам, высвобождается приблизительно 10 TgN/год (1990 г.), причем на долю почв приходится примерно 65 %, а на долю океанов — примерно 30 %. Новые, более точные оценки выбросов из антропогенных источников (сельское хозяйство, сжигание биомассы, промышленная деятельность, выращивание крупного рогатого скота), свидетельствующее о высвобождении примерно 7 TgN/год, позволили получить более сбалансированные оценки источников/поглотителей по сравнению с ВДО. Тем не менее, с момента проведения последней оценки необходимое для прогнозирования понимание поведения этого значимого, долго сохраняющегося в атмосфере парникового газа улучшилось ненамного. Радиационное воздействие оценивается в 0,15 Вт.м^-2, что составляет 6 % от общей величины радиационного воздействия от всех долго сохраняющихся и перемешанных в глобальном масштабе парниковых газов (см. рисунок ТР-9).

Галоидуглероды и родственные соединения

Концентрации в атмосфере многих из таких газов, которые являются одновременно озоноразрушающими и парниковыми газами, либо уменьшаются (ХФУ-11, ХФУ-113, CH₃CCl₃ и CCl₄ ), либо увеличиваются более медленными темпами (ХФУ-12) в ответ на сокращение выбросов согласно предписаниям Монреальского протокола и приложений к нему. Многие из этих галоидоуглеродов являются также радиационно активными, долго сохраняющимися в атмосфере парниковыми газами. Галоидуглероды — это углеродные соединения, содержащие фтор, хлор, бром или йод. Единственным источником выбросов большинства этих соединений является деятельность человека. Галоидуглероды, содержащие хлор (например хлорфторуглероды — ХФУ) и бром (например галоны), вызывают истощение озонового слоя в стратосфере и контролируются согласно Монреальскому протоколу. Общее содержание озоноразрушающих газов в тропосфере достигло своего пика в 1994 г. и теперь постепенно уменьшается. Содержание в атмосфере некоторых основных парниковых галоидуглеродов достигло своего пика, как это показано для ХФУ-11 на рисунке ТР-12. Концентрации ХФУ и хлоруглеродов в тропосфере согласуются с зарегистрированными выбросами. Галоидуглероды вносят в радиационное воздействие вклад в 0,34 Вт.м^-2, что составляет 14 % от радиационного воздействия всех глобально перемешанных парниковых газов (рисунок ТР-9.).

По данным наблюдений, концентрации в атмосфере веществ, замещающих ХФУ, возрастают и некоторые из этих соединений являются парниковыми газами. Содержание гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ) и гидрофторуглеродов (ГФУ) возрастает как результат продолжения более ранних видов использования, а также их использования в качестве веществ, замещающих ХФУ. Например, концентрация ГФУ-23 в период с 1978 г. по 1995 г. возросла более чем в три раза. Поскольку современные концентрации сравнительно низки, сегодняшний вклад ГФУ в радиационное воздействие является относительно небольшим. Сегодняшний вклад ГХФУ в радиационное воздействие также сравнительно небольшой, а будущие выбросы этих газов ограничиваются Монреальским протоколом.

Перфторуглероды (ПФУ, например CF₄ и C₂F₆) и гексафторид серы (SF₆) высвобождаются из антропогенных источников, чрезвычайно долго сохраняются в атмосфере и являются активными поглотителями инфракрасного излучения. Поэтому эти соединения, даже при относительно небольших выбросах, обладают потенциальной возможностью влиять на климат в течение продолжительного времени в будущем. Перфторметан (CF₄) сохраняется в атмосфере как минимум 50 000 лет. Он высвобождается из природных источников; однако современные антропогенные выбросы превышают естественные выбросы этого газа в 1000 или более раз и именно из-за них происходит наблюдаемое увеличение его концентрации. Гексафторид серы (SF₆) является в 22 200 раз более эффективным парниковым газом, чем CO₂, в расчете на килограмм. Современные концентрации в атмосфере очень малы (4,2 трлн^-1), однако у них значительные темпы роста (0,24 трлн^-1/год). На основе пересмотренных данных о продажах и хранении можно сделать вывод, что наблюдаемые темпы роста концентрации SF₆ в атмосфере хорошо согласуются с соответствующими выбросами.