Dwutlenek węgla to nic groźnego
Artykuł po raz pierwszy w języku polskim ukazał się w dwumiesięczniku Nexus w numerze 142 (2/2022)
Tytuł oryginalny: „Carbon Dioxide: No Big Deal”, Nexus (wydanie angielskie), vol. 29, nr 1
Ian Phillips, David Coe
Copyright © 2021
Wstęp
David Coe, emerytowany naukowiec w dziedzinie fizyki z długą karierą w przemyśle specjalizujący się w dużej mierze w pomiarach gazów atmosferycznych za pomocą spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni, opublikował właśnie nowe, ważne badania dotyczące zmian klimatycznych.
Jego praca, której współautorami są Walter Fabinski i Gerhard Wiegleb, podważa dominujący pogląd na temat zmian klimatycznych. Pogląd ten zakłada, po pierwsze, że dwutlenek węgla powstający w wyniku stosowania paliw kopalnych jest główną przyczyną ocieplenia atmosfery ziemskiej, i, po drugie, że musimy zrezygnować ze stosowania paliw kopalnych do roku 2050 w ramach polityki „zero netto” lub ryzykować przyśpieszające i w końcu niekontrolowane przegrzanie planety. Jesteśmy codziennie bombardowani przez niemal wszystkie media opowieściami o czekającej nas zagładzie, jeśli nie podejmiemy natychmiastowych i zdecydowanych działań.
Pełna wersja tej pracy nosi tytuł „The Impact of CO2, H2O and Other «Greenhouse Gases» on Equilibrium Earth Temperatures” („Wpływ CO2, H2O i innych «gazów cieplarnianych» na równowagę temperatur Ziemi”). Jest ona dostępna do przeczytania na blogu klimatycznym Paula Homewooda „Not a Lot of People Know That” („Niewielu ludzi o tym wie”) od 31 sierpnia 2021 roku.
Na podstawie swoich badań Coe dowodzi, że popularne twierdzenia o zdolności dwutlenku węgla do wpływania na średnią temperaturę na Ziemi są mocno przesadzone i opierają się na nieuzasadnionych podstawach naukowych. To oznacza, że Zero Netto jest przesadną reakcją i błędną polityką.
To, co przedstawiam poniżej, jest uproszczoną wersją wspomnianego artykułu.
Równowaga wrażliwości klimatycznej i baza danych HITRAN
Naukowym miernikiem opracowanym w celu zmierzenia skali tego oczywistego zagrożenia jest „równowaga wrażliwości klimatycznej” („equilibrium climate sensitivity”; w skrócie ECS) oznaczająca wzrost średniej temperatury globalnej spowodowany podwojeniem stężenia CO2 w atmosferze. Jednak w środowisku naukowym nie ma powszechnej zgody co do tej wielkości. Szacunki ECS przez lata wahały się od jednego do sześciu stopni Celsjusza (°C), obecnie zaś oscylują w przedziale od 1,5 do 4,5 °C, co stanowi różnicę wynosząca aż trzy stopnie. Na stronie UK Met Office (Biuro Meteorologiczne Wielkiej Brytanii) podsumowano to w ten sposób:
Ponieważ nie ma „idealnego” sposobu na oszacowanie wrażliwości klimatu, pozostaje to gorąco dyskutowanym obszarem nauki, tak jak i szeroki zakres szacunków tego, ile może wynosić ECS.
Badania Coego reprezentują czysto fizyczne podejście do obliczania zdolności gazów składowych atmosfery do tworzenia efektu cieplarnianego (pochłaniania ciepła) na podstawie ich dawno ustalonych właściwości termicznych. Właściwości te zostały bardzo dokładnie zmierzone laboratoryjnie za pomocą analizy spektralnej w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, którego baza danych HITRAN jest repozytorium tych informacji.
Rola CO2 w ociepleniu atmosfery została wyolbrzymiona
Coe zastosował dane HITRAN do uproszczonego modelu atmosfery i jej interakcji z promieniowaniem słonecznym, w którym uwzględnione zostały wszystkie główne wpływy. Efektem końcowym jest stwierdzenie, że ECS CO2 wynosi tylko 0,5 °C, czyli zaledwie jedną trzecią najniższej wartości w obecnie akceptowanym zakresie rozciągającym się od 1,5 do 4,5 °C. Co z tego wynika?
Przedstawiony na następnej stronie wykres (patrz rycina 1) ilustruje wpływ dwutlenku węgla bez udziału innych gazów. Pomarańczowa linia przedstawia wielkość ocieplenia, które wystąpiłoby, gdyby CO2 był jedynym gazem cieplarnianym oddziałującym na atmosferę. Linia niebieska obrazuje obecną średnią temperaturę na Ziemi wynoszącą 15 °C.
Ryc. 1
Oś pionowa przedstawia średnią temperaturę na Ziemi w stopniach Celsjusza. Oś pozioma to skala stężenia atmosferycznego CO2 w częściach na milion (parts per million; w skrócie ppm).
Zaczynając od lewej strony, gdzie jest zero CO2, temperatura na Ziemi wynosi minus 18 °C. Innymi słowy, bez żadnego „cieplarnianego ogrzewania” na naszej planecie cały czas trwałaby epoka lodowcowa. W miarę jak poziom CO2 zaczyna wzrastać wzdłuż osi poziomej w kierunku dzisiejszej wartości 400 ppm, linia zakrzywia się stromo w górę, podnosząc temperaturę o około 6 °C dla 400 ppm CO2. Mimo to nadal jest zimno jak w epoce lodowcowej – temperatura wynosi teraz minus 12 °C. Dalsze wzrosty ilości CO2 powodują stopniowo malejący wzrost temperatury, co widać po postępującym spłaszczaniu się krzywej. Nawet przy ogromnym stężeniu 3000 ppm po prawej stronie wykresu działający samodzielnie CO2 podnosi temperaturę na Ziemi z minus 18 °C do zaledwie minus 10 °C. Tym, co sprawia, że nie żyjemy na skutej lodem planecie, jest para wodna.
Para wodna i jej nadrzędny wpływ
Na przedstawionym poniżej wykresie (patrz rycina 2) uwzględniono dodatkowo wpływ pary wodnej. Pomarańczowa linia obrazująca wpływ samego CO2 pozostaje na swoim miejscu.
Ryc. 2
Na tym wykresie dane dotyczące pary wodnej są połączone z danymi dotyczącymi CO2, uwzględniając to, że ich właściwości absorpcji ciepła nieco się pokrywają. Przyjmuje się różne realistyczne założenia, na przykład to, że prawie całe cieplarniane ocieplenie występuje do wysokości 5000 metrów. Skupisko linii od żółtej do ciemnozielonej reprezentuje różne stężenia pary wodnej (stężenia pary wodnej dla każdej krzywej podane są u dołu ramki).
Dla około jednego procenta pary wodnej, czyli jej średniego stężenia w atmosferze, wpływ rosnących poziomów CO2 jest przedstawiony za pomocą jasnobrązowej linii.
Przy obecnym poziomie CO2 wynoszącym około 400 ppm średnia temperatura na Ziemi wzrosła z minus 10 °C do plus 15 °C, czego obecnie doświadczamy. Ta linia pokazuje, jak zmienia się temperatura na Ziemi w zależności od ilości CO2, od zera do 3000 ppm. Kolorowe linie w górnej części wykresu pokazują, co dzieje się w przypadku udziału różnych procentowych zawartości pary wodnej w atmosferze.
