Океан и суша связывают с каждым годом больше углекислого газа

За счет сжигания ископаемого топлива в атмосферу Земли с 1959 по 2010 гг. было выброшено 290 млрд тонн углерода. Фотография Charlie Riedel, AP, с сайта www.usatoday.com

Анализ имеющихся данных по глобальному бюджету углерода в атмосфере, включающих сведения о выделение СО₂ из антропогенных источников (сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов), показал, что за последние 50 лет количество углерода, связываемого океаном и наземными экосистемами, возросло примерно в два раза.

Хозяйственная деятельность человека — прежде всего сжигание ископаемого топлива (угля, нефти, газа) и сведение лесов — приводит к тому, что в атмосферу ежегодно попадает огромное количество углекислого газа (CO₂). Наблюдения, ведущиеся непрерывно с конца 1950‑х годов, показывают, что содержание CO₂ в воздухе неуклонно растет. Поскольку объемы производства во всём мире более или менее известны, можно рассчитать, какое количество СО₂ выбрасывается при этом в атмосферу. Согласно расчетам разных исследователей, примерно половина СО₂, образовавшегося в ходе деятельности человека, остается в атмосфере, а половина поглощается водами океана и наземными экосистемами (в последнем случае почти исключительно за счет фотосинтеза растений). Углерод, связанный на суше, находится в древесине и других тканях растений, а также в органическом веществе почвы. Наземное «депо» углерода не является долгосрочным. Обычно спустя несколько десятилетий углерод возвращается в атмосферу в составе углекислого газа, который выделяется при дыхании микроорганизмов, осуществляющих разложение органического вещества. В океане часть углерода, содержащегося в верхнем перемешиваемом слое в органической и минеральной форме, попадает в глубинные слои водной толщи, где может находиться столетиями и даже тысячелетиями. Это своего рода долговременное депо углерода.

В последнее время всё чаще встречаются утверждения, что ни океан, ни суша не могут накапливать еще большие количества углерода, что их «углеродная емкость» уже достигла предела (см., например: Биосфера уже не справляется с избытком СО₂, «Элементы», 05.01.2008). Если так, то доля углерода, остающегося в атмосфере, будет возрастать, а это чревато резким усилением парникового эффекта и возрастанием темпов глобального потепления. Но как обстояли дела в течение последних 50 лет, для которых у нас есть достаточно точные инструментальные оценки содержания СО₂ в атмосфере? Увеличилось или уменьшилось связывание углерода океаном и сушей? Ответить на этот вопрос попробовали Эшли Балантин (A. P. Ballantyne) из Отдела геологии Колорадского университета в Боулдере (Department of Geology, University of Colorado, Боулдер, Колорадо, США) и его коллеги из того же и других научных учреждений США.

Наблюдаемый рост содержания СО₂ в атмосфере за период с 1959 по 2010 гг. (голубая линия). Общее количество СО₂ антропогенного происхождения, поступающее в атмосферу (красная линия). Увеличивающаяся разница между этими кривыми, отражающая растущее связывание СО₂ океанами и наземными экосистемами всего Земного шара (показана зеленой стрелкой). Изображение из статьи Levin I. The balance of the carbon budget // Nature. 2012. V. 488. P. 35–36

Исследователи использовали, на самом деле, очень простой подход. Опираясь на материалы наблюдений нескольких станций, они оценили для каждого года изменения в содержании атмосферного СО₂, а затем, вычитая из этих цифр данные об антропогенной (то есть связанной с деятельностью человека) эмиссии СО₂, рассчитывали интенсивность связывания СО₂ для каждого года. В оценке данных по антропогенной эмиссии содержится значительная неопределенность. Чтобы ее уменьшить, авторы опирались на три независимых источника оценки выделения СО₂ в результате сжигания ископаемого топлива и три независимых источника оценки выделения СО₂ в результате сведения лесов и другой деятельности по использованию земли (осушение болот, распашка целинных земель и т. п.).

Тенденции глобального бюджета углерода в период с 1959 по 2010 гг.
a — скорость годового прироста СО₂ в атмосфере.
b — потоки углерода в атмосферу, вызванные сжиганием ископаемого топлива (красная линия) и сведением лесов и другими формами землепользования (коричневая линия).
c — годовое потребление углерода всеми наземными и океаническими экосистемами Земли: черная линия — средняя для года; серая линия — данные, сглаженные методом скользящей средней для 10 лет; пунктирная линия — тенденция. Обратите внимание, что поглощение растет в течение этого периода — шкала справа направлена сверху вниз. Широкие темные полосы — доверительные интервалы. Все цифры — в петаграммах (10¹⁵ г) углерода. Изображение из обсуждаемой статьи Ballantyne et al. в Nature

Выводы, сделанные в обсуждаемой работе, в некотором роде неожиданны. Оказалось, что с 1960 по 2010 гг. поглощение СО₂ всеми экосистемами суши и поверхности океана всё время возрастало со средней скоростью 0,05 млрд тонн углерода в год. Общее связывание атмосферного углерода всей поверхностью земного шара (включая океан) за данный период увеличилось в два раза: с 2,4±0,8 до 5,0±0,9 млрд тонн углерода в год. Таким образом, нет оснований утверждать, что в последние десятилетия произошло снижение объемов поглощения СО₂ океаном и сушей. Всего начиная с 1959 года в атмосферу в результате деятельности человека поступило около 350 млрд тонн углерода: примерно 60 млрд тонн за счет вырубки лесов и других форм использования земли и 290 млрд тонн за счет сжигания ископаемого топлива. Чуть больше половины (55% ) этого огромного количества было поглощено океаном и наземными экосистемами. В заключение авторы подчеркивают необходимость получения гораздо более детальных оценок процессов потребления и выделения CO₂ всеми экосистемами Земли — как наземными, так и океаническими. Только располагая такими данными, можно будет дать более или менее достоверный прогноз на будущее.

Источник: A. P. Ballantyne, C. B. Alden, J. B. Miller, P. P. Tans, J. W. C. White. Increase in observed net carbon dioxide uptake by land and oceans during the past 50 years // Nature. 2012. V. 488. P. 70–72.

См. также:
1) Ingeborg Levin. The balance of the carbon budget // Nature. 2012. V. 70. P. 35–36.
2) Валовая первичная продукция биосферы на 25–45% выше, чем предполагалось ранее, «Элементы», 11.10.2011.
3) Роль наземных экосистем в связывании парниковых газов: вопросов больше чем ответов, «Элементы», 26.01.2008.
4) Биосфера уже не справляется с избытком СО₂, «Элементы», 05.01.2008.

Алексей Гиляров