文摘
二氧化碳(有限公司2)是一种气体,会造成全球变暖。当我们燃烧燃料(例如开车或发电)我们把更多的公司2到空气中,导致气候变化。自然是非常善于消除有限公司2从空气中。树需要成长和海洋可以溶解它。但并不是所有的新公司2空气中被移除,所以数量每年增加。每年,我们试图预测多有限公司2我们会有。一个精确的有限公司2预测,我们必须了解人类活动和自然生态系统互相影响。在这篇文章中,我们解释了如何使这个预测。2020年,我们预测公司2将增加速度超过平均水平。
碳循环是什么?
二氧化碳(有限公司2自然存在于地球的大气层。这是一个温室气体你可能想阅读更多关于这个约翰尼·威廉姆斯的文章(1]这解释了更多关于这导致气候变化。这也是植物生长的关键。当植物生长,他们吸收有限公司2从空气中。当他们死时,有限公司2回到大气中。这是众所周知的碳循环。这有点像水循环,你可能知道:下雨时在陆地上,水通过河流流入大海。然后可以再次蒸发之前再次下雨。水是在一个大周期。
为公司类似的事情发生2(图1)。它可以吸收植物在陆地上和海洋(微小的植物称为浮游植物)。通过光合作用,植物将有限公司2树干生长所需的碳,叶子,或身体。植物死后,碳进入土壤细菌和微生物吃它,把它带回公司2。在人类开始燃烧大量的化石燃料大约200年前,中碳循环的总量保持不变。但是现在,人类已经增加了更多的碳碳循环通过砍伐树木,称为森林砍伐,燃烧煤和石油。
- 图1——全球碳循环。
- 树木和植物吸收有限公司2并将其转化为碳他们需要成长,通过光合作用。碳返回到大气CO2当死去的植物和树叶腐烂。海洋吸收二氧化碳和释放回大气。人类活动,如燃烧化石燃料和砍伐树木,把更多的公司2到大气中。
公司如何2在空气中变化历史吗?
1958年,科学家开始测量有限公司2直接在空气中。几千年来,它是常数。如果你检查了一百万个分子的空气,280的有限公司2。我们称之为ppm (ppm)。所以,我们认为,有限公司2多年的浓度280 ppm。大约200年前随着工业化开始,人类开始减少,越来越多的森林和燃烧化石燃料,如煤和天然气。这些活动把更多的公司2到空气中。从1850年开始,CO的浓度2在空气中增加了。科学家首次测量有限公司2在夏威夷莫纳罗亚山的空气,有一个天文台的大型火山。这是一个好地方来测量有限公司2因为它是远离大型陆地地区有更多的污染。一位著名的科学家叫查尔斯·基林保持这些测量(2),现在我们可以看到,自2016年以来,有限公司2已经达到超过410 ppm (图2)。这是我们的气候变暖的主要原因大约1°C自工业革命。
- 图2 - - - - - -有限公司2测量空气中在莫纳罗亚山一个观测站,夏威夷(照片),斯克里普斯海洋研究所的科学家们。1
- 图显示有限公司2人类活动增加了约280 ppm之前开始把更多的公司吗2到空中,在2020年超过410 ppm。
是什么让公司的数量2在大气中改变吗?
我们知道,人类活动使更多的公司2在大气中,但我们也知道,碳循环删除一些。这使它非常复杂的了解更多的公司2将继续被添加到空气中。科学家们非常努力地工作来衡量与公司发生了什么2,现在我们知道大约一半的股份有限公司2排放保持在空中。植物和海洋吸收休息。换句话说,如果我们燃烧化石燃料和创建4吨CO2,然后约2吨将保持在空中,1吨会被植物吸收,1吨的海洋。
我们知道公司的数量2在空气中每年增加。这种趋势是由于人们燃烧燃料和砍伐树木。我们也可以看到,在一些年,有限公司2比别人更快地增加。这是真的,即使我们燃烧的燃料量是相同的,从不同类型的天气和结果。几年都热,有些冷。天气可以改变公司的数量差异2这是吸收。天气模式称为厄尔尼诺现象约每4年发生,使一些地方更热、更干燥比正常。气候变暖可以减缓植物生长和导致更多的火灾,这意味着更多的公司2比正常的空气中。图3展示了公司的变化2每一个我们称之为增长速度。在炎热的年增长率大于冷年。
- 图3 - - -有限公司2增长速度,这是量有限公司2在空气中每年增加,显示了黑线。
- 蓝线显示出热带太平洋温度高于或低于正常。你可以看到,有限公司2增加约2 ppm,每年平均增长在整个期间的每年1.6 ppm。自2000年以来,平均每年增长率为2.2 ppm。热年由厄尔尼诺导致更大的公司2增长,正如你所看到的红色箭头。
有限公司2预测
预测有多少公司的过程2每年会在空气中被称为有限公司2预测。精确的有限公司2预测,我们必须理解三个过程:世界是使用多少燃料,多少森林被砍伐,天气将如何改变自然过程。
在2015年底,我们知道从季节性天气预报,一个大的厄尔尼诺现象发生。因此,我们预期,有限公司2在空气中会比以往更迅速增长。我们做了一个预测和写了一篇关于这个3]。在2016年底,我们测量有限公司2在莫纳罗亚山检查是否我们的预测是正确的。原来我们已经正确地预测最大的公司2增加过,有限公司2现在已经超过400 ppm。现在,每年,我们重复我们的公司2预期明年。2
2020年,我们的季节性预测预测,将会有一个小的厄尔尼诺现象。这意味着有限公司2会比平时更快,但它不会是一个记录。如果我们的预测是正确的,这将是第四大增加有限2。我们也希望世界可以消耗与去年相同数量的燃料(4),释放出大约420亿吨的有限公司2,超过5吨的有限公司2世界上每一个人!当我们把这些事实,我们可以预测,有限公司2将增加2.74 ppm, 2020年的平均414.2 ppm。这是最高的公司2水平超过一百万年了。
你可能看过这个消息,澳大利亚有一些非常炎热的天气在2019年底和2020年初,导致一些巨大的火灾。火灾影响很多人,房屋,和动物,但他们也烧毁了许多树,把更多的公司2在大气中。我们可以利用卫星测量有多少火灾和估算有限公司2这导致。从我们的分析,我们认为这些大火使有限公司2比前几年增加约2%。我们也知道人们使用更少的燃料,尤其是交通,因为Covid-19大流行。这意味着有限公司22020年排放可能有点小(5),因此我们预计约0.3 ppm较小的增长3的有限公司2。
为什么公司2预测重要?
我们知道,地球的气候正在改变,而这些改变是对世界各地的人们有毁灭性的影响。我们看到更多的风暴,干旱,火灾就像那些在澳大利亚。其中的一些可能会发生,但随着气候变化我们知道他们经常会发生。我们知道它是非常重要的,试图阻止气候变化变得更糟。阻止它变得太坏,我们都应该尽量减少新有限公司2我们把在空中。如果我们能够了解自然过程采取有限公司2从大气中,我们就能计算出我们必须减少燃料的使用。我们称之为碳预算。你可能有一个预算花你的钱,告诉你花多少钱在食物,衣服,等等。科学家可以制定一个碳预算措施多少燃料之前,我们可以使用气候变化变得太危险了。
我们的公司2预测是研究的一部分,我们需要帮助理解全球碳循环。现在我们知道,我们可以非常准确地预测全球碳循环的1年。这将帮助我们提高我们预测公司2增长在未来多年,这可以帮助世界计划如何避免危险的气候变化。
伸展和挑战!
如果你喜欢数学,这是我们用来使我们的预测方程。
我们加在一起有限公司2由燃烧化石燃料和砍伐森林。我们称之为排放,并使用符号”E”。2018年369亿吨的有限公司2来自化石燃料和55亿吨从森林砍伐4]。所以,E= 36.9 + 5.5 = 424亿吨的二氧化碳2。
我们还需要海洋温度的预测。我们称之为“N“厄尔尼诺现象。气象局预报预测N2020年= 0.59°C。
现在我们可以计算有限公司2增长率在2020年使用一个方程,乘以E和N通过一些数字称为系数。系数测定看着过去的数据,使用数学方法称为回归。
有限公司2增长率= 0.07 + (0.43×N) + (0.057×E)
= 0.07 + 0.25 + 2.42
= 2.74 ppm
现在想象一下,在2021年,排放可能增加到430亿吨,但也许我们可能感冒了拉尼娜现象N=−1°C。你能出的公司工作吗2增长率将?4
术语表
二氧化碳(有限公司2):↑当我们创建一个气体在大气中燃烧化石燃料。有限公司2是一种温室气体,可以在空中待了许多年。这是气候变化的主要原因。
温室气体:↑气体在大气中可以吸收热量而导致地球变暖。这些自然发生,如二氧化碳和水蒸气,但人类活动是把更多的温室气体排放到空气中导致地球变暖。
碳循环:↑通过nature-plants吸收碳的运动有限公司2从空气中成长,并释放一遍当他们死的时候。海洋里的水溶解有限公司2。这个循环称为碳循环。
化石燃料:↑燃料,如煤、石油和天然气,几百万年前形成的植物和动物死后,成为埋葬。燃烧化石燃料制造有限公司2,到大气中。
厄尔尼诺现象:↑天气模式发生大约每4年。太平洋的温度变暖,这导致许多地区炎热干燥的天气。相反的模式被称为拉尼娜现象,导致世界各地的冷却器温度。
增长率(有限公司2):↑我们知道有更多的公司2每年在空气中,因为我们可以测量它。但几年它增加得更快一些。它改变的量称为“增长率”。
有限公司2预测:↑我们知道公司的数量2空气会逐年增加,但我们不知道到底有多少。我们用碳循环的知识来预测多有限公司2我们将得到。这是我们的公司2预测。
碳预算:↑我们知道,把更多的有限公司2到空气中导致气候变化。通过理解碳循环是如何工作的,我们可以计算出多少有限公司2气候变化将导致一个危险的水平。我们需要确保我们燃烧化石燃料少于这个数量的碳(我们称之为碳预算。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
脚注
1。↑你可以看到这个图,在他们网站上最新的测量:https://scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/
2。↑你可以看到今年的预测(2020):https://www.metoffice.gov.uk/research/climate/seasonal-to-decadal/long-range/forecasts/co2-forecast
3所示。↑https://www.carbonbrief.org/analysis-what-impact-will-the-coronavirus-pandemic-have-on-atmospheric-co2
4所示。↑拉伸和挑战的答案:增长率将是2.091 ppm。你做对了吗?
引用
[1]↑威廉姆斯,j . 2020。计算气候:构建一个世界模型。前面。年轻人8:161。doi: 10.3389 / frym.2019.00161
[2]↑基林,c, D。风笛手,s . C。Bacastow, r . B。民意调查,M。,沃尔夫,t . P。这个,M。,等。2001。“大气交流有限公司2和13有限公司2海洋与陆地生物圈和从1978年到2000年。SIO参考系列即全球方面,”中,没有。01-06 (CA:圣地亚哥斯克里普斯海洋研究所的)。p。88。网上:http://escholarship.org/uc/item/09v319r9
[3]↑贝茨R。琼斯,C。骑士,J。倾覆,r F。和肯尼迪,2016年j。j。厄尔尼诺现象和唱片有限公司2上升。Nat,爬。改变6:806-10。doi: 10.1038 / nclimate3063
[4]↑Friedlingstein, P。琼斯,m . W。奥沙利文,M。,安德鲁·r·M。Hauch, J。彼得斯,g P。,等。2019。2019年全球碳预算。地球系统。科学。数据11:1783 - 838。doi: 10.5194 / essd - 11 - 1783 - 2019
[5]↑Le Quere C。杰克逊,r . B。琼斯,m . W。Smith, a·j·P。、硬饼干。,安德鲁·r·M。,等。2020。暂时减少每日全球有限公司2排放在COVID-19强制监禁。Nat,爬。常。10:647-53。doi: 10.1038 / s41558 - 020 - 0797 - x