• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Modelowanie komputerowe zapowiada uwalnianie węgla do atmosfery

    16.09.2011. 16:37
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Wyniki nowych, międzynarodowych badań sugerują, że zmiany w klimacie Ziemi spowodują pod koniec XXI w. uwalnianie do atmosfery Ziemi miliardów ton węgla uwięzionego w zmarzlinie na dużych szerokościach geograficznych. Badania, których wyniki zaprezentowano w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ujawniają że uwalnianie węgla może z kolei przyspieszyć globalne ocieplenie. Prace zostały dofinansowane z projektu COMBINE (Kompleksowe modelowanie systemu Ziemi w celu lepszego prognozowania i przewidywania klimatu), który otrzymał niemal 8 mln EUR z tematu "Środowisko" Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

    Wykorzystując modelowanie komputerowe w ośrodku superkomputerowym Komisji ds. Alternatywnych Źródeł Energii i Energii Atomowej we Francji, naukowcy z Francji, Kanady, USA i Wlk. Brytanii odkryli również, że ocieplanie się gleby może spowodować jej przemianę na dużych szerokościach geograficznych z biotopu obniżającego ilość dwutlenku węgla (CO2) w jego źródło.

    Zespół, pracujący pod kierunkiem Charlesa Kovena z Krajowego Laboratorium im. Lawrence'a Berkeley'a (Berkeley Lab), amerykańskiego Departamentu Energii, twierdzi, że uzyskane wyniki przeczą wnioskom z porównania modeli, jakie zawarto w czwartym raporcie Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu z 2007 r. Wedle naukowców porównanie wskazuje, że zmiany klimatu pobudzą na dużych szerokościach geograficznych rozwój roślinności, która pochłonie więcej węgla z atmosfery niż uwolni się go z topniejącej zmarzliny.

    Jednakże najnowszy model obejmuje szczegółowe procesy gromadzenia się węgla w glebie na dużych szerokościach geograficznych na przestrzeni czasu oraz sposób jego uwalniania przez topniejącą zmarzlinę. Procesy te dały podstawę do wprowadzenia do nowego modelu znacznie większych ilości węgla niż w przypadku jego poprzedników i dają wgląd w podatność węgla na rozkład wraz z ocieplaniem się gleby.

    Zespół przeprowadził cztery symulacje dla okresu od 1860 r. do 2100 r., wykorzystując w każdej z nich rozmaite zestawy procesów. Naukowcy dodali również "umiarkowany" scenariusz zmian klimatu, który spowodował skok temperatury o 8°C do 2100 r., wyższy niż średnia międzynarodowa.

    Opierając się na odkryciach poczynionych na podstawie modelu, zespół twierdzi, że zwiększenie absorpcji węgla przez bujniejszą roślinność zostanie zniwelowane przez uwalnianie większych ilości węgla do atmosfery.

    "Ujęcie procesów zmarzliny okazuje się mieć istotne znaczenie" - mówi dr Koven. "Wcześniejsze modele miały tendencję do radykalnego niedoceniania ilości węgla w glebie na dużych szerokościach geograficznych, ponieważ brakowało w nich procesów wbudowywania się węgla w glebę. Dane wejściowe naszego modelu obejmują większą ilość węgla w glebie, pokazując, że jest znacznie więcej do stracenia z powodu globalnego ocieplenia."

    Dr Koven oszacował wspólnie z kolegami ilość CO2 i metanu, jaką mogą uwolnić lądowe ekosystemy borealne i arktyczne wskutek zmian klimatu. Naukowcy twierdzą, że ekosystemy te odgrywają zasadniczą rolę w globalnym obiegu węgla, gdyż są bogate w węgiel organiczny w glebie, który przez tysiąclecia wbudowywał się w zamarzniętą glebę i warstwy torfu.

    Podkreślają, że większość tego węgla jest obecnie uwięziona i nie jest zawracana do obiegu. Aczkolwiek dodają, że część z tych zasobów może zostać uwolniona wraz z ociepleniem klimatu. Taki scenariusz mógłby stanowić pozytywne sprzężenie zwrotne wobec globalnych zmian klimatu.

    Tymczasem w toku badań odkryto również nieznaczny wzrost uwalniania metanu. "Istnieje takie przekonanie, że topnienie zmarzliny spowoduje uwalnianie metanu" - mówi dr Koven. "Niemniej to czy węgiel pojawi się jako CO2 czy też metan uzależnione jest od hydrologii i innych pomniejszych procesów, których modele nie za bardzo są w stanie ująć. Możliwe, że ocieplanie się na dużych szerokościach geograficznych prowadzi do wysychania wielu regionów, a przez to do mniejszych emisji metanu, i to tak naprawdę odkryliśmy."

    Naukowcy twierdzą, że potrzebne są dalsze prace w celu pogłębienia wiedzy na temat procesów powodujących uwalnianie węgla z warstw gleby, które są stale zamarznięte lub sezonowo zamarzają i rozmarzają.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Scenariusze RCP (representative concentration pathways) - cztery scenariusze zmian koncentracji dwutlenku węgla, które zostały zaakceptowane przez Międzyrządowy Zespół do spraw Zmian Klimatu w projekcie porównania globalnych modeli klimatu (tzw. projekt CMIP5) Postulat 100% energii odnawialnej pojawił się w związku z globalnym ociepleniem i innymi problemami ekologicznymi (np. zanieczyszczeniem powietrza) oraz gospodarczymi (np. wyczerpywanie się energetycznych surowców nieodnawialnych). Wzrost wykorzystywania odnawialnych źródeł energii następuje znacznie szybciej, niż ktokolwiek to przewidywał. Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu stwierdził, że jest niewiele technologicznych granic integracji portfela technologii odnawialnych źródeł energii, aby zapewnić z nich większość całkowitego światowego zapotrzebowania na energię. Mark Z. Jacobson twierdzi, że rozpoczęcie produkcji całej nowej energii tylko z wiatru, energii słonecznej oraz energii wodnej jest możliwe w 2030 r., a istniejący system dostaw energii może zostać zastąpiony całkowicie do 2050 r. Przeszkody w realizacji planu 100% energii odnawialnej są postrzegane jako "przede wszystkim społeczne i polityczne, a nie technologiczne lub ekonomiczne". Jacobson wskazuje, że koszty energii z wiatru, słońca, wody powinny być podobne do dzisiejszych kosztów energii. Europejska Rada ds. Energii Odnawialnej (EREC) wskzuje, że Unia Europejska może do 2050 zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych o ponad 90% jeśli cała produkcję energii przestawi na źródła odnawialne. EdGCM jest modelem ogólnej cyrkulacji atmosfery (ang. Global Circulation Model, w skrócie GCM) napisanym w celach edukacyjnych. Model może być uruchamiany na PC, ma wbudowany prosty interfejs graficzny i bazę danych i może być wykorzystany do badań zmian klimatu. Jest oparty na modelu z NASA Goddard - GISS Model II. Pozwala nauczycielom i uczniom wyrobić intuicję dotyczącą współczesnych problemów klimatycznych i zapoznanie się z narzędziami wykorzystywanymi przez naukowców w badaniach zmian klimatu.


    Aeronomy of Ice in the Mesosphere (AIM) – satelita NASA należący do programu Explorer, służący do badania tworzących się w mezosferze obłoków srebrzystych. Został umieszczony na orbicie okołobiegunowej na wysokości 600 km nad Ziemią. Zadaniem projektu jest ustalenie przyczyny tworzenia się i zmienności obłoków srebrzystych, określenie związków między nimi a meteorologią mezosfery w obszarach polarnych. Chmury te są obiektem szczególnego zainteresowania naukowców, gdyż zaobserwowany w ostatnich latach wzrost częstotliwości ich występowania oraz pojawianie się ich w coraz niższych szerokościach geograficznych mogą być spowodowane zmianami klimatu. Troposfera – najniższa i najcieńsza warstwa atmosfery ziemskiej, stanowi ok. 80% jej całkowitej masy. Górna jej granica zmienia się w zależności od pory roku i od szerokości geograficznej. Nad biegunami sięga ona do 7 km w zimie i do 9 km w lecie. W umiarkowanych szerokościach geograficznych od 10 km w zimie do 13 km w lecie. Nad równikiem zasięg troposfery waha się od 15 do 18 km przez cały rok. Zróżnicowana grubość troposfery wynika z różnic nagrzewania się obszarów leżących na różnych szerokościach geograficznych oraz różnej wartości siły odśrodkowej działającej na cząsteczki powietrza.

    Efekt tęczówki w meteorologii – kontrowersyjny mechanizm klimatycznego sprzężenia zwrotnego wiążącego parę wodną, temperaturę oceanu i pokrywę wysokich chmur w tropikach. Według tej hipotezy klimatycznej zwiększona temperatura oceanu związana z globalnym ociepleniem prowadzi do zmniejszenia pokrywy chmur w atmosferze tropikalnej. W związku z tym powierzchnia ziemi może wyemitować więcej energii cieplnej – co prowadzi do oziębienia. Wobec tego zwiększona ilość pary wodnej, w tej hipotezie, prowadzi do stabilizacji klimatu. Nazwa tęczówka jest analogią do fizjologii oka, którego tęczówka może się zwężac lub rozszerzać regulując ilość dochodzącego światła. Nierównowagowe symulacje klimatu (ang. transient climate simulation) – symulacje zachowania atmosfery lub oceanu dla określonego czasu za pomocą modelu ogólnej cyrkulacji. W takich symulacjach zmienia się koncentrację gazów cieplarnianych w sposób ciągły starając się przybliżyć jak najbardziej realistycznie sytuację (np koncentracje gazów cieplarnianych w danym roku). Obecnie (2006) zazwyczaj modeluje się okres 1850-2100. Tego typu obliczenia numeryczne trzeba skontrastować z tzw. równowagowymi symulacjami klimatu.

    Tara Oceans – wyprawa badawcza na statku Tara, mająca na celu szczegółowe poznanie górnej warstwy oceanów – do 200 m głębokości. Badania koncentrują się m.in. na badaniu planktonicznych protistów i roślin, a zwłaszcza relacji fitoplanktonu ze zmianami stężenia dwutlenku węgla i związanym z nimi globalnym ociepleniem i zakwaszeniem wód. Wśród innych badanych zagadnień przewidywane są również badania raf koralowych. Rezultaty przeprowadzonych badań mogą przyczynić się do lepszego poznania wczesnych etapów ewolucji życia na Ziemi, globalnych cykli biogeochemicznych oraz zrozumienia funkcjonowania klimatu i skutków jego zmian. Pod pojęciem klimat rozumie się średni stan atmosfery i oceanu w skalach od kilku lat do milionów lat. Zmiany klimatu wynikają z czynników zewnętrznych takich jak ilość dochodzącego promieniowania słonecznego lub czynników wewnętrznych takich jak działalność człowieka (zmiany antropogeniczne) lub wpływ czynników naturalnych. W ostatnich latach termin „ogólna zmiana klimatu”, używany jest w kontekście globalnego ocieplenia i wzrostu temperatury na powierzchni Ziemi, ale rozważane są scenariusze powodujące oziębienie powierzchni Ziemi (np. wywołane odbiciem energii słonecznej od zwiększonej pokrywy chmur lub aerozoli atmosferycznych).

    Reanaliza meteorologiczna (reintegracja) to powtórne przeanalizowanie długich szeregów czasowych pomiarów meteorologicznych (np temperatury ziemi) w skali globu lub w skali regionalnej. Ma na celu odrzucenie błędnych wyników pomiarowych i integrację danych pomiarowych z różnych obserwacji. Reanaliza meteorologiczna umożliwia badanie zmian klimatu na podstawie pomiarów, a nie badanie zmian wynikających z innych czynników takich jak zmiany technik pomiarowych.

    Typy klimatów – jednostki stosowane w klasyfikacji klimatu. Odznaczają się charakterystycznymi cechami przebiegu elementów klimatu odmiennymi od innych typów; ten sam typ klimatu może występować w różnych obszarach geograficznych, w przeciwieństwie do regionów klimatycznych. Pojęcie "Typ klimatu" zostało wprowadzone do klimatologii pod koniec XIX wieku przez Wladimira Köppena, niezależnie od stref klimatycznych.

    Piąty Raport IPCC (The Fifth Assessment Report of the IPCC; w skrócie AR5) - piąty raport podsumowujący obecne i przewidywane zmiany klimatu opracowywany przez Międzyrządowy Zespół do spraw Zmian Klimatu (IPCC). Czwarty Raport IPCC (The Fourth Assessment Report of the IPCC; w skrócie AR4) - czwarty raport podsumowujący zmiany klimatu, raporty są publikowane przez Międzyrządowy Zespół do spraw Zmian Klimatu (IPCC).

    Interpluwiał – okres suchy (ze zmniejszoną ilością opadów atmosferycznych), występujący w niskich szerokościach geograficznych, oddzielający od siebie kolejne pluwiały. Model ogólnej cyrkulacji (ang. global climate model or general circulation model, w skrócie GCM) - model numeryczny opisujący zachowanie się klimatu na podstawie równań mechaniki płynów oraz innych równań fizyki i chemii opisujących procesy istotne z punktu widzenia zmian klimatu.

    Dodano: 16.09.2011. 16:37  


    Najnowsze