Prima observare directă a efectului de seră

Oamenii de ştiinţă au observat, pentru prima dată, o accentuare a efectului de seră cauzat de emisiile de dioxid de carbon de la suprafața Pământului. Cercetătorii, conduşi de oameni de ştiinţă de la Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) al US Department of Energy, au constatat prin măsurători amplificarea efectului prin care dioxidul de carbon din atmosferă absoarbe radiația termică emisă la suprafața Pământului. Măsurătorile au avut loc pe o perioadă de unsprezece ani în două locuri diferite de pe continentul nord-american. Ei au atribuit procesului de ardere a combustibililor fosili această tendință de creștere a concentraţiilor de CO2 din atmosferă.

Influența CO2 atmosferic asupra echilibrului dintre energia primită de la Soare și căldura degajată de pe Pământ (numit în prezent echilibrul energetic al planetei) este binecunoscută. Până în prezent acest efect nu a fost confirmat experimental în afara laboratoarelor de cercetare. Rezultatele obţinute prin noua cercetare au fost anunţate în data de 25 februarie 2015 în versiunea online a revistei Nature.

Rezultatele obţinute corespund cu estimările teoretice ale efectului de seră ce se datorează activității umane. De asemenea, cercetarea oferă o confirmare în plus a faptului că metodele de calcul utilizate în prezent în cadrul modelelor climatice sunt corecte, mai ales atunci când vine vorba de influenţa CO2.

Oamenii de ştiinţă au măsurat influenţa dioxidului de carbon din atmosferă asupra efectului radiativ al Pământului în două locuri diferite, în Oklahoma și în Alaska North Slope, din anul 2000 şi până la sfârșitul anului 2010. Variaţia efectului radiativ reprezintă o măsură a cât de mult echilibrul energetic al planetei este perturbat de schimbările atmosferice. Un efect radiativ pozitiv apare atunci când Pământul absoarbe o energie de la radiația solară care este mai mare decât energia pe care o emite înapoi în spațiu sub formă de radiaţie termică. Efectul poate fi măsurat la suprafața Pământului sau la înălţime, în atmosferă. În această cercetare oamenii de ştiinţă s-au concentrat asupra efectului de la suprafaţa Pământului.

Ei au descoperit că CO2 a fost responsabil pentru o creştere semnificativă a efectului radiativ în ambele locuri, cu aproximativ două zecimi de watt pe metru pătrat pe deceniu. Ei au corelat această tendință de creștere a efectului radiativ cu creşterea concentraţiei de C02 din atmosfera, cu 22 părţi la un milion, între anii 2000 și 2010. În conformitate cu un model computerizat care a urmărit sursele de CO2 din întreaga lume, o mare parte din cantitatea de CO2 provine din arderea combustibililor fosili.

Imagine din Geita, Tanzania. Credit Panorimio.

„Noi am observat, pentru prima dată, amplificarea efectului de seră, deoarece există mai mult CO2 în atmosferă care absoarbe ceea ce emite Pământul ca răspuns la radiația solară pe care o primeşte”, declară Daniel Feldman, un om de ştiinţă din cadrul Earth Sciences Division al Berkeley Lab și autorul principal al articolului din Nature.

„Multe alte studii au arătat creşterea concentrațiilor atmosferice de CO2, dar studiul nostru evidenţiază legătura importantă dintre aceste concentrații și energia primită în sistem sau efectul de seră”, adaugă Feldman.

Feldman a condus cercetarea efectuată cu ajutorul colegilor de la Berkeley Lab, Bill Collins și Margaret Torn, precum şi cu ajutorul lui Jonathan Gero de la University of Wisconsin-Madison, Timothy Shippert de la Pacific Northwest National Laboratory și Eli Mlawer de la Atmospheric and Environmental Research.

Oamenii de ştiinţă au folosit instrumente spectroscopice incredibil de precise din cadrul Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Climate Research Facility. Aceste instrumente, aflate în siturile de cercetare ARM din Oklahoma și Alaska, măsoară energia termică în infraroșu care străbate atmosfera şi care ajunge până la suprafața Pământului. Ele pot detecta semnătura spectrală unică a energiei în infraroșu de la CO2.

Alte instrumente de măsură din cele două locații au detectat semnăturile unice ale unor formațiuni naturale care pot emite, de asemenea, energie în infraroșu, cum ar fi norii și vaporii de apă. Prin analiza acestor măsurători oamenii de ştiinţă au putut izola semnalele atribuite exclusiv CO2.

„Am măsurat radiaţiile sub formă de energie în infraroșu. În continuare ne-am concentrat asupra altor factori care ar putea influența măsurătorile noastre, cum ar fi starea vremii din regiunile respective”, declară Feldman.

Rezultatul este reprezentat de două serii de măsurători ce au avut loc într-o anumită perioadă de timp, în două locații diferite. Fiecare serie de măsurători se întinde din anul 2000 până la sfârșitul anului 2010, totalizând 3.300 de măsurători în Alaska şi 8.300 măsurători în Oklahoma.

Ambele serii de măsurători au arătat aceeași tendință: CO2 atmosferic emite o energie în infraroșu tot mai mare, având o valoare de 0,2 W/m2 pe deceniu. Această creștere reprezintă aproximativ zece la sută din contribuţia tuturor surselor de energie în infraroșu, cum ar fi norii și vaporii de apă.

Pe baza unei analize a datelor din sistemul CarbonTracker al National Oceanic and Atmospheric Administration, oamenii de ştiinţă au corelat această creştere a efectului radiativ cu arderea combustibililor fosili și incendiilor.

De asemenea, măsurătorile le-au permis oamenilor de ştiinţă să detecteze, pentru prima dată, influența fotosintezei asupra echilibrului energetic de la suprafața Pământului. Ei au descoperit că efectul radiativ atribuit CO2 se reduce primăvara atunci când procesul de fotosinteză absoarbe o cantitate mai mare de gaze cu efect de seră.

Pentru a efectua o parte din cercetări, oamenii de ştiinţă au folosit National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) din cadrul Berkeley Lab.

Traducere şi adaptare după It’s Real. First Direct Observation of Carbon Dioxide’s Increasing Greenhouse Effect