НАСА объяснило появление лишних 2,5 гигатонн CO₂ в атмосфере в 2015 году

Из-за колебания температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана каждый из трёх тропических регионов в 2015-2016 годы выбросил в атмосферу рекордное количество CO₂

С начала 19 века количество CO₂ в атмосфере Земли непрерывно увеличивается каждый год. До Великой индустриальной революции в атмосфере было примерно 595 гигатонн углерода в форме CO₂, а сейчас это количество составляет 850 гигатонн.

Мировой океан и суша каждый год перерабатывают примерно половину выбросов CO₂, которые происходят в результате человеческой жизнедеятельности. В разные годы процент переработки составляет от 20% до 80%. Непереработанный CO₂ накапливается в атмосфере, с каждым годом увеличивая углеродный баланс и усиливая «парниковый эффект».

Но в 2015-2016 годах случилось странное событие, что ранее зафиксировало Национальное управление океанических и атмосферных исследований США. В эти годы содержание CO₂ в атмосфере резко подскочило до максимального уровня за последние 2000 лет, хотя выбросы от человеческой деятельности остались на прежнем уровне. Сейчас НАСА объяснило этот феномен благодаря анализу показаний с нового спутника Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) — первой и единственной обсерватории НАСА для мониторинга CO₂.

Национальное управление океанических и атмосферных исследований предполагало, что выброс «лишних» 2,5 гигатонн CO₂ и рекордный скачок содержания углекислого газа в атмосфере с последующим парниковым эффектом и природными катаклизмами по всему земному шару — это проявление эффекта Эль-Ниньо, то есть цикличных колебаний температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана. Известно, что Эль-Ниньо оказывает значительное влияние на климат Земли. Из-за колебания температуры возникает течение Эль-Ниньо, когда область нагретых приповерхностных вод смещается к востоку. При этом ослабевают или вообще прекращаются пассаты, замедляется подъём к поверхности глубинных вод в восточной части Тихого океана, у берегов Перу.

Предполагалось, что повышение уровня CO₂ как-то связано с Эль-Ниньо. Но была непонятна конкретная цепочка взаимосвязей, которая привела к таким последствиям. Спутник OCO-2 внёс ясность: теперь эти климатические эффекты можно связать между собой.


Обсерватория OCO-2. Рендер: NASA / JPL-Caltech

Анализ данных после первых 28 месяцев работы обсерватории OCO-2 позволил сделать вывод, что Эль-Ниньо вызвал аномальное повышение температуры и засуху в тропических регионах Южной Америки, Африки и Индонезии. В 2015-2016 годах течение Эль-Ниньо было сильнейшим с 1950-х годов, поэтому и эффект проявился настолько резко. В Южной Америке случилась сильнейшая засуха за последние 30 лет, температура тоже была выше нормы. Экстремальные погодные условия подавили растительность и уменьшили объём фотосинтеза, из-за чего деревья и растения извлекли меньше углекислого газа из атмосферы. Соответственно, баланс поглощённого и освобождённого CO₂ сдвинулся в отрицательную сторону.

В Африке Эль-Ниньо проявился иначе. Там количество осадков осталось на нормальном уровне, а вот температура оказалась гораздо выше среднего. В горячей атмосфере погибшие деревья и растения начали быстрее разлагаться, увеличив выбросы углекислого газа в атмосферу. Хотя эффект проявился иначе, но результат оказался таким же: лишние 0,8 гигатонны углерода в атмосфере.

В результате в 2015 году эти тропические регионы выбросили в атмосферу на 2,5 ± 0,34 гигатонны CO₂ больше, чем 2011 году (по балансу). Хотя обычно количество углерода в атмосфере в предыдущие годы увеличивалось в среднем на 4 гигатонны, в 2015 году оно увеличилось сразу на 6,3 гигатонны, хотя выбросы в результате человеческой деятельности остались на прежнем уровне.

В общей сложности выбросы углерода с территории земной суши в 2015 году из-за Эль-Ниньо выросли на 3 гигатонны, из них более 80% (2,5 гигатонны) обеспечили именно вышеуказанные тропические регионы.

Сравнение с 2011 годом проводилось по данным японского спутника Greenhouse Gases Observing Satellite (GOSAT). Шесть лет назад климат в тех районах был нормальным, а количество поглощённого и освобождённого углекислого газа было сбалансированным.

Спутник OCO-2 продолжит работу: он способен делать до 100 000 измерений в сутки концентрации углекислого газа в разных районах Земли.

Научная статья опубликована 13 октября 2017 года в журнале Science (doi:10.1126/science.aam5690).