Графическая история изменений концентрации CO2 в атмосфере с течением времени

Как второй по распространённости парниковый газ в нашей атмосфере (после водяного пара), углекислый газ (CO2) стал прямым индикатором измерения изменений климата. Его концентрации варьировались значительно за историю Земли длиной 4,54 миллиарда лет и частично определяли колебания средней температуры нашей планеты.

—

История CO2

Современный научный консенсус описывает эволюцию нашей атмосферы в три стадии.

Примерно в момент формирования Земли наша солнечная система была насыщена гелием и водородом, которые носились по поверхности планеты при очень высоких температурах. Эти молекулы в конечном счёте улетели в космос и их заменой стала наша вторая атмосфера: вулканические выбросы. Извержения распыляли водяной пар, CO2 и аммиак (один азот и три водорода), формируя газовую занавес над поверхностью и ранними водами внизу. CO2 постепенно растворялся в мелководном океане и позволял цианобактериям осуществлять фотосинтез, который выделял кислород. Этот кислород в конце концов накопился до такой степени, что состав атмосферы изменился и большинство микроорганизмов того времени погибло, примерно 2,4 миллиарда лет назад.

CO2 и прошлые климатические эпохи

В качестве ориентира доиндустриальные уровни CO2 составляли около 280 частей на миллион (ppm). Сегодня они почти достигают 426,24 ppm.

Самый дальний по времени период, по которому у нас есть оценочные данные о CO2, относится к ордовикскому периоду, около 500 миллионов лет назад. Тогда концентрация CO2 в атмосфере варьировалась от 3000 до 9000 ppm. Средняя температура была не намного выше нынешней более чем примерно на 10 °C, и те, кто слышал о сценарии «разогретой» Земли, возможно, задумывались, почему он не реализовался тогда. Основными факторами были более низкое солнце и другие изменения орбитальных циклов планеты.

Уровни CO2 определяются несбалансированностью между секвестрацией углерода (закладка в осадках, захват растениями) и выбросами углерода (распад и вулканическая активность). Дисбаланс в этой системе привёл к нисходящей тенденции уровней CO2, что привело к периодам оледенения примерно 300 миллионов лет назад. За этим последовал период интенсивной вулканической активности, который удвоил концентрацию CO2 примерно до 1 000 ppm. Уровни затем снизились, достигнув нынешних значений в эпоху олигоцена, 33–23 миллиона лет назад, когда температуры ещё оставались на 4–6 °C выше нынешних.

Это весьма тревожный факт, поскольку объемы парниковых газов, которые мы уже выбросили, потенциально могут вернуть нас к близким условиям.

Данные CO2 из ледяных кернов

Неоспоримо, что климатическая система является чрезвычайно сложной, с множеством факторов, которые мы ещё не до конца понимаем, поэтому такие утверждения следует принимать с долей осторожности. Кроме того, чем дальше мы заглядываем в прошлое, тем больше неопределённости в данных. Надёжные доказательства «на данный момент» охватывают лишь около 800 000 лет благодаря ледяным кернам, которые дают высокое разрешение записей в виде пузырьков воздуха, запертого под слоем замерзшего снега.

Наивысшие уровни CO2 в недавней истории

Мы используем этот рекорд в качестве базовой линии для сравнения текущих событий, и очевидно, что послеиндустриальный тренд повышения концентраций CO2 просматривается явно. К сожалению, тренд настолько недавний, что последствия ещё не полностью вступили в силу. Задержка между выбросами CO2 и их загрязняющим и нагревающим эффектом составляет около 50 лет, и любые изменения, которые мы наблюдаем сейчас, являются лишь верхушкой айсберга.

Оглядываясь на прошлые эпохи, когда температура была примерно на 2 °C выше нынешней (во время плиоцена, около 3 миллионов лет назад), можно сделать достаточно громкий призыв к действию, учитывая ущерб, который могли бы вызвать ещё два градуса тепла сегодня.

Эта статья первоначально была опубликована 12 августа 2020 года и обновлена 28 августа 2025 года.

Источники

• Inglis, Gordon N., et al. “Descent toward the Icehouse: Eocene sea surface cooling inferred from GDGT distributions.” Paleoceanography 30.7 (2015): 1000-1020

• By Glen Fergus – Own work; data sources are cited below, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1240577