۱۳۹۲/۰۸/۱۴

الگوهای جهانی دی اکسید کربن

تصویر متعلق به وبگاه NASA Earth Observatory می‌باشد که توسط Rob Simmon
و Jesse Allen با کمک داده‌های ارائه شده توسط تیم علمی AIRS تهیه شده است.
تقریبن هر گونه بحث درباره گرمایش کره زمین با موضوع دی اکسید کربن آغاز می‌شود و یا به پایان می‌رسد. بخاطر ساختار مولکولی خاص خود، دی اکسید کربن یک گاز گلخانه‌ای محسوب می شود، به این معنا که درحالی که اجازه می‌دهد نور مرئی خورشید از میان جو عبور کند، انرژی فروسرخ آن را جذب و بازتابش می‌کند که باعث افزایش دمای زمین خواهد شد. در حالت تعادل، گازهای گلخانه‌ای مانند عایق عمل می‌کنند که باعث معتدل شدن آب و هوای زمین خواهد شد. بدون این گاز‌ها، دمای متوسط سیاره ما تا ۱۸- درجه سانتیگراد پایین می‌آمد. با این حال، با شروع انقلاب صنعتی، انسان‌ها با سوزاندن سوخت‌های فسیلی و از بین بردن جنگل‌ها، باعث افزایش میزان غلظت دی اکسید کربن موجود در جو شده‌اند. با اضافه کردن گازهای گلخانه‌ای اضافی در جو، ما در حال بالا بردن درجه حرارت این سیاره می‌باشیم که اثرات مخرب گسترده‌ای در پی خواهد داشت. دی اکسید کربن که نه قوی‌ترین و حتی نه فراوان‌ترین گازه گلخانه‌ای موجود در جو، بلکه یکی از ترکیبات بسیار اثرگذاربر روی تغییرات دمای جهانی است. ارتباط نزدیک بین اقلیم و چرخه کربن، دلیلی قانع کننده برای بررسی غلظت دی اکسید کربن موجود در جو می‌باشد. اولین ابزار مستقر در فضا که به طور مستقل و در هر شرایطی، میزان دی اکسید کربن موجود در جو را به صورت شبانه روزی اندازه‌گیری می‌کند، حسگر فروسرخ (AIRS: Atmospheric Infrared Sounder) نصب شده بر روی ماهواره Aqua سازمان ناسا می‌باشد.

نقشه‌ی بالا، غلظت گاز دی اکسید کربن موجود در لایه‌ی وردسپهر (Troposphere) را نشان می‌دهد. در این ناحیه از جو زمین، که از سطح زمین تا ارتفاع حدود ۱۰ تا ۲۰ کیلومتری را شامل می‌شود، دما با افزایش ارتفاع تقریبن به‌صورت یکنواخت کاهش می‌‏یابد و بیشتر پدیده‌های آب و هوایی درون آن رخ می‌دهند. داده‌های این تصویر مربوط به ماه می‌ سال ۲۰۱۳ می‌باشد، زمانی که سطح دی اکسید کربن در جو به بالا‌ترین میزان خود در دست کم ۸۰۰۰۰۰ سال گذشته رسید. بیشترین غلظت‌ها که با رنگ زرد نشان داده شده است، در نیمکره شمالی قرار گرفته‌اند چرا که در ماه می‌، فصل رویش، تازه در نیمکره شمالی در حال آغاز شدن است که در نتیجه گیاهان کمتری برای کربن زدایی از جو وجود خواهد داشت. بر عکس، و به دلیل وجود پوشش گیاهی کافی در تابستان نیمکره جنوبی، غلظت‌ها در این نیمکره به مراتب پایین‌تر است.

ابزارهای AIRS، ۲۳۷۸ طیف مختلف از پرتوی فروسرخ را اندازه گیری می‌کنند. دی اکسید کربن طول موج‌های بسیار خاصی از نور فروسرخ را جذب و بازتابش می‌کند که به آن نوعی اثر انگشت منحصر به فرد را می‌دهد. با اندازه گیری میزان تابش این طیف‌های مشخص از پرتو فروسرخ، AIRS می‌تواند این اثر انگشت را شناسایی و به دانشمندان راهی را برای تخمین غلظت دی اکسید کربن موجود در جو در سطح جهان ارائه کند.

اندازه گیری‌های AIRS نشان می‌دهد که دی اکسید کربن به طور مساوی در سرتاسر زمین توزیع نشده است؛ در مناطقی غلظت‌ها بالا‌تر و در برخی از دیگر مناطق غلظت‌ها پایین‌تر است. حمل و توزیع گاز‌ها در جو توسط جریان‌های جتی (Jet streams)، سیستم‌های بزرگ آب و هوایی و دیگر گردش‌های جوی در مقیاس بزرگ کنترل می‌شود. یافته‌های AIRS پرسش‌های جدیدی را در ارتباط با چگونگی انتقال دی اکسید کربن از یک مکان به مکان دیگر در جو، به صورت افقی و عمودی، مطرح می‌کند. برای پرداختن به این و یا دیگر پرسش‌ها، ناسا در حال آماده شدن برای پرتاب ماهواره‌ای بنام رصدخانه مداری کربن (Orbiting Carbon Observatory) در سال ۲۰۱۴ می‌باشد. این نخستین ماهواره‌ای است که منحصرن برای بررسی و مشاهده‌ی دی اکسید کربن موجود در جو طراحی شده است و این کار را با دقتی بسیار بالا‌تر از ابزار فعلی نصب شده بر روی دیگر ماهواره‌ها انجام خواهد داد.

تصویر متعلق به NOAA Earth System Research Laboratory
بیشتر دانشی که ما در حال حاضر درباره غلظت دی اکسید کربن موجود در جو در اختیار داریم، در ابتدا از یک ایستگاه نظارت که در Mauna Loa جزیره هاوایی توسط Charles David Keeling در سال ۱۹۵۸ برپا شد، بدست آمده است. نمودار روبرو، اندازه گیری‌های صورت پذیرفته توسط این ایستگاه را نشان می‌دهد که در زمانی مشابه (می‌ ۲۰۱۳) ثبت شده است و نشان می‌دهد که غلظت‌ها به میزان ۳۹۹/۷۶ قسمت در میلیون (ppm) به اوج خود رسیده است. قابل ذکر است که در آغاز انقلاب صنعتی، سطح دی اکسید کربن موجود در جو، تنها تقریبا ۲۷۸ قسمت در میلیون بود. اثرات مخربی که افزایش غلظت دی اکسید کربن موجود در جو، بر روی پدیده‌هایی از جمله گرمایش جهانی، تغییر الگوهای آب و هوایی، تغییرات اکوسیستمی و ذوب یخ‌های قطبی گذاشته است، در گزارش جدید ارزیابی پنجم (5th Assessment Report) کمیته‌ی بین المللی بررسی تغییرات اقلیمی (IPCC)، که در ۳۰ سپتامبر منتشر شد، خلاصه شده است. پیش‌تر، آخرین گزارش ارزیابی در سال ۲۰۰۷ منتشر شده بود.