تقریبا هر گونه بحث درباره گرمایش کره زمین با موضوع دی اکسید کربن آغاز می‌شود و یا با آن به پایان می‌رسد. دی اکسید کربن بخاطر ساختار مولکولی خاص خود یک گاز گلخانه‌ای محسوب می شود، به این معنا که درحالی که این گاز اجازه می‌دهد نور مرئی خورشید از میان جو عبور کند، انرژی فروسرخ آن را جذب و بازتابش می‌کند. این عامل باعث افزایش دمای زمین خواهد شد. در حالت تعادل، گازهای گلخانه‌ای مانند عایق عمل می‌کنند که این عامل باعث معتدل شدن آب و هوای زمین خواهد شد. بدون این گاز‌ها، دمای متوسط سیاره‌ی ما تا ۱۸- درجه سانتیگراد پایین می‌آمد. اما با شروع انقلاب صنعتی، انسان‌ها با سوزاندن سوخت‌های فسیلی و از بین بردن جنگل‌ها، باعث افزایش میزان غلظت دی اکسید کربن موجود در جو شدند. با اضافه شدن گازهای گلخانه‌ای مازاد به جو زمین، درجه حرارت این سیاره در حال بالا رفتن می‌باشد که اثرات مخرب گسترده‌ای در پی خواهد داشت. دی اکسید کربن نه تنها قوی‌ترین و فراوان‌ترین گاز گلخانه‌ای موجود در جو زمین، که یکی از ترکیبات بسیار اثرگذار بر روی تغییرات دمای جهانی است. وجود 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 شبانه‌روزی اندازه‌گیری می‌کند، حسگر فروسرخ (AIRS: Atmospheric Infrared Sounder) نصب شده بر روی ماهواره Aqua سازمان ناسا می‌باشد.
 |
تصویر متعلق به NOAA Earth System Research Laboratory
|
نقشه‌ی بالا، غلظت گاز دی اکسید کربن موجود در لایه‌ی وردسپهر (Troposphere) را نشان می‌دهد. در این لایه از جو زمین، که از سطح زمین و تا ارتفاع حدودا ۱۰ تا ۲۰ کیلومتری را شامل می‌شود، دما با افزایش ارتفاع تقریبا به‌صورت یکنواخت کاهش مییابد. بیشتر پدیده‌های آب و هوایی درون این لایه رخ می‌دهند. داده‌های این تصویر مربوط به ماه ازدیبهشت ۱۳۹۲ می‌باشد. در آن بازه زمانی غلظت دی اکسید کربن در جو به بالا‌ترین میزان خود در دست کم ۸۰۰,۰۰۰ سال گذشته رسید. بیشترین غلظتها که با رنگ زرد نشان داده شده است، در نیمکره شمالی قرار گرفته‌اند چرا که در اردیبهشت ماه، 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 اندازه‌گیری 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 می‌دهد. با اندازه‌گیری 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 کل جو زمین توزیع نشده است؛ در مناطقی غلظت این گاز بالا‌تر و در برخی دیگر مناطق غلظتها پایین‌تر است. انتقال و توزیع گاز‌ها در جو توسط جریان‌های جتی (Jet streams)، سیستم‌های آب و هوایی در مقیاس بالا و دیگر گردش‌های جوی 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 دیگر پرسش‌ها موجود، در سال ۱۳۹۳ ناسا ماهواره‌ای را بنام رصدخانه مداری کربن (Orbiting Carbon Observatory) به فضا پرتاب کرد. این نخستین ماهواره‌ای است که منحصرا برای بررسی و مشاهده‌ی تغییرات دی اکسید کربن در جو زمین طراحی شده است. این ماهواره تغییرات موجود را با دقتی بسیار بالا‌تر از ابزار فعلی نصب شده بر روی دیگر ماهواره‌ها انجام می‌دهد.
ابزارهای AIRS، ۲۳۷۸ طیف مختلف از پرتوی فروسرخ را اندازه‌گیری 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 می‌دهد. با اندازه‌گیری 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 کل جو زمین توزیع نشده است؛ در مناطقی غلظت این گاز بالا‌تر و در برخی دیگر مناطق غلظتها پایین‌تر است. انتقال و توزیع گاز‌ها در جو توسط جریان‌های جتی (Jet streams)، سیستم‌های آب و هوایی در مقیاس بالا و دیگر گردش‌های جوی 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 دیگر پرسش‌ها موجود، در سال ۱۳۹۳ ناسا ماهواره‌ای را بنام رصدخانه مداری کربن (Orbiting Carbon Observatory) به فضا پرتاب کرد. این نخستین ماهواره‌ای است که منحصرا برای بررسی و مشاهده‌ی تغییرات دی اکسید کربن در جو زمین طراحی شده است. این ماهواره تغییرات موجود را با دقتی بسیار بالا‌تر از ابزار فعلی نصب شده بر روی دیگر ماهواره‌ها انجام می‌دهد.
 |
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.
|
بیشتر دانشی که ما در حال حاضر درباره غلظت دی اکسید کربن موجود در جو در اختیار داریم، در ابتدا به کمک یک ایستگاه نظارتی که در Mauna Loa جزیره هاوایی توسط Charles David Keeling و در سال ۱۳۳۷/۱۹۵۸ برپا شد، بدست آمده است. نمودار بالا، اندازه گیری‌های صورت پذیرفته توسط این ایستگاه را در اردیبهشت ۱۳۹۲ نشان می‌دهد. با توجه به اندازه‌گیری‌های صورت گرفته غلظت دی اکسید کربن در جو در این تاریخ تا ۳۹۹/۷۶ قسمت در میلیون (ppm) بالا رفت. این در حالی است که در آغاز انقلاب صنعتی، سطح گاز دی اکسید کربن در جو زمین، تنها نزدیک به 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 ارزیابی پنجم (5th Assessment Report) کمیته‌ی بین المللی بررسی تغییرات اقلیمی (IPCC) خلاصه شده است. پیش‌تر، آخرین گزارش ارزیابی در سال ۱۳۸۶/۲۰۰۷ منتشر شده 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 ارزیابی پنجم (5th Assessment Report) کمیته‌ی بین المللی بررسی تغییرات اقلیمی (IPCC) خلاصه شده است. پیش‌تر، آخرین گزارش ارزیابی در سال ۱۳۸۶/۲۰۰۷ منتشر شده بود.
