Globálny uhlíkový projekt (GCP) každoročne zostavuje aktualizovaný globálny uhlíkový rozpočet, ktorý syntetizuje najnovšie odhady antropogénnych emisií CO2, pozemných a oceánskych ponorov a rýchlosti rastu atmosférického CO2. Zvyšok medzi týmito položkami, označovaný ako nerovnováha globálneho uhlíkového rozpočtu, odráža agregované nepresnosti jednotlivých odhadov komponentov. Presná kvantifikácia antropogénnych emisií CO2 a ich prerozdelenia medzi hlavné uhlíkové rezervoáre Zeme (atmosféra, oceány a suchozemská biosféra) je kľúčová pre sledovanie pokroku v zmierňovaní klimatických zmien, informovanie o klimatickej politike a projekcie budúcich klimatických trajektórií. Najnovšie zistenia z výskumu poukazujú na výrazné zníženie tejto nerovnováhy, čo naznačuje zlepšené vedecké chápanie uhlíkového cyklu Zeme.

Čo je nerovnováha uhlíkového rozpočtu?

CO2 sa do atmosféry uvoľňuje spaľovaním fosílnych palív, priemyselnými procesmi a zmenami vo využívaní pôdy. Prírodné ponory čiastočne kompenzujú tieto emisie, pričom oceány absorbujú približne 25% a suchozemské ekosystémy 30%, zatiaľ čo zvyšných 45% sa hromadí v atmosfére. Na globálnej úrovni existuje hmotnostná bilancia medzi ročnými emisiami, ponormi a ročnou rýchlosťou rastu CO2 v atmosfére. Zvyšková nerovnováha, označená ako BI, kvantifikuje našu neschopnosť uzavrieť rozpočet tokov naprieč uhlíkovými rezervoármi Zeme. Matematicky je nerovnováha (BI) definovaná ako: BI = Emisie (fosílne palivá + zmeny využívania pôdy) – Ponory (oceánsky + pozemný + karbonizácia cementu) – Ročná rýchlosť rastu CO2 v atmosfére. Táto nerovnováha kvantifikuje súčet chýb vo všetkých komponentoch toku, slúžiac ako metrika nedokonalostí údajov a medzier v našom chápaní súčasného uhlíkového cyklu.

Korekcia rýchlosti rastu CO2 v atmosfére

Doteraz sa odhady rýchlosti rastu získané z meraní z fľašiek z morskej hraničnej vrstvy (MBL) považovali za vysoko presné, a preto sa nerovnováha často pripisovala najmä nepresnostiam v iných komponentoch, obzvlášť v pozemných a oceánskych ponoroch. Zdroje však zdôrazňujú, že hoci sú merania MBL veľmi presné, pri odhade celoatmosférickej rýchlosti rastu vznikajú chyby v dôsledku riedkeho priestorovo-časového vzorkovania a metodologických predpokladov, ako je napríklad predpoklad okamžitého miešania. Troposféra sa mieša dobre v priebehu roka, zatiaľ čo stratosféra si vymieňa vzduch s troposférou pomaly, v priebehu 2–4 rokov. Na nápravu týchto nezrovnalostí boli použité dva modely inverzie atmosférického toku: Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) a Jena CarboScope (CS). Tieto modely optimalizujú emisie a ponory tak, aby zodpovedali meraniam zmiešavacieho pomeru, pričom zahŕňajú efekty výmeny stratosféra-troposféra (STE) a ďalšie dynamiky atmosférického transportu. Tieto korekcie znížili strednú kvadratickú odchýlku (RMS) nerovnováhy z 0,76 PgC yr⁻¹ až o 25% (na 0,57 PgC yr⁻¹ pre CAMS a 0,58 PgC yr⁻¹ pre Jena CS). Dokonca aj v rokoch s výraznými anomáliami, ako bola erupcia sopky Mount Pinatubo v roku 1991 a silné El Niño v roku 1998, ktoré historicky predstavovali výzvu pre modely, došlo po korekcii k zmysluplnému zníženiu extrémov nerovnováhy. Tieto vylepšenia demonštrujú, že neistoty v rýchlosti rastu atmosféry tvoria podstatnú časť celkovej chyby nerovnováhy a že modely zdola nahor sú presnejšie, než sa doteraz predpokladalo.

Zlepšenia v procesných modeloch a inventúrach

Okrem korekcií rýchlosti rastu prispeli k zníženiu nerovnováhy aj vylepšenia samotných komponentov uhlíkového rozpočtu, ktoré GCP každoročne aktualizuje. Analýza zmien medzi správami GCP z rokov 2017 a 2023 ukázala celkové zníženie nerovnováhy o 16% (z 0,91 na 0,76 PgC yr⁻¹). Tieto „zlepšenia zdola nahor“ zahŕňajú:

• Zvýšenie veľkosti súboru modelov: Napríklad počet modelov dynamickej globálnej vegetácie (DGVMs) pre pozemný ponor vzrástol z 15 na 20 a počet oceánsko-biogeochemických modelov (OBGCMs) z 8 na 10.
• Zlepšenie forsujúcich dát a rozlíšenia modelov: Modely oceánov v správe GCP 2023 zahŕňali modely s 75 vertikálnymi vrstvami v porovnaní s maximom 51 vrstiev v správe GCP 2017.
• Zahrnutie nových procesov uhlíkového cyklu: Napríklad lepšie zohľadnenie vplyvu difúzneho žiarenia na produktivitu rastlín, simulácia vznietenia a potlačenia požiarov, zahrnutie rašelinových požiarov, zberu dreva a dusíkatého hnojenia. Cementová karbonizácia bola tiež zahrnutá do rozpočtu od správy GCP 2020, čo predstavuje významný ponor CO2.

Celkové zníženie a jeho význam Kombináciou korekcií celoatmosférickej rýchlosti rastu s vylepšeniami komponentných modelov medzi správami GCP 2017 a GCP 2023 sa dosiahlo výrazné zníženie RMS nerovnováhy z 0,91 PgC yr⁻¹ na 0,57 PgC yr⁻¹, čo predstavuje 37% zníženie nerovnováhy. Táto znížená nerovnováha, ktorá sa približuje k rozsahu neistôt v ročných emisiách fosílnych palív (0,5 PgC yr⁻¹) alebo zníženia emisií počas pandémie COVID-19 (0,55 PgC yr⁻¹), naznačuje, že globálna nerovnováha uhlíkového rozpočtu sa môže v budúcnosti stať čoraz silnejším nástrojom na sledovanie veľkých zmien v antropogénnych emisiách. Celkovo tieto výsledky signalizujú zlepšené pochopenie a čoraz presnejšiu reprezentáciu uhlíkového cyklu Zeme prostredníctvom procesných modelov a inventúr emisií, čo by malo zlepšiť budúce klimatické projekcie a monitorovanie antropogénnych emisií. Globálne zhodnotenie Parížskej dohody si vyžaduje naliehavé vedecké spresnenie chápania uhlíkového cyklu pre efektívnu tvorbu politiky. Tento pokrok predstavuje dôležitý krok vpred. JRi