В науке только одна вещь может быть лучше прямых измерений, сделанных в реальном мире – это множество независимых измерений, говорящих об одном и том же. Существует много линий опытных доказательств, обнаруживающих человеческий след в глобальном потеплении.

Человеческий след в атмосферном диоксиде углерода

То, что рост уровня диоксида углерода является результатом антропогенной эмиссии СО2, должно быть очевидно из сравнения уровней СО2 с эмиссией СО2:


Рис. 1 Уровни СО2 (зеленая линия - Law Dome, Восточная Антарктида и синяя линия – Мауна Лоа, Гавайи) и совокупная эмиссия СО2(красная линия – CDIAC).

Подтверждение того, что растущие уровни диоксида углерода являются результатом антропогенной эмиссии, получается из анализа видов углерода в воздухе. Атом углерода имеет несколько разных изотопов (т.е. разное число нейтронов). Углерод 12 имеет 6 нейтронов, углерод 13 имеет 7 нейтронов. Соотношение изотопов С13/С12 в растениях ниже, чем в атмосфере. Если поступающий в атмосферу СО2 образуется из ископаемого топлива, соотношение С13/С12 должно снижаться. Это и происходит в действительности (Ghosh 2003), и тренд этого процесса соответствует тренду глобальной эмиссии.


Рис. 2 Годовая глобальная эмиссия СО2 от сжигания ископаемого топлива и производства цемента Гт/год (черная линия), годовые средние значения соотношения С13/С12 в атмосферном СО2 в Мауна Лоа с 1981 по 2002 (красная линия) (IPCC AR4).

Еще одно подтверждение дает анализ уровня кислорода в атмосфере. При сжигании ископаемого топлива углерод из топлива соединяется с атмосферным кислородом, образуя диоксид углерода. По мере роста уровня СО2 а атмосфере, уровень кислорода снижается. Наблюдения показывают снижение уровня кислорода со скоростью, соответствующей сжиганию ископаемых видов топлива.


Рис. 3 Концентрации СО2 из Мауна Лоа, Гавайи (черная линия) и Baring Hea, Новая Зеландия (темно-синяя линия). В нижнем правом углу данные замеров уровня кислорода в атмосфере из Alert, Канада (розовая линия) и Cape Gri, Австралия (голубая линия) (IPCC AR4 2.3.1 adapted from Manning 2006).

Человеческий след в возрастающем парниковом эффекте

Спутники измеряют инфракрасное излучение, уходящее вовне, в космос. Сравнение между спутниковыми данными 1970 и 1996 годов показывает, что в космос уходит меньше энергии на тех длинах волн, на которых поглощают энергию парниковые газы (Harries 2001). Таким образом, это исследование предоставляет «прямое экспериментальное подтверждение значительного увеличения парникового эффекта Земли». Данный результат подтверждается и более свежими данными с нескольких разных спутников (Griggs 2004, Chen 2007).

Рис. 4 Изменение спектра с 1970 по 1996 за счет газов, присутствующих в следовых количествах. «Яркостная температура» показывает эквивалентную температуру абсолютно черного тела (Harries 2001).

Тот факт, что меньше энергии уходит в космос, подтверждается поверхностными измерениями, показывающими увеличение возврата инфракрасного излучения на землю. Несколько исследований пришли к выводу, что это происходит из-за возрастающего парникового эффекта (Philipona 2004, Wang 2009). Анализ спектральных данных высокого разрешения позволяет исследователям количественно оценить роль каждого из парниковых газов в увеличении инфракрасной радиации, направленной к земле. (Evans 2006). Результаты приводят авторов к заключению, что «эти экспериментальные данные должны положить конец возражениям скептиков о том, что якобы не существует экспериментального подтверждения связи между ростом уровня парниковых газов в атмосфере и глобальным потеплением».

Рис. 5 Спектр измеренной на поверхности парниковой радиации. Парниковый эффект водяного пара отфильтрован, показан вклад других парниковых газов (Evans 2006).

Человеческий след в температурных трендах

Другой человеческий след можно увидеть в температурных трендах разных слоев в атмосфере. Модели климата предсказывают, что больший уровень диоксида углерода приведет к потеплению в тропосфере и к похолоданию в стратосфере. Причиной является возрастающий теплоизолирующий эффект в тропосфере, он должен удерживать больше тепла и не позволять ему достигнуть стратосферы. Если бы глобальное потепление вызывалось солнцем, оно приводило бы к росту температур, как в тропосфере, так и в стратосфере. Наблюдения, как спутниковые, так и с метеорологических зондов, показывают картину охлаждения стратосферы и нагрева тропосферы, что соответствует потеплению от диоксида углерода:


Рис. 6: (А) Изменение температуры нижней стратосферы по спутниковым данным (UAH, RSS) и данным метеозондов (HadAT2 and RATPAC) относительно периода с 1979 по 1997, сглаженные семимесячные средние значения. Основные вулканические извержения обозначены синим пунктиром (Karl 2006).

Если возрастающий парниковый эффект является причиной глобального потепления, следует ожидать, что ночи будут теплеть быстрее, чем дни. Парниковый эффект действует днем и ночью. Напротив, если причиной глобального потепления является солнце, можно ожидать, что тренд потепления будет выше для дневных температур. В действительности наблюдается снижение числа холодных ночей большее, чем холодных дней, и рост числа теплых ночей больший, чем теплых дней (Alexander 2006, Fan 2010). Это соответствует парниковому потеплению.


Рис. 7 Наблюдаемые тренды (дни по декадам) числа экстремально холодных и теплых дней и ночей в году для периода 1951 –  2003 годов. Холодными считаются нижние 10%, теплыми – верхние 10% значений. Оранжевые линии показывают десятилетний тренд (IPCC AR4 FAQ 3.3 adapted from Alexander 2006).

Автор ответа John Cook. Последнее обновление 3 сентября 2010 года.