27Perubahan Iklim Antropogenik

Sejak 1970 permukaan global telah menghangat lebih cepat daripada dalam periode lima puluh tahun lain mana pun selama sedikitnya dua ribu tahun terakhir (keyakinan tinggi). Volume-volume sekolah telah menceritakan apa yang berubah dan mengapa. Bab ini mengubah cerita itu menjadi suatu anggaran: berapa watt per meter persegi yang ditambahkan oleh pendorong-pendorong manusia, berapa banyak yang dikirim balik ke angkasa oleh planet yang lebih hangat, berapa pemanasan yang dihasilkan oleh setiap ton karbon dioksida, dan bagaimana kenaikan muka laut terbagi antara air yang menghangat dan es yang mencair. Setiap angka disertai ketidakpastiannya, dalam bahasa terkalibrasi dari penilaian-penilaian ilmiah.

Yang sudah kamu ketahui

Dari volume-volume sekolah: gaya radiatif, $3.93\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ untuk satu penggandaan karbon dioksida, dan hukum logaritmiknya; umpan balik iklim; sensitivitas iklim kesetimbangan, dengan perkiraan terbaik $3\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, mungkin 2.5 sampai $4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; atribusi, skenario emisi, dan proyeksi; bahasa terkalibrasi: mungkin berarti 66 sampai $100\,\%$, sangat mungkin 90 sampai $100\,\%$, dan suatu rentang $[x \text{ sampai } y]$ adalah rentang yang sangat mungkin. Pengaruh manusia telah menghangatkan iklim sebesar $1.07\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ antara 1850–1900 dan 2010–2019. Dari buku-buku fisika: benda hitam dan hukum Stefan–Boltzmann; pemuaian termal. Dari buku-buku biologi: siklus karbon, fraksi yang tetap di udara, penyerap karbon, dan anggaran karbon biosfer. Dari Bab 26: siklus karbon lambat, yang mengambil kembali kelebihan karbon dioksida hanya selama ratusan ribu tahun.

27.1 Gaya radiatif secara kuantitatif

Definisi 27.1 (Gaya radiatif efektif)

Yang disebut gaya radiatif efektif (ERF) dari suatu gangguan — perubahan suatu gas rumah kaca, aerosol, atau Matahari — adalah perubahan yang ditimbulkannya pada fluks bersih radiasi ke bawah di puncak atmosfer, dalam $\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, setelah atmosfer, awan, dan permukaan daratan menyesuaikan diri terhadapnya, tetapi sebelum suhu permukaan global menanggapinya. Penyesuaian yang dihitung adalah penyesuaian yang disebabkan oleh agen itu sendiri, tidak bergantung pada suhu permukaan.

Definisi itu menarik garis antara gaya radiatif dan tanggapan berdasarkan apa yang bergantung pada suhu permukaan, bukan berdasarkan kecepatan. Gaya radiatif seketika dari karbon dioksida adalah perubahan fluks tepat setelah gas itu ditambahkan; stratosfer, yang kemudian mendingin dalam beberapa bulan, mengubahnya untuk pertama kali; troposfer, uap airnya, dan awannya mengubahnya lagi. Untuk penggandaan karbon dioksida penilaian itu mendapatkan $3.75\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ setelah stratosfer menyesuaikan diri, dan penyesuaian di troposfer yang sebagian saling meniadakan: $-0.60\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ dari pemanasannya, +0.22 dari uap air, +0.45 dari awan, dan +0.11 dari permukaan daratan, $+0.18\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ seluruhnya. ERF-nya adalah $3.75 + 0.18 = 3.93\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, $6\,\%$ lebih besar daripada $3.71\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ dalam penilaian sebelumnya (Latihan 27.1).

Gaya radiatif setiap agen sejak 1750 telah direkonstruksi tahun demi tahun. Gambar di bawah menunjukkannya: karbon dioksida pada $2.16\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ pada 2019, gas-gas rumah kaca lainnya — metana, dinitrogen oksida, gas-gas terhalogenasi, dan ozon — pada $1.69\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ bersama-sama, dan aerosol pada $-1.06\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$. Gaya radiatif manusia total adalah $2.72\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, dan rentang sangat mungkinnya, 1.96 sampai $3.48\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, lebar terutama karena aerosol. ERF aerosol selama 1750–2014 dinilai sebesar $-1.3$ [$-2.0$ sampai $-0.6$] $\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ (keyakinan sedang), sebagian besar melalui pengaruhnya pada awan, yang menjadi lebih cerah bila aerosol menyediakan lebih banyak butir air. Letusan gunung api menambahkan lonjakan negatif yang singkat (Bab 6): yang terdalam dalam rekaman itu, $-4.8\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ pada 1816, menyusul letusan Tambora pada 1815.

27.2 Anggaran energi

Gaya radiatif yang positif membuat planet memperoleh energi. Ketika menghangat, planet itu memancarkan lebih banyak ke angkasa, dan perolehannya menyusut; iklim baru menetap ketika keduanya seimbang.

Definisi 27.2 (Ketidakseimbangan energi Bumi; parameter umpan balik iklim)

Yang disebut ketidakseimbangan energi Bumi $N$ adalah fluks bersih energi yang masuk ke sistem iklim di puncak atmosfer, dirata-ratakan atas seluruh bola Bumi dan selama satu tahun atau lebih, dalam $\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$: sinar Matahari yang diserap dikurangi inframerah yang keluar. Besaran ini adalah laju perolehan kalor oleh samudra, daratan, es, dan udara, per meter persegi permukaan Bumi.

Definisi 27.3 (Parameter umpan balik iklim)

Yang disebut parameter umpan balik iklim $\lambda$ adalah perubahan fluks bersih ke bawah di puncak atmosfer per derajat pemanasan permukaan global, dalam $\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$, yang disebabkan oleh tanggapan sistem iklim terhadap pemanasan itu. Iklim yang stabil memiliki $\lambda < 0$: pemanasan menambah kehilangan energi ke angkasa.

Volume sekolah menuliskan keseimbangan itu dengan besarnya $\lambda$, suatu bilangan positif; mulai dari sini tandanya dipertahankan, seperti dalam penilaian-penilaian itu, yang menuliskan parameter ini sebagai $\alpha$.

Proposisi 27.4 (Keseimbangan energi global)

Misalkan $\Delta F$ gaya radiatif efektif dan $\Delta T$ pemanasan permukaan global relatif terhadap suatu keadaan setimbang. Jika tanggapan fluks keluar linear terhadap $\Delta T$,

$$\Delta N = \Delta F + \lambda\,\Delta T .$$

Pada kesetimbangan yang baru $\Delta N = 0$, sehingga $\Delta T_{\text{eq}} = -\Delta F/\lambda$.

Mengukur $N$ berarti mengukur kalor yang diperoleh sistem, dan samudra menampung hampir seluruhnya. Dari 1971 sampai 2018 sistem iklim memperoleh $435\,\mathrm{ZJ}$ (zettajoule, $10^{21}\,\mathrm{J}$): samudra $91\,\%$, yaitu $242\,\mathrm{ZJ}$ di $700\,\mathrm{m}$ teratasnya dan $154\,\mathrm{ZJ}$ di bawahnya; daratan $5\,\%$, es yang mencair $3\,\%$, dan atmosfer $1\,\%$. Ketidakseimbangan rata-ratanya adalah $0.57\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ selama 1971–2018, dan nilai itu telah bertambah: $0.79\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ [0.52 sampai 1.06] selama 2006–2018 (Latihan 27.2).

Metode 27.5 (Sensitivitas iklim dari anggaran energi historis)

1. Pilihlah dua periode, satu acuan yang dekat dengan kesetimbangan dan satu yang baru; ambillah perubahan gaya radiatif $\Delta F$, ketidakseimbangan $\Delta N$, dan suhu global $\Delta T$.
2. Selesaikan keseimbangan itu untuk parameter umpan balik: $\lambda = (\Delta N - \Delta F)/\Delta T$.
3. Sensitivitas terhadap penggandaan kemudian adalah $-F_{2\times}/\lambda$; pemanasan pada saat gaya radiatif itu, yang diskalakan ke $F_{2\times}$, adalah $F_{2\times}\Delta T/\Delta F$.

Dari 1850–1900 sampai 2006–2019 penilaian itu mengambil $\Delta N = 0.59\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, $\Delta T = 1.03\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, dan $\Delta F = 2.20\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$. Maka $\lambda = (0.59 - 2.20)/1.03 = -1.56\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$, dan sensitivitasnya adalah $3.93/1.56 = 2.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, nilai yang didapatkan penilaian itu, dengan rentang sangat mungkin 1.6 sampai $4.8\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Namun ini adalah sensitivitas efektif, untuk umpan balik pemanasan sejauh ini. Pemanasan paling kuat di tempat umpan balik paling negatif, di Pasifik tropis bagian barat, dan lebih lemah di atas Pasifik timur dan Samudra Selatan; seiring berkembangnya pola itu, parameter umpan balik diperkirakan menjadi kurang negatif (keyakinan tinggi), sehingga sensitivitas jangka panjang lebih tinggi daripada perkiraan historis itu (Latihan 27.7).

27.3 Umpan balik dan sensitivitas

Definisi 27.6 (Respons Planck; umpan balik uap air, laju lapse, dan awan)

Parameter umpan balik dipecah menjadi sumbangan besaran-besaran yang berubah bersama suhu permukaan. Yang disebut respons Planck adalah tambahan inframerah yang dipancarkan ke angkasa ketika permukaan dan seluruh troposfer menghangat dengan besar yang sama. Yang disebut umpan balik uap air adalah perubahan fluks akibat bertambahnya uap air atmosfer seiring suhu. Yang disebut umpan balik laju lapse adalah perubahan fluks akibat pemanasan yang tidak seragam menurut ketinggian. Yang disebut umpan balik awan adalah perubahan fluks akibat perubahan jumlah, ketinggian, dan kecerahan awan.

Proposisi 27.7 (Respons Planck)

Jika Bumi memancarkan ke angkasa suatu fraksi tetap $1 - g$ dari inframerah $\sigma T^4$ permukaannya pada suhu $T$, respons Planck-nya adalah

$$\lambda_{\text P} = -(1 - g)\,4\sigma T^3 .$$

Dengan $g = 0.4$ dan $T = 288\,\mathrm{K}$, $\lambda_{\text P} = -3.25\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$.

Fraksi $g$ adalah efek rumah kaca yang dinormalkan: atmosfer menahan $159\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ dari $398\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ yang dipancarkan permukaan, $g \approx 0.4$. Penilaian itu, dengan kode radiasi yang terperinci, mendapatkan $-3.22$ [$-3.4$ sampai $-3.0$] (keyakinan tinggi). Uap air mengikuti hukum Clausius–Clapeyron pada skala global, dan lebih banyak uap menyerap lebih banyak inframerah: umpan balik uap air sangat positif, $1.85\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$ menurut satelit. Di daerah tropis troposfer atas menghangat lebih banyak daripada permukaan, lalu memancarkan lebih banyak: umpan balik laju lapse negatif di sana, positif di dekat kutub, dan sekitar $-0.50$ secara global. Keduanya dinilai bersama, $1.30$ [1.1 sampai 1.5], karena apa yang dimasukkan suatu model ke dalam yang satu cenderung diambilnya dari yang lain. Salju dan es yang mencair menggelapkan permukaan, +0.35; awan menambahkan $0.42$ [$-0.10$ sampai $0.94$], ketidakpastian terbesar. Umpan balik awan bersih yang negatif sangat kecil kemungkinannya.

Definisi 27.8 (Sensitivitas iklim kesetimbangan)

Yang disebut sensitivitas iklim kesetimbangan (ECS) adalah pemanasan permukaan global, pada kesetimbangan yang baru, yang disebabkan oleh penggandaan karbon dioksida udara dari tingkat praindustrinya, dengan lembaran es dibuat tetap.

Proposisi 27.9 (Sensitivitas dan umpan balik)

Jika parameter umpan balik konstan, $\text{ECS} = -F_{2\times}/\lambda$. Dengan $F_{2\times} = 3.93\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ dan $\lambda = -1.16\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$ bersih dari umpan balik di atas, $\text{ECS} = 3.4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; respons Planck saja akan memberikan $3.93/3.22 = 1.2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

Umpan balik adalah satu jalur bukti; pemanasan sejak 1850, anggaran energi, dan iklim masa lalu adalah jalur-jalur lainnya. Bila digabungkan, semuanya memberikan ECS hasil penilaian sebesar $3\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, mungkin 2.5 sampai $4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ (keyakinan tinggi), sangat mungkin 2 sampai $5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Karena ECS berubah sebagai $1/\lambda$, ketidakpastian yang simetris pada $\lambda$ memberikan rentang ECS yang memanjang ke arah nilai tinggi (Latihan 27.12).

Definisi 27.10 (Respons iklim transien)

Yang disebut respons iklim transien (TCR) adalah pemanasan permukaan global pada saat karbon dioksida udara telah berlipat dua, bila karbon dioksida itu naik $1\,\%$ per tahun dari tingkat praindustrinya, sekitar tujuh puluh tahun setelah permulaannya.

TCR lebih kecil daripada ECS karena samudra masih menyerap kalor ketika penggandaan itu tercapai. Perkiraan terbaiknya adalah $1.8\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, mungkin 1.4 sampai $2.2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ (keyakinan tinggi); anggaran energi historis saja juga memberikan $3.93 \times 1.03/2.20 = 1.8\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

27.4 Deteksi dan atribusi

Definisi 27.11 (Deteksi; atribusi; sidik jari iklim)

Yang disebut deteksi suatu perubahan iklim adalah menunjukkan bahwa iklim telah berubah dalam suatu pengertian statistik yang terdefinisi, melampaui apa yang dapat dihasilkan oleh variabilitas internalnya, tanpa menyebutkan penyebabnya. Yang disebut atribusi adalah menilai sumbangan beberapa penyebab terhadap suatu perubahan yang terdeteksi, dengan kemungkinan yang ditetapkan. Yang disebut sidik jari iklim adalah pola dalam ruang dan waktu dari tanggapan terhadap satu pendorong, sebagaimana disimulasikan oleh model iklim, yang dengannya pendorong itu dikenali dalam pengamatan.

Pendorong yang berbeda meninggalkan sidik jari yang berbeda. Tambahan gas rumah kaca menghangatkan troposfer dan mendinginkan stratosfer, karena selimut inframerah yang lebih tebal membuat lapisan-lapisan atas memancarkan lebih banyak ke angkasa; Matahari yang lebih terang akan menghangatkan keduanya. Pengamatan menunjukkan pola yang pertama: troposfer telah menghangat sejak sedikitnya tahun 1950-an, dan hampir pasti bahwa stratosfer telah mendingin. Sangat mungkin bahwa gas rumah kaca dari manusia adalah pendorong utama pemanasan troposfer sejak 1979, dan amat sangat mungkin bahwa penipisan lapisan ozon adalah pendorong utama pendinginan stratosfer bawah dari 1979 sampai pertengahan 1990-an.

Metode 27.12 (Sidik jari optimal)

1. Simulasikan tanggapan terhadap setiap pendorong secara terpisah: sidik jari $x_1, \dots, x_k$, sebagai vektor nilai dalam ruang dan waktu.
2. Tuliskan pengamatan sebagai $y = \sum_i \beta_i x_i + \varepsilon$, dengan $\varepsilon$ variabilitas internal, yang statistiknya diambil dari simulasi panjang tanpa gaya paksa.
3. Perkirakan faktor skala $\beta_i$ dengan kuadrat terkecil, yang diboboti dengan kebalikan variabilitas sehingga komponen yang paling berderau paling sedikit diperhitungkan, beserta selang kepercayaannya.
4. $\beta_i$ yang secara signifikan lebih besar daripada nol berarti bahwa tanggapan terhadap pendorong $i$ terdeteksi; selang yang memuat 1 dan tidak memuat 0 berarti bahwa tanggapan yang disimulasikan konsisten dengan pengamatan, dan perubahan itu dapat diatribusikan sebagian kepada pendorong tersebut.

Bila diterapkan pada suhu permukaan, metode ini memberikan atribusi yang diingatkan pada awal bab: dari $1.06\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ yang teramati antara 1850–1900 dan 2010–2019, pengaruh manusia mungkin menyebabkan 0.8 sampai $1.3\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, dengan perkiraan terbaik $1.07\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; pendorong alami dan variabilitas internal menyumbang tidak lebih dari beberapa persepuluh derajat ke arah mana pun (Latihan 27.9 dan 27.10).

27.5 Skenario dan emisi kumulatif

Definisi 27.13 (Jalur Sosioekonomi Bersama)

Yang disebut Jalur Sosioekonomi Bersama (SSP) adalah salah satu dari lima narasi tentang bagaimana penduduk, perekonomian, dan teknologi mungkin berkembang selama abad ini. Skenario emisi dalam penilaian itu diberi label SSP$x$-$y$: $x$ menamai jalurnya, dan $y$ gaya radiatif perkiraan, dalam $\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, yang dicapai skenario itu pada 2100.

Kelima skenario utama berkisar dari SSP1-1.9 sampai SSP5-8.5. Penilaian sains fisis menerimanya sebagaimana adanya: penilaian itu tidak menimbang kemungkinannya dan tidak pula menilai narasinya. Untuk masing-masing, model iklim memberikan proyeksi pemanasan untuk 2081–2100 di atas 1850–1900, dari $1.4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ (sangat mungkin 1.0 sampai 1.8) dengan SSP1-1.9 sampai $4.4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ (3.3 sampai 5.7) dengan SSP5-8.5. Proyeksi-proyeksi itu mengikuti satu hukum sederhana yang sama.

Definisi 27.14 (Respons iklim transien terhadap emisi CO$_2$ kumulatif)

Yang disebut respons iklim transien terhadap emisi $\ce{CO2}$ kumulatif (TCRE) adalah pemanasan permukaan global per satuan karbon dioksida yang diemisikan secara total sejak masa praindustri, dalam ${}^{\circ}\mathrm{C}$ per $1000\,\mathrm{Gt}$ $\ce{CO2}$.

Proposisi 27.15 (Pemanasan mengikuti emisi kumulatif)

Dalam pendekatan yang baik, pemanasan yang disebabkan oleh karbon dioksida sebanding dengan jumlah total yang diemisikan, apa pun lintasan emisinya: $\Delta T \approx \text{TCRE} \times E$, dengan $E$ emisi kumulatif.

Hukum itu tidak jelas dengan sendirinya. Gaya radiatif hanya tumbuh menurut logaritma konsentrasi, sehingga setiap ton tambahan menghangatkan lebih sedikit; tetapi samudra menyerap kalor dan karbon makin kurang efisien seiring emisi yang menumpuk, sehingga lebih banyak bagian setiap ton tetap berada di udara dan pemanasannya kurang tertunda. Kedua efek itu hampir saling meniadakan, dan semua studi sepakat bahwa itulah asal hukum tersebut. Hubungan itu hampir linear (keyakinan tinggi), dan setiap $1000\,\mathrm{Gt}$ karbon dioksida mungkin menyebabkan pemanasan 0.27 sampai $0.63\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, dengan perkiraan terbaik $0.45\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, atau $1.65\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ per $1000\,\mathrm{PgC}$ karbon (Latihan 27.4). Dari 1850 sampai 2019, $2390 \pm 240\,\mathrm{Gt}$ karbon dioksida telah diemisikan.

Definisi 27.16 (Sisa anggaran karbon)

Yang disebut sisa anggaran karbon untuk suatu batas suhu adalah karbon dioksida kumulatif yang masih dapat diemisikan, sejak tanggal yang dinyatakan, dengan pemanasan global tetap di bawah batas itu pada probabilitas yang dinyatakan, dengan memperhitungkan pemanasan yang disebabkan oleh pendorong-pendorong manusia lainnya.

Metode 27.17 (Sisa anggaran karbon dari TCRE)

1. Kurangkan pemanasan manusia yang telah tercapai, $1.07\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ untuk 2010–2019, dari batas itu.
2. Kurangkan pemanasan yang akan ditambahkan pendorong-pendorong lain sampai emisi karbon dioksida mencapai nol bersih.
3. Bagilah dengan TCRE: inilah anggaran sejak pertengahan 2010–2019.
4. Kurangkan emisi sejak saat itu, dan suatu margin untuk umpan balik sistem Bumi yang lambat, yang tidak dimasukkan model (pencairan permafrost adalah yang terbesar).

Penilaian itu menggabungkan lima komponen dengan cara ini: TCRE; pemanasan historis; pemanasan tambahan oleh pendorong-pendorong lain sekitar 0.1 sampai $0.2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; pemanasan yang mungkin berlanjut setelah emisi berhenti, yang dinilai nol secara rata-rata (mungkin dalam $\pm 0.19\,{}^{\circ}\mathrm{C}$); dan umpan balik sistem Bumi, sekitar $26\,\mathrm{Gt}$ karbon dioksida per derajat. Untuk $1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, yaitu $0.43\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ di atas 2010–2019, sisa anggaran sejak awal 2020 adalah $500\,\mathrm{Gt}$ karbon dioksida pada probabilitas $50\,\%$, dan $1350\,\mathrm{Gt}$ untuk $2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Pilihan yang dibuat tentang pendorong-pendorong lain menggeser nilai-nilai ini sebesar $220\,\mathrm{Gt}$ atau lebih; soal akhir pekan membangun ulang nilai yang pertama.

Data tahun 2025

Rata-rata tahunan karbon dioksida di Mauna Loa mencapai $427.35\,\mathrm{ppm}$ pada 2025, suatu gaya radiatif sebesar $3.93\log_2(427.35/278) = 2.44\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ menurut hukum logaritmik. Dalam rekaman suhu NASA, 2024 adalah tahun terhangat, $1.50\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ di atas rata-rata 1880–1900, tahun-tahun paling awal rekaman itu; 2025 berada pada $1.40\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

27.6 Muka laut

Definisi 27.18 (Anggaran muka laut; kenaikan muka laut termosterik)

Yang disebut anggaran muka laut adalah perbandingan antara perubahan muka laut rata-rata global yang teramati dan jumlah sumbangan-sumbangannya yang diperkirakan: pemuaian samudra yang menghangat, pencairan gletser serta lembaran es Greenland dan Antarktika, dan perubahan air yang tersimpan di daratan. Yang disebut kenaikan muka laut termosterik adalah bagian yang disebabkan oleh pemuaian termal air laut, pada massa tetap.

Proposisi 27.19 (Pemuaian termal suatu lapisan)

Suatu lapisan samudra setebal $H$, dengan koefisien muai termal $\alpha$, yang menghangat secara seragam sebesar $\Delta T$ pada massa dan luas tetap naik sebesar $\Delta h = \alpha\,\Delta T\,H$.

Di samudra yang sebenarnya $\alpha$ bertambah seiring suhu dan tekanan, dan pemanasannya terpusat di dekat permukaan. Penilaian itu meringkas hasilnya sebagai efisiensi pemuaian sebesar $0.113\,\mathrm{m}$ per $10^{24}\,\mathrm{J}$ kalor yang ditambahkan ke samudra, atau $0.617\,\mathrm{m}$ per derajat pemanasan seluruh samudra (keyakinan sedang). Atas kedalaman rata-ratanya sebesar $3682\,\mathrm{m}$, hal itu berarti $\alpha$ efektif sebesar $0.617/3682 = 1.68 \times 10^{-4}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$ (Latihan 27.8).

Anggaran itu, yang digambarkan pada gambar di bawah, tertutup di dalam batas ketidakpastiannya. Selama 1971–2018 sumbangan-sumbangannya berjumlah $2.00\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$, dibandingkan dengan kenaikan teramati sebesar $2.33\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$; selama 2006–2018 jumlahnya 3.61 dibandingkan dengan 3.69. Pemuaian termal adalah suku tunggal terbesar, separuh jumlah selama 1971–2018, tetapi es mulai menyusul: selama 2006–2018 gletser dan lembaran es bersama-sama memberikan $1.62\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$, lebih dari pemuaian itu. Samudra juga terus menghangat di kedalaman lama setelah permukaannya menetap, dan lembaran es menanggapi selama berabad-abad; muka laut pasti akan naik selama berabad-abad sampai beribu-ribu tahun dan akan tetap tinggi selama ribuan tahun (keyakinan tinggi). Selama dua ribu tahun mendatang muka laut diproyeksikan naik sekitar 2 sampai $3\,\mathrm{m}$ jika pemanasan tetap pada $1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, 2 sampai $6\,\mathrm{m}$ pada $2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, dan 19 sampai $22\,\mathrm{m}$ pada $5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ (keyakinan rendah).

Latihan

Data untuk latihan, kecuali dinyatakan lain: gaya radiatif penggandaan karbon dioksida $F_{2\times} = 3.93\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ dari $C_0 = 278\,\mathrm{ppm}$; tetapan Stefan–Boltzmann $\sigma = 5.670 \times 10^{-8}\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-4}$; jari-jari Bumi $6371\,\mathrm{km}$; satu tahun $3.156 \times 10^{7}\,\mathrm{s}$; massa molar karbon dan karbon dioksida 12.011 dan $44.009\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}$; umpan balik dan anggaran muka laut dalam bab ini.

Latihan 27.1 ★

Gaya radiatif penggandaan karbon dioksida adalah $3.75\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ setelah stratosfer menyesuaikan diri; troposfer kemudian menyesuaikan diri sebesar $-0.60$ (suhu), +0.22 (uap air), +0.45 (awan), dan +0.11 (permukaan daratan) $\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$. (a) Tentukan ERF-nya. (b) Dengan persentase berapa nilai itu melebihi $3.71\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ dari penilaian sebelumnya? (c) Penyesuaian mana yang negatif, dan mengapa troposfer yang lebih hangat mengurangi gaya radiatif?

Solusi

Solusi Latihan 27.1.

(a) $3.75 - 0.60 + 0.22 + 0.45 + 0.11 = 3.93\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, dengan penyesuaian-penyesuaian yang menambahkan $0.18\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$. (b) $3.93/3.71 = 1.059$: $5.9\,\%$ lebih besar. (c) Penyesuaian suhu troposfer, $-0.60$: troposfer yang lebih hangat memancarkan lebih banyak inframerah ke angkasa, yang membuang sebagian energi tambahan itu sebelum permukaan menanggapinya.

Latihan 27.2 ★

Sistem iklim memperoleh $434.9\,\mathrm{ZJ}$ dari 1971 sampai 2018 dan $152.4\,\mathrm{ZJ}$ dari 2006 sampai 2018, dihitung di antara pertengahan tahun pertama dan tahun terakhir. (a) Tentukan luas permukaan Bumi. (b) Konversikan setiap perolehan menjadi ketidakseimbangan rata-rata dalam $\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$. (c) Samudra mengambil $91\,\%$: berapa zettajoule selama 1971–2018?

Solusi

Solusi Latihan 27.2.

(a) $4\pi(6.371 \times 10^{6})^2 = 5.10 \times 10^{14}\,\mathrm{m}^{2}$. (b) Selama 47 tahun, $434.9 \times 10^{21}/(47 \times 3.156 \times 10^{7} \times 5.10 \times 10^{14}) = 0.575\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$; selama 12 tahun, $152.4 \times 10^{21}/(12 \times 3.156 \times 10^{7} \times 5.10 \times 10^{14}) = 0.789\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, yaitu 0.57 dan 0.79 dalam penilaian itu. (c) $0.91 \times 434.9 = 396\,\mathrm{ZJ}$.

Latihan 27.3 ★

(a) Jumlahkan nilai tengah umpan balik pada gambar, dan bandingkan dengan nilai bersihnya. (b) Tentukan ECS dengan nilai bersih itu, dan pemanasan dengan respons Planck saja. (c) Dengan faktor berapa umpan balik lainnya memperkuat pemanasan Planck?

Solusi

Solusi Latihan 27.3.

(a) $-3.22 + 1.30 + 0.35 + 0.42 - 0.01 = -1.16$, yaitu nilai bersihnya. (b) $3.93/1.16 = 3.39\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; $3.93/3.22 = 1.22\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (c) $3.39/1.22 = 2.78$: umpan balik itu hampir melipattigakan pemanasan Planck.

Latihan 27.4 ★

(a) Konversikan TCRE sebesar $0.45\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ per $1000\,\mathrm{Gt}$ karbon dioksida menjadi derajat per $1000\,\mathrm{PgC}$ karbon, dan lakukan hal yang sama untuk rentang mungkinnya, 0.27 sampai 0.63. (b) Konversikan $2390\,\mathrm{Gt}$ karbon dioksida yang diemisikan dari 1850 sampai 2019 menjadi petagram karbon. (c) Berapa pemanasan yang diberikan TCRE untuk emisi ini?

Solusi

Solusi Latihan 27.4.

(a) Satu petagram karbon setara dengan $44.009/12.011 = 3.664$ Gt karbon dioksida: $0.45 \times 3.664 = 1.65\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ per $1000\,\mathrm{PgC}$, dan rentangnya menjadi 0.989 sampai 2.31. (b) $2390 \times 12.011/44.009 = 652\,\mathrm{PgC}$. (c) $0.45 \times 2.39 = 1.08\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

Latihan 27.5 ★★

(a) Permukaan memancarkan $398\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ dan efek rumah kaca menahan $159\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ darinya. Tentukan $g$ dan suhu permukaan benda hitam yang memancarkan $398\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$. (b) Tentukan respons Planck pada $288\,\mathrm{K}$, dan pada $298\,\mathrm{K}$ dengan $g$ yang sama. (c) Apakah respons Planck saja akan membuat Bumi yang lebih hangat lebih peka atau kurang peka?

Solusi

Solusi Latihan 27.5.

(a) $g = 159/398 = 0.400$; $T = (398/5.670 \times 10^{-8})^{1/4} = 289\,\mathrm{K}$. (b) $-0.6 \times 4 \times 5.670 \times 10^{-8} \times 288^3 = -3.25\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$; pada $298\,\mathrm{K}$, $-3.60$. (c) Kurang peka: tanggapan itu tumbuh sebagai $T^3$, sehingga planet yang lebih hangat lebih mudah melepaskan setiap derajat tambahan, bila umpan balik lainnya sama.

Latihan 27.6 ★★

Satelit memberikan umpan balik uap air sebesar $1.85 \pm 0.32$ dan studi-studi memberikan umpan balik laju lapse sebesar $-0.50 \pm 0.20$ $\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$ (satu simpangan baku). (a) Tentukan jumlahnya. (b) Jika keduanya saling bebas, berapa simpangan baku jumlah itu? (c) Menurut model-model, simpangan baku jumlah itu hanya $0.10$. Apa yang dikatakan hal itu tentang kedua galat tersebut?

Solusi

Solusi Latihan 27.6.

(a) $1.85 - 0.50 = 1.35\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$. (b) $\sqrt{0.32^2 + 0.20^2} = 0.38$. (c) Jumlahnya jauh lebih baik diketahui daripada masing-masing suku: galat-galatnya berkorelasi negatif dengan kuat. Di tempat troposfer atas menghangat lebih banyak, troposfer itu juga menampung lebih banyak uap, sehingga umpan balik laju lapse yang lebih negatif datang bersama umpan balik uap air yang lebih positif.

Latihan 27.7 ★★

Dari 1850–1900 sampai 2006–2019, $\Delta N = 0.59\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, $\Delta T = 1.03\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, dan $\Delta F = 2.20\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$. (a) Tentukan $\lambda$ dan sensitivitas efektifnya. (b) Parameter umpan balik diperkirakan menjadi kurang negatif sebesar $\lambda' = 0.5\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$ seiring berkembangnya pola pemanasan. Tentukan sensitivitas $-F_{2\times}/(\lambda + \lambda')$. (c) Ulangi (b) dengan $\lambda' = 0.1$.

Solusi

Solusi Latihan 27.7.

(a) $\lambda = (0.59 - 2.20)/1.03 = -1.56\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$; $3.93/1.56 = 2.52\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (b) $3.93/(1.56 - 0.5) = 3.93/1.06 = 3.71\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (c) $3.93/1.46 = 2.69\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Penilaian itu, dengan distribusi lengkap, mendapatkan 3.5 dan $2.7\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

Latihan 27.8 ★★

(a) Dari kenaikan $0.617\,\mathrm{m}$ per derajat pemanasan seluruh samudra, dengan kedalaman rata-rata $3682\,\mathrm{m}$, tentukan koefisien muai efektifnya. (b) Samudra memperoleh $396\,\mathrm{ZJ}$ selama 1971–2018. Dengan efisiensi pemuaian $0.113\,\mathrm{m}$ per $10^{24}\,\mathrm{J}$, tentukan kenaikan termosteriknya, dan bandingkan dengan $47.5\,\mathrm{mm}$ dalam anggaran itu. (c) Suatu lapisan setebal $700\,\mathrm{m}$ menghangat sebesar $0.2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dengan $\alpha = 2 \times 10^{-4}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$: berapa besar lapisan itu menaikkan muka laut?

Solusi

Solusi Latihan 27.8.

(a) $0.617/3682 = 1.68 \times 10^{-4}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$. (b) $0.113 \times 0.396 = 0.0447\,\mathrm{m}$, atau $44.7\,\mathrm{mm}$, dekat dengan $47.5\,\mathrm{mm}$ dalam anggaran itu. (c) $2 \times 10^{-4} \times 0.2 \times 700 = 0.028\,\mathrm{m}$, $28\,\mathrm{mm}$.

Latihan 27.9 ★★

Suatu sidik jari model, dalam empat dekade, adalah $x = (0.10, 0.20, 0.30, 0.40)$ ${}^{\circ}\mathrm{C}$; pengamatannya adalah $y = (0.12, 0.18, 0.33, 0.41)$ ${}^{\circ}\mathrm{C}$. (a) Tentukan faktor skala kuadrat terkecil $\beta$ dari $y = \beta x + \varepsilon$. (b) Galat bakunya, yang diperkirakan dari simulasi tanpa gaya paksa, adalah $0.08$. Apakah tanggapan itu terdeteksi? Apakah tanggapan itu konsisten dengan model? (c) Apa arti $\beta$ sebesar 0.5 dengan galat yang sama?

Solusi

Solusi Latihan 27.9.

(a) $\sum xy = 0.311$, $\sum x^2 = 0.300$: $\beta = 1.04$. (b) Selang $95\,\%$-nya adalah $1.04 \pm 1.96 \times 0.08$, 0.88 sampai 1.20: selang itu tidak memuat 0, sehingga tanggapan itu terdeteksi, dan memuat 1, sehingga perubahan yang teramati konsisten dengan yang disimulasikan. (c) Selang 0.34 sampai 0.66 masih tidak memuat 0 (terdeteksi), tetapi tidak memuat 1: model itu akan melebih-lebihkan tanggapan dengan faktor sekitar dua.

Latihan 27.10 ★★★

Dua sidik jari, gas rumah kaca $g = (0.2, 0.4, 0.6, 0.8)$ dan aerosol $a = (-0.1, -0.2, -0.2, -0.3)$, keduanya dalam ${}^{\circ}\mathrm{C}$ selama empat dekade, dicocokkan dengan pengamatan $y = (0.1, 0.2, 0.4, 0.5)$. (a) Tuliskan persamaan normal untuk pencocokan kuadrat terkecil $y = \beta_g g + \beta_a a + \varepsilon$, lalu selesaikan. (b) Tentukan pemanasan yang diatribusikan kepada setiap pendorong pada dekade terakhir. (c) Mengapa ketidakpastian $\beta_g$ dan $\beta_a$ membesar bila kedua sidik jari itu tampak mirip?

Solusi

Solusi Latihan 27.10.

(a) $\sum g^2 = 1.20$, $\sum a^2 = 0.18$, $\sum ga = -0.46$, $\sum gy = 0.74$, $\sum ay = -0.28$. Persamaan normalnya adalah $1.20\,\beta_g - 0.46\,\beta_a = 0.74$ dan $-0.46\,\beta_g + 0.18\,\beta_a = -0.28$; determinannya $1.20 \times 0.18 - 0.46^2 = 0.0044$, dan $\beta_g = (0.74 \times 0.18 - 0.46 \times 0.28)/0.0044 = 1.00$, $\beta_a = (-1.20 \times 0.28 + 0.46 \times 0.74)/0.0044 = 1.00$. (b) Gas rumah kaca $+0.80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, aerosol $-0.30\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (c) Determinan itu kecil karena $g$ dan $a$ hampir sebanding (korelasinya $-0.99$): sedikit derau dalam $y$ dapat diserap dengan menaikkan kedua faktor skala bersama-sama, sehingga masing-masing kurang terkekang walaupun efek gabungannya diketahui dengan baik.

Latihan 27.11 ★★★

Gunakan metode sisa anggaran karbon dengan TCRE sebesar $0.45\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ per $1000\,\mathrm{Gt}$, $210\,\mathrm{Gt}$ yang diemisikan dari 2015 sampai 2019, dan $26\,\mathrm{Gt}$ per derajat untuk umpan balik sistem Bumi. (a) Tentukan anggaran untuk $2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, yaitu $0.93\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ di atas 2010–2019, jika pendorong-pendorong lain menambahkan $0.1\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (b) Pemanasan tambahan berapa oleh pendorong-pendorong lain yang membuatnya sama dengan $1350\,\mathrm{Gt}$ hasil penilaian? Apakah nilai itu di dalam rentang hasil penilaian? (c) Tunjukkan bahwa setiap $0.1\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ pemanasan non-CO$_2$ mengubah anggaran mana pun dengan besar yang sama.

Solusi

Solusi Latihan 27.11.

(a) $(0.93 - 0.1)/0.45 \times 1000 = 1844\,\mathrm{Gt}$; dikurangi 210 dan $26 \times 0.93 = 24$: $1610\,\mathrm{Gt}$. (b) $0.93 - x = 0.45 \times (1350 + 210 + 24)/1000 = 0.713$, sehingga $x = 0.22\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: kira-kira ujung atas rentang hasil penilaian 0.1 sampai $0.2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (c) Anggaran itu bergantung pada pemanasan non-CO$_2$ $x$ hanya melalui $-x/\text{TCRE}$: setiap $0.1\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ mengurangi $0.1/0.45 \times 1000 = 222\,\mathrm{Gt}$, berapa pun batasnya.

Latihan 27.12 ★★★

Umpan balik bersih memiliki rentang sangat mungkin dari $-1.81$ sampai $-0.51\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$, di sekitar $-1.16$. (a) Tentukan ECS pada kedua ujungnya dan di tengahnya. (b) Tunjukkan bahwa rentang $\lambda$ yang simetris terhadap tengahnya memberikan rentang ECS yang tidak simetris, dan sebutkan sisi mana yang lebih panjang. (c) Mengapa penilaian-penilaian itu lebih sulit menyingkirkan ECS yang tinggi daripada ECS yang rendah?

Solusi

Solusi Latihan 27.12.

(a) $3.93/1.81 = 2.17\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, $3.93/0.51 = 7.71\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, $3.93/1.16 = 3.39\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (b) Sisi bawah sepanjang $3.39 - 2.17 = 1.22\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, sisi atas $7.71 - 3.39 = 4.32\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: fungsi $1/|\lambda|$ cembung, sehingga langkah-langkah $\lambda$ yang sama ke arah nol makin lama makin menaikkan ECS. (c) $\lambda$ yang lemah negatif memberikan ECS yang sangat besar, dan perubahan kecil $\lambda$ di dekat nol sulit disingkirkan; ECS yang rendah memerlukan $\lambda$ yang sangat negatif, yang dibatasi oleh respons Planck dan dibantah oleh pemanasan yang teramati.

Soal 27.1

Soal akhir pekan — Membaca anggaran

Soal ini mengikuti energi dan karbon dalam penilaian itu dari gaya radiatif sampai sisa anggaran untuk $1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Gunakan data latihan, dan: ERF 1750–2019 ($\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$) karbon dioksida 2.16, metana 0.54, dinitrogen oksida 0.21, gas terhalogenasi 0.41, ozon 0.47, uap air stratosfer 0.05, aerosol–radiasi $-0.22$, aerosol–awan $-0.84$, tata guna lahan $-0.20$, karbon hitam di atas salju 0.08, jejak kondensasi 0.06; karbon dioksida $410\,\mathrm{ppm}$ pada 2019 dan $427.35\,\mathrm{ppm}$ pada 2025; pemanasan $0.79\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ selama 2006–2018; perubahan anggaran energi $\Delta N = 0.59$, $\Delta F = 2.20\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, $\Delta T = 1.03\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; TCRE $0.45\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ per $1000\,\mathrm{Gt}$ karbon dioksida (mungkin 0.27 sampai 0.63); $2390\,\mathrm{Gt}$ diemisikan 1850–2019; pemanasan manusia $1.07\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ untuk 2010–2019; $210\,\mathrm{Gt}$ diemisikan dari 2015 sampai 2019; pemanasan non-CO$_2$ tambahan $0.1\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, ujung bawah rentang hasil penilaian 0.1 sampai $0.2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; umpan balik sistem Bumi $26\,\mathrm{Gt}$ per derajat. Bulatkan sampai tiga angka penting.

Bagian I — Gaya radiatif.

1. Jumlahkan gaya radiatif keempat gas rumah kaca yang tercampur baik.
2. Jumlahkan gaya radiatif aerosol.
3. Jumlahkan semua suku manusia. Bandingkan dengan $2.72\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$ hasil penilaian.
4. Periksalah gaya radiatif karbon dioksida pada 2019 dengan hukum logaritmik.
5. Tentukan gaya radiatif karbon dioksida pada 2025 dengan hukum yang sama.
6. Suku mana yang ketidakpastiannya paling lebar, dan mengapa suku itu mendominasi ketidakpastian total?

Bagian II — Anggaran energi.

7. Berapa banyak energi yang diperoleh sistem iklim selama 2006–2018, dalam zettajoule?
8. Berapa banyak darinya yang masuk ke samudra?
9. Tentukan parameter umpan balik dari perubahan anggaran energi.
10. Tentukan sensitivitas iklim kesetimbangan efektif.
11. Tentukan respons iklim transien dari data yang sama.
12. Tentukan ECS dari umpan balik bersih pada gambar, dan bandingkan kedua nilai itu.
13. Berikan alasan fisis mengapa perkiraan historis adalah yang lebih rendah.

Bagian III — Pemanasan per ton.

14. Konversikan TCRE menjadi derajat per $1000\,\mathrm{PgC}$ karbon.
15. Konversikan rentang mungkinnya.
16. Konversikan emisi 1850–2019 menjadi petagram karbon.
17. Berapa pemanasan yang diberikan TCRE untuk emisi 1850–2019?
18. Bandingkan dengan pemanasan manusia sebesar $1.07\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Apa yang dikatakan perbandingan itu tentang efek bersih pendorong-pendorong manusia lainnya?

Bagian IV — Sisa anggaran untuk $1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

19. Berapa pemanasan yang tersisa di atas 2010–2019?
20. Kurangkan pemanasan non-CO$_2$ dan bagilah dengan TCRE: berapa anggaran yang tersisa sejak pertengahan 2010–2019?
21. Kurangkan emisi 2015–2019.
22. Kurangkan umpan balik sistem Bumi atas sisa pemanasan.
23. Seberapa besar anggaran itu berubah jika pendorong-pendorong lain menambahkan $0.2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ sebagai gantinya?
24. Sebagai ringkasan: berapa sisa anggaran karbon untuk $1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, sejak awal 2020, yang dihitung dari TCRE? Bandingkan dengan $500\,\mathrm{Gt}$ hasil penilaian.

Solusi

Solusi Soal 27.1.

1. $2.16 + 0.54 + 0.21 + 0.41 = 3.32\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$. 2. $-0.22 - 0.84 = -1.06\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$. 3. $3.32 + 0.47 + 0.05 - 1.06 - 0.20 + 0.08 + 0.06 = 2.72\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, yaitu total hasil penilaian. 4. $3.93\log_2(410/278) = 2.20\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, dalam batas $2\,\%$ dari 2.16. 5. $3.93\log_2(427.35/278) = 2.44\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$. 6. Suku aerosol–awan, $-1.45$ sampai $-0.25$, selebar $1.20\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}$, dibandingkan dengan 1.52 untuk total: suku itu membawa sebagian besar ketidakpastian total karena besar dan kurang terkekang. 7. $0.79 \times 5.10 \times 10^{14} \times 12 \times 3.156 \times 10^{7} = 1.53 \times 10^{23}\,\mathrm{J}$, $153\,\mathrm{ZJ}$. 8. $0.91 \times 153 = 139\,\mathrm{ZJ}$. 9. $\lambda = (0.59 - 2.20)/1.03 = -1.56\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$. 10. $3.93/1.56 = 2.52\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. 11. $3.93 \times 1.03/2.20 = 1.84\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. 12. $3.93/1.16 = 3.39\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, lebih tinggi $0.87\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. 13. Pemanasan sejauh ini paling kuat di tempat umpan balik paling negatif; seiring berkembangnya pola itu, parameter umpan balik menjadi kurang negatif, sehingga sensitivitas jangka panjang melebihi sensitivitas efektif. 14. $0.45 \times 44.009/12.011 = 1.65\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ per $1000\,\mathrm{PgC}$. 15. 0.989 sampai $2.31\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ per $1000\,\mathrm{PgC}$. 16. $2390 \times 12.011/44.009 = 652\,\mathrm{PgC}$. 17. $0.45 \times 2.39 = 1.08\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. 18. Dalam batas pembulatan, karbon dioksida saja menjelaskan seluruh pemanasan manusia: pemanasan oleh gas rumah kaca lain dan pendinginan oleh aerosol hampir saling meniadakan. 19. $1.5 - 1.07 = 0.43\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. 20. $(0.43 - 0.1)/0.45 \times 1000 = 733\,\mathrm{Gt}$ karbon dioksida. 21. $733 - 210 = 523\,\mathrm{Gt}$. 22. $26 \times 0.43 = 11.2\,\mathrm{Gt}$; $523 - 11.2 = 512\,\mathrm{Gt}$. 23. Anggaran itu turun sebesar $0.1/0.45 \times 1000 = 222\,\mathrm{Gt}$, menjadi $290\,\mathrm{Gt}$: yaitu $220\,\mathrm{Gt}$ yang menurut penilaian itu merupakan besar pergeseran anggaran akibat pilihan tentang pendorong-pendorong lain. 24. Bila dihitung dari TCRE, sisa anggaran karbon untuk $1.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ sejak awal 2020 adalah $512\,\mathrm{Gt}$ karbon dioksida, dalam batas $3\,\%$ dari $500\,\mathrm{Gt}$ hasil penilaian pada probabilitas $50\,\%$.