Dataset: Vývoj koncentrácií CO₂ a O₂ v atmosfére

Keelingova krivka, rok 1958 – súčasnosť

Zdroj

Scripps Institution of Oceanography

Popis

C. D. Keeling, S. C. Piper, R. B. Bacastow, M. Wahlen, T. P. Whorf, M. Heimann, and H. A. Meijer, Exchanges of atmospheric CO₂ and ¹³CO₂ with the terrestrial biosphere and oceans from 1978 to 2000. I. Global aspects, SIO Reference Series, No. 01-06, Scripps Institution of Oceanography, San Diego, 88 pages, 2001. http://escholarship.org/uc/item/09v319r9

Odkaz

https://scrippsco2.ucsd.edu/data/atmospheric_co2/primary_mlo_co2_record.html

DOI

http://doi.org/10.6075/J08W3BHW

Licencia

CC BY 4.0 (viď informácie o licencii)

Dáta pochádzajú z inštrumentálneho merania na Mauna Loa na Havaji. Používajú sa na ne veľmi presné tlakomerové kalibrované spektroskopické merania, ktoré vyvinul Charles Keeling. Konštrukciu meracích prístrojov aj príbeh Charlesa Keelinga podrobne opisuje článok v Analytical Chemistry Charles David Keeling and the Story of Atmospheric CO₂ Measurements. V odobratých vzorkách vzduchu sa sleduje nielen koncentrácia CO₂ v jednotkách ppm, ale aj zastúpenie izotopov uhlíka (pomer ¹²C, ¹³C a ¹⁴C). Toto zloženie pomáha určiť, z akého zdroja uhlík pochádza, či zo spaľovania fosílnych palív, z dýchania rastlín, zo sopky a pod. Presnosť meraných hodnôt je ± 0.1 ppm (podľa pôvodného Keelingovho článku i podľa Medzinárodného ústavu pre miery a váhy). Názorne metódu merania približuje popularizačné video Ralpha Keelinga.

Dátová sada obsahuje len mesačné priemery merania. Detailné denné a týždenné priemery sú dostupné zvlášť na stránke meracej stanice. Pri počítaní priemerných hodnôt sú časové rady očistené o merania, ktoré sa výrazne odchyľujú od okolitých meraní. Takéto odchýlky bývajú spôsobené vplyvom ostrovnej vegetácie (vzduch s nižšou koncentráciou CO₂) alebo sopečnou aktivitou (vyššia koncentrácia CO₂). Rovnako tak bývajú niektoré hodnoty spätne aktualizované kvôli rekalibrácii referenčných plynov a ďalšej kontrole kvality. Ďalšie informácie o spracovaní meraných dát nájdete v článku na webových stránkach ústavu.

Kompozitný dataset Scripps, posledných 2000 rokov

Zdroj

Scripps Institution of Oceanography

Popis

Macfarling Meure, C. et al., 2006: Law Dome CO₂, CH₄ and N₂O ice core records extended to 2000 years BP. Geophysical Research Letters, 33.

Odkaz

https://scrippsco2.ucsd.edu/data/atmospheric_co2/icecore_merged_products.html

DOI

https://doi.org/10.1029/2006GL026152

Licencia

zadarmo na použitie, vyžaduje odkaz na zdroj (viď informácie o licencii)

Tento dataset je zložený z dvoch meraní:

• Keelingovo meranie z Mauna Loa (od roku 1958, pozri vyššie) a z južného pólu (od roku 1957, viď stránka stanice).
• merania historických koncentrácií za posledných 2000 rokov z ľadovcových vrtov v oblasti Law Dome vo východnej Antarktíde (66°46′08″ S, 112°48′28″ E). Merania sa majú uskutočniť postupne z rôznych vrtov, preto je najviac vzoriek z posledných 200 rokov, o niečo menej vzoriek pre predchádzajúcich 1000 rokov a najmenej vzoriek z prvého tisícročia nášho letopočtu.

Historické koncentrácie sú merané rovnakou metódou ako Keelingovo meranie, len vzorky vzduchu sú odlišné –⁠ ide o vzduch zachytený v bublinkách v ľade. Vek vzduchu je určený hĺbkou a rádioizotopovým datovaním.

Sú súčasné merania a historické dáta porovnateľné? Merané hodnoty z bubliniek v ľade antarktického ľadovca a súčasné merania sa veľmi presne prekrývajú. Zároveň historické dáta z rôznych ľadovcov (Antarktída, Grónsko, horské ľadovce) sú vysoko konzistentné. Jediným obmedzením ľadovcových dát je, že získaná koncentrácia zodpovedá zhruba desaťročnému kĺzavému priemeru koncentrácií, a to kvôli difúzii vzduchu v pomaly tuhnúcich vrchných vrstvách firnu.

Kompozitný dataset EPICA, posledných 800 000 rokov

Zdroj

NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)

Popis

Bereiter, B., Eggleston, S., Schmitt, J., Nehrbass‐Ahles, C., Stocker, T. F., Fischer, H., Kipfstuhl, S., and Chappellaz, J. ( 2015), Revision of the EPICA Dome C CO₂ record from 800 to 600 kyr before present, Geophys. Res. Lett., 42, 542– 549.

Odkaz

http://ncdc.noaa.gov/paleo/study/17975

DOI

https://doi.org/10.1002/2014GL061957

Licencia

zadarmo na použitie, vyžaduje odkaz na zdroj (viď informácie o licencii)

V rámci projektu EPICA (European Project for Ice Coring in Antartica) boli získané najstaršie vzorky ľadu pre meranie koncentrácie CO₂ v rámci tohto datasetu. Tie pochádzajú z dvoch vrtov na Antarktíde:

• Epica-DML pri nemeckej Kohnovej stanici (75°00′06″ S; 00°04′04″ E, hĺbka vrtu 2 774 m).
• Dome C pri francúzsko-talianskej stanici Concordia (75°06′04″ S; 123°20′52″ E, hĺbka vrtu 3 270 m).

Tento dataset je však zložený z meraní z oveľa viac ľadovcových vrtov z ďalších výskumných projektov:

• Law Dome viď dataset SCRIPPS vyššie,
• WAIS meraný v rámci amerického výskumného projektu v západnej Antarktíde (79°28′04.8″ S; 112°05′09.6″ W, hĺbka vrtu 3 405 m),
• Siple Dome meraný v rámci amerického výskumného projektu v Zemi Mary Byrd (81°39′15″ S 149°00′18″ W, hĺbka vrtu 974 m),
• TALDICE meraný v rámci európskeho projektu výskumu Talos Dome (72°49′40″ S 159°11′00″ E, hĺbka vrtu 1620 m),
• Vostok meraný od sedemdesiatych rokov na sovietskej polárnej stanice Vostok (78°27′50″ S 106°50′15″ E, hĺbka najhlbšieho vrtu z roku 1996 je 3623 m).

Hoci mnohé z vrtov obsahujú záznamy z širšieho časového obdobia, tento dataset je zložený nasledovne (nižšie používané „BP“ je skratka pre before present a odkazuje pre roky pred rokom 1950):

• -51 – 2000 rokov BP: Law Dome (Rubino et al., 2013, MacFarling Meure et al., 2006),
• 2 – 11-tisíc rokov BP: Dome C (Monnin et al., 2001 + 2004),
• 11 – 22-tisíc rokov BP: WAIS (Marcott et al., 2014), od týchto meraní sú odpočítané 4 ppm pre vyváženie systematickej chyby merania,
• 22 – 40-tisíc rokov BP: Siple Dome (Ahn et al., 2014),
• 40 – 60-tisíc rokov BP: TALDICE (Bereiter et al., 2012),
• 60 – 115-tisíc rokov BP: E-DML (Bereiter et al., 2012),
• 105 – 155-tisíc rokov BP: Dome C Sublimation (Schneider et al., 2013),
• 155 – 393-tisíc rokov BP: Vostok (Petit et al., 1999),
• 393 – 611-tisíc rokov BP: Dome C (Siegenthaler et al., 2005),
• 612 – 800-tisíc rokov BP: Dome C (Bereiter et al., 2014).

Koncentrácia O₂ na Mauna Loa, rok 1989 – súčasnosť

Zdroj

Scripps Institution of Oceanography

Popis

Scripps O₂ Program, Atmospheric Oxygen Research

Odkaz

https://scrippso2.ucsd.edu/index.html

Licencia

otvorené vedecká dáta (licencia nie je špecifikovaná)

Tento dataset pochádza z inštrumentálneho merania na sopke Mauna Loa na Havaji. Metódu pre veľmi presné meranie koncentrácie O₂ vyvinul v roku 1988 Ralph Keeling, syn Charlesa Keelinga, a podrobne ju opísal vo svojej dizertačnej práci. Táto metóda spočíva v interferometrickom meraní indexu lomu vzduchu, ktorý je závislý na pomere koncentrácie kyslíka a dusíka. Tento dataset teda technicky obsahuje meranie pomeru koncentrácie O₂/N₂ a je udávaný vo forme relatívneho rozdielu voči referenčnej vzorke približne z polovice osemdesiatych rokov (vynásobenej miliónom, preto je označovaná „per meg“). Presnú definíciu tejto jednotky vrátane prevodu na ppm nájdete na stránkach Scrippsovho O₂ programu. Podľa týchto inštrukcií sme previedli tieto namerané dáta na jednotky ppm, aby sme ich mohli porovnať s rastom koncentrácie CO₂.