Articles

drivhusgas

kulsyre

kulsyre (CO2) er den mest betydningsfulde drivhusgas. Naturlige kilder til atmosfærisk CO2 inkluderer afgasning fra vulkaner, forbrænding og naturligt forfald af organisk stof og respiration af aerobe (iltbrugende) organismer. Disse kilder afbalanceres i gennemsnit af et sæt fysiske, kemiske eller biologiske processer, kaldet “dræn”, der har tendens til at fjerne CO2 fra atmosfæren. Væsentlige naturlige dræn inkluderer jordbaseret vegetation, der optager CO2 under fotosyntese.

carbon cycle
carbon cycle

Carbon transporteres i forskellige former gennem atmosfæren, hydrosfæren og geologiske formationer. En af de primære veje til udveksling af kulsyre (CO2) finder sted mellem atmosfæren og oceanerne; der kombineres en brøkdel af CO2 med vand og danner kulsyre (H2CO3), der efterfølgende mister hydrogenioner (H+) til dannelse af bicarbonat (HCO3−) og carbonat (CO32−) ioner. Bløddyrskaller eller mineraludfældninger, der dannes ved reaktionen af calcium eller andre metalioner med carbonat, kan blive begravet i geologiske lag og til sidst frigive CO2 gennem vulkansk afgasning. Kulsyre udveksler også gennem fotosyntese i planter og gennem respiration hos dyr. Dødt og rådnende organisk materiale kan fermentere og frigive CO2 eller methan (CH4) eller kan inkorporeres i sedimentær sten, hvor det omdannes til fossile brændstoffer. Afbrænding af kulbrintebrændstoffer returnerer CO2 og vand (H2O) til atmosfæren. De biologiske og menneskeskabte veje er meget hurtigere end de geokemiske veje og har derfor større indflydelse på atmosfærens sammensætning og temperatur.Encyclopedia Britannica, Inc.
carbon cycle
carbon cycle

The generalized carbon cycle.

Encyclopædia Britannica, Inc.

A number of oceanic processes also act as carbon sinks. One such process, the “solubility pump,” involves the descent of surface seawater containing dissolved CO2. En anden proces, den “biologiske pumpe”, involverer optagelse af opløst CO2 af marine vegetation og fytoplankton (små, fritflydende, fotosyntetiske organismer), der lever i det øvre hav eller af andre marine organismer, der bruger CO2 til at bygge skeletter og andre strukturer lavet af calciumcarbonat (CaCO3). Da disse organismer udløber og falder til havbunden, transporteres deres kulstof nedad og begraves til sidst i dybden. En langsigtet balance mellem disse naturlige kilder og dræn fører til baggrunden eller det naturlige niveau af CO2 i atmosfæren.i modsætning hertil øger menneskelige aktiviteter atmosfæriske CO2-niveauer primært gennem forbrænding af fossile brændstoffer (hovedsageligt olie og kul og sekundært naturgas til brug i transport, Opvarmning og elproduktion) og gennem produktion af cement. Andre menneskeskabte kilder inkluderer forbrænding af skove og rydning af jord. Antropogene emissioner tegner sig i øjeblikket for den årlige frigivelse af omkring 7 gigaton (7 milliarder tons) kulstof i atmosfæren. 3 procent af de samlede CO2-emissioner fra naturlige kilder, og denne forstærkede kulstofbelastning fra menneskelige aktiviteter overstiger langt modregningskapaciteten for naturlige dræn (med måske så meget som 2-3 gigaton om året).

skovrydning
skovrydning

ulmende rester af et plot af skovrydet jord i Brasiliens regnskov. Årligt anslås det, at netto global skovrydning tegner sig for omkring to gigaton af kulstofemissioner til atmosfæren.

krit Brasil2/iStock.com

CO2 er derfor akkumuleret i atmosfæren med en gennemsnitlig hastighed på 1,4 dele pr. million (ppm) volumen pr. år mellem 1959 og 2006 og ca. 2,0 ppm pr. år mellem 2006 og 2018. Samlet set har denne akkumuleringshastighed været lineær (dvs.ensartet over tid). Imidlertid kan visse nuværende dræn, såsom havene, blive kilder i fremtiden. Dette kan føre til en situation, hvor koncentrationen af atmosfærisk CO2 bygger med en eksponentiel hastighed (det vil sige med en stigningshastighed, der også stiger over tid).

Keeling Curve
Keeling Curve

Keeling Curve, opkaldt efter den amerikanske klimaforsker Charles David Keeling, sporer ændringer i koncentrationen af kulsyre (CO2) i Jordens atmosfære på en forskningsstation på Mauna Loa i den amerikanske-ja. Selvom disse koncentrationer oplever små sæsonudsving, viser den overordnede tendens, at CO2 stiger i atmosfæren.Encyclopedia Britannica, Inc.

det naturlige baggrundsniveau for kulsyre varierer i tidsskalaer på millioner af år på grund af langsomme ændringer i afgasning gennem vulkansk aktivitet. For omkring 100 millioner år siden, i kridtperioden, synes CO2-koncentrationerne at have været flere gange højere end i dag (måske tæt på 2.000 ppm). I løbet af de sidste 700.000 år har CO2-koncentrationerne varieret over et langt mindre interval (mellem ca.180 og 300 ppm) i forbindelse med de samme jordbaneeffekter forbundet med den kommende og igangværende istid i Pleistocæn-epoken. I begyndelsen af det 21.århundrede nåede CO2-niveauerne 384 ppm, hvilket er cirka 37 procent over det naturlige baggrundsniveau på cirka 280 ppm, der eksisterede i begyndelsen af den industrielle Revolution. Atmosfæriske CO2-niveauer fortsatte med at stige, og i 2018 var de nået 410 ppm. Ifølge iskernemålinger antages sådanne niveauer at være de højeste i mindst 800.000 år, og ifølge andre beviser kan de være de højeste i mindst 5.000.000 år.

strålingskraft forårsaget af kulsyre varierer på en omtrent logaritmisk måde med koncentrationen af denne gas i atmosfæren. Det logaritmiske forhold opstår som et resultat af en mætningseffekt, hvor det bliver stadig vanskeligere, når CO2-koncentrationer stiger, for yderligere CO2-molekyler til yderligere at påvirke det “infrarøde vindue” (et bestemt smalt bånd af bølgelængder i det infrarøde område, der ikke absorberes af atmosfæriske gasser). Det logaritmiske forhold forudsiger, at overfladeopvarmningspotentialet vil stige med omtrent den samme mængde for hver fordobling af CO2-koncentrationen. Ved den nuværende brug af fossilt brændstof forventes en fordobling af CO2-koncentrationer over præindustrielle niveauer at finde sted i midten af det 21.århundrede (når CO2-koncentrationer forventes at nå 560 ppm). En fordobling af CO2-koncentrationerne ville repræsentere en stigning på cirka 4 vand pr. I betragtning af typiske estimater af” klimafølsomhed ” i fravær af modregningsfaktorer, vil denne energiforøgelse føre til en opvarmning på 2 til 5 liter C (3,6 til 9 liter F) over præindustrielle tider. Den samlede strålingspåvirkning af menneskeskabte CO2-emissioner siden begyndelsen af den industrielle tidsalder er ca.1,66 vand pr. kvadratmeter.