二酸化炭素

二酸化炭素（CO2）は最も重要な温室効果ガスです。 大気中のCO2の天然源には、火山からのガス放出、有機物の燃焼と自然崩壊、好気性（酸素を使用する）生物による呼吸が含まれます。 これらの供給源は、平均して、大気からCO2を除去する傾向がある「シンク」と呼ばれる一連の物理的、化学的、または生物学的プロセスによってバランス 重要な自然のシンクには、光合成中にCO2を占める陸生植生が含まれます。

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. 別のプロセス、”生物学的ポンプは、”海洋植生や植物プランクトン（小さな、自由浮遊、光合成生物）によって、または炭酸カルシウム（Caco3）で作られた骨格や他の構造を構築するためにCO2を使用する他の海洋生物によって溶解したCO2の取り込みを含みます。 これらの生物が期限切れになって海底に落ちると、それらの炭素は下方に輸送され、最終的には深さで埋められます。 これらの天然の供給源とシンクの間の長期的なバランスは、大気中のCO2の背景、または自然のレベルにつながります。対照的に、人間の活動は、主に化石燃料（主に石油と石炭、二次的には輸送、暖房、電力生産に使用する天然ガス）の燃焼とセメントの生産を通じて大気中のCO2 他の人為的な源には、森林の燃焼と土地の浄化が含まれます。 人為的な排出量は現在、大気中への炭素の約7ギガトン（7億トン）の年間放出を占めています。 人為的な排出量は、天然源によるCO2の総排出量の約3％に等しく、人間の活動からのこの増幅された炭素負荷は、天然シンクの相殺能力（おそらく年間2-3ギガトン）をはるかに超えている。

CO2は、1959年から2006年の間に年間1.4ppm、2006年から2018年の間に年間約2.0ppmの平均割合で大気中に蓄積されています。 全体として、この蓄積速度は線形（すなわち、時間の経過とともに均一）であった。 しかし、海のような特定の現在のシンクは、将来的には源になる可能性があります。 これは、大気中のCO2の濃度が指数関数的な速度で（つまり、時間の経過とともに増加している増加率で）構築する状況につながる可能性があります。

二酸化炭素の自然な背景レベルは、火山活動によるガス放出の遅い変化のために何百万年ものタイムスケールで変化します。 例えば、約1億年前、白亜紀の間に、CO2濃度は今日（おそらく2,000ppmに近い）よりも数倍高かったように見えます。 過去700,000年にわたって、CO2濃度は、更新世の氷河期の到来と進行に関連する同じ地球軌道効果に関連して、はるかに小さい範囲（約180と300ppmの間）で変 21世紀初頭までに、CO2レベルは384ppmに達し、これは産業革命の初めに存在した約37ppmの自然背景レベルを約280ppm上回っています。 大気中のCO2レベルは増加し続け、2018によって410ppmに達しました。 氷床コアの測定によると、このようなレベルは少なくとも800,000年で最高であると考えられており、他の証拠によると、少なくとも5,000,000年で最高である可能性がある。

二酸化炭素によって引き起こされる放射強制は、大気中のそのガスの濃度とともにほぼ対数的に変化する。 対数関係は、co2濃度が増加するにつれて、CO2分子が”赤外線ウィンドウ”（大気ガスに吸収されない赤外線領域の特定の狭い波長帯）にさらに影響を与 対数関係は、CO2濃度の倍増ごとに表面温暖化ポテンシャルがほぼ同じ量だけ上昇することを予測しています。 現在の化石燃料の使用率では、21st世紀半ば（CO2濃度が560ppmに達すると予測されている）までに、産業革命前のレベルを超えるCO2濃度の倍増が予想され CO2濃度の倍増は、放射強制力の平方メートル当たり約4ワットの増加を表すでしょう。 相殺要因がない場合の「気候感度」の典型的な推定値を考えると、このエネルギーの増加は、産業革命前の時間にわたって2〜5°C（3.6〜9°F）の温暖化につ 産業時代の初め以来の人為的なCO2排出量による総放射強制は、平方メートル当たり約1.66ワットです。