炭素循環と温室効果ガス

炭素が大気、海洋、陸地、岩石の間をどのように移動するか、また、二酸化炭素やその他のガスの人為的排出が蓄積して温暖化を促進する仕組み。

Definition

炭素循環とは、炭素が大気、海洋、陸上生物圏、土壌、岩石の間を移動する一連の交換であり、温室効果ガスとは、主に二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素といった、この循環が濃度を調節する大気中の成分を指します。

Scope

このトピックは、地球規模の炭素循環と温室効果ガスの収支を扱います。大気、海洋、陸上生物圏の間での数年から数千年にわたる自然な炭素交換、風化と火山活動の地質学的サイクル、海洋と陸地の吸収源による人為的排出の取り込み、およびその結果としての大気中の二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素の増加、ならびに温暖化を制限するための残りの炭素予算の概念について論じます。

Core questions

• 炭素は大気、海洋、陸地、岩石の間をどのように移動するのか？
• 人為的排出のどのくらいの割合が大気中に残るのか？
• 海洋と陸地の炭素吸収源は温暖化にどのように反応するのか？
• 与えられた温暖化制限内で、あとどれくらいの炭素を排出できるのか？

Key theories

大気中残存率と炭素吸収源

人為的炭素排出量の約半分しか大気中に残らないのは、海洋と陸上生物圏が残りを吸収するためであり、温暖化の下でこれらの吸収源がどのように変化するかが将来の濃度を決定します。

炭素循環フィードバック

温暖化は炭素吸収を弱め、土壌、永久凍土、植生から炭素を放出する可能性があり、このフィードバックはより多くの排出された炭素を大気中に残し、温暖化を増幅させます。

Mechanisms

炭素は、光合成、呼吸、大気と海洋の間の交換を通じて、大気、表層海洋、植生の間を急速に循環し、海洋混合、堆積、風化、火山活動を通じてゆっくりと循環します。人為的排出は、地質学的な除去が作用するよりも速く炭素を追加するため、濃度が上昇します。海洋と陸地は現在、約半分を吸収していますが、温暖化と変化する条件はこれらの吸収源を弱め、大気中の割合を増加させる可能性があります。

Clinical relevance

累積炭素排出量がピーク時の温暖化を大きく決定するため、炭素循環を理解することは、目標とする温度と整合する残りの炭素予算、および自然および工学的な炭素除去の役割を明確にする上で重要です。

Evidence & guidelines

IPCC第6次評価報告書は、累積炭素排出量と地球温暖化の間にほぼ線形の関係があることを発見し、特定のレベルに温暖化を制限するための残りの炭素予算を定量化しています。

History

1958年に開始されたキーリングの継続的な測定により、大気中の二酸化炭素の着実な増加が初めて明らかになり、その後の数十年にわたる海洋および陸地の研究は、年次地球炭素収支に統合され、吸収源を定量化し、累積排出量と温暖化の間の関連性を確立しました。

Debates

陸地と海洋の炭素吸収源の将来の強度

自然の吸収源が排出量の約半分を吸収し続ける期間、そして温暖化がそれらを急激に弱めるかどうかは、将来の濃度を予測する上での主要な不確実性です。

Key figures

• Charles David Keeling
• Pierre Friedlingstein
• Wallace Broecker
• Corinne Le Quere

Seminal works

• keeling1960
• friedlingstein2022

Frequently asked questions

私たちが排出する二酸化炭素はどこへ行くのですか？

およそ半分は大気中に留まり、海洋と陸上植生がそれぞれ約4分の1を吸収しますが、気候が温暖化するにつれてこれらの吸収源は弱まる可能性があります。

炭素予算とは何ですか？

これは、累積排出量と気温の間のほぼ線形の関連性に基づいて、温暖化を選択した制限内に抑えながら、まだ排出できる二酸化炭素の総量です。