탄소 순환과 온실가스

탄소가 대기, 해양, 육지, 암석 사이를 어떻게 이동하며, 인간이 배출하는 이산화탄소와 기타 가스가 축적되어 온난화를 유발하는 과정.

Definition

탄소 순환은 대기, 해양, 육상 생물권, 토양, 암석 사이에서 탄소를 이동시키는 일련의 교환 과정이며, 온실가스는 주로 이산화탄소, 메탄, 아산화질소로 구성된 대기 성분으로, 이 순환이 그 농도를 조절합니다.

Scope

이 주제는 전 지구적 탄소 순환과 온실가스 예산을 다룹니다. 대기, 해양, 육상 생물권 간의 수년에서 수천 년에 이르는 시간 규모의 자연적 탄소 교환, 풍화 및 화산 활동을 통한 지질학적 순환, 해양 및 육상 흡수원(sink)에 의한 인간 배출량 흡수, 그리고 그 결과로 인한 대기 중 이산화탄소, 메탄, 아산화질소의 증가, 그리고 온난화 제한을 위한 잔여 탄소 예산의 개념을 다룹니다.

Core questions

• 탄소는 대기, 해양, 육지, 암석 사이를 어떻게 이동하는가?
• 인간 배출량 중 얼마만큼이 대기 중에 남아 있는가?
• 해양 및 육상 탄소 흡수원은 온난화에 어떻게 반응하는가?
• 주어진 온난화 한계 내에서 얼마나 많은 탄소를 더 배출할 수 있는가?

Key theories

대기 중 잔류 비율(Airborne fraction)과 탄소 흡수원

인간 탄소 배출량의 약 절반만이 대기 중에 남아 있는데, 이는 해양과 육상 생물권이 나머지를 흡수하기 때문이며, 이러한 흡수원이 온난화 하에서 어떻게 변화하는지가 미래 농도를 결정합니다.

탄소 순환 피드백

온난화는 탄소 흡수를 약화시키고 토양, 영구 동토층, 식생에서 탄소를 방출할 수 있는데, 이러한 피드백은 더 많은 배출된 탄소를 대기 중에 남겨 온난화를 증폭시킵니다.

Mechanisms

탄소는 광합성, 호흡, 대기-해양 교환을 통해 대기, 표층 해양, 식생 사이를 빠르게 순환하며, 해양 혼합, 퇴적, 풍화, 화산 활동을 통해 느리게 순환합니다. 인간의 배출량은 느린 지질학적 제거 속도보다 빠르게 탄소를 추가하므로 농도가 증가합니다. 해양과 육지는 현재 약 절반을 흡수하지만, 온난화와 변화하는 조건은 이러한 흡수원을 약화시켜 대기 중 잔류 비율(airborne fraction)을 증가시킬 수 있습니다.

Clinical relevance

누적 탄소 배출량이 최고 온난화를 크게 결정하기 때문에, 탄소 순환을 이해하는 것은 온도 목표에 부합하는 잔여 탄소 예산과 자연적 및 공학적 탄소 제거의 역할을 정의하는 데 중요합니다.

Evidence & guidelines

기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC) 제6차 평가 보고서는 누적 탄소 배출량과 지구 온난화 사이에 거의 선형적인 관계가 있음을 밝히고, 특정 수준으로 온난화를 제한하기 위한 잔여 탄소 예산을 정량화합니다.

History

킬링(Keeling)이 1958년에 시작한 지속적인 측정은 대기 중 이산화탄소의 꾸준한 증가를 처음으로 밝혀냈으며, 이후 수십 년간의 해양 및 육지 연구는 연간 전 지구 탄소 예산으로 종합되어 흡수원을 정량화하고 누적 배출량과 온난화 사이의 연관성을 확립했습니다.

Debates

육상 및 해양 탄소 흡수원의 미래 강도

자연 흡수원이 배출량의 약 절반을 얼마나 오랫동안 계속 흡수할 것인지, 그리고 온난화가 이들을 급격히 약화시킬 것인지는 미래 농도를 예측하는 데 있어 주요 불확실성입니다.

Key figures

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

Seminal works

• keeling1960
• friedlingstein2022

Frequently asked questions

우리가 배출하는 이산화탄소는 어디로 가는가?

대략 절반은 대기 중에 남아 있고, 해양과 육상 식생이 각각 약 4분의 1을 흡수하지만, 기후가 따뜻해지면서 이러한 흡수원은 약화될 수 있습니다.

탄소 예산이란 무엇인가?

이는 누적 배출량과 온도 사이의 거의 선형적인 연관성을 기반으로, 선택된 한계 이하로 온난화를 유지하면서 여전히 배출할 수 있는 총 이산화탄소 양입니다.