Koolstofcyclus en broeikasgassen

Hoe koolstof zich verplaatst tussen de atmosfeer, oceaan, land en gesteenten, en hoe menselijke emissies van koolstofdioxide en andere gassen zich ophopen om opwarming te veroorzaken.

Definition

De koolstofcyclus is het geheel van uitwisselingen die koolstof verplaatsen tussen de atmosfeer, oceaan, landbiosfeer, bodems en gesteenten, en broeikasgassen zijn de atmosferische bestanddelen, voornamelijk koolstofdioxide, methaan en lachgas, waarvan deze cyclus de concentraties reguleert.

Scope

Dit onderwerp behandelt de mondiale koolstofcyclus en de broeikasgasbalans. Het behandelt de natuurlijke uitwisselingen van koolstof tussen de atmosfeer, oceaan en landbiosfeer op tijdschalen van jaren tot millennia, de geologische cyclus van verwering en vulkanisme, de opname van menselijke emissies door oceaan- en landputten, en de resulterende stijging van atmosferische koolstofdioxide, methaan en lachgas, samen met het concept van een resterend koolstofbudget voor het beperken van opwarming.

Core questions

• Hoe verplaatst koolstof zich tussen de atmosfeer, oceaan, land en gesteenten?
• Welk deel van de menselijke emissies blijft in de atmosfeer?
• Hoe reageren koolstofputten in de oceaan en op het land op opwarming?
• Hoeveel koolstof kan nog worden uitgestoten binnen een gegeven opwarmingslimiet?

Key theories

Atmosferische fractie en koolstofputten

Slechts ongeveer de helft van de menselijke koolstofemissies blijft in de atmosfeer, omdat de oceaan en de landbiosfeer de rest absorberen, en hoe deze putten zich ontwikkelen onder opwarming bepaalt toekomstige concentraties.

Koolstofcyclus-terugkoppelingen

Opwarming kan de koolstofopname verzwakken en koolstof vrijgeven uit bodems, permafrost en vegetatie, een terugkoppeling die meer uitgestoten koolstof in de atmosfeer achterlaat en de opwarming versterkt.

Mechanisms

Koolstof circuleert snel tussen de atmosfeer, het oppervlaktewater van de oceaan en vegetatie via fotosynthese, respiratie en lucht-zee-uitwisseling, en langzaam via oceaanmenging, sedimentatie, verwering en vulkanisme. Menselijke emissies voegen koolstof sneller toe dan de langzame geologische verwijdering kan werken, waardoor de concentraties stijgen; de oceaan en het land absorberen momenteel ongeveer de helft, maar opwarming en veranderende omstandigheden kunnen deze putten verzwakken, waardoor de atmosferische fractie toeneemt.

Clinical relevance

Omdat cumulatieve koolstofemissies grotendeels de piek van de opwarming bepalen, definieert het begrijpen van de koolstofcyclus het resterende koolstofbudget dat consistent is met temperatuurdoelstellingen en de rol van natuurlijke en technische koolstofverwijdering.

Evidence & guidelines

Het zesde beoordelingsrapport van het IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) constateert een bijna-lineair verband tussen cumulatieve koolstofemissies en mondiale opwarming en kwantificeert de resterende koolstofbudgetten voor het beperken van de opwarming tot gespecificeerde niveaus.

History

Keeling's continue metingen, begonnen in 1958, onthulden voor het eerst de gestage stijging van atmosferische koolstofdioxide, en daaropvolgende decennia van oceaan- en landstudies, samengevat in het jaarlijkse mondiale koolstofbudget, kwantificeerden de putten en legden het verband tussen cumulatieve emissies en opwarming.

Debates

Toekomstige sterkte van koolstofputten op land en in de oceaan

Hoe lang de natuurlijke putten ongeveer de helft van de emissies zullen blijven absorberen, en of opwarming deze sterk zal verzwakken, is een grote onzekerheid bij het projecteren van toekomstige concentraties.

Key figures

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

Seminal works

• keeling1960
• friedlingstein2022

Frequently asked questions

Waar gaat de koolstofdioxide die we uitstoten heen?

Ongeveer de helft blijft in de atmosfeer, terwijl de oceaan en de landvegetatie elk ongeveer een kwart absorberen, hoewel deze putten kunnen verzwakken naarmate het klimaat opwarmt.

Wat is een koolstofbudget?

Het is de totale hoeveelheid koolstofdioxide die nog kan worden uitgestoten, terwijl de opwarming onder een gekozen limiet blijft, gebaseerd op het bijna-lineaire verband tussen cumulatieve emissies en temperatuur.