Кругообіг вуглецю та парникові гази

Як вуглець переміщується між атмосферою, океаном, суходолом і гірськими породами, і як викиди вуглекислого газу та інших газів людиною накопичуються, спричиняючи потепління.

Definition

Кругообіг вуглецю – це сукупність обмінів, що переміщують вуглець між атмосферою, океаном, наземною біосферою, ґрунтами та гірськими породами, а парникові гази – це атмосферні компоненти, головним чином вуглекислий газ, метан та оксид азоту, концентрацію яких регулює цей цикл.

Scope

Ця тема охоплює глобальний кругообіг вуглецю та бюджет парникових газів. Вона розглядає природний обмін вуглецю між атмосферою, океаном і наземною біосферою в часових масштабах від років до тисячоліть, геологічний цикл вивітрювання та вулканізму, поглинання викидів людиною океанічними та наземними поглиначами, а також пов'язане з цим зростання атмосферного вуглекислого газу, метану та оксиду азоту, поряд з концепцією залишкового вуглецевого бюджету для обмеження потепління.

Core questions

• Як вуглець переміщується між атмосферою, океаном, суходолом і гірськими породами?
• Яка частка викидів людиною залишається в атмосфері?
• Як океанічні та наземні поглиначі вуглецю реагують на потепління?
• Скільки вуглецю ще можна викинути в межах заданої межі потепління?

Key theories

Атмосферна частка та поглиначі вуглецю

Лише близько половини викидів вуглецю людиною залишається в атмосфері, оскільки океан і наземна біосфера поглинають решту, і те, як ці поглиначі еволюціонують в умовах потепління, визначає майбутні концентрації.

Зворотні зв'язки вуглецевого циклу

Потепління може послабити поглинання вуглецю та вивільнити вуглець з ґрунтів, вічної мерзлоти та рослинності, що є зворотним зв'язком, який залишає більше викинутого вуглецю в атмосфері та посилює потепління.

Mechanisms

Вуглець швидко циркулює між атмосферою, поверхневим океаном і рослинністю через фотосинтез, дихання та обмін повітря-море, і повільно через перемішування океану, седиментацію, вивітрювання та вулканізм. Викиди людиною додають вуглець швидше, ніж може діяти повільне геологічне видалення, тому концентрації зростають; океан і суходіл наразі поглинають приблизно половину, але потепління та зміна умов можуть послабити ці поглиначі, збільшуючи атмосферну частку.

Clinical relevance

Оскільки кумулятивні викиди вуглецю значною мірою визначають пікове потепління, розуміння вуглецевого циклу визначає залишковий вуглецевий бюджет, що відповідає цільовим показникам температури, та роль природного та інженерного видалення вуглецю.

Evidence & guidelines

Шостий оціночний звіт МГЕЗК (Міжурядової групи експертів зі зміни клімату) виявляє майже лінійну залежність між кумулятивними викидами вуглецю та глобальним потеплінням і кількісно оцінює залишкові вуглецеві бюджети для обмеження потепління до визначених рівнів.

History

Безперервні вимірювання Кілінга, розпочаті в 1958 році, вперше виявили стабільне зростання атмосферного вуглекислого газу, а наступні десятиліття океанічних і наземних досліджень, узагальнені в щорічному глобальному вуглецевому бюджеті, кількісно оцінили поглиначі та встановили зв'язок між кумулятивними викидами та потеплінням.

Debates

Майбутня сила наземних та океанічних поглиначів вуглецю

Як довго природні поглиначі продовжуватимуть поглинати близько половини викидів, і чи різко послабить їх потепління, є головною невизначеністю в прогнозуванні майбутніх концентрацій.

Key figures

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

Seminal works

• keeling1960
• friedlingstein2022

Frequently asked questions

Куди дівається вуглекислий газ, який ми викидаємо?

Приблизно половина залишається в атмосфері, тоді як океан і наземна рослинність поглинають приблизно по чверті, хоча ці поглиначі можуть слабшати в міру потепління клімату.

Що таке вуглецевий бюджет?

Це загальна кількість вуглекислого газу, яку ще можна викинути, зберігаючи потепління нижче обраної межі, на основі майже лінійного зв'язку між кумулятивними викидами та температурою.