Chu trình Carbon và Khí nhà kính

Cách carbon di chuyển giữa khí quyển, đại dương, đất liền và đá, và cách lượng khí thải carbon dioxide và các khí khác của con người tích tụ để thúc đẩy sự nóng lên toàn cầu.

Definition

Chu trình carbon là tập hợp các trao đổi di chuyển carbon giữa khí quyển, đại dương, sinh quyển trên cạn, đất và đá, và khí nhà kính là các thành phần khí quyển, chủ yếu là carbon dioxide, mêtan và nitơ oxit, mà nồng độ của chúng được chu trình này điều hòa.

Scope

Chủ đề này bao gồm chu trình carbon toàn cầu và ngân sách khí nhà kính. Nó đề cập đến sự trao đổi carbon tự nhiên giữa khí quyển, đại dương và sinh quyển trên cạn trong các khoảng thời gian từ vài năm đến hàng thiên niên kỷ, chu trình địa chất của phong hóa và hoạt động núi lửa, sự hấp thụ khí thải của con người bởi các bể chứa đại dương và đất liền, và sự gia tăng nồng độ carbon dioxide, mêtan và nitơ oxit trong khí quyển, cùng với khái niệm về ngân sách carbon còn lại để hạn chế sự nóng lên.

Core questions

• Carbon di chuyển giữa khí quyển, đại dương, đất liền và đá như thế nào?
• Tỷ lệ khí thải của con người còn lại trong khí quyển là bao nhiêu?
• Các bể chứa carbon ở đại dương và đất liền phản ứng với sự nóng lên như thế nào?
• Có thể thải ra bao nhiêu carbon trong giới hạn nóng lên nhất định?

Key theories

Tỷ lệ carbon trong khí quyển và các bể chứa carbon

Chỉ khoảng một nửa lượng khí thải carbon của con người còn lại trong khí quyển vì đại dương và sinh quyển trên cạn hấp thụ phần còn lại, và cách các bể chứa này phát triển dưới sự nóng lên sẽ chi phối nồng độ trong tương lai.

Phản hồi chu trình carbon

Sự nóng lên có thể làm suy yếu sự hấp thụ carbon và giải phóng carbon từ đất, băng vĩnh cửu và thảm thực vật, một phản hồi làm cho nhiều carbon thải ra hơn còn lại trong khí quyển và khuếch đại sự nóng lên.

Mechanisms

Carbon tuần hoàn nhanh chóng giữa khí quyển, đại dương bề mặt và thảm thực vật thông qua quá trình quang hợp, hô hấp và trao đổi không khí-biển, và chậm hơn thông qua sự pha trộn của đại dương, lắng đọng, phong hóa và hoạt động núi lửa. Lượng khí thải của con người bổ sung carbon nhanh hơn so với quá trình loại bỏ địa chất chậm chạp, do đó nồng độ tăng lên; đại dương và đất liền hiện hấp thụ khoảng một nửa, nhưng sự nóng lên và các điều kiện thay đổi có thể làm suy yếu các bể chứa này, làm tăng tỷ lệ carbon trong khí quyển.

Clinical relevance

Vì tổng lượng khí thải carbon tích lũy phần lớn quyết định mức độ nóng lên cao nhất, việc hiểu chu trình carbon sẽ xác định ngân sách carbon còn lại phù hợp với các mục tiêu nhiệt độ và vai trò của việc loại bỏ carbon tự nhiên và nhân tạo.

Evidence & guidelines

Báo cáo Đánh giá lần thứ sáu của IPCC cho thấy mối quan hệ gần như tuyến tính giữa tổng lượng khí thải carbon tích lũy và sự nóng lên toàn cầu, đồng thời định lượng ngân sách carbon còn lại để hạn chế sự nóng lên ở các mức độ cụ thể.

History

Các phép đo liên tục của Keeling bắt đầu vào năm 1958 lần đầu tiên cho thấy sự gia tăng ổn định của carbon dioxide trong khí quyển, và các thập kỷ nghiên cứu đại dương và đất liền sau đó, được tổng hợp trong ngân sách carbon toàn cầu hàng năm, đã định lượng các bể chứa và thiết lập mối liên hệ giữa tổng lượng khí thải tích lũy và sự nóng lên.

Debates

Sức mạnh tương lai của các bể chứa carbon trên đất liền và đại dương

Việc các bể chứa tự nhiên sẽ tiếp tục hấp thụ khoảng một nửa lượng khí thải trong bao lâu, và liệu sự nóng lên có làm suy yếu chúng một cách mạnh mẽ hay không, là một sự không chắc chắn lớn trong việc dự báo nồng độ trong tương lai.

Key figures

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

Seminal works

• keeling1960
• friedlingstein2022

Frequently asked questions

Carbon dioxide mà chúng ta thải ra đi đâu?

Khoảng một nửa vẫn còn trong khí quyển, trong khi đại dương và thảm thực vật trên cạn mỗi nơi hấp thụ khoảng một phần tư, mặc dù các bể chứa này có thể suy yếu khi khí hậu nóng lên.

Ngân sách carbon là gì?

Đó là tổng lượng carbon dioxide vẫn có thể được thải ra trong khi giữ cho sự nóng lên dưới một giới hạn đã chọn, dựa trên mối liên hệ gần như tuyến tính giữa tổng lượng khí thải tích lũy và nhiệt độ.