Cykl Dwutlenku Węgla: Magazyny, Zwroty i Punkty Kryzysowe

Cztery zbiorniki, o bardzo różnej wielkości

Węgiel nieustannie przemieszcza się między czterema dużymi zbiornikami. Skorupa ziemska – wapienie i ukryty węgiel kamienny – przechowuje niemal niezrozumiałe ~66 000 GtC, zasadniczo uwięzione na skalę ludzkiego czasu. Ocean zawiera ~38 000 GtC, głównie w postaci rozpuszczonego bikarbonatu. Biomasa lądowa – gleba, rośliny i martwa materia organiczna – przechowuje ~2 600 GtC. A atmosfera, zbiornik, którym oddychamy i który wywołuje efekt cieplarniany, zawiera jedynie ~870 GtC. To najmniejszy, najszybciej krążący rezerwuarem, w którym przesunięcie o kilka gigaton w roku może spowodować widoczną zmianę.

Biologiczna pompa i opad plwacki

Na lądzie biologiczna pompa działa na zasadzie fotosyntezy, która pobiera CO2 z powietrza, a oddychanie i rozkład go wraca – globalna roczna bilansowa produkcja biomasy wynosi około 120 GtC, znacznie większa niż emisje ludzkie, ale niemal w pełni zrównoważona przez odwrotną przepływ. Ocean absorbuje węgiel dwutleniony dwoma sposobami: pompę rozpuszczalności (rozpuszczanie CO2 bezpośrednio w zimnej wodzie) i własną biologiczną pompkę (fitoplankton, a następnie opadający materiał organiczny). Od 1850 roku ocean pochłonął około 170 GtC węgla antropogenicznego – ale za cenę: pH wody morskiej spadło z około 8,18 do 8,05, mierzalna akwizycja oceaniczna osłabiająca organizmy budulcowe muszli i raf.

Reservoir            Approx. size (GtC)
Lithosphere (rock)     66,000,000
Ocean                      38,000
Terrestrial biosphere       2,600
Atmosphere                    870
Human emissions            ~10.5 GtC / year (net, all sources)

Powolny cykl, ingerencja człowieka i sprzężenia zwrotne

Pod szybkim cyklem biologicznym i oceanicznym rozgrywa się powolny cykl — erozja skał pochłania w przybliżeniu 0,2–0,4 GtC na rok, a wulkanizm uwalnia w obiegu około 0,1–0,3 GtC na rok — działający na skalę tysięcy lub milionów lat. Obecnie działalność człowieka znacznie przewyższa ten powolny balans: spalanie paliw kopalnych, produkcja cementu i zmiany użytkowania ziemi dodają w przybliżeniu 10,5 GtC rocznie, wypychając stężenie CO2 w atmosferze z pre-industrialnego poziomu 280 ppm do około 424 ppm dzisiaj. Ponadto kilka zbiorników ryzykuje przeobrażenia się ze źródeł na pułapki — permafrost zawiera 1400–1700 GtC, którego odwilż mogłaby uwolnić, cieplejsze gleby szybciej oddychają zgodnie z prawem Q10, osadzenie w oceanie słabnie wraz ze wzrostem temperatury i zakwaszeniem, a Amazon może ulec degradacji po przekroczeniu progu 20–25% wycinki lasów — każde z nich stanowi sprzężenie zwrotne, które przyspiesza ocieplenie niezależnie od dalszych emisji człowieka (szacunki Armstronga McKaya et al. (2022) wskazują, że permafrost borealny sam w sobie mógłby dodać 10–35 GtC do roku 2100). Proponowane środki zaradcze obejmują rozwiązania oparte na naturze (reforestacja, węgiel w glebie), wychwytywanie dwutlenku węgla bezpośrednio z powietrza, przyspieszoną erozję skał oraz bioenergię z wychwytywaniem i składowaniem dwutlenku węgla (BECCS).

Frequently asked questions

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz the simulation i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.