Strona główna Klimat Obieg węgla

🔄 Obieg węgla

Czteroskrzynkowy obieg węgla: atmosfera ↔ biosfera ↔ powierzchnia oceanu ↔ ocean głębinowy. Pochłanianie oceaniczne ∝ nadmiar CO₂ ppm; pochłaniacz lądowy ∝ ln(CO₂/280). Sprzężenie zwrotne wieloletniej zmarzliny włącza się powyżej 100 ppm nadmiaru. pH oceanu liczone z powierzchniowego DIC.

Klimat3DŚredni60 FPS
carbon-cycle ↗ Otwórz osobno
Interfejs samej symulacji jest w języku angielskim.

Podobne symulacje

Ta symulacja pokazuje, jak węgiel krąży między atmosferą, oceanem, biosferą lądową i podziemnymi złożami paliw kopalnych. Ustaw tempo emisji paliw kopalnych i obserwuj, jak uproszczony, lecz rzeczywisty model skrzynkowy aktualizuje każdy zbiornik rok po roku, podczas gdy wykres na żywo śledzi stężenie CO2 w atmosferze w częściach na milion.

🔬 Co przedstawia

Zbiorniki węgla i przepływy między nimi: fotosyntezę i oddychanie, wymianę ocean–atmosfera, spalanie paliw kopalnych, wylesianie oraz naturalny pochłaniacz, który wzmacnia się w miarę wzrostu stężenia CO2 w atmosferze powyżej stanu równowagi.

🎮 Jak korzystać

Przeciągnij suwak emisji, aby ustawić ilość spalanego węgla w GtC/rok, dostosuj prędkość symulacji i obserwuj, jak rośnie skrzynka atmosfery oraz wykres CO2 w ppm. W dowolnym momencie zatrzymaj symulację, aby odczytać dokładne wartości, lub zresetuj, by zacząć od nowa.

💡 Czy wiesz, że?

Naturalne pochłaniacze (ocean i ląd łącznie) obecnie pochłaniają jedynie około połowy ludzkich emisji CO2 — reszta gromadzi się w atmosferze, dlatego właśnie stężenie CO2 rośnie nieprzerwanie z roku na rok.

O symulacji globalnego obiegu węgla

Ta symulacja przedstawia uproszczony model skrzynkowy obiegu węgla na Ziemi. Węgiel jest śledzony w czterech zbiornikach — atmosferze, oceanie, biosferze lądowej (roślinność i gleba) oraz podziemnych złożach paliw kopalnych — a wielkość skrzynek jest w przybliżeniu proporcjonalna do liczby gigaton węgla (GtC), jaką każdy z nich zawiera. Animowane cząstki wzdłuż łączących strzałek przedstawiają rzeczywiste przepływy węgla: fotosynteza i oddychanie wymieniają węgiel między lądem a powietrzem, ocean wymienia z atmosferą około 90 GtC rocznie w każdym kierunku, a spalanie paliw kopalnych wprowadza węgiel bezpośrednio do atmosfery w tempie ustawionym suwakiem emisji.

W każdym symulowanym roku model aktualizuje każdy zbiornik, wykorzystując rzeczywiste zależności, a nie stałe liczby: przepływ naturalnego pochłaniacza jest obliczany jako proporcjonalny do tego, jak daleko atmosfera znajduje się powyżej przedindustrialnego stanu równowagi wynoszącego 590 GtC, więc pochłaniacz wzmacnia się w miarę wzrostu CO2, wiernie odzwierciedlając fakt, że rzeczywisty ocean i ląd pochłaniają dziś około połowy ludzkich emisji. Masa węgla atmosferycznego jest przeliczana na odczyt w częściach na milion na żywo za pomocą standardowego współczynnika 2,13 GtC na ppm, zakotwiczonego na poziomie 280 ppm dla wartości przedindustrialnej, a bieżący wykres kreśli tę krzywą CO2 w czasie symulacji, dzięki czemu możesz obserwować dekady lub stulecia akumulacji rozgrywające się w wybranym przez Ciebie tempie symulacji.

Najczęściej zadawane pytania

Jakie są cztery zbiorniki pokazane na diagramie?

Atmosfera zawiera dziś około 870 GtC, ocean zawiera zdecydowanie najwięcej węgla — około 38 000 GtC (pokazane w skali wizualnie skompresowanej, ponieważ przyćmiewa pozostałe zbiorniki), biosfera lądowa (rośliny i gleba łącznie) zawiera około 2000–2500 GtC, a podziemne złoża paliw kopalnych zawierają około 5000 GtC, które kurczą się w miarę ich spalania.

Co przedstawiają strzałki i poruszające się cząstki?

Każda strzałka to przepływ węgla — przepływ węgla między dwoma zbiornikami mierzony w gigatonach rocznie. Grubość strzałki oraz prędkość i gęstość płynących wzdłuż niej cząstek skalują się z wielkością tego przepływu, więc gruby, szybko płynący strumień oznacza znacznie większy roczny transfer węgla niż cienki, wolny strumień.

Jak działa naturalny pochłaniacz węgla w tym modelu?

Przepływ pochłaniacza jest obliczany jako k razy różnica między aktualną wartością GtC atmosfery a przedindustrialnym stanem równowagi wynoszącym 590 GtC, więc jest to rzeczywiste sprzężenie zwrotne, a nie stały ułamek emisji. Stała k jest tak dobrana, że ta relaksacja pochłania w przybliżeniu połowę realistycznych dzisiejszych emisji, co odpowiada obserwowanemu pochłanianiu przez ocean i ląd.

Jak węgiel atmosferyczny jest przeliczany na części na milion CO2?

Model wykorzystuje standardowy przelicznik około 2,13 gigatony węgla na część na milion CO2 w atmosferze, zakotwiczony tak, że 590 GtC odpowiada przedindustrialnej wartości bazowej 280 ppm. W każdym symulowanym roku aktualna wartość GtC atmosfery jest przeliczana za pomocą tego wzoru, tworząc odczyt ppm na żywo oraz wykres.

Co robią elementy sterujące?

Suwak emisji paliw kopalnych ustala, ile gigaton węgla jest spalanych do atmosfery w każdym symulowanym roku, w zakresie od 0 do 12 GtC/rok. Suwak prędkości symulacji ustala, ile symulowanych lat mija w ciągu jednej sekundy rzeczywistego czasu. Przycisk pauzy zatrzymuje symulowany czas, abyś mógł odczytać dokładne wartości, a reset przywraca wszystkie zbiorniki i licznik lat do stanu początkowego.

Dlaczego skrzynka złóż paliw kopalnych kurczy się z czasem?

Każda gigatona węgla spalona w celach energetycznych jest trwale usuwana z podziemnych złóż paliw kopalnych i dodawana do atmosfery, więc skrzynka złóż widocznie kurczy się, im dłużej trwają emisje. Przy wyższych tempach emisji i szybszej prędkości symulacji możesz obserwować stulecia wyczerpywania złóż rozgrywające się w ciągu kilku sekund.

Dlaczego nie cały węgiel wyemitowany przez ludzi pozostaje w atmosferze?

Mniej więcej połowa tego, co emitują ludzie, jest pochłaniana przez naturalne pochłaniacze — głównie powierzchnię oceanu oraz rośliny i glebę lądową — za pomocą tego samego mechanizmu relaksacji, który jest tu modelowany. Reszta gromadzi się w atmosferze, dlatego stężenie CO2 rośnie nieprzerwanie od ponad wieku, mimo że pochłaniacze działają nieustannie.

Czy ta symulacja jest fizycznie dokładna?

To rzeczywisty, uproszczony model skrzynkowy z prawdziwymi wielkościami zbiorników, prawdziwymi kierunkami przepływów oraz rzeczywistym mechanizmem sprzężenia zwrotnego dla naturalnego pochłaniacza i przeliczenia na ppm — ale łączy on ocean w jedną skrzynkę i traktuje przepływy jako proste zależności liniowe, a nie pełną, sprzężoną chemię węglanową i dynamikę biosfery stosowaną w modelach systemu Ziemi klasy badawczej.