Ця симуляція показує, як вуглець рухається між атмосферою, океаном, наземною біосферою та резервуарами викопного палива. Задайте темп викидів викопного палива й спостерігайте, як спрощена, але справжня box-model оновлює кожен резервуар рік за роком, тоді як живий графік відстежує атмосферний CO2 у частинках на мільйон.
Резервуари вуглецю та потоки: фотосинтез і дихання, обмін океан-атмосфера, спалювання викопного палива, вирубка лісів і природний поглинач, який посилюється зі зростанням атмосферного CO2 понад рівновагу.
Перетягніть повзунок викидів, щоб задати ГтВ/рік спалювання, налаштуйте швидкість симуляції й спостерігайте, як зростає блок атмосфери та графік ppm CO2. Призупиніть будь-коли, щоб прочитати точні числа, або скиньте, щоб почати заново.
Природні поглиначі (океан плюс суша) наразі поглинають лише близько половини антропогенних викидів CO2 — решта накопичується в атмосфері, і саме тому концентрація CO2 продовжує зростати рік за роком.
Ця симуляція моделює спрощену box-model вуглецевого циклу Землі. Вуглець відстежується у чотирьох резервуарах — атмосфері, океані, наземній біосфері (рослинність і ґрунти) та підземних резервуарах викопного палива — з розміром блоків, приблизно пропорційним кількості гігатонн вуглецю (ГтВ) у кожному. Анімовані частинки вздовж стрілок-з'єднань показують реальні потоки вуглецю: фотосинтез і дихання обмінюють вуглець між сушею і повітрям, океан обмінюється приблизно 90 ГтВ на рік з атмосферою в кожному напрямку, а спалювання викопного палива напряму додає вуглець в атмосферу з темпом, заданим повзунком викидів.
Щороку симуляції модель оновлює кожен резервуар, використовуючи реальні залежності, а не фіксовані числа: потік природного поглинача обчислюється пропорційно до того, наскільки атмосфера перевищує довіндустріальну рівновагу в 590 ГтВ, тож поглинач посилюється зі зростанням CO2, відтворюючи те, як реальний океан і суша поглинають приблизно половину сьогоднішніх антропогенних викидів. Маса атмосферного вуглецю переводиться у живий показник ppm за допомогою стандартного коефіцієнта 2,13 ГтВ на ppm, прив'язаного до 280 ppm довіндустріального базового рівня, а графік, що безперервно оновлюється, будує цю криву CO2 у часі симуляції, щоб можна було спостерігати десятиліття чи століття накопичення на обраній швидкості.
Які чотири резервуари показані на діаграмі?
Атмосфера утримує близько 870 ГтВ сьогодні, океан утримує найбільше вуглецю — близько 38 000 ГтВ (показано у стиснутому візуальному масштабі, оскільки він значно перевищує інші), наземна біосфера (рослини і ґрунти разом) утримує близько 2 000–2 500 ГтВ, а підземні резервуари викопного палива утримують близько 5 000 ГтВ, що зменшується у міру спалювання.
Що означають стрілки й рухомі частинки?
Кожна стрілка — це потік вуглецю, тобто перенесення вуглецю між двома резервуарами, виміряне в гігатоннах на рік. Товщина стрілки і швидкість та густина частинок, що рухаються вздовж неї, масштабуються з розміром цього потоку, тож товстий, швидкий потік означає значно більше річне перенесення вуглецю, ніж тонкий і повільний.
Як працює природний поглинач вуглецю в цій моделі?
Потік поглинання обчислюється як k, помножене на різницю між поточною атмосферою в ГтВ і довіндустріальною рівновагою в 590 ГтВ, тож це справжній зворотний зв'язок, а не фіксована частка викидів. Константа k підібрана так, щоб ця релаксація поглинала приблизно половину реалістичних сьогоднішніх викидів, відповідно до спостережуваного поглинання океаном і сушею.
Як атмосферний вуглець переводиться у ppm CO2?
Модель використовує стандартний коефіцієнт близько 2,13 гігатонн вуглецю на одну частинку на мільйон атмосферного CO2, прив'язаний так, що 590 ГтВ відповідає довіндустріальному базовому рівню 280 ppm. Щороку симуляції поточна атмосфера в ГтВ переводиться через цю формулу, щоб отримати живий показник ppm і графік.
Повзунок викидів викопного палива задає, скільки гігатонн вуглецю спалюється в атмосферу щороку симуляції, від 0 до 12 ГтВ/рік. Повзунок швидкості симуляції задає, скільки симульованих років минає за реальну секунду. Кнопка паузи зупиняє симульований час, щоб можна було прочитати точні значення, а кнопка скидання повертає всі резервуари та лічильник років до початкового стану.
Кожна гігатонна вуглецю, спалена для отримання енергії, назавжди вилучається з підземного резервуару викопного палива й додається в атмосферу, тож блок резервуару помітно зменшується, доки викиди тривають. За вищих темпів викидів і швидшої симуляції можна спостерігати століття виснаження за лічені секунди.
Приблизно половину того, що люди викидають, поглинають природні поглиначі — переважно поверхня океану та наземні рослини й ґрунти — через той самий механізм релаксації, змодельований тут. Решта накопичується в атмосфері, тому концентрація CO2 неухильно зростає вже понад століття, хоча поглиначі працюють безперервно.
Це справжня, спрощена box-model з реальними величинами резервуарів, реальними напрямками потоків і реальним механізмом зворотного зв'язку для природного поглинача і конверсії в ppm — але вона об'єднує океан в один блок і трактує потоки як прості лінійні залежності, а не повну поєднану карбонатну хімію та динаміку біосфери, що використовуються в дослідницьких моделях земної системи.