Table of Contents

مقدمة: الرصيد المخصَّص من دورة الكربون في الأرض

إن دورة الكربون هي واحدة من أهم العمليات الحيوية في الأرض، وهي تصف الحركة المستمرة لذرات الكربون بين الغلاف الجوي والمحيطات والتربة والصخور وجميع الكائنات الحية، وفي نظام متوازن طبيعيا، يتم تبادل الكربون بمعدلات متساوية تقريبا، مع الحفاظ على تركيز واسع النطاق من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يدعم الحياة وينظم درجات الحرارة العالمية.

Understanding the Carbon Cycle: Natural Processes and Reservoirs

ومن الضروري، من أجل تقدير أثر التدخل البشري، إدراك كيفية عمل دورة الكربون في ظل ظروف طبيعية، حيث تنتقل الكربون عبر أربعة خزانات رئيسية: الغلاف الجوي، والمحيطات، والغلاف الحيوي الأرضي (الطوابع والصخور)، وكل خزان يحمل الكربون بأشكال مختلفة ويتبادله مع الآخرين من خلال سلسلة من العمليات المادية والكيميائية والبيولوجية.

التليفزيون والإنتاج الابتدائي

وتستوعب النباتات والطحالب والأشعة السيانية ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أو المذاب في المياه، وتحوّله، باستخدام طاقة ضوء الشمس، إلى مركبات عضوية من خلال تركيب الصور الفوتوغرافية، ولا تشكل هذه العملية قاعدة معظم الشبكات الغذائية فحسب، بل تعمل أيضاً كآلية طبيعية أولية لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء، وفي كل سنة، تُثبت النظم الإيكولوجية الأرضية نحو 120 مادة من مواد التفريغ البحري (Pynsis Cmo).

البعث والعزل

ويمكن في نهاية المطاف إطلاق الكربون الذي يصلح بواسطة التليفزيون الضوئي من الغلاف الجوي من خلال التنفس، حيث يمكن لجميع الكائنات الحية، بما في ذلك النباتات نفسها، أن تكسر المركبات العضوية لإنتاج الطاقة، وتستنشق ثاني أكسيد الكربون في هذه العملية، وعندما تموت النباتات والحيوانات، فإن مزيلات مثل البكتيريا والفطريات يمكن أن تستهلك المادة العضوية وتستنبط الكربون، وفي نظام إيكولوجي متوازن، فإن معدل إطلاق الكربون من الارتا الارتدادي ومعدلات الخام

أوقيانوسياً للكربون المشبع بالكربون

فالمحيطات هي مغسلة كربونية رئيسية، وهي تستوعب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي على سطح المحيط، وهي عملية تحكمها التوازن الكيميائي والخلط المادي، ويمكن أن تُعالج ثاني أكسيد الكربون من قبل الكائنات البحرية لتشكل قذائف الكربون الكالسيومية والعظميات، أو يمكن نقلها إلى أعماق المحيطات عن طريق التداول والمضخات البيولوجية، وتستوعب المحيطات حالياً نحو 2.5 بليون طن متري من الكربون البشري في السنة.

تخزين الكربون في الأجل الطويل: فولزئيل وأجهزة الترسب

وعلى مدى ملايين السنين، تصبح المادة العضوية التي تدفن وتخضع للحرارة والضغط الفحم والزيت والوقود الأحفوري الذي يولد الحضارة الحديثة، وبالمثل، فإن كربون الكالسيوم الذي تودعه الكائنات البحرية يشكل حجر الأساس، وهذه الخزانات الجيولوجية تحتوي على كميات كبيرة من الكربون التي أزيلت أصلا من الغلاف الجوي بواسطة التصوير الضوئي، وفي الظروف الطبيعية، لا تطلق سوى كميات صغيرة جدا من هذا الكربون عن طريق النشاط البركاني.

الأنشطة البشرية التي تؤثر على دورة الكربون

ومنذ بداية الحقبة الصناعية، أضافت الانبعاثات البشرية ما يقدر بـ 400 2 بليون طن متري من ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي، مع بقاء حوالي نصفها منقولاً جواً، بينما تم استيعاب البقية بواسطة البواليع البرية والمحيطية، وترد أدناه تفاصيل الأنشطة الرئيسية التي تؤدي إلى هذا التعطل.

حرق الوقود الأحفوري لأغراض الطاقة والنقل

(أ) إن تغير الفحم والنفط والغاز الطبيعي لتوليد الكهرباء والتدفئة والعمليات الصناعية والنقل هو أكبر مصدر وحيد لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية المنشأ، حيث يبلغ عدد انبعاثات غازات الدفيئة العالمية نحو 65 في المائة، وتُثبّت عملية الاحتراق الكربون الذي أُغلق تحت الأرض لملايين السنين، وتُطلقه كمنتج ثاني أكسيد الكربون، وتشمل البلدان المساهمة في إنتاج الفحم والمركبات ذات القدرة على إنتاج الديزل(2).

ويتحمل قطاع الطاقة وحده مسؤولية نحو ثلاثة أرباع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، وقد أدى التصنيع السريع في بلدان مثل الصين والهند والولايات المتحدة إلى هذا النمو، رغم أن الانبعاثات لكل رأس من هاتين الفئتين تتباين تباينا شديدا، وحتى مع التوسع في الطاقة المتجددة، فإن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية من الوقود الأحفوري لا تزال ترتفع، وإن كان ذلك بمعدل بطيء في بعض المناطق، ولا يتطلب معالجة ذلك التحولات التكنولوجية فحسب، بل أيضا تغييرات في الهياكل الأساسية والسياسات،

إزالة الغابات وتغيير استخدام الأراضي

الغابات هي بعض أكثر البواليع الكربونية كفاءة على الأرض، حيث تخزن الكربون في كتلتها الأحيائية (الكميات والفروع والأوراق والجذور) وفي التربة، وعندما تُزال الغابات لأغراض الزراعة، أو قطع الأشجار، أو التحضر، أو التعدين، فإن الكربون يُطلق في الغلاف الجوي بسرعة، وغالباً ما يكون ذلك عن طريق الاحتراق أو التحلل، ويسهم إزالة الغابات بنحو 10-15 في المائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية المنشأ، مما يجعلها ثاني أكبر مصدر بعد عام 2020(1).

إن المناطق المدارية هي المستودع الرئيسي: فقد شهدت بلدان مثل إندونيسيا والبرازيل وجمهورية الكونغو الديمقراطية إزالة الغابات على نطاق واسع لمزرعة الماشية وزراعة الصويا ومزارع زيت النخيل، بالإضافة إلى انبعاثات الكربون المباشرة، تؤدي إزالة الغابات أيضا إلى تخفيض قدرة الكوكب في المستقبل على استيعاب ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى نشوء دورة مفرغة، وقد يساعد إعادة التحريج والتحريج على استعادة بعض مخزونات الكربون المفقودة، ولكن العودة إلى الغابات على نحو كامل إلى عقود.

الممارسات الزراعية: فقدان الكربون في التربة وانبعاثات الماشية

وتعطل الزراعة الحديثة دورة الكربون بطرق عدة، أولاً، تفكك التربة وتحفيزها على المادة العضوية وتكشفها عن الأكسجين، وتسريع التحلل، وتخليص ثاني أكسيد الكربون. وقد فقدت التربة الزراعية 50-70 في المائة من كربونها العضوي الأصلي في مناطق كثيرة، وفقاً للبحوث التي جمعتها مشروع المعرفة للتعليم الطبيعي .

وبالإضافة إلى ذلك، فإن تحويل النظم الإيكولوجية المحلية (الأراضي الزراعية والأراضي الرطبة والغابات) إلى الأراضي الزراعية أو المراعي يُطلق الكربون المخزن في النباتات والتربة، وتنتج الأرز، الذي يغمر، الميثان بسبب التحلل الهوائي، كما أن نقل وتجهيز وتبريد الأغذية يضيف المزيد من الانبعاثات.

العمليات الصناعية وإنتاج الأسمنت

كما أن إنتاج الأسمنت هو أحد أكبر خنادق الجير (كربونات الكالسيوم) لإنتاج اللمنك، وتُطلق ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي كيميائي، وتُعزى صناعة الأسمنت إلى نحو 8 في المائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، وبالمثل، فإن إنتاج الفولاذ والمواد الكيميائية وامونيا وإطلاقات ثاني أكسيد الكربون من استخدام الوقود الأحفوري كعمليات بديلة للتفاعل مع المواد الكيميائية.

آثار دورات الكربون المُعدّلة

وقد أدى تعطيل دورة الكربون الطبيعي من خلال الأنشطة البشرية إلى سلسلة من التغييرات البيئية، يعزز بعضها بعضا من خلال حلقات التغذية المرتدة، وفيما يلي أهم النتائج.

Climate Change: Rising Temperatures and Extreme Weather

كما أن أكثر النتائج المعروفة هو الاحترار العالمي، إذ أن زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون وغيره من غازات الدفيئة يضخان إشعاعاً أكثر غشاشة في الغلاف الجوي، مما يتسبب في ارتفاع متوسط درجة الحرارة العالمية، وتسارع وتيرة ارتفاع مستويات الحرارة في التربة، وتسارع وتيرة ارتفاع مستويات الحرارة في المحيط والغلاف الجوي، وتسارعت وتيرة ارتفاع مستويات الحرارة في الأرض إلى نحو 1.2 درجة مئوية منذ أواخر القرن التاسع عشر.

تعقيم المحيطات وتفكك النظم الإيكولوجية البحرية

وقد يختفي نصف قطرات ثاني أكسيد الكربون التي تُنقَل من البشر في المحيط، حيث يتفاعل مع المياه البحرية لتشكيل حمض الكربون، ويخفض مستوى الهيدروجين. ومنذ الحقبة الصناعية، انخفض مستوى الهيدروجين السطحي في المحيط بنحو 0.1 وحدة، مما يمثل زيادة في الحموضة بنسبة 30 في المائة، وهذا التغير يلحق ضرراً خاصاً بحساب الكائنات الحية مثل المرجان، والقذائف المتحركة، ويعيش بعض الأنواع المزروعة الكربون

Disruption of Terrestrial Ecosystems and Biodiversity Loss

إن تغير دورات الكربون وظروف المناخ يتحولان إلى نطاقات الأنواع النباتية والحيوانية، ويدفعانها أحيانا إلى الانقراض، فعلى سبيل المثال، تتيح درجات الحرارة للآفات مثل خنفساء الصنوبر الجبلية للبقاء على ارتفاع خطوط العرض، وتدمر مساحات واسعة من الغابات في أمريكا الشمالية، وتتحولها من مصارف الكربون إلى مصادر كربونية، ويمكن لأنماط التهيد المحسنة أن تحول الغابات إلى أراض عُرضية أو صحتها.

نقاط الارتداد والنقاط التصفيقية

ولعل الجانب الأكثر أهمية من جوانب تعطيل دورة الكربون هو إمكانية عقد حلقات إيجابية للتغذية المرتدة تزيد من الاحترار، ومن الأمثلة على ذلك ما يلي:

  • Permafrost thaw:] Arctic permafrost contains vast amounts of frozen organic carbon. As temperatures rise, permafrost thaws, allowing microbes to decompose that organic matter and release CO2 and methane, which further warms the climate.
  • Forest dieback:] Drought and heat stress can cause large-scale forest dieback in the Amazon and other regions, releasing carbon and reducing future uptake.
  • Weakening land and ocean sinks:] As the planet warms, the efficiency of natural carbon sinks may decline. For instance, warmer oceans hold less CO2, and stressed forests absorb less carbon. This means a greater fraction of future emissions will remain in the atmosphere, accelerating climate change.

وإذا عبرت عتبات معينة، مثل الانهيار الواسع النطاق لغابات الأمازون المطيرة أو المذابح التي لا رجعة فيها لنظام الأرض المتجمدة، يمكن أن تتحول إلى دولة جديدة أقل طفحاً بالنسبة للحضارة البشرية، فتجنب هذه النقاط هو أحد أكثر الأسباب إلحاحاحاً لخفض الانبعاثات بسرعة.

استراتيجيات التخفيف: إعادة التوازن في دورة الكربون

ويتطلب عكس التأثير البشري على دورة الكربون نهجاً مزدوجاً: الحد بشدة من الانبعاثات الناجمة عن الأنشطة البشرية، وتعزيز مصارف الكربون الطبيعية والمهندسة لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، والاستراتيجيات التالية من بين أكثر الاستراتيجيات واعدة.

الانتقال إلى الطاقة المتجددة والتجديد

فالتحول من الوقود الأحفوري إلى مصادر الطاقة المتجددة - سواء من حيث التربة أو الرياح أو الطاقة الكهرمائية أو الطاقة الحرارية الأرضية أو من حيث المد، هو أكثر الطرق فعالية لخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، إذ أن الطاقة المتجددة تمثل الآن نحو 29 في المائة من توليد الكهرباء على الصعيد العالمي، وقد انخفضت التكاليف انخفاضا كبيرا، حيث يمكن أن يؤدي التطهير من الطاقة الكهربائية (مركبات الطاقة الكهربائية) والتدفئة (مضخات الهواء) والصناعة، وهو نظام للطاقة المتجددة بالكامل إلى التخلص من الضخات.

حماية وإعادة زراعة الكربون الطبيعي

فالغابات والأراضي الرطبة والأراضي الرطبة والتربة حلفاء قويا في مكافحة تغير المناخ، وكثيرا ما تكون حماية الغابات القائمة من إزالة الغابات وتدهورها أكثر فعالية من حيث التكلفة من زراعة أشجار جديدة، لأن الغابات الناضجة تخزن المزيد من الكربون وتدعم المزيد من التنوع البيولوجي، ويمكن أن تؤدي إعادة التحريج (إعادة تخزين الغابات في المناطق التي تم تطهيرها مؤخرا) والتحريج (وزرع الأشجار على الأراضي التي لم تكن حرجية تاريخيا) إلى عزل كميات كبيرة من الكربون.

كما أن حماية واستعادة الأراضي الخبيثة والغابات الزراعية (التي تخزن الكربون بمعدلات تزيد كثيرا عن الغابات المطيرة) تنطوي على إمكانات هائلة، كما أن المبادرة العالمية بشأن أراضي الباتلاند والغابات المحترقة تقدر أن الأراضي المزروعة تخزن كميات كبيرة من النفط الخام وتخزنها، وهي أيضاً أكثر من كل أنواعها من الغابات المحترقة.

Carbon Capture, Utilization, and Storage (CCUS)

فالحلول التكنولوجية يمكن أن تكمل البواليع الطبيعية، إذ أن احتجاز الكربون وتخزينه ينطوي على استخلاص ثاني أكسيد الكربون من مصادر نقطة مثل محطات توليد الطاقة أو المرافق الصناعية، مما يضغط عليه، ويحقنه في ظل ظروف سرية في تكوينات جيولوجية )مستودعات المياه الجوفية، ومياه النفط والغاز المستنفدة(، ونادرا ما يزيل التخصيب الجوي ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الغلاف الجوي، وإن كان يولد حالياً بدائل كثيفة الطاقة ومكلفة.

الزراعة المستدامة والحرف الدي

ويمكن تخفيض انبعاثات الزراعة من هذه الأنواع من المنتجات الزراعية إلى مزيج من الممارسات المحسنة والتغييرات في أنماط الاستهلاك، ويمكن تخفيض الميثان من الماشية عن طريق مضافات غذائية، وتحسين إدارة الماشية، وممارسات التوالد.() ويمكن الحد من انبعاثات أكسيد النيتروز عن طريق الاستخدام الأمثل للأسمدة (زراعة الختان، وتركيبات الخضراء البطيئة)() ومن جانب الطلب، أن يؤدي التحول إلى إنتاج المواد الغذائية الغنية بالنباتات إلى خفض في المائة.

السياسات والابتكار والإجراءات الفردية

ولا يمكن أن تنجح أي استراتيجية للتخفيف من آثار تغير المناخ بدون تعاون حكومي ودولي قوي، إذ يمثل اتفاق باريس إطاراً للدول لتحديد أهداف خفض الانبعاثات، ولكن التعهدات الحالية غير كافية للحد من الاحترار إلى 1.5 درجة مئوية. فالسياسات المحضة - مثل الضرائب على الكربون، ونظم الحد من التجارة، وحظر الهياكل الأساسية الجديدة للوقود الأحفوري، والاستثمارات في النقل العام والتكنولوجيا الخضراء - هي أمور أساسية، على المستوى الفردي، إجراءات مثل الحد من استهلاك الطاقة، واختيار الكهرباء المتجددة، واستخدام النفايات العامة.

الاستنتاج: دعوة إلى إعادة بناء رصيد الكربون

إن تأثير النشاط البشري على دورات الكربون الطبيعية عميق وواسعة النطاق، إذ إن إطلاق الكربون الذي استغرق ملايين السنين ليتراكم في الخزانات الجيولوجية، وتدمير النظم الإيكولوجية ذاتها التي ستستوعبه عادة، قد أحدثنا تغييرات في الحركة تؤثر على الكوكب لألفينيا، ومع ذلك فإن الوضع ليس ميؤوساً، كما أن نفس الإبداع الذي جلبنا إلى الثورة الصناعية يمكن أن توجه الآن نحو تحقيق تقدم منخفض في الميزانية.