תפקידה של פחמן די-חמצני בתקנה של אקלים

התפקיד הבסיסי של פחמן די תחמוצת במערכת האקלים של כדור הארץ

פחמן דו-חמצני (CO2) הוא לעתים קרובות דנו במדעי האקלים ומדיניות סביבתית כגורם מרכזי בהתחממות הגלובלית.עם זאת, גז חסר צבע וריח זה הרבה יותר מאשר זיהום - זהו מרכיב טבעי וחיוני של האווירה של כדור הארץ אשר קבע טמפרטורה פלנטרית עבור מיליארדי שנים.הבנת תפקיד מדויק של CO2 בתקנה אקלים הוא לא רק עניין של סקרנות מדעית, אלא גם צורך מעשי עבור סטודנטים, אזרחים, אשר מספק כיום את ההשפעות הבסיסיות של פחמן, אשר מספק את ההשפעות של פחמן, אשר דורשות, אשר דורשות של תכונות קריטיות, אשר יש השפעה אנושית, אשר יש חשיבותיות, אשר דורשות, אשר דורשות, אשר דורשות של פחמן דו-חמצני, אשר דורשות, אשר יש כיום, אשר יש חשיבותיות, אשר יש כיום, אשר יש חשיבותיות, אשר יש השפעה מדעית, אשר יש השפעה מדעית, אשר יש חשיבותיות, כי יש חשיבותיות, אשר יש חשיבותיות, אשר יש כיום, אשר יש לו כיום, אשר דורשות, אשר דורשות, אשר דורשות, אשר דורשות, כי יש לו כיום, כי יש חשיבות רבה יותר, אשר משפיעות, אשר משפיעות על ידי תכונות קריטי של תכונות קריטי של תכונות קריטיות על ידי תכונות קריטי של פחמן דו-ידי פחמן דו-ידי פחמן דו-תחומי

מהו פחמן די חד-חמצני? A Chemical and Atmospheric Review

פחמן דו חמצני הוא תרכובת מולקולרית המורכבת מאטומי פחמן אחד מחובר באופן שווה לשני אטומי חמצן (CO2) בטמפרטורה סטנדרטית ולחץ, הוא קיים כגז ואינו חסר צבע, ריח, ולא בלתי-סביר.זה קיים באופן טבעי באווירה בריכוזים של עקבות - במקביל סביב 420 חלקים אינפרא אדום למיליון (p), עלייה מרמות טרום-תעשייתיות של כ-280m, למרות יכולת ריכוזית גבוהה של כדור הארץ.

פחמן דו חמצני חיוני גם לחיים על פני כדור הארץ. צמחים, אצות, ו cyanobacteria להשתמש CO2 בפוטינתא כדי לייצר תרכובות אורגניות וחמצן. בתורו, כל האורגניזמים האירוביים - כולל בני אדם - שחרור CO2 באמצעות הנשימה התאית.זה רכיבה קבועה של פחמן בין האווירה, הביוספרר, האוקיינוסים, וגיאוספירה היא יסודית שמירה על החיים ועל יציבות האוקיינוס.

מנקודת מבט גיאולוגית, CO2 משתחרר לאטמוספירה באמצעות התפרצויות געשיות, מזג האוויר של סלעים פחמן, ואת דעיכת החומר האורגני.מעל מיליוני שנים, תהליכים טבעיים כגון מזג אוויר סיליליק ונקברת פחמן אורגני פעלו כמו הרגולטורים ארוכי טווח, וציירו את הפחמן הדו-חמצני והקירור כדור הארץ.

מדוע פחמן די תחמוצת הוא גז ירוק

אפקט החממה הוא תהליך טבעי שמונע פני כדור הארץ סביב 3 ° C חם יותר מאשר זה יהיה ללא אווירה.המנגנון הוא פשוט: קרינה סולארית מגיעה לכדור הארץ, מחמם את פני השטח, והוא מוחזר מחדש כמו אנרגיה אינפרא אדום (גל ארוך) גזים ירוקים כמו CO2, מתאן ומים סופגים את הקרינה המתפתלת הזו ומוסכל הכיוונים, כולל חזרה אל פני השטח המהיר יותר, במיוחד כדי לספוגים את האטמוספירה המוארמים שלה בטווח הארוך יותר מאשר לאטמוספירה של מים, במיוחד, במיוחד, במיוחד, כמו פחמן אינפרא אדום, כי הוא מאפשר לספוג את פני השטח, במיוחד בטווח הארוך יותר מאשר לפח, במיוחד בטווח הארוך יותר מאשר לספוג את פני השטח של חום אדום, במיוחד, כמו פחמן אינפרא אדום, כמו פחמן אינפרא אדום, כמו פחמן דו-חמצני, והוא מאפשר לפח, במיוחד, במיוחד, כמו בטווח הארוך יותר מאשר לפח, חום, חום עמוק יותר מאשר לספוג מים, במיוחד, במיוחד, במיוחד, כמו פחמן אינפרא אדום, כמו פחמן אינפרא אדום, והוא מאפשר לפח, חום רחב יותר מאשר לספוג את פני השטח, חום, כמו פחמן אינפרא אדום, כמו גם בטווח הארוך, כמו גם בטווח הארוך, כמו פחמן אינפרא אדום, כמו פחמן אדום, כמו

אנלוגיה פשוטה: אם האווירה של כדור הארץ הייתה שמיכה, CO2 היא שכבה עבה במיוחד שלוכדת חום.הוספת יותר פחמן דו-חמצני2 עבה כי שמיכה, הגדלת כמות החום שנשמרה.זהו הבסיס של אפקט החממה המוגברת שמניעה שינויי אקלים עכשוויים. בעוד שחוס מים הוא גז חממה בשפע ביותר, הריכוז האטמוספרי שלו נשלט בעיקר על ידי טמפרטורה.2, לעומת זאת, הוא הוסיף ישירות על ידי פעילות אנושית ופועל כ"אוויר עבור מערכת בקרה".

מעגל הפחמן הטבעי: חוק בלנקום פלנטרי

כדי להעריך באופן מלא את תפקידו של פחמן דו חמצני, יש להבין את מחזור הפחמן - הלולאה הביו-גיאוכינית שאטומי פחמן נעים בין האווירה, היבשה, האוקיינוסים והאורגניזמים החיים.המחזור פועל על מספר רב של צירים, החל מחילופים מהירים (פוטסינתזה ונשימה) לתהליכים גיאולוגיים איטיים (אבק מזג אווירי ופעילות געשית).

תהליכי פחמן מהירים

(FLT:0) photosynthesis:FLT:1 צמחים טרסטריליים, פיטוplankton, ו autotrophs אחרים לקחת CO2 מהאווירה או מים להמיר אותו לתרכובות פחמן אורגניות באמצעות השמש.זה הכיור הטבעי העיקרי עבור פחמן דו-חמצני אטמוספירי, הסרת כ-120 מיליארד טון של פחמן בשנה.
(FLT:0) רנסספירציה: 1FLT צמחים, בעלי חיים ומיקרובים לשבור חומר אורגני לשחרר אנרגיה, להחזיר CO2 לאטמוספירה. נשיפה שנתית ממערכות אקולוגיות ארציות משחררת כ-120 מיליארד טון מטרי של פחמן, כמעט איזון פוטוסינתזה.
(הופנה מהדף ⁇ :0) כאשר אורגניזמים מתים, מיקרובים מסלקים את הרקמות שלהם, שחרור CO2.תהליך זה חשוב במיוחד באדמה ומטה ביער, שבו כמויות מסיביות של פחמן מאוחסנות כחומר אורגני.
(FLT:0)Ocean-Atmosphere Exchange:Build:cioFLT:1) אוקיאנוס פני השטח סופג ומשחרר CO2. מים קרים סופג יותר CO2 מאשר מים חמים, ופעילות ביולוגית בשכבה פני השטח גם מניעת פלוקסים.הים סופג כיום כרבע של פליטות CO2 מובלות פחמן דו-חמצני, מתנהג כטבעת מכריעה.

תהליכי פחמן איטיים

במהלך לוחות זמנים גיאולוגיים (מאות אלפיים למיליונים), מחזור הפחמן האיטי מסדיר את האקלים של כדור הארץ.

(FLT:0Chemical Weathering of Silicate Rocksib:FLT) 1 Rainwater המכיל CO2 (כחומצה פחמן חלש) מתמוסס מינרלים סילקויים על הקרקע.המוצרים הממזגים נשטף לתוך האוקיינוס, שבו אורגניזמים ימיים משתמשים בהם כדי לבנות פגזים של פחמן סידן.
(FLT:0) פעילות אנדרולקנית: FLT:1teau Tectonic תהליכים משחררים CO2 מאוחסנים במניפסט כדור הארץ בחזרה לתוך האווירה.מקור טבעי זה מאוזן היסטורית את הסרת הפחמן באמצעות מזג אוויר.
(FLT:0) שרוף של פחמן אורגני: FLT:1 ביצות, בלוטות, ומשקעים עמוקים של האוקיינוס, חומר אורגני ניתן לקבור ולשמר במשך מיליוני שנים, בסופו של דבר לייצר פחם, שמן וגז טבעי.

מחזור הפחמן הטבעי מאוזן באופן ראוי לציון לאורך תקופות ארוכות.אבל פעילויות אנושיות שיפרו את האיזון הזה על ידי הפקת פחמן מאובן שנחסן בבטחה עבור eons, שחרורו כ- CO2 בתוך כמה מאות שנים בלבד.

מקורות פחמן די תחמוצת: טבעי לעומת האדם

פחמן דו חמצני נכנס לאטמוספירה הן ממקורות טבעיים והן אנתרוגניים (מרכיבים אנושיים) בעוד מקורות טבעיים הם חלק ממחזור הרקע, פליטות אנושיות הציפו את המערכת, ויצרו עלייה שנתית של כ-2-3 ppm בשנה.

מקורות טבעיים של CO2

(FLT:0) פיצוצים אראפקטיים: פיזור 1:0) התפרצויות גדולות יכולות לשחרר כמויות משמעותיות של CO2 מקומי, אך הרי געש ברחבי העולם פולטים רק כ-200 מיליון טון מדי שנה – שבריר זעירה בהשוואה לפליטות אנושיות.
(FLT:0 Wildfires: FLT:1 Fire נשרף באופן טבעי צמחייה, שחרור פחמן מאוחסן.עם זאת, שריפות בר מודרניות רבות מועצמיות על ידי שינויי אקלים ושימוש בקרקע האדם, טשטש את הקו בין מקורות טבעיים ואנתרופולוגיים.
(FLT:0) Animal and Plant Respiration:03: אורגניזמים נשימתיים משחררים CO2.זהו תהליך מחזורי מהיר, אשר בדרך כלל מאוזן על ידי פוטוסינתזה במערכת אקולוגית יציבה.
(FLT:0) אירועים: התמוטטות מיקרוביאלית של חומר אורגני, במיוחד בתנאים חמים רטובים, משחררת כמויות גדולות של CO2. Wetlands, permafrost, וקרקעות טרופיות הן מקורות טבעיים גדולים.

מקורות אנושיים של CO2 (Anthropogenic Emissions)

(FLT:0) דלק קומבינציה: ⁇ 1) שריפת פחם, שמן וגז טבעי לחשמל, חימום, תחבורה, תעשייה היא המקור הגדול ביותר, האחראי על כ-90% מפליטת הפחמן הדו-חמצני המנוכרת בכל שנה, האנושות משחררת מעל 35 מיליארד טון של CO2 ממקור זה.
(FLT:0) שינוי השימוש בקרקע: קיד:1 כאשר יערות מטוהרים לחקלאות, פיתוח עירוני או מרעה, הפחמן המאוחסן בעצים ובקרקע משוחרר - בין אם באופן מיידי באמצעות שריפה או בהדרגה באמצעות פירוק טרופי בלבד תורם כ -10-15% מהפליטה המושרה על ידי האדם.
(FLT:0) תהליכים תעשייתיים: FLT:1 ייצור Cement, ייצור כימי, מתכת שחרור CO2 לא רק משימוש באנרגיה אלא גם ישירות מתגובה כימית (למשל, calcination of Sistone לייצר מלט אלה "פליטת תהליכים" עבור כ 5–8% מסך.
(FLT:0)חקלאות: FLT:1 בעוד החקלאות היא מקור גדול יותר של מתאן וחנקן תחמוצת, היא גם תורמת CO2 באמצעות אובדן פחמן מן העדיכה, חנק יבשתי, ושריפת שאריות היבול.

היחס בין מקורות טבעיים ואנושיים הוא קריטי: מקורות טבעיים פולטים כ-770 מיליארד טון של CO2 בשנה, אך טבעם טבעי (האוקיינוסים, הצמחים, הקרקעות) סופגים בערך אותו סכום, שמירה על המערכת באיזון.

פחמן די תחמוצת ושינוי האקלים: מכניזם של חימום

כאשר ריכוזי CO2 עולים, אפקט החממה המוגברת מלוכד יותר חום.עקרון פיזי פשוט זה מגויס על ידי עשרות שנים של מדידות לוויין, שיאי טמפרטורה על פני השטח, ומודלים אקלים.אבל ההשפעות מרחיקות לכת מעבר להתחממות פשוטה - הם מתקפלים בכל חלק של מערכת האקלים.

השפעות ישירות על הטמפרטורה העולמית

כל הכפלת ריכוז CO2 אטמוספירי מוערך לייצר כ- 2C של התחממות פני השטח העולמית (עם מגוון של 2.5-4.0 ° C המבוסס על גישות מרובות מודלים) מאז ימי קדם-תעשייתיים, CO2 גדל בכ-50%, מה שגורם בערך 1.2 מעלות צלזיוס של התחממות.התחממות זו אינה אחידה; אדמה חמה מהר יותר מאוקיינוסים, ומאזורים הקוטביים, במיוחד הארקטי, חמים ל-3 פעמים לתופעה בינונית יותר מאשר בינונית (מהפכה גלובלית).

החיים ארוכים של CO2 – מולקולות מסוימות נותרו באווירה של מאות עד אלפי שנים – כלומר, גם אם הפליטה נפסקה מחר, ההתחממות כבר נעולה במשך מאות שנים.

משככי כאבים מגבירים את ההתחממות

משובי אקלים מסבך את היחסים הישירים בין CO2 לטמפרטורה.תהליכים טבעיים מסוימים יכולים להגביר או לחבק את ההתחממות הראשונית:

(FLT:0) מים Vapor Feedback: FLT:1 אטמוספירה חמה יותר יכולה להחזיק יותר מים פנוי, שהוא עצמו גז חממה חזק.זה משוב חיובי בערך מכפיל את ההשפעה ההתחממות של CO2.
(ב) ,0) איצ'ה אלבדו: חליל 1 (הקרח הימי, הקרחונים וכיסוי השלג מפחית את הרמשקל של כדור הארץ (אלבדו), מה שגורם ליותר קרינה סולארית להיקלט ולתגבר עוד התחממות מאיצה.
(FLT:0) Permafrost Carbon Feedback:03F1 התחממות של תולעים permafrost, המכיל כמויות עצומות של פחמן אורגני קפוא. Microbes להתחיל לפוצץ חומר זה, שחרור CO2 ומתאן - אכילת לולאת משוב חיובית נוספת שכבר נצפה בסיביר, קנדה ואלסקה.
(FLT:0) אוצ'אן פחמן סינק אובק: ראט'ר 1 (As Oceans hot), היכולת שלהם לספוג CO2 יורדת, מה שמשאיר יותר פחמן דו2 מחוסם אנושי באווירה.

הבנת משובים אלה חיונית לתחזיות אקלים מדויקות ומדגישה מדוע ייצוב של ריכוזי CO2 דורש קיצוץ עמוק יותר מאשר ניתוח איזון פשוט עשוי להציע.

השפעות על הזרם: איכות הסביבה והמצביות

העלייה בשינויי האקלים המונעים על ידי CO2 באה לידי ביטוי בטווח של השפעות בלתי ניתנות להשגה וצפויות.אלה אינם סיכונים עתידיים מופשטים – הם כבר מתפתחים עם עלויות מדידה למערכת האקולוגית, תשתיות ורווחה אנושית.

הטמפרטורה העולמית עולה ובטיחות

הטמפרטורות הממוצעות הגלובליות עלו בכ-1.2 מעלות צלזיוס מעל לרמות טרום-תעשייתיות.זה אולי נשמע קטן, אבל זה משנה התפלגות הסתברות לאירועים חום קיצוניים באופן משמעותי.מה היה פעם גלי חום של פעם במאה הנוכחית מתרחש כמה פעמים בעשור באזורים עירוניים רבים, במיוחד אלה עם כיסוי ירוק לקוי, לחוות את ההשפעה של האי החום העירוני על ידי התחממות, המוביל לתמותה הקשורה חום וביקוש לקרינה קירור.

עליית רמת הים

שתי מנגנונים עיקריים מניעים את עליית פני הים: התרחבות תרמית של מי הים (כפי שהוא חם, זה מתרחב) והיתוך של קרח מבוסס קרקע (גלצירים וגליונות קרח) ים גלובליים עולה בערך 20 ס"מ מאז 1900, עם שיעור הפחתת גובה. על ידי 2100, תחת תרחיש גבוה של פליטות, ים יכול לעלות על ידי מטר אחד או יותר, ערים איומות, בחופים נמוכים, אפילו ירכיים של עשרות ירכיים קטנות של ירכיים.

אספקת Ocean

כאשר CO2 מתמוסס במים ים, הוא יוצר חומצה פחמן, מוריד את ה- pH של האוקיינוס מאז המהפכה התעשייתית, pH פני השטח ירד על ידי 0.1 יחידות - עלייה של 30% חומציות. זה פוגע אורגניזמים בניית אורגניזמים בנייה פגזים (corals, oysters, Plankton) על ידי פירוק מבנים פחמן פחמן דוממים.

שינויים בדפוסי מזג אוויר ואירועים קיצוניים

אווירה חמה ואנרגטית יותר מגבירה את עוצמת מזג האוויר הקיצוני:

(ב) טמפרטורות מלחמה:0) 1:1 טמפרטורות טמפרטורות Warmer להגדיל את הפינוי, הייבוש הקרקעות גם באזורים שבהם המשקעים אינם משתנים.
(ב) נפילה גשם כבדה ומבולגה: התגלות 1: באווירה חמה יותר מחזיקה יותר לחות, מה שמוביל לשפל אינטנסיבי יותר כאשר התנאים צודקים.זה מגביר את הסיכון של הצפות, במיוחד באזורים עירוניים עם משטחים לא יציבים.
(FLT:0)Hurricanes ו-CDCnes:FreaLT:1 התחממות פני הים מספק יותר אנרגיה עבור רוכבי אופניים טרופיים, הגדלת מהירויות הרוח המקסימליות שלהם ואת סך הגשמים, בעוד שמספר הסערה הכולל לא יעלה, השיעור שמגיע לדרגה 4 או 5 אינטנסיביות גדל.

שינויים אלה אינם אחידים.חלק מהאזורים יראו משקעים מוגברים, אחרים יבשים חמורים.התבנית הכוללת היא הפרעה של משטרי אקלים יציבים שחברות, חקלאות, ומערכות אקולוגיות התאימו ליותר ממילניום.

מינוף פחמן די תחמוצת פליטות: אסטרטגיות ואתגרים

אקלים ייצוב דורש להפחית באופן דרסטי את פליטות CO2 נטו לאפס ברחבי העולם, ולאחר מכן להשיג פליטות נטו שלילי כדי לרדת עודף היסטורי.זהו אתגר עצום הדורש פעולה בכל החזית.

מעבר לאנרגיה מתחדשת

שינוי מדלקים מאובנים למקורות אנרגיה פחמן נמוך הוא המנוף החשוב ביותר של השמש, הרוח, הידרואלקטרי, ובמידה פחותה כוח גרעיני וגיאורמי, יכול לספק חשמל ללא פליטות CO2. עלויות נופלות של השמש והרוח - כיום זול יותר מאשר פחם חדש או גז באזורים רבים - להפוך את המעבר הזה לקיום מבחינה כלכלית.

אנרגיה ושמירת

צמצום הביקוש לאנרגיה באמצעות בידוד טוב יותר, מכשירים יעילים, תאורה LED, תחבורה ציבורית ואופטימיזציה של תהליכים תעשייתיים יכול לקצץ פליטות במהירות ועלויות יעילות. סוכנות האנרגיה הבינלאומית מעריכה כי יעילות האנרגיה לבדה יכולה לספק יותר מ-40% מהפחתות CO2 הדרושות עד 2040.

אספקת תחבורה וההפצה

תחבורה היא מקור CO2 גדול. Shift ממנועי בעירה פנימית לרכבים חשמליים (EVs) המופעל על ידי חשמל נקי יכול להפחית באופן דרסטי את פליטות גז עם משאבות חום חשמליות לבניית חימום הוא אסטרטגיה גבוהה מאוד.שני דורשים מדיניות תומכת, השקעות תשתיות, ותמריצים צרכניים.

פחמן: טבעי וטכנולוגיי

(FLT:0) עידוד ושגשוג: אנדרל 1 (Efforestation: ⁇ ) , לשתול יערות חדשים ולשחזר את החרדנים מגדילים את הקרקע פחמן שוקעת יערות בוגרים לאחסן כמויות גדולות של פחמן, אבל התהליך לוקח עשרות שנים, ואת הפחמן ניתן לשחרר אם יערות מופרעים.
(FLT:0) soil Carbon Sequestration: FIRLT:1) מנהגים חקלאיים כגון הפחתת העד, כיסוי יבול, ו agroforestry יכול לבנות חומר אורגני הקרקע, אחסון פחמן תוך שיפור הבריאות.
(FLT:0) קרבון ללכוד ולאחסון (CCS): ההרחבה 1 (הטכנולוגיה ללכידת CO2 במקורות נקודה (תחנות כוח, מפעלים מלט) ולהזריק אותו עמוק תת-קרקעי הוכח אך נותר יקר ויש לו פריסה מוגבלת. ↑ לכידת אוויר ישירה (DAC), אשר מסיר CO2 מהאוויר, הוא אפילו יותר יקר אך עשוי להיות נחוץ כדי להפחית פליטות של שאריות.

אין אסטרטגיה אחת מספקת.גישה של תיק – מתן הפחתה של פליטות, יעילות, שימור מערכות אקולוגיות, והסרת פחמן – היא הכרחית כדי לעמוד ביעדים של הסכם פריז להגביל את ההתחממות ל-1.5 מעלות צלזיוס או גם מתחת ל- 2 מעלות צלזיוס.

תפקיד החינוך בפעולה

הבנת תפקידו של פחמן דו חמצני בתקנה האקלים היא יסוד לאזרחות מושכלת ופעולה יעילה.חינוך מאפשר לתלמידים להעריך ביקורתית את מדע האקלים, להבחין בין יכולת טבעית לבין שינוי מונע אנושי, ולעמוד לדין על מדיניות המבוססת על ראיות. integrating אקלים לתוך תוכניות לימודים בנושאים - מביולוגיה וכימיה ועד למחקרים חברתיים וכלכלה - הוא חיוני.

מורים ומחנכים גם ממלאים תפקיד מכריע בהפחתת מידע שגוי וטיפוח תחושה של סוכנות ולא ייאוש.העצמת תלמידים עם ידע ומיומנויות מעשיות מכין אותם לנתיבי קריירה ירוקה - באנרגיה מתחדשת, מדע סביבתי, חקלאות בת קיימא ומדיניות - זה יהיה מרכזי למעבר.

מסקנה: פחמן די תחמוצת כאמצעי לבריאות פלנטרית

פחמן דו חמצני אינו רע מטבעו – הוא מרכיב טבעי וחיוני של האווירה של כדור הארץ.אבל כמו דברים רבים בטבע, איזון הוא הכל. על ידי הזרקת כמויות עצומות של פחמן עתיק לתוך האווירה ברגע גיאולוגי, האנושות דחפה את מערכת האקלים למדינה חדשה, מסוכנת יותר.הכרה בתפקיד הכפול של CO2 - כמו גז מחוספס חיים וכנהג העיקרי של שינוי האקלים העכשווי - פרוספקות עבור טכנולוגיות אחראיות, אשר אחראיות, הן בבירור, כמו גם על ידי שיפור האקלים.

(ב) לעיין מקורות סמכותיים: ה-0NASA Climate CO2 Vital SignsFLT:1, The FLT:2IPCC Sixth Assessment ReportFLT 3:0NASA Climate CO2 ו-FLT:4NOAA Climate EducationFIRLT:5