Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из атмосферного углекислого газа )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Мольная доля углекислого газа в тропосфере за 2011 г.

Двуокись углерода ( CO
2) является важным газом в следовых количествах в атмосфере Земли . Это неотъемлемая часть углеродного цикла , биогеохимического цикла, в котором углерод обменивается между океанами Земли , почвой, горными породами и биосферой . Растения и другие фотоавтотрофы используют солнечную энергию для производства углеводов из атмосферного углекислого газа и воды путем фотосинтеза . Почти все другие организмы зависят от углеводов, полученных в результате фотосинтеза, как основного источника энергии и углеродных соединений. CO
2поглощает и испускает инфракрасное излучение на длинах волн 4,26 мкм (2347 см -1 ) (асимметричная колебательная мода растяжения ) и 14,99 мкм (666 см -1 ) (мода изгибных колебаний) и, следовательно, является парниковым газом, который играет значительную роль в влиянии на Землю. температура поверхности через парниковый эффект . [1]

Концентрации CO
2в атмосфере составляли от 4000 частей на миллион (ppm на молярной основе) в кембрийский период около 500 миллионов лет назад до всего 180 ppm во время четвертичного оледенения последних двух миллионов лет. [2] Реконструированные температурные записи за последние 420 миллионов лет показывают, что атмосферный CO
2концентрации достигли пика ~ 2000 ppm в девонский период (~ 400 млн лет назад) и снова в триасовый период (220–200 млн лет назад). Глобальное среднегодовое значение CO
2концентрация увеличилась более чем на 45% с начала промышленной революции , с 280 ppm в течение 10 000 лет до середины 18 века [2] до 415 ppm по состоянию на май 2019 года. [3] [4] Нынешняя концентрация является самым высоким за 14 миллионов лет. [5] Увеличение было связано с деятельностью человека , особенно с вырубкой лесов и сжиганием ископаемого топлива . [6] Это увеличение CO
2и другие долгоживущие парниковые газы в атмосфере Земли привели к нынешнему эпизоду глобального потепления . От 30% до 40% CO
2Выбрасываемый людьми в атмосферу, растворяется в океанах [7] [8], где он образует угольную кислоту и влияет на изменение баланса pH океана .

Текущая концентрация [ править ]

См. Также: изменение климата , изменчивость и изменение климата , атмосферный метан , климат голоцена и четвертичный климат.
Воспроизвести медиа
Модель поведения углерода в атмосфере с 1 сентября 2014 года по 31 августа 2015 года. Высота атмосферы и топография Земли были увеличены по вертикали и кажутся примерно в 40 раз выше нормы, чтобы показать сложность атмосферного потока.
Воспроизвести медиа
Эта визуализация показывает глобальные концентрации углекислого газа (цветные квадраты) в частях на миллион по объему (ppmv).
Килинг Кривая атмосферного CO
2концентрации, измеренные в обсерватории Мауна-Лоа

Концентрации углекислого газа показали несколько циклов изменения от примерно 180 частей на миллион во время глубоких оледенений голоцена и плейстоцена до 280 частей на миллион в межледниковые периоды. После начала промышленной революции атмосферный CO
2концентрация увеличилась до более чем 400 частей на миллион и продолжает увеличиваться, вызывая явление глобального потепления . [9] По состоянию на апрель 2019 г. среднемесячный уровень CO
2в атмосфере Земли превышала 413 частей на миллион. [10] Среднесуточная концентрация атмосферного CO
2в обсерватории Мауна-Лоа впервые превысила 400 ppm 10 мая 2013 года [11] [12], хотя эта концентрация уже была достигнута в Арктике в июне 2012 года. [13] Каждая часть на миллион по объему CO
2в атмосфере составляет примерно 2,13 гигатонны углерода или 7,82 гигатонны CO.
2. [14] По состоянию на 2018 год, CO
2составляет около 0,041% от объема атмосферы (равно 410 частей на миллион) [15] [16] [3] [17] [18], что соответствует примерно 3210 гигатоннам CO
2, содержащий примерно 875 гигатонн углерода. Глобальное среднее значение CO
2концентрация в настоящее время увеличивается примерно на 2 ppm / год и ускоряется. [15] [19] Текущие темпы роста на Мауна-Лоа составляют 2,50 ± 0,26 промилле / год (среднее ± 2 стандартное отклонение). [20] Как видно на графике справа, есть годовые колебания - уровень падает примерно на 6-7 частей на миллион (около 50 Гт) с мая по сентябрь во время вегетационного периода в Северном полушарии , а затем повышается на около 8 или 9 частей на миллион. Северное полушарие доминирует в годовом цикле CO.
2концентрация, потому что он имеет гораздо большую площадь суши и растительную биомассу, чем Южное полушарие . Концентрации достигают пика в мае, когда начинается весеннее оживление в Северном полушарии, и снижаются до минимума в октябре, ближе к концу вегетационного периода. [20] [21]

Поскольку глобальное потепление объясняется увеличением концентрации в атмосфере парниковых газов, таких как CO
2и метан, ученые внимательно следят за атмосферным CO.
2концентрации и их влияние на современную биосферу. National Geographic пишет , что концентрация углекислого газа в атмосфере это высокое «впервые за 55 лет измерений, и , вероятно , более 3 -х миллионов лет истории Земли.» [22] Текущая концентрация может быть самой высокой за последние 20 миллионов лет. [23]

Прошлая концентрация [ править ]

См. Также: Палеоклиматология и событие Великого окисления.
CO
2 концентрации за последние 800000 лет
Концентрация атмосферного CO
2за последние 40 000 лет, от последнего ледникового максимума до наших дней. Текущие темпы роста намного выше, чем когда-либо во время последней дегляциации .

Концентрация углекислого газа широко варьировалась за 4,54 миллиарда лет истории Земли. Считается, что он присутствовал в первой атмосфере Земли вскоре после образования Земли. Вторая атмосфера, состоящая в основном из азота и CO.
2образовался в результате выделения газа в результате вулканизма , дополненного газами, образовавшимися во время поздней тяжелой бомбардировки Земли огромными астероидами . [24] Большая часть выбросов углекислого газа вскоре растворилась в воде и попала в карбонатные отложения.

Производство свободного кислорода путем фотосинтеза цианобактерий в конечном итоге привело к кислородной катастрофе, которая положила конец второй атмосфере Земли и привела к образованию третьей атмосферы Земли (современной атмосферы) за 2,4 миллиарда лет до настоящего времени. Концентрация углекислого газа упала с 4000 частей на миллион в кембрийский период около 500 миллионов лет назад до 180 частей на миллион во время четвертичного оледенения последних двух миллионов лет. [2]

Факторы, влияющие на концентрацию углекислого газа на древней Земле [ править ]

Смотрите также: Биогеохимический цикл

В долгосрочной перспективе атмосферный CO
2Концентрация определяется балансом геохимических процессов, включая захоронение органического углерода в отложениях, выветривание силикатных пород и вулканическую дегазацию . Чистый эффект небольших дисбалансов в углеродном цикле на протяжении десятков и сотен миллионов лет заключался в сокращении выбросов CO в атмосфере.
2. В масштабе времени в миллиарды лет такая тенденция к снижению, по-видимому, будет продолжаться бесконечно, поскольку периодические массивные исторические выбросы захороненного углерода из-за вулканизма станут менее частыми (по мере дальнейшего охлаждения земной мантии и постепенного истощения внутреннего радиоактивного тепла ). Скорость этих процессов чрезвычайно низкая; следовательно, они не имеют отношения к атмосферному CO.
2 концентрация в течение следующих сотен или тысяч лет.

В миллиардных временных масштабах предсказывается, что растительная и, следовательно, животная жизнь на суше полностью вымрет, поскольку к тому времени большая часть оставшегося углерода в атмосфере будет поглощена под землей, а естественные выбросы CO
2из-за радиоактивности тектоническая активность продолжит замедляться. [25] [ нужен лучший источник ] Гибель растений также приведет к потере кислорода. Некоторые микробы способны к фотосинтезу при концентрациях CO
2несколько частей на миллион, и поэтому последние формы жизни, вероятно, исчезнут окончательно из-за повышения температуры и потери атмосферы, когда Солнце станет красным гигантом примерно через четыре миллиарда лет. [26]

Измерение концентрации углекислого газа на древней Земле [ править ]

См. Также: Прокси реконструкции климата
График CO 2 (зеленый), восстановленной температуры (синий) и пыли (красный) из ледяного керна Востока за последние 420 000 лет
Соответствие между температурой и атмосферным CO
2 за последние 800000 лет

Самый прямой метод измерения концентрации углекислого газа в атмосфере в периоды до инструментального отбора проб - это измерение пузырьков воздуха ( жидких или газовых включений ), захваченных в ледяных щитах Антарктики или Гренландии . Наиболее широко распространенные из таких исследований получены в различных кернах Антарктики и указывают на то, что атмосферный CO
2концентрации составляли около 260–280 ppmv непосредственно перед началом промышленных выбросов и не сильно отличались от этого уровня в течение предшествующих 10 000 лет . [27] Самый длинный ледяной керн был обнаружен в Восточной Антарктиде, где лед был взят до 800 000 лет. [28] За это время концентрация углекислого газа в атмосфере колебалась от 180 до 210 частей на миллион во время ледниковых периодов , увеличиваясь до 280–300 частей на миллион в более теплые межледниковые периоды . [29] [30] Начало человеческого сельского хозяйства в нынешнюю эпоху голоцена, возможно, было тесно связано с атмосферным CO.
2увеличиваются после окончания последнего ледникового периода, эффект удобрения увеличивает рост биомассы растений и снижает требования к устьичной проводимости для CO
2водозабор, следовательно, снижение потерь воды на транспирацию и повышение эффективности использования воды. [31]

Для определения концентрации углекислого газа в атмосфере миллионы лет назад использовались различные косвенные измерения . К ним относятся отношения изотопов бора и углерода в некоторых типах морских отложений, а также количество устьиц, наблюдаемых на листьях ископаемых растений. [32]

Фитан - это разновидность дитерпеноидного алкана . Это продукт распада хлорофилла, и теперь он используется для оценки древнего CO.
2уровни. [33] Фитан дает как постоянную запись CO
2концентрации, но он также может перекрывать перерыв в концентрации CO
2запись более 500 миллионов лет. [33]

Имеются данные о высоком содержании CO.
2концентрации между 200 и 150 миллионами лет назад составляли более 3000 ppm, а между 600 и 400 миллионами лет назад составляли более 6000 ppm. [23] В последнее время атмосферный CO
2концентрация продолжала падать примерно 60 миллионов лет назад. Около 34 миллионов лет назад, во время эоцен-олигоценового вымирания и когда антарктический ледяной щит начал принимать свою нынешнюю форму, CO
2составляла около 760 частей на миллион [34], и есть геохимические данные, свидетельствующие о том, что примерно 20 миллионов лет назад концентрации составляли менее 300 частей на миллион. Снижение CO
2Концентрация с критической точкой 600 ppm была основным фактором, вызывающим оледенение Антарктики. [35] Низкое содержание CO
2концентрации могли быть стимулом, который способствовал эволюции растений C4 , численность которых значительно увеличилась между 7 и 5 миллионами лет назад. [32] На основании анализа ископаемых листьев Wagner et al. [36] утверждали, что атмосферный CO
2концентрации в течение последних 7 000–10 000 лет были значительно выше 300 ppm и содержали существенные колебания, которые могут быть коррелированы с колебаниями климата. Другие оспаривают такие утверждения, предполагая, что они, скорее всего, отражают проблемы калибровки, чем фактические изменения в CO.
2. [37] К этому спору относится наблюдение, что ледяные керны Гренландии часто сообщают о более высоких и более изменчивых концентрациях CO.
2значений, чем аналогичные измерения в Антарктиде. Однако группы, ответственные за такие измерения (например, HJ Smith и др. [38] ), считают, что изменения в кернах Гренландии являются результатом разложения на месте пыли карбоната кальция, обнаруженной во льду. Когда концентрация пыли в кернах Гренландии низка, как это почти всегда в кернах Антарктики, исследователи сообщают о хорошем согласии между измерениями CO в Антарктике и Гренландии.
2 концентрации.

Углекислый газ в атмосфере и парниковый эффект [ править ]

Основные статьи: Парниковый эффект и радиационное воздействие
Смотрите также: Парадокс слабого молодого Солнца и Глобальное потепление
Пиктограмма парникового эффекта

Естественный парниковый эффект Земли делает возможной жизнь такой, какой мы ее знаем, а углекислый газ играет важную роль в обеспечении относительно высокой температуры, которой обладает планета. Парниковый эффект - это процесс, при котором тепловое излучение планетарной атмосферы нагревает поверхность планеты сверх температуры, которая была бы в отсутствие атмосферы. [39] [40] [41] Без парникового эффекта температура Земли была бы примерно -18 ° C (-0,4 ° F) [42] [43] по сравнению с фактической температурой поверхности Земли примерно 14 ° C (57,2 ° F). F). [44]

Считается, что углекислый газ сыграл важную роль в регулировании температуры Земли на протяжении всей ее истории, равной 4,7 миллиарда лет. В начале жизни Земли ученые обнаружили доказательства наличия жидкой воды, указывающие на теплый мир, хотя считается, что световая отдача Солнца составляла лишь 70% от сегодняшней. Ученые предположили, что более высокие концентрации углекислого газа в атмосфере ранней Земли могут помочь объяснить этот парадокс слабого молодого солнца . Когда Земля только образовалась, атмосфера Земли могла содержать больше парниковых газов и CO.
2концентрации могли быть выше, с расчетным парциальным давлением до 1000  кПа (10  бар ), потому что не было бактериального фотосинтеза для восстановления газа до соединений углерода и кислорода. Метан , очень активный парниковый газ, который реагирует с кислородом с образованием CO.
2и водяной пар, возможно, также были более распространены с соотношением компонентов 10 -4 (100 частей на миллион по объему). [45] [46]

Радиационные факторы, влияющие на изменение климата в 2011 году по сравнению с доиндустриальным периодом (1750).

Хотя вода отвечает за большую часть (около 36-70%) общего парникового эффекта, роль водяного пара как парникового газа зависит от температуры. На Земле углекислый газ является наиболее актуальным парниковым газом, находящимся под прямым антропологическим влиянием. Углекислый газ часто упоминается в контексте его возросшего влияния как парникового газа с доиндустриальной эры (1750 г.). В докладе МГЭИК по оценке Пятым увеличение СО 2 , по оценкам, отвечает за 1,82 Вт м -2 от 2,63 Вт м -2 изменения радиационного воздействия на Земле (около 70%). [47]

Концепция повышения температуры земли в атмосфере CO 2 была впервые опубликована Сванте Аррениусом в 1896 году. [48] Повышенное радиационное воздействие из-за увеличения CO 2 в атмосфере Земли основано на физических свойствах CO 2 и ненасыщенных окнах поглощения. где CO 2 поглощает уходящую длинноволновую энергию. Усиление воздействия вызывает дальнейшие изменения в энергетическом балансе Земли и, в более долгосрочной перспективе, в климате Земли. [47]

Углекислый газ в атмосфере и углеродный цикл [ править ]

Основные статьи: углеродный цикл и атмосферный углеродный цикл
Эта диаграмма быстрого углеродного цикла показывает движение углерода между сушей, атмосферой и океанами в миллиардах метрических тонн углерода в год. Желтые числа - естественные потоки, красные - человеческий вклад, белые - накопленный углерод. [49]

Углекислый газ в атмосфере играет важную роль в углеродном цикле Земли, в результате чего CO
2удаляется из атмосферы некоторыми естественными процессами, такими как фотосинтез и осаждение карбонатов, например, с образованием известняков, и возвращается в атмосферу посредством других естественных процессов, таких как дыхание и кислотное растворение карбонатных отложений. На Земле существует два широких углеродных цикла: быстрый углеродный цикл и медленный углеродный цикл. Быстрый углеродный цикл относится к перемещению углерода между окружающей средой и живыми существами в биосфере, тогда как медленный углеродный цикл включает перемещение углерода между атмосферой, океанами, почвой, горными породами и вулканизмом. Оба цикла неразрывно связаны между собой, и атмосферный CO
2 облегчает связь.

Природные источники атмосферного CO
2включают вулканическую дегазацию , то сгорание из органического вещества , лесные пожары и дыхания процессов живых аэробные организмов . Искусственные источники CO
2включают сжигание ископаемого топлива для отопления, производства электроэнергии и транспорта , а также некоторые промышленные процессы, такие как производство цемента. Он также вырабатывается различными микроорганизмами в результате ферментации и клеточного дыхания . Растения , водоросли и цианобактерии превращают углекислый газ в углеводы с помощью процесса, называемого фотосинтезом. Они получают энергию, необходимую для этой реакции, за счет поглощения солнечного света хлорофиллом.и другие пигменты. Кислород, образующийся как побочный продукт фотосинтеза, выбрасывается в атмосферу и впоследствии используется для дыхания гетеротрофными организмами и другими растениями, образуя круговорот с углеродом.

Годовой CO
2потоки из антропогенных источников (слева) в атмосферу, сушу и океаны Земли (справа) с 1960 года. Единицы в эквиваленте гигатонн углерода в год. [50]

Большинство источников CO
2выбросы являются естественными и в разной степени уравновешиваются аналогичным CO
2тонет. Например, распад органического материала в лесах, пастбищах, и другой растительности земель - в том числе нечастых активности лесных пожаров - приводит к высвобождению около 400  Гт из CO
2(содержащих 120 миллиардов тонн углерода) каждый год, в то время как CO
2поглощение новыми растениями на суше почти противодействует этим выбросам. [51] Хотя много CO
2в ранней атмосфере молодой Земли был произведен вулканической активности , современные релизы вулканической активности только 130 до 230  мегатонн из CO
2каждый год. [52] Этот небольшой природный геологический источник также уравновешивается естественными стоками в форме химических и биологических процессов, которые удаляют CO.
2из атмосферы. Напротив, по состоянию на 2019 год при добыче и сжигании геологического ископаемого углерода людьми выделяется более 30 гигатонн CO.
2(9 миллиардов тонн углерода) каждый год. [50] Это более серьезное нарушение естественного баланса является причиной недавнего роста содержания CO в атмосфере.
2концентрация. [3] [4]

В целом существует большой естественный поток атмосферного CO.
2в биосферу и из нее , как на суше, так и в океанах. [53] В доиндустриальную эпоху каждый из этих потоков был сбалансирован до такой степени, что небольшое количество чистого CO
2текла между сушей и океаном резервуарами углерода, и небольшие изменения привели к его концентрации в атмосфере. С доиндустриальной эры человека до 1940 года земная биосфера представляла собой чистый источник атмосферного CO.
2(в основном из-за изменений в землепользовании), но впоследствии переключились на чистый сток с ростом выбросов ископаемого углерода. [54] В 2012 году около 57% выбросов CO
2, в основном из-за сжигания ископаемого углерода, был поглощен сушей и океанскими стоками. [55] [54]

Коэффициент увеличения атмосферного CO
2к выделенному CO
2известна как фракция, переносимая по воздуху (Keeling et al., 1995). Это соотношение варьируется в краткосрочной перспективе и обычно составляет около 45% в течение более длительных (5-летних) периодов. [54] Расчетный углерод в наземной растительности мира увеличился с примерно 740 миллиардов тонн в 1910 году до 780 миллиардов тонн в 1990 году. [56] К 2009 году кислотность поверхности океана увеличилась примерно на 30% из-за поглощения выделяемого ископаемого CO
2. [57]

Углекислый газ и фотосинтез в атмосфере [ править ]

Основная статья: Земной биологический цикл углерода
Смотрите также: фотосинтез , фиксации углерода , C4 фиксации углерода , а также C3 фиксации углерода
Хронология жизни
Эта коробка:
  • Посмотреть
  • разговаривать
  • редактировать
-4500 -
-
-4000 -
-
-3500 -
-
-3000 -
-
-2500 -
-
-2000 -
-
-1500 -
-
-1000 -
-
-500 -
-
0 -
Вода
Одноклеточная жизнь
Фотосинтез
Эукариоты
Многоклеточная жизнь
Членистоногие Моллюски
Растения
Динозавры    
Млекопитающие
Цветы
Птицы
Приматы
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
←
Самая ранняя Земля ( -4540 )
←
Самая ранняя вода
←
Самая ранняя жизнь
←
LHB метеориты
←
Самый ранний кислород
←
Атмосферный кислород
←
Кислородный кризис
←
Древнейшие грибы
←
Половое размножение
←
Самые ранние растения
←
Самые ранние животные
←
Эдиакарская биота
←
Кембрийский взрыв
←
Тетрапода
←
Самые ранние обезьяны
Р ч п е г о г о я гр
П р о т е р о з о и к
Т с ч е с п
H a d e a n
Понгола
Гуронский
Криогенный
Андский
Кару
Четвертичный
Ледниковые периоды
( миллион лет назад )
Фотосинтез превращает солнечный свет в химическую энергию, расщепляет воду для высвобождения O 2 и превращает CO 2 в сахар.

Углекислый газ в атмосфере Земли необходим для жизни и большей части планетной биосферы. На протяжении геологической истории Земли CO
2концентрации сыграли роль в биологической эволюции. Первые фотосинтезирующие организмы, вероятно, эволюционировали на раннем этапе эволюционной истории жизни и, скорее всего, использовали восстановители, такие как водород или сероводород, в качестве источников электронов, а не воду. [58] Цианобактерии появились позже, и избыток кислорода они производят способствовали катастрофы кислорода , [59] , которые оказали эволюцию сложных форм жизни возможно. В недавние геологические времена низкий уровень CO
2концентрации ниже 600 частей на миллион могли быть стимулом, который способствовал эволюции растений C4, численность которых значительно увеличилась между 7 и 5 миллионами лет назад по сравнению с растениями, которые используют менее эффективный путь метаболизма C3 . [32] При текущем атмосферном давлении фотосинтез прекращается, когда атмосферный CO
2концентрации падают ниже 150 и 200 частей на миллион, хотя некоторые микробы могут извлекать углерод из воздуха в гораздо более низких концентрациях. [60] [61] Сегодня средняя скорость захвата энергии фотосинтезом во всем мире составляет приблизительно 130  тераватт , [62] [63] [64], что примерно в шесть раз больше, чем нынешнее энергопотребление человеческой цивилизации . [65] Фотосинтезирующие организмы также конвертируют около 100–115 миллиардов метрических тонн углерода в биомассу в год. [66] [67]

Фотосинтезирующие организмы - фотоавтотрофы , что означает, что они могут синтезировать пищу непосредственно из CO.
2и вода, использующая энергию света. Однако не все организмы, использующие свет в качестве источника энергии, осуществляют фотосинтез, поскольку фотогетеротрофы используют органические соединения, а не CO.
2, как источник углерода. [68] У растений, водорослей и цианобактерий фотосинтез выделяет кислород. Это называется кислородным фотосинтезом . Хотя есть некоторые различия между кислородным фотосинтезом у растений , водорослей и цианобактерий , общий процесс у этих организмов очень похож. Однако есть некоторые типы бактерий, которые проводят аноксигенный фотосинтез , потребляя углекислый газ.
2 но не выделяет кислород.

Углекислый газ превращается в сахар в процессе, называемом фиксацией углерода . Фиксация углерода - это эндотермическая окислительно-восстановительная реакция, поэтому фотосинтез должен обеспечивать как источник энергии для запуска этого процесса, так и электроны, необходимые для преобразования CO.
2в углевод . Это добавление электронов является реакцией восстановления . В общих чертах и ​​по сути, фотосинтез - это противоположность клеточного дыхания , при котором глюкоза и другие соединения окисляются с образованием CO.
2и вода, а также для высвобождения экзотермической химической энергии для управления метаболизмом организма . Однако эти два процесса происходят через разную последовательность химических реакций и в разных клеточных компартментах.

Большинство организмов, которые используют фотосинтез для производства кислорода, используют для этого видимый свет , хотя по крайней мере три используют коротковолновое инфракрасное или, более конкретно, дальнее красное излучение. [69]

Влияние повышенного содержания CO 2 на растения и сельскохозяйственные культуры [ править ]

См. Также: эффект удобрения CO2

Обзор научных исследований парниковых газов в 1993 году показал, что удвоение CO
2концентрация будет стимулировать рост 156 различных видов растений в среднем на 37%. Ответы значительно различались по видам: некоторые показали гораздо больший прирост, а некоторые - потерю. Например, исследование теплицы 1979 года показало, что при удвоении CO
2При увеличении концентрации сухой вес 40-дневных растений хлопка увеличился вдвое, а сухой вес 30-дневных растений кукурузы увеличился только на 20%. [70] [71]

В дополнение к исследованиям парниковых газов, полевые и спутниковые измерения пытаются понять влияние повышенного содержания CO.
2в более естественной среде. В экспериментах по обогащению углекислым газом (FACE) растения выращивают на полевых участках, а CO
2искусственно повышена концентрация окружающего воздуха. В этих экспериментах обычно используются более низкие концентрации CO.
2уровней, чем парниковые исследования. Они показывают меньший прирост прироста, чем исследования в теплицах, причем прирост в значительной степени зависит от изучаемых видов. Обзор 12 экспериментов с концентрацией 475–600 частей на миллион в 2005 г. показал, что урожайность сельскохозяйственных культур в среднем увеличилась на 17%, при этом бобовые, как правило, проявляют большую реакцию, чем другие виды, а растения C4 - меньше. В обзоре также говорится, что эксперименты имеют свои ограничения. Исследуемый CO
2уровни были ниже, и большинство экспериментов проводилось в регионах с умеренным климатом. [72] Спутниковые измерения показали увеличение индекса площади листьев на 25–50% покрытой растительностью площади Земли за последние 35 лет (то есть озеленение планеты), что свидетельствует о положительном эффекте удобрения CO 2 . [73] [74]

В статье Politico от 2017 года говорится, что увеличение CO
2Уровни могут иметь негативное влияние на качество питания различных сельскохозяйственных культур человека , увеличивая уровни углеводов , таких как глюкоза , при одновременном снижении уровней важных питательных веществ, таких как белок , железо и цинк . К культурам, в которых наблюдается снижение количества белка, относятся рис , пшеница , ячмень и картофель . [75] [ необходима научная ссылка ]

Углекислый газ в атмосфере и углеродный цикл океана [ править ]

Основная статья: океанический углеродный цикл
См. Также: Насос растворимости и закисление океана
Обмен CO между воздухом и морем
2

Океаны Земли содержат большое количество CO.
2в виде ионов бикарбоната и карбоната - намного больше, чем их количество в атмосфере. Бикарбонат образуется в реакции между горной породой, водой и диоксидом углерода. Одним из примеров является растворение карбоната кальция:

CaCO
3+ CO
2+ H
2O ⇌ Ca2+
+ 2 HCO-
3

Подобные реакции, как правило, сдерживают изменения в атмосферном CO.
2. Поскольку в правой части реакции образуется кислое соединение, добавление CO
2на левой стороне снижает pH морской воды, процесс, который получил название закисления океана (pH океана становится более кислым, хотя значение pH остается в щелочном диапазоне). Реакции между CO
2а некарбонатные породы также добавляют бикарбонат в моря. Позже это может претерпеть обратную реакцию вышеупомянутой реакции с образованием карбонатных пород, высвобождая половину бикарбоната в виде CO.
2. За сотни миллионов лет здесь образовалось огромное количество карбонатных пород.

В конечном итоге большая часть CO
2испускаемый в результате деятельности человека растворяется в океане; [76] однако скорость, с которой океан поглотит его в будущем, менее определена. Даже если достигается равновесие, включая растворение карбонатных минералов, повышенная концентрация бикарбоната и пониженная или неизменная концентрация карбонат-иона приведет к повышению концентрации неионизированной угольной кислоты и растворенного CO.
2. Это [ требуется пояснение ] , наряду с более высокими температурами, означало бы более высокую равновесную концентрацию CO.
2в воздухе. [ необходима цитата ]

Антропогенные выбросы CO 2 [ править ]

См. Также: Антропогенные парниковые газы , Список стран по выбросам углекислого газа и Радиационное воздействие.
СО 2 в земной «с атмосферой , если половина антропогенного CO 2 выбросы не поглощается. [77] [78] [79] ( компьютерное моделирование НАСА )

В то время как CO
2абсорбция и высвобождение всегда происходит в результате естественных процессов, недавнее повышение концентрации CO
2уровни в атмосфере, как известно, в основном связаны с деятельностью человека (антропогенной). [80] Известно, что человеческая деятельность, особенно сжигание ископаемого топлива, вызывает быстрое увеличение содержания CO в атмосфере четырьмя способами.
2 за последние несколько столетий:

  • Различные национальные статистические данные, учитывающие потребление ископаемого топлива, в сочетании со знанием того, сколько CO в атмосфере
    2    производится на единицу ископаемого топлива (например, литр бензина ). [81]
  • Путем изучения соотношения различных изотопов углерода в атмосфере. [80] При сжигании давно захороненных ископаемых видов топлива выделяется CO.
    2    содержащие углерод с различными изотопными отношениями, чем у живых растений, что позволяет различать естественный и антропогенный вклад в CO
    2     концентрация.
  • CO в более высокой атмосфере
    2    концентрации в северном полушарии, где проживает большая часть населения мира (и откуда происходят выбросы), по сравнению с южным полушарием. Эта разница увеличилась по мере увеличения антропогенных выбросов. [82]
  • Уровни атмосферного O 2 в атмосфере Земли снижаются, поскольку он реагирует с углеродом в ископаемом топливе с образованием CO.
    2    . [83]

Сжигание ископаемых видов топлива, таких как уголь , нефть и природный газ, является основной причиной увеличения антропогенного CO.
2; вырубка лесов - вторая основная причина. В 2010 году , 9,14 гигатонн углерода (GTC, что эквивалентно 33,5 Гт из CO
2или около 4,3 частей на миллион в атмосфере Земли) были выброшены из ископаемого топлива и производства цемента во всем мире, по сравнению с 6,15 ГтС в 1990 году. [84] Кроме того, изменение землепользования внесло 0,87 ГтС в 2010 году по сравнению с 1,45 ГтС в 1990 году. [84] По оценкам, в 1997 году в результате антропогенных торфяных пожаров в Индонезии было выброшено от 13% до 40% среднегодовых глобальных выбросов углерода, вызванных сжиганием ископаемого топлива . [85] [86] [87] В период с 1751 по 1900 годы около 12 ГтС было выпущено в виде CO
2в атмосферу от сжигания ископаемого топлива, тогда как с 1901 по 2013 год этот показатель составлял около 380 ГтС. [88]


Часть серии о
Цикл углерода
По регионам
  • Наземный
  • морской
  • Атмосферный
  • Глубокий углерод
  • Почва
  • Вечная мерзлота
  • бореальный лес
  • Геохимия
Углекислый газ
  • В атмосфере
  • Закисление океана
  • Удаление
  • Спутниковые измерения
Типы углерода
  • Общий углерод (TC)
  • Общий органический углерод (TOC)
  • Общий неорганический углерод (TIC)
  • Растворенный органический углерод (DOC)
  • Растворенный неорганический углерод (DIC)
  • Твердый органический углерод (POC)
  • Основное производство
    • морской
  • Черный углерод
  • Синий углерод
Метаболические пути
  • Фотосинтез
  • Хемосинтез
  • Цикл Кальвина
  • Обратный цикл Кребса
  • Фиксация углерода
    • C3
    • C4
  • Углеродное дыхание
    • Почва
    • Фото
Угольные насосы
  • Биологический насос
  • Насос растворимости
  • Липидный насос
  • Морской снег
  • Микробная петля
  • Вирусный шунт
  • Желейный насос
  • Китовый насос
  • Континентальный шельфовый насос
Связывание углерода
  • Биосеквестрация
  • Поглотитель углерода
  • Хранение углерода в почве
  • Хранение углекислого газа в океане
Метан
  • Атмосферный метан
  • Метаногенез
  • Выбросы метана
    • Арктический
    • Водно-болотные угодья
  • Аэробное производство
  • Гипотеза клатратской пушки
  • Клатрат углекислого газа
Биогеохимический
  • Морские циклы
  • Питательный цикл
  • Карбонатно-силикатный цикл
  • Глубина карбонатной компенсации
  • Коэффициент Редфилда
Другой
  • Прокси реконструкции климата
  • Глубокая углеродная обсерватория
  • Глобальный углеродный проект
  • Улавливание и хранение углерода
  • Территориализация углеродного управления
  • Сеть наблюдения за общим содержанием углерода
  • C4MIP
  • v
  • т
  • е

Интегрированная система углерода наблюдения (ICOS) непрерывно выпускает данные о СО
2 выбросы, бюджет и концентрация на отдельных станциях наблюдения.

CO
2выбросы [89] [90]
ГодИскопаемое топливо
и промышленность
Gt C
Изменение землепользования
Gt C		Всего
Gt C		Всего
Gt CO
2
2010 г.9,051,3810,4338,2
2011 г.9,351,3410,6939,2
2012 г.9,51,4710,9740,3
20139,541,5211.0640,6
2014 г.9,611,6611,2741,4
2015 г.9,621,711,3241,5
2016 г.9,661,5411.241,1
2017 г.9,771,4711,2441,3
2018 г.9,981,5111,4942,1
2019
(прогноз)		10.01,811,843,1

Антропогенные выбросы углерода превышают количество, которое может быть поглощено или уравновешено естественными поглотителями. [91] В результате углекислый газ постепенно накапливается в атмосфере, и по состоянию на 2019 год его концентрация почти на 48% превышает доиндустриальный уровень. [12] Были предложены различные методы удаления избытка диоксида углерода из атмосферы в стоках диоксида углерода . В настоящее время около половины углекислого газа, выделяемого при сжигании ископаемого топлива , не поглощается растительностью и океанами и остается в атмосфере . [92]

Избыточный CO
2выбросы, произведенные с доиндустриальной эры, по прогнозам, будут оставаться в атмосфере от столетий до тысячелетий [93] даже после прекращения выбросов. Даже если выбросы углекислого газа человеком полностью прекратятся, атмосферные температуры не уменьшатся значительно в течение тысяч лет. [94]

  • Глобальные выбросы ископаемого углерода 1800–2014 гг.

  • Ложно-цветное изображение дыма и озонового загрязнения от пожаров Индонезии, 1997

  • Биосфера CO
    2     поток летом в северном полушарии (NOAA Carbon Tracker)

  • Биосфера CO
    2     поток зимой в северном полушарии (NOAA Carbon Tracker)

Текущие измерения атмосферного CO 2 [ править ]

См. Также: TCCON и космические измерения углекислого газа.
Наблюдения за углекислым газом с 2005 по 2014 год, показывающие сезонные колебания и разницу между северным и южным полушариями.

Первые воспроизводимо точные измерения атмосферного CO 2 были получены на основе измерений проб в колбе, сделанных Дэйвом Килингом из Калифорнийского технологического института в 1950-х годах. [95] Несколько лет спустя, в марте 1958 года, Килинг начал первые постоянные измерения на Мауна-Лоа . С тех пор измерения на Мауна-Лоа продолжаются. Сейчас измерения производятся на многих объектах по всему миру. Также используются дополнительные методы измерения. Многие места проведения измерений являются частью более крупных глобальных сетей. Данные глобальной сети часто становятся общедоступными при условии надлежащего подтверждения в соответствии с соответствующими политиками пользователей данных.

Существует несколько сетей измерения поверхности (включая колбы и непрерывные измерения на месте), включая NOAA / ERSL , [96] WDCGG, [97] и RAMCES. [98] Базовая сеть обсерваторий NOAA / ESRL и океанографическая сеть Института Скриппса [99] размещены в CDIAC в ORNL . Данные Всемирного центра данных по парниковым газам (WDCGG), входящего в состав ГСА , хранятся в JMA . Reseau Atmospherique de Mesure des Composes an Effet de Serre database (RAMCES) является частью IPSL .

На основе этих измерений создаются другие продукты, которые объединяют данные из различных источников. Эти продукты также решают такие проблемы, как прерывистость и разреженность данных. GLOBALVIEW-CO2 - один из таких продуктов. [100]

Текущие наземные измерения общего столба начались совсем недавно. Измерения в колонке обычно относятся к усредненному количеству колонки, обозначенному X CO2 , а не только к измерениям на поверхности. Эти измерения производятся TCCON . Эти данные также размещаются в CDIAC и становятся общедоступными в соответствии с политикой использования данных. [101]

Спутниковые измерения также являются недавним дополнением к измерениям X CO2 в атмосфере . SCIAMACHY на борту спутника ESA ENVISAT проводил глобальные измерения CO2 в столбце X с 2002 по 2012 год. AIRS на борту спутника NASA Aqua выполняет глобальные измерения X CO2 и был запущен вскоре после ENVISAT в 2012 году. Более поздние спутники значительно улучшили плотность данных и точность глобальных измерений. Новые миссии имеют более высокое спектральное и пространственное разрешение. GOSAT от JAXA был первым специализированным спутником для мониторинга парниковых газов, который успешно вышел на орбиту в 2009 году. OCO-2 НАСАзапущен в 2014 году был вторым. Планируются различные другие спутниковые миссии для измерения X CO2 в атмосфере .

См. Также [ править ]

  • Атмосферный углеродный цикл
  • Цикл углерода
  • Глобальный температурный рекорд
  • Кривая Килинга

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Petty, GW (2004). «Первый курс по атмосферной радиации» . Транзакции Eos . 85 (36): 229–51. Bibcode : 2004EOSTr..85..341P . DOI : 10.1029 / 2004EO360007 .
  2. ^ a b c Эгглтон, Тони (2013). Краткое введение в изменение климата . Издательство Кембриджского университета. п. 52. ISBN 9781107618763.
  3. ^ a b c «Тенденции изменения содержания двуокиси углерода в атмосфере» . Лаборатория исследования системы Земля . NOAA .
  4. ^ a b Dlugokencky, E. (5 февраля 2016 г.). «Среднегодовые данные по двуокиси углерода» . Лаборатория исследования системы Земля . NOAA . Проверено 12 февраля +2016 .
  5. ^ Чжан, Йи Гэ; и другие. (28 октября 2013 г.). «40 миллионов лет истории атмосферного CO2» . Философские труды Королевского общества А . 371 (2001): 20130096. Bibcode : 2013RSPTA.37130096Z . DOI : 10,1098 / rsta.2013.0096 . PMID 24043869 . 
  6. ^ Этеридж, DM; LP Стил; Р.Л. Лангенфельдс; RJ Francey; Ж.-М. Барнола; В.И. Морган (1996). «Природные и антропогенные изменения атмосферного CO.
    2    за последние 1000 лет из воздуха в антарктических льдах и фирне ». Журнал геофизических исследований . 101 (D2): 4115–28. Bibcode : 1996JGR ... 101.4115E . doi : 10.1029 / 95JD03410 . ISSN  0148-0227 .
  7. ^ Millero, Frank J. (1995). «Термодинамика системы углекислого газа в океанах». Geochimica et Cosmochimica Acta . 59 (4): 661–77. Bibcode : 1995GeCoA..59..661M . DOI : 10.1016 / 0016-7037 (94) 00354-O .
  8. ^ Фили, РА; и другие. (Июль 2004 г.). «Воздействие антропогенного CO 2 на систему CaCO 3 в океанах». Наука . 305 (5682): 362–66. Bibcode : 2004Sci ... 305..362F . DOI : 10.1126 / science.1097329 . PMID 15256664 . S2CID 31054160 .  
  9. ^ IPCC AR5 WG1 (2013), Stocker, TF; и другие. (ред.), Изменение климата 2013: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы 1 (WG1) в пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) (AR5) , Cambridge University Press Веб-сайт Рабочей группы 1 по изменению климата, 2013 г.
  10. ^ https://www.co2.earth/
  11. ^ «Двуокись углерода проходит символический знак» . BBC . 10 мая 2013 . Проверено 10 мая 2013 .
  12. ^ a b "Обновленное среднее значение CO за неделю.2at Mauna Loa " . NOAA . Дата обращения 1 июня 2019 .
  13. ^ "Уровни парниковых газов превышают символические 400 ppm CO.2вехой " . The Guardian . Associated Press. 1 июня 2012 года . Проверено 11 мая 2013 года .
  14. ^ «Таблицы преобразования» . Информационно-аналитический центр по двуокиси углерода . Национальная лаборатория Окриджа. 18 июля 2020. Архивировано 26 сентября 2012 года . Проверено 18 июля 2020 .
  15. ^ «Просто CO2unting ...» Архивировано из оригинала 18 февраля 2010 года.
  16. ↑ Vaughan, A (6 мая 2015 г.). «Глобальный уровень углекислого газа преодолевает рубеж 400 ppm» . Хранитель . Дата обращения 7 мая 2015 .
  17. ^ Dlugokencky, E; Танс, П. (6 мая 2015 г.). «Отдел глобального мониторинга ESRL» . Лаборатория исследования системы Земля . NOAA . Дата обращения 7 мая 2015 .
  18. ^ «Основные моменты углеродного бюджета на 2009 год» . globalcarbonproject.org. Архивировано из оригинала 16 декабря 2011 года . Проверено 2 ноября 2012 года .
  19. ^ a b Расмуссен, Карл Эдвард. «Скорость роста диоксида углерода в атмосфере» .
  20. ^ «Часто задаваемые вопросы» . Информационно-аналитический центр по двуокиси углерода (CDIAC). Архивировано из оригинального 17 августа 2011 года . Проверено 13 июня 2007 года .
  21. ^ Кюнзиг, Роберт (9 мая 2013). "Климатическая веха: СО Земли2Уровень достигает 400 ppm " . National Geographic . Проверено 12 мая 2013 года .
  22. ^ a b МГЭИК: Изменение климата 2001: научная основа
  23. ^ Zahnle, K .; Schaefer, L .; Фегли, Б. (2010). «Древнейшие атмосферы Земли» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 2 (10): а004895. DOI : 10.1101 / cshperspect.a004895 . PMC 2944365 . PMID 20573713 .  
  24. ^ Уорд, Питер Д .; Браунли, Дональд (2003). Жизнь и смерть планеты Земля . Макмиллан. С. 117–28. ISBN 978-0-8050-7512-0.
  25. ^ Калдейра, Кен; Кастинг, Джеймс Ф. (декабрь 1992 г.). «Продолжительность жизни биосферы снова». Природа . 360 (6406): 721–23. Bibcode : 1992Natur.360..721C . DOI : 10.1038 / 360721a0 . PMID 11536510 . S2CID 4360963 .  
  26. ^ Этеридж, DM; Стил, LP; Langenfelds, RL; Francey, RJ; Barnola, JM; Морган, VI (июнь 1998 г.). "Исторический CO2записано , полученный из шлицевой подгонки (20-летний отсечка) из кернов льда Закон Купол DE08 и DE08-2» . Двуокись углерода Центр анализа информации . Oak Ridge National Laboratory . Архивировано из оригинала 12 июля 2012 . Проверено 12 июня 2007 .
  27. Перейти ↑ Amos, J. (4 сентября 2006 г.). «Глубокие льды рассказывают долгую историю климата» . BBC News . Проверено 28 апреля 2010 года .
  28. ^ Hileman B. (ноябрь 2005). "Ice Core Record Extended: Анализ захваченного воздуха показывает текущий CO2на самом высоком уровне за 650 000 лет " . Новости химии и машиностроения . 83 (48): 7. doi : 10.1021 / cen-v083n048.p007 . ISSN  0009-2347 .
  29. ^ Восток Ice основных данных , ncdc.noaa.gov
  30. ^ Richerson PJ; Boyd R .; Беттингер Р.Л. (июль 2001 г.). «Было ли сельское хозяйство невозможным в плейстоцене, но обязательным в голоцене?» (PDF) . Американская древность . 66 (3): 387–411. DOI : 10.2307 / 2694241 . JSTOR 2694241 . S2CID 163474968 .   
  31. ^ a b c Осборн, КП; Бирлинг, ди-джей (2006). «Зеленая революция природы: выдающийся эволюционный рост растений C 4 » . Философские труды Королевского общества B: биологические науки . 361 (1465): 173–94. DOI : 10.1098 / rstb.2005.1737 . PMC 1626541 . PMID 16553316 .  
  32. ^ a b Витковски, Кейтлин (28 ноября 2018 г.). «Молекулярные окаменелости фитопланктона показывают вековую тенденцию Pco2 на протяжении фанерозоя» . Наука продвигается . 2 (11): eaat4556. Bibcode : 2018SciA .... 4.4556W . DOI : 10.1126 / sciadv.aat4556 . PMC 6261654 . PMID 30498776 .  
  33. ^ "Новый СО2данные помогают раскрыть секреты образования Антарктики » . Physorg.com. 13 сентября 2009 г.
  34. ^ Пагани, Марк; Хубер, Мэтью; Лю, Чжунхуэй; Бохати, Стивен М .; Хендерикс, Йоринтье; Sijp, Виллем; Кришнан, Шринатх; Деконто, Роберт М. (2 декабря 2011 г.). «Падение уровня углекислого газа привело к образованию полярного ледяного покрова, - показывают исследования» . Наука . 334 (6060): 1261–4. Bibcode : 2011Sci ... 334.1261P . DOI : 10.1126 / science.1203909 . PMID 22144622 . S2CID 206533232 . Проверено 14 мая 2013 года .  
  35. ^ Вагнер, Фридерика; Бент Ааби; Хенк Вишер (2002). "Быстрый атмосферный O2изменения, связанные с похолоданием в 8 200 лет назад " . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 99 (19): 12011–14. Bibcode : 2002PNAS ... 9912011W . doi : 10.1073 / pnas.182420699 . PMC  129389 . PMID  12202744 .
  36. ^ Индермюле, Андреас; Бернхард Штауффер; Томас Ф. Стокер (1999). "Ранний голоцен атмосферный CO2Концентрации » . Наука . 286 (5446): 1815. DOI : 10.1126 / science.286.5446.1815a .
  37. ^ Смит, HJ; M Wahlen; Д. Мастроянни (1997). " СО
    2    концентрация воздуха, заключенного во льду GISP2 в период перехода от последнего максимума ледников к голоцену ». Geophysical Research Letters . 24 (1): 1–4. Bibcode : 1997GeoRL..24 .... 1S . doi : 10.1029 / 96GL03700 .
  38. ^ «Приложение II Глоссарий» . Межправительственная группа экспертов по изменению климата . Проверено 15 октября 2010 года .
  39. ^ Краткое описание парникового эффекта дается в Четвертом оценочном отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата "Что такое парниковый эффект?" FAQ 1.3 - AR4 WGI Глава 1: Исторический обзор науки об изменении климата , Четвертый оценочный доклад МГЭИК, глава 1, с. 115: «Чтобы уравновесить поглощенную поступающую [солнечную] энергию, Земля должна в среднем излучать такое же количество энергии обратно в космос. Поскольку Земля намного холоднее Солнца, она излучает гораздо более длинные волны, в основном в инфракрасная часть спектра (см. рисунок 1). Большая часть этого теплового излучения, испускаемого сушей и океаном, поглощается атмосферой, включая облака, и переизлучается обратно на Землю. Это называется парниковым эффектом ».
    Стивен Х. Шнайдер, Взаимодействие геосферы и биосферы и климат, Леннарт О. Бенгтссон и Клаус У. Хаммер, ред., Cambridge University Press, 2001, ISBN 0-521-78238-4 , стр. 90–91. Э. Клауссен, В. А. Кокран и Д. П. Дэвис, Изменение климата: наука, стратегии и решения, Мичиганский университет, 2001. стр. 373. А. Аллаби и М. Аллаби, Словарь наук о Земле, Oxford University Press, 1999, ISBN 0-19-280079-5 , с. 244. 

     
  40. ↑ Вацлав Смил (2003). Биосфера Земли: эволюция, динамика и изменения . MIT Press. п. 107. ISBN 978-0-262-69298-4.
  41. ^ «Солнечная радиация и энергетический баланс Земли» . Климатическая система - EESC 2100 Spring 2007 . Колумбийский университет . Проверено 15 октября 2010 года .
  42. ^ Ле Treut Н, Р Сомервилл, Cubasch U, Дин У, Мауритцен С , Мокссит А, Т Петерсон, Пратер М (2007). «Исторический обзор науки об изменении климата» (PDF) . В Solomon S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt KB, Tignor M, Miller HL (ред.). Изменение климата 2007: основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Четвертый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата . Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. п. 97.
  43. ^ «Неуловимая абсолютная температура приземного воздуха (SAT)» . Институт космических исследований Годдарда . NOAA .
  44. ^ Уокер, Джеймс CG (июнь 1985). «Углекислый газ на ранней земле» (PDF) . Истоки жизни и эволюция биосферы . 16 (2): 117–27. Bibcode : 1985OrLi ... 16..117W . DOI : 10.1007 / BF01809466 . ЛВП : 2027,42 / 43349 . PMID 11542014 . S2CID 206804461 . Проверено 30 января 2010 года .   
  45. ^ Павлов, Александр А .; Кастинг, Джеймс Ф .; Браун, Лиза Л .; Ярости, Кэти А .; Фридман, Ричард (май 2000 г.). «Тепличное потепление за счет CH 4 в атмосфере ранней Земли» . Журнал геофизических исследований . 105 (E5): 11981–90. Bibcode : 2000JGR ... 10511981P . DOI : 10.1029 / 1999JE001134 . PMID 11543544 . 
  46. ^ a b Пятый доклад об оценке МГЭИК - Глава 8: Антропогенное и естественное радиационное воздействие. https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_Chapter08_FINAL.pdf
  47. ^ Аррениус, Сванте (1896). «О влиянии углекислоты в воздухе на температуру земли» (PDF) . Философский журнал и научный журнал : 237–76.
  48. ^ Riebeek, Holli (16 июня 2011). «Углеродный цикл» . Обсерватория Земли . НАСА. Архивировано 5 марта 2016 года . Проверено 5 апреля 2018 года .
  49. ^ a b Фридлингштейн, П., Джонс, М., О'Салливан, М., Эндрю, Р., Хаук, Дж., Петерс, Г., Питерс, В., Понграц, Дж., Ситч, С., Ле Кере, К. и 66 других (2019) «Глобальный углеродный бюджет 2019». Данные науки о Земле , 11 (4): 1783–1838. DOI : 10.5194 / ЭСУР-11-1783-2019 . Материал был скопирован из этого источника, доступного по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .
  50. ^ Kayler, З., Janowiak, М., Сванстон, С. (2017). «Глобальный углеродный цикл». Учет углерода лесов и пастбищ в управлении земельными ресурсами . Общий технический отчет WTO-GTR-95 . Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба. С. 3–9.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  51. Перейти ↑ Gerlach, TM (4 июня 1991 г.). «Современная СО
    2    выбросы вулканов ». Eos, Transactions, American Geophysical Union . 72 (23): 249, 254–55. Bibcode : 1991EOSTr..72..249 .. doi : 10.1029 / 90EO10192 .
  52. ^ Cappelluti, G .; Bösch, H .; Монахи, PS (2009). Использование методов дистанционного зондирования для обнаружения и мониторинга выбросов парниковых газов в секторе землепользования Шотландии . Правительство Шотландии. ISBN 978-0-7559-7738-3.
  53. ^ a b c Цзюньлинь Хуан; Майкл Б. МакЭлрой (2012). "Современный и исторический бюджет атмосферного CO2" (PDF) . Канадский журнал физики . 90 (8): 707–16. Bibcode : 2012CaJPh..90..707H . Doi : 10.1139 / p2012-033 .
  54. ^ Canadell JG, Le Quéré C, Raupach MR, et al. (Ноябрь 2007 г.). "Вклад в ускорение атмосферного CO2рост от экономической активности, углеродоемкости и эффективности естественных стоков " . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104 (47): 18866–70. Bibcode : 2007PNAS..10418866C . doi : 10.1073 / pnas.0702737104 . PMC  2141868 . PMID  17962418 .
  55. ^ Сообщение WM, King AW, Wullschleger SD, Хоффман FM (июнь 1997). "Исторические вариации в хранении углерода в биосфере суши" . Резюме исследования DOE . 34 (1): 99–109. Bibcode : 1997GBioC..11 ... 99P . DOI : 10.1029 / 96GB03942 .
  56. ^ «Отчет рабочей группы по подкислению океана и кислороду, семинар SCOR по биологическим обсерваториям» (PDF) . scor-int.org/ . Научный комитет Международного совета по науке по исследованию океана (SCOR). 30 сентября 2009 г.
  57. ^ Olson JM (май 2006). «Фотосинтез в архейскую эпоху». Photosyn. Res . 88 (2): 109–17. DOI : 10.1007 / s11120-006-9040-5 . PMID 16453059 . S2CID 20364747 .  
  58. ↑ Buick R (август 2008 г.). «Когда развился кислородный фотосинтез?» . Филос. Пер. R. Soc. Лондон. B Biol. Sci . 363 (1504): 2731–43. DOI : 10.1098 / rstb.2008.0041 . PMC 2606769 . PMID 18468984 .  
  59. Перейти ↑ Lovelock, JE (1972). «Гайя сквозь атмосферу» . Атмосферная среда . 6 (8): 579–580. Bibcode : 1972AtmEn ... 6..579L . DOI : 10.1016 / 0004-6981 (72) 90076-5 . Архивировано из оригинала 3 ноября 2011 года . Проверено 22 марта 2014 .
  60. ^ Ли, К.-Ф. (30 мая 2009 г.). «Атмосферное давление как естественный регулятор климата для планеты земного типа с биосферой» . Труды Национальной академии наук . 106 (24): 9576–9579. Bibcode : 2009PNAS..106.9576L . DOI : 10.1073 / pnas.0809436106 . PMC 2701016 . PMID 19487662 . Проверено 22 марта 2014 .  
  61. ^ Nealson KH, Conrad PG (декабрь 1999). «Жизнь: прошлое, настоящее и будущее» . Филос. Пер. R. Soc. Лондон. B Biol. Sci . 354 (1392): 1923–39. DOI : 10.1098 / rstb.1999.0532 . PMC 1692713 . PMID 10670014 .  
  62. ^ Уитмарш Дж, Говинджи (1999). «Фотосинтетический процесс» . В Singhal GS; Renger G; Сопоры СК; Irrgang KD; Говинджи (ред.). Понятия фотобиологии: фотосинтез и фотоморфогенез . Бостон: Kluwer Academic Publishers. С. 11–51. ISBN 978-0-7923-5519-9. 100 x 10 15 граммов углерода в год, фиксируемых фотосинтезирующими организмами, что эквивалентно 4 x 10 18 кДж / год = 4 x 10 21 Дж / год свободной энергии, сохраненной в виде восстановленного углерода; (4 x 10 18 кДж / год) / (31 556 900 сек / год) = 1,27 x 10 14 Дж / год; (1,27 x 10 14 Дж / год) / (10 12 Дж / сек / ТВ) = 127 ТВт.
  63. ^ Штегер U, Ахтерберг Вт, Блок К, Боде Н, Френзы Вт, Собирают С, Hanekamp G, D Имбоден, Янка М, Кость М, R Kurz, Nutzinger HG, Ziesemer Т (2005). Устойчивое развитие и инновации в энергетическом секторе . Берлин: Springer. п. 32. ISBN 978-3-540-23103-5. Средняя глобальная скорость фотосинтеза составляет 130 ТВт (1 ТВт = 1 тераватт = 10 12 ватт).
  64. ^ «Мировое потребление первичной энергии по типам энергии и отдельным группам стран, 1980–2004» . Управление энергетической информации. 31 июля 2006 г. Архивировано 9 ноября 2006 г. из оригинала (XLS) . Проверено 20 января 2007 .
  65. ^ Поле CB, Behrenfeld MJ, Randerson JT, Фальковский P (июль 1998). «Первичная продукция биосферы: интеграция наземных и океанических компонентов» . Наука . 281 (5374): 237–40. Bibcode : 1998Sci ... 281..237F . DOI : 10.1126 / science.281.5374.237 . PMID 9657713 . 
  66. ^ «Фотосинтез». Энциклопедия науки и технологий Макгроу-Хилла . 13 . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. 2007. ISBN 978-0-07-144143-8.
  67. ^ Bryant DA, Frigaard NU (ноябрь 2006). «Прокариотический фотосинтез и фототрофия в свете». Trends Microbiol . 14 (11): 488–96. DOI : 10.1016 / j.tim.2006.09.001 . PMID 16997562 . 
  68. ^ «Ученые обнаружили уникальный микроб в самом большом озере Калифорнии» . Проверено 20 июля 2009 года .
  69. ^ Poorter, Хендрик. «Межвидовые различия в реакции роста растений на повышенную концентрацию CO2 в окружающей среде» (PDF) .
  70. Перейти ↑ Wong, SC (декабрь 1979). «Повышенное парциальное давление CO2 и рост растений». Oecologia . 44 (1): 68–74. Bibcode : 1979Oecol..44 ... 68W . DOI : 10.1007 / BF00346400 . PMID 28310466 . S2CID 24541633 .  
  71. ↑ Эйнсворт, Лиза (февраль 2005 г.). «Что мы узнали за 15 лет обогащения CO2 в открытом воздухе? ​​Метааналитический обзор реакции фотосинтеза, свойств растительного покрова и продукции растений на рост CO2» . Новый Фитол . 165 (2): 351–71. DOI : 10.1111 / j.1469-8137.2004.01224.x . PMID 15720649 . 
  72. ^ Чжу, Зайчунь; Пяо, Шилонг; Myneni, Ranga B .; Хуанг, Мэнтянь; Цзэн, Чжэньчжун; Canadell, Josep G .; Ciais, Philippe; Ситч, Стивен; Фридлингштейн, Пьер (август 2016 г.). «Озеленение Земли и его движущие силы» . Изменение климата природы . 6 (8): 791–95. Bibcode : 2016NatCC ... 6..791Z . DOI : 10.1038 / nclimate3004 . ISSN 1758-6798 . Мы демонстрируем устойчивое и повсеместное увеличение интегрированного LAI (озеленения) вегетационного периода на 25–50% глобальной покрытой растительностью площади, в то время как менее чем на 4% земного шара наблюдается уменьшение LAI (потемнение). Факторное моделирование с использованием нескольких моделей глобальных экосистем показывает, что эффекты удобрения CO2 объясняют 70% наблюдаемой тенденции к озеленению.
  73. ↑ Хилле, Карл (25 апреля 2016 г.). "Углекислотное удобрение, озеленение Земли, результаты исследований" . НАСА . Проверено 4 февраля 2018 .
  74. ^ Юльевич, Helena Bottemiller; Джонсон, Джефф (13 сентября 2017 г.). «Великий коллапс питательных веществ. Атмосфера буквально меняет пищу, которую мы едим, в худшую сторону. И почти никто не обращает внимания» . Политико - Повестка дня . Проверено 22 сентября 2017 года .
  75. ^ Арчер, Д. (2005). "Судьба ископаемого топлива CO2в геологическом времени» . Дж Geophys Res. , . 110 . Bibcode : 2005JGRC..11009S05A . DOI : 10,1029 / 2004JC002625 .
  76. ^ Buis, Алан; Рамсайер, Кейт; Расмуссен, Кэрол (12 ноября 2015 г.). «Дышащая планета, потерявшая равновесие» . НАСА . Проверено 13 ноября 2015 года .
  77. ^ Персонал (12 ноября 2015 г.). «Аудио (66:01) - Пресс-конференция НАСА - Углеродный и климатический телеконференция» . НАСА . Проверено 12 ноября 2015 года .
  78. ↑ Сент-Флер, Николас (10 ноября 2015 г.). «Уровень парниковых газов в атмосфере стал рекордным, говорится в отчете» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 11 ноября 2015 года .
  79. ^ a b например Гоша, Просенджит; Бренд, Вилли А. (2003). «Масс-спектрометрия со стабильным соотношением изотопов в исследованиях глобального изменения климата» (PDF) . Международный журнал масс-спектрометрии . 228 (1): 1–33. Bibcode : 2003IJMSp.228 .... 1G . CiteSeerX 10.1.1.173.2083 . DOI : 10.1016 / S1387-3806 (03) 00289-6 . Проблемы глобальных изменений приобрели значительный характер из-за устойчивого роста концентраций микрогазов в атмосфере ( CO  
    2    , N
    2    O     , CH
    4    ) в последние годы, что связано с увеличением потребления энергии на душу населения растущим населением мира.
  80. ^ Мор, SH; Wang, J .; Ellem, G .; Ward, J .; Джурко, Д. (1 февраля 2015 г.). «Прогноз мирового ископаемого топлива по странам» . Топливо . 141 : 120–135. DOI : 10.1016 / j.fuel.2014.10.030 . Проверено 19 ноября +2016 .
  81. ^ Килинг, Чарльз Д .; Пайпер, Стивен С.; Уорф, Тимоти П .; Килинг, Ральф Ф. (2011). «Эволюция естественных и антропогенных потоков СО2 в атмосфере с 1957 по 2003 гг.» . Теллус Б . 63 (1): 1-22. Bibcode : 2011TellB..63 .... 1K . DOI : 10.1111 / j.1600-0889.2010.00507.x . ISSN 0280-6509 . 
  82. ^ Бендер, Майкл Л .; Хо, Дэвид Т .; Хендрикс, Мелисса Б.; Мика, Роберт; Battle, Mark O .; Tans, Pieter P .; Конвей, Томас Дж .; Стертевант, Блейк; Кассар, Николас (2005). «Изменения атмосферного O2 / N2, 1993–2002 годы: последствия для разделения секвестрации CO2 из ископаемого топлива» . Глобальные биогеохимические циклы . 19 (4): н / д. Bibcode : 2005GBioC..19.4017B . DOI : 10.1029 / 2004GB002410 . ISSN 0886-6236 . 
  83. ^ a b «Глобальный углеродный бюджет 2010 (резюме)» . Центр исследований изменения климата Тиндаля . Архивировано из оригинала 23 июля 2012 года.
  84. ^ Пейдж, S .; Siegert, F .; Rieley, J .; Boehm, H .; Джая, А .; Лимин, С. (2002). «Количество углерода, выброшенного в результате торфяных и лесных пожаров в Индонезии в 1997 году». Природа . 420 (6911): 61–65. Bibcode : 2002Natur.420 ... 61P . DOI : 10,1038 / природа01131 . PMID 12422213 . S2CID 4379529 .  
  85. ^ Lazaroff, Cat (8 ноября 2002). «Лесные пожары в Индонезии ускорили глобальное потепление» . Окружающая среда Новая услуга . Проверено 7 ноября 2011 года .
  86. ↑ Пирс, Фред (6 ноября 2004 г.). «Массовое сжигание торфа ускоряет изменение климата» . Новый ученый.
  87. ^ Рассчитано из файла global.1751_2013.csv в [1]. Архивировано 22 октября 2011 г. на Wayback Machine из Центра анализа информации по двуокиси углерода .
  88. ^ «Глобальный углеродный бюджет 2019» . ICOS . Проверено 26 января 2020 года .
  89. ^ Фридлингштейн, Пьер; и другие. (4 декабря 2019 г.). «Глобальный углеродный бюджет 2019» . Данные науки о Земле . 11 (3): 1783–1838 (раздел 3.4.1). Bibcode : 2019ESSD ... 11.1783F . DOI : 10.5194 / ЭСУР-11-1783-2019 .
  90. ^ Баллантайн, AP; Олден, CB; Миллер, JB; Загар, ПП; Уайт, JWC (2012). «Увеличение наблюдаемого чистого поглощения углекислого газа сушей и океанами за последние 50 лет». Природа . 488 (7409): 70–72. Bibcode : 2012Natur.488 ... 70B . DOI : 10.1038 / nature11299 . ISSN 0028-0836 . PMID 22859203 . S2CID 4335259 .   
  91. ^ AP Ballantyne; CB Alden; JB Miller; PP Tans; JWC White (2012). «Увеличение наблюдаемого чистого поглощения углекислого газа сушей и океанами за последние 50 лет». Природа . 488 (7409): 70–72. Bibcode : 2012Natur.488 ... 70B . DOI : 10.1038 / nature11299 . PMID 22859203 . S2CID 4335259 .  
  92. ↑ Арчер, Дэвид; Эби, Майкл; Бровкин Виктор; Риджвелл, Энди; Цао, Лонг; Миколаевич, Уве; Калдейра, Кен; Мацумото, Кацуми; Мунховен, Гай; Черногория, Альваро; Токос, Кэти (2009). «Время жизни углекислого газа из ископаемого топлива в атмосфере» . Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 37 (1): 117–34. Bibcode : 2009AREPS..37..117A . DOI : 10.1146 / annurev.earth.031208.100206 . ISSN 0084-6597 . 
  93. ^ Соломон S, Платтнер GK, Knutti R, Friedlingstein P (февраль 2009 г.). «Необратимое изменение климата из-за выбросов углекислого газа» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 106 (6): 1704–09. Bibcode : 2009PNAS..106.1704S . DOI : 10.1073 / pnas.0812721106 . PMC 2632717 . PMID 19179281 .  
  94. ^ Кривая раннего Килинга, SIO. http://scrippsco2.ucsd.edu/history_legacy/early_keeling_curve . Доступ 4 марта 2016 г.
  95. ^ Страница NOAA CCGG http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/index.html, последнее посещение -2 марта 2016 г.
  96. ^ Веб-страница WDCGG http://ds.data.jma.go.jp/gmd/wdcgg/, последнее посещение -2 марта 2016 г.
  97. ^ Веб-страница RAMCES http://www.lsce.ispl.fr/ [ постоянная мертвая ссылка ] Дата обращения2 марта 2016 г.
  98. ^ Страница CDIAC по CO2 http://cdiac.ornl.gov/trends/co2/, последнее посещение -9 февраля 2016 г.
  99. ^ Информационная страница GLOBALVIEW-CO2. http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/globalview/co2/co2_intro.html . Дата обращения 9 февраля 2016.
  100. ^ Веб-страница политики использования данных TCCON https://tccon-wiki.caltech.edu/Network_Policy/Data_Use_Policy . Дата обращения 9 февраля 2016.

Внешние ссылки [ править ]

  • Текущая глобальная карта концентрации углекислого газа в атмосфере
  • Текущая глобальная карта парциального давления углекислого газа на поверхности океана
  • Текущая глобальная карта плотности потока углекислого газа в море и воздухе
  • Глобальная циркуляция углекислого газа ( НАСА ; 13 декабря 2016 г.)
  • Видео (03:10) - Год жизни CO2 на Земле ( НАСА ; 17 ноября 2014 г.)