Углекислый газ в атмосфере Земли

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, в качестве основного источника энергии и соединений углерода. CO
2поглощает и испускает инфракрасное излучение с длинами 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]

Мольная доля углекислого газа в тропосфере за 2011 г.

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 частей на миллион в течение 10 000 лет до середины 18 века [2] до 420 частей на миллион по состоянию на апрель 2021 года [3] . за 14 миллионов лет. [4] Увеличение было связано с деятельностью человека , особенно с вырубкой лесов и сжиганием ископаемого топлива . [5] 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 [6] [7], где образует углекислоту и влияет на изменение баланса pH в океане .

"> File:Following Carbon Dioxide Through the Atmosphere.webmВоспроизвести медиа
Модель поведения углерода в атмосфере с 1 сентября 2014 года по 31 августа 2015 года. Высота атмосферы и топография Земли увеличены по вертикали и кажутся примерно в 40 раз выше нормы, чтобы показать сложность атмосферного потока.
"> File:Assimilation of OCO-2 Carbon Dioxide into the GEOS Simulation.webmВоспроизвести 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 . [8] По состоянию на апрель 2019 г., среднемесячный уровень CO
2в атмосфере Земли превышала 413 частей на миллион. [9] Среднесуточная концентрация атмосферного CO.
2в обсерватории Мауна-Лоа впервые превысила 400 ppm 10 мая 2013 года [10] [11], хотя эта концентрация уже была достигнута в Арктике в июне 2012 года. [12] Каждая часть на миллион по объему CO
2в атмосфере составляет примерно 2,13 гигатонны углерода или 7,82 гигатонны CO.
2. [13] По состоянию на 2018 год, CO
2составляет около 0,041% от объема атмосферы (равно 410 частей на миллион) [14] [15] [16] [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. [14] [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 или 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 . Концентрация достигает пика в мае, когда начинается весеннее оживление в Северном полушарии, и снижается 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]

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 породила третью атмосферу Земли (современную атмосферу) 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 концентрации CO 2 на древней Земле

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 остающегося углерода в атмосфере будет поглощена под землей, а естественные выбросы CO
2из-за радиоактивности тектоническая активность продолжит замедляться. [25] [ необходим 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 CO 2 на древней Земле

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 ), задержанных 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 обнаружен в Восточной Антарктиде, где лед был взят до 800 000 лет. [28] В течение этого времени концентрация углекислого газа в атмосфере варьировалась 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 соотношения 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 свидетельства того, 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 отражают проблемы калибровки, чем фактические изменения CO.
2. [37] К этому спору относится наблюдение, что ледяные керны Гренландии часто содержат более высокие и более изменчивые концентрации 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 бывает в кернах Антарктики, исследователи сообщают о хорошем согласии между измерениями CO в Антарктике и Гренландии.
2 концентрации.

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 ее 4,7 миллиарда лет истории. В начале жизни Земли ученые обнаружили свидетельства наличия жидкой воды, указывающие на теплый мир, хотя считается, что световое излучение Солнца составляло лишь 70% от сегодняшнего. Ученые предположили, что более высокие концентрации углекислого газа в атмосфере ранней Земли могут помочь объяснить этот парадокс слабого молодого солнца . Когда Земля впервые сформировалась, 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]

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 содержание CO в атмосфере
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 другими пигментами. 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 аналогичными выбросами CO.
2тонет. Например, распад органического материала в лесах, пастбищах и других земель растительности - в том числе лесных пожаров - приводит к высвобождению около 436  Гт из CO
2(содержащего 119 гигатонн углерода) каждый год, в то время как CO
2поглощение новыми растениями на суше противодействует этим выбросам, поглощая 451 Гт (123 Гт C). [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] Природные источники более или менее сбалансированы естественными стоками в виде 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. [16] [53]

В целом существует большой естественный поток атмосферного CO.
2в биосферу и из нее , как на суше, так и в океанах. [54] 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. [55] В 2012 году около 57% выбросов CO
2, в основном из-за сжигания ископаемого углерода, был поглощен сушей и океанскими стоками. [56] [55]

Коэффициент увеличения атмосферного CO
2к выделенному CO
2известна как фракция, переносимая по воздуху (Keeling et al., 1995). Это соотношение меняется в краткосрочной перспективе и обычно составляет около 45% в течение более длительных (5-летних) периодов. [55] Расчетный углерод в наземной растительности мира увеличился с примерно 740 миллиардов тонн в 1910 году до 780 миллиардов тонн в 1990 году. [57] К 2009 году кислотность поверхности океана увеличилась примерно на 30% из-за поглощения выбрасываемого ископаемого CO
2. [58]

Атмосферный CO 2 и фотосинтез

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 ранних этапах эволюционной истории жизни и, скорее всего, использовали восстановители, такие как водород или сероводород, в качестве источников электронов, а не воду. [59] Цианобактерии появились позже, и избыток кислорода они производят способствовали катастрофы кислорода , [60] , которые оказали эволюции сложной 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. [61] [62] Сегодня средняя скорость захвата энергии фотосинтезом во всем мире составляет примерно 130  тераватт , [63] [64] [65], что примерно в шесть раз больше, чем нынешнее энергопотребление человеческой цивилизации . [66] Фотосинтезирующие организмы также конвертируют около 100–115 миллиардов метрических тонн углерода в биомассу в год. [67] [68]

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. [69] 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 осуществляют 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 управления этим процессом, 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, точнее, дальнее красное излучение. [70]

Влияние повышенного содержания CO 2 на растения и сельскохозяйственные культуры

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%. [71] [72]

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 в свободном воздухе (FACE) растения выращивают на полевых участках, а CO
2искусственно повышена концентрация окружающего воздуха. В этих экспериментах обычно используется более низкий уровень CO.
2уровней, чем исследования теплицы. Они показывают меньший прирост прироста, чем тепличные исследования, 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, демонстрируют более высокую реакцию, чем другие виды, а растения C4 - менее. В обзоре также говорится, что эксперименты имеют свои ограничения. Исследуемый CO
2уровни были ниже, и большинство экспериментов проводилось в регионах с умеренным климатом. [73] 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 . [74] [75]

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 . Культуры, в которых наблюдается снижение количества белка, включают рис , пшеницу , ячмень и картофель . [76] [ необходима научная ссылка ]

Атмосферный CO 2 и океанический углеродный цикл

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, смягчают 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; [77] однако скорость, с которой океан поднимет 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. Эта более высокая концентрация в морях, наряду с более высокими температурами, будет означать более высокую равновесную концентрацию CO.
2в воздухе. [78] [79]

Углекислый газ оказывает уникальное долгосрочное воздействие на изменение климата, которое является почти «необратимым» в течение тысячи лет после прекращения выбросов (нулевые дальнейшие выбросы). Парниковые газы метан и закись азота не сохраняются во времени так же, как углекислый газ. Даже если выбросы углекислого газа человеком полностью прекратятся, атмосферные температуры не сильно снизятся в краткосрочной перспективе. [78]

Углерод перемещается между атмосферой, растительностью (мертвой и живой), почвой, поверхностным слоем океана и глубинами океана. Подробная модель была разработана Фортунатом Джоосом из Берна и его коллегами и получила название модели Берна. [80] Более простая модель, основанная на нем, дает долю CO
2остающийся в атмосфере в зависимости от количества лет после выброса в атмосферу: [81]

Согласно этой модели, 21,7% углекислого газа, выбрасываемого в воздух, остается там навсегда, но, конечно, это неверно, если углеродсодержащий материал удаляется из цикла (и хранится) способами, которые в настоящее время не используются ( искусственное секвестрация ).

СО 2 в земной «с атмосферой , если половина антропогенного CO 2 выбросы не поглощается. [82] [83] [84] ( 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). [85] 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 ). [86]
  • Путем изучения соотношения различных изотопов углерода в атмосфере. [85] 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. [87]
  • Уровни атмосферного O 2 в атмосфере Земли снижаются, поскольку он реагирует с углеродом в ископаемом топливе с образованием CO.
    2    . [88]

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 в результате производства ископаемого топлива и цемента во всем мире, по сравнению с 6,15 ГтС в 1990 году. [89] Кроме того, изменения в землепользовании внесли 0,87 ГтС в 2010 году по сравнению с 1,45 ГтС в 1990 году. [89] В 1997 году в результате антропогенных торфяных пожаров в Индонезии , по оценкам, было от 13% до 40% среднегодовых глобальных выбросов углерода, вызванных сжиганием ископаемого топлива . [90] [91] [92] В период с 1751 по 1900 год 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. [93]


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

CO
2выбросы [94] [95]
Год Ископаемое топливо
и промышленность
Gt C
Изменение землепользования
Gt C		Всего
Gt C		Всего
Gt CO
2
2010 г. 9,05 1,38 10,43 38,2
2011 г. 9,35 1,34 10,69 39,2
2012 г. 9,5 1,47 10,97 40,3
2013 9,54 1,52 11.06 40,6
2014 г. 9,61 1,66 11,27 41,4
2015 г. 9,62 1,7 11,32 41,5
2016 г. 9,66 1,54 11.2 41,1
2017 г. 9,77 1,47 11,24 41,3
2018 г. 9,98 1,51 11,49 42,1
2019
(прогноз)		10.0 1,8 11,8 43,1

Антропогенные выбросы углерода превышают количество, которое может быть поглощено или уравновешено естественными поглотителями. [96] В результате углекислый газ постепенно накапливается в атмосфере, и по состоянию на 2019 г., его концентрация почти на 48% выше доиндустриального уровня. [11] Были предложены различные методы удаления избытка диоксида углерода из атмосферы (см. Поглотитель углерода # Искусственное связывание ). В настоящее время около половины углекислого газа, выделяемого при сжигании ископаемого топлива , не поглощается растительностью и океанами и остается в атмосфере . [97]

  • Глобальные выбросы ископаемого углерода 1800–2014 гг.

  • Изображение дыма и загрязнения озоном в результате пожаров в Индонезии в 1997 году в ложных цветах.

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

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

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. [98] 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 , [99] WDCGG, [100] и RAMCES. [101] Базовая сеть обсерваторий NOAA / ESRL и океанографическая сеть Института Скриппса [102] хранятся 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. [103]

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. [104]

Спутниковые измерения также являются недавним дополнением к измерениям X CO2 в атмосфере . SCIAMACHY на борту спутника ESA ENVISAT провела 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 стал первым специализированным спутником для мониторинга парниковых газов, который успешно вышел на орбиту в 2009 году. Второй спутник НАСА OCO-2, запущенный в 2014 году, стал вторым. Запланированы различные другие спутниковые миссии для измерения X CO2 в атмосфере .

  • Углеродный цикл
  • Глобальный температурный рекорд
  • Кривая Килинга - график накопления углекислого газа в атмосфере Земли, основанный на измерениях, сделанных на Гавайях.

  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. ^ а б в Эгглтон, Тони (2013). Краткое введение в изменение климата . Издательство Кембриджского университета. п. 52. ISBN 9781107618763.
  3. ^ Брессан, Дэвид. «Углекислый газ в атмосфере Земли достигает рекордного уровня» . Forbes . Проверено 15 апреля 2021 года .
  4. ^ Чжан И 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 .
  5. ^ 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 .
  6. ^ Миллеро, Фрэнк Дж. (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 .
  7. ^ 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 .
  8. ^ МГЭИК, 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 (IPCC) (AR5) , Cambridge University Press Веб-сайт Рабочей группы 1 по изменению климата, 2013 г.
  9. ^ https://www.co2.earth/
  10. ^ «Углекислый газ проходит символический знак» . BBC . 10 мая 2013 . Проверено 10 мая 2013 .
  11. ^ а б "Обновленное среднее значение CO за неделю2at Mauna Loa " . NOAA . Дата обращения 1 июня 2019 .
  12. ^ «Уровни парниковых газов превышают символические 400 частей на миллион CO.2вехой " . The Guardian . Associated Press. 1 июня 2012 года . Проверено 11 мая 2013 года .
  13. ^ «Таблицы преобразования» . Информационно-аналитический центр по двуокиси углерода . Национальная лаборатория Окриджа. 18 июля 2020. Архивировано 26 сентября 2012 года . Проверено 18 июля 2020 .
  14. ^ «Просто CO2unting ...» Архивировано из оригинала 18 февраля 2010 года .
  15. ^ а б «Тенденции изменения двуокиси углерода в атмосфере» . Лаборатория исследования системы Земля . NOAA .
  16. ^ Воан, А (6 мая 2015 г.). «Глобальный уровень углекислого газа преодолевает рубеж в 400 ppm» . Хранитель . Дата обращения 7 мая 2015 .
  17. ^ Длугокенский, Э; 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. ^ а б 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. ^ Кунциг, Роберт (9 мая 2013 г.). "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, В.И. (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. ^ Амос, Дж. (4 сентября 2006 г.). «Глубокий лед рассказывает долгую историю климата» . BBC News . Проверено 28 апреля 2010 года .
  28. ^ Хайлман Б. (ноябрь 2005 г.). "Ice Core Record Extended: Анализ захваченного воздуха показывает текущий CO.2на 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. ^ Ричерсон П.Дж.; 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. ^ а б в 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. ^ а б 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, Фридерике; Бент Аби; Хенк Вишер (2002). "Быстрый атмосферный O2изменения, связанные с похолоданием в 8200 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 оледенения 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 сбалансировать 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 , стр. 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. ^ Le Treut H, Somerville R, Cubasch U, Ding Y, Mauritzen C , Mokssit A, Peterson T, Prather M (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 оценочный доклад 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 г.). «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 г.). «О влиянии углекислоты в воздухе на температуру земли» (PDF) . Философский журнал и научный журнал : 237–76.
  48. ^ Рибик, Холли (16 июня 2011 г.). «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., Петерс, 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 .CC-BY icon.svgМатериал был скопирован из этого источника, доступного по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .
  50. ^ Кайлер, З., Яновяк, М., Суонстон, К. (2017). «Глобальный углеродный цикл». Учет углерода лесов и пастбищ в управлении земельными ресурсами (PDF) . Общий технический отчет WTO-GTR-95 . Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба. С. 3–9.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  51. ^ Герлах, 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. ^ Длугокенский, Э. (5 февраля 2016 г.). «Среднегодовые данные по двуокиси углерода» . Лаборатория исследования системы Земля . NOAA . Проверено 12 февраля +2016 .
  53. ^ 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.
  54. ^ а б в Цзюньлин 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 .
  55. ^ 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 .
  56. ^ Post WM, King AW, Wullschleger SD, Hoffman FM (июнь 1997 г.). "Исторические вариации в хранении углерода в биосфере суши" . Резюме исследования DOE . 34 (1): 99–109. Bibcode : 1997GBioC..11 ... 99P . DOI : 10.1029 / 96GB03942 .
  57. ^ «Отчет Рабочей группы по подкислению океана и кислороду, семинар СКОР по биологическим обсерваториям» (PDF) . scor-int.org/ . Научный комитет Международного совета по науке по исследованию океана (SCOR). 30 сентября 2009 г.
  58. ^ Олсон Дж. М. (май 2006 г.). «Фотосинтез в архейскую эпоху». Photosyn. Res . 88 (2): 109–17. DOI : 10.1007 / s11120-006-9040-5 . PMID  16453059 . S2CID  20364747 .
  59. ^ 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 .
  60. ^ Лавлок, Дж. Э. (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 .
  61. ^ 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 .
  62. ^ Нилсон К. Х., Конрад П. Г. (декабрь 1999 г.). «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 .
  63. ^ 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.
  64. ^ Стегер У., Ахтерберг В., Блок К., Боде Х., Френц В., Собрать С., Ханекамп Г., Имбоден Д., Янке М., Кост М., Курц Р., Нутцингер Х.Г., Зисемер 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).
  65. ^ «Мировое потребление первичной энергии по типам энергии и отдельным группам стран, 1980–2004 гг.» . Управление энергетической информации. 31 июля 2006 г. Архивировано 9 ноября 2006 г. из оригинала (XLS) . Проверено 20 января 2007 .
  66. ^ Field CB, Behrenfeld MJ, Randerson JT, Falkowski P (июль 1998 г.). «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 .
  67. ^ «Фотосинтез». Энциклопедия науки и технологий Макгроу-Хилла . 13 . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. 2007. ISBN 978-0-07-144143-8.
  68. ^ Брайант Д.А., Фригаард Н.Ю. (ноябрь 2006 г.). «Прокариотический фотосинтез и фототрофия в свете». Trends Microbiol . 14 (11): 488–96. DOI : 10.1016 / j.tim.2006.09.001 . PMID  16997562 .
  69. ^ «Ученые обнаружили уникальный микроб в самом большом озере Калифорнии» . Проверено 20 июля 2009 года .
  70. ^ Бедняжка, Хендрик. «Межвидовые различия в реакции роста растений на повышенную концентрацию CO2 в окружающей среде» (PDF) .
  71. ^ Вонг, Южная Каролина (декабрь 1979 г.). «Повышенное парциальное давление CO2 и рост растений». Oecologia . 44 (1): 68–74. Bibcode : 1979Oecol..44 ... 68W . DOI : 10.1007 / BF00346400 . PMID  28310466 . S2CID  24541633 .
  72. ^ Эйнсворт, Лиза (февраль 2005 г.). «Что мы узнали за 15 лет обогащения CO2 в открытом воздухе? ​​Метааналитический обзор реакции фотосинтеза, свойств растительного покрова и продуктивности растений на рост CO2» . Новый Фитол . 165 (2): 351–71. DOI : 10.1111 / j.1469-8137.2004.01224.x . PMID  15720649 .
  73. ^ 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 площади, покрытой растительностью, тогда 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.
  74. ^ Хилле, Карл (25 апреля 2016 г.). «Экологическое озеленение Земли с помощью двуокиси углерода, результаты исследований» . НАСА . Проверено 4 февраля 2018 года .
  75. ^ Эвич, Хелена Боттемиллер; 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 .
  76. ^ Арчер, Д. (2005). "Судьба ископаемого топлива CO2в геологическом времени» . Дж Geophys Res. , . 110 . Bibcode : 2005JGRC..11009S05A . DOI : 10,1029 / 2004JC002625 .
  77. ^ а б Сьюзан Соломон , Джан-Каспер Платтнер, Рето Кнутти, Пьер Фридлингштейн (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 . Ошибка стиля Ванкувера: имя в имени 1 ( справка )
  78. ^ 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 .
  79. ^ Фортунат Джоос; и другие. (Декабрь 2001 г.). «Реакция глобального потепления на поглощение углерода землей в рамках сценариев выбросов Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК)» . Глобальные биогеохимические циклы . DOI : 10.1029 / 2000GB001375 .
  80. ^ Морган Эдвардс и Джессика Транчик (25 апреля 2014 г.). «Дополнительная информация» (PDF) . Изменение климата природы . DOI : 10.1038 / NCLIMATE220 ., дополнение к Климат. Воздействие энергетических технологий зависит от сроков выбросов.
  81. ^ Буис, Алан; Рамсайер, Кейт; Расмуссен, Кэрол (12 ноября 2015 г.). «Дышащая планета, потерявшая равновесие» . НАСА . Проверено 13 ноября 2015 года .
  82. ^ Персонал (12 ноября 2015 г.). «Аудио (66:01) - Пресс-конференция НАСА - Углеродная и климатическая телеконференция» . НАСА . Проверено 12 ноября 2015 года .
  83. ^ Санкт-Флер, Николас (10 ноября 2015 г.). «Уровень парниковых газов в атмосфере является рекордным, говорится в отчете» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 11 ноября 2015 года .
  84. ^ a b например Гоша, Просенджит; Брэнд, 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 атмосферных газовых примесей ( CO
    2    , N
    2    O     , CH
    4    ) в последние годы, что связано с увеличением потребления энергии на душу населения растущим населением мира.
  85. ^ Mohr, 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 .
  86. ^ 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 .
  87. ^ 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 .
  88. ^ а б «Глобальный углеродный бюджет 2010 (резюме)» . Центр исследований изменения климата Тиндаля . Архивировано из оригинала 23 июля 2012 года.
  89. ^ Пейдж, С .; Siegert, F .; Rieley, J .; Boehm, H .; Jaya, A .; 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 .
  90. ^ Лазаров, Кот (8 ноября 2002 г.). «Лесные пожары в Индонезии ускорили глобальное потепление» . Окружающая среда Новая услуга . Проверено 7 ноября 2011 года .
  91. ^ Пирс, Фред (6 ноября 2004 г.). «Массовое сжигание торфа ускоряет изменение климата» . Новый ученый.
  92. ^ Рассчитано из файла global.1751_2013.csv в [1]. Архивировано 22 октября 2011 г. на Wayback Machine из Центра анализа информации по двуокиси углерода .
  93. ^ «Глобальный углеродный бюджет 2019» . ICOS . Проверено 26 января 2020 года .
  94. ^ 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 .
  95. ^ Ballantyne, AP; Олден, CB; Миллер, JB; Загар, ПП; Уайт, JWC (2012). «Увеличение наблюдаемого чистого поглощения двуокиси углерода 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 .
  96. ^ А. П. Баллантайн; CB Alden; JB Miller; PP Tans; JWC White (2012). «Увеличение наблюдаемого чистого поглощения двуокиси углерода сушей и океанами за последние 50 лет». Природа . 488 (7409): 70–72. Bibcode : 2012Natur.488 ... 70B . DOI : 10.1038 / nature11299 . PMID  22859203 . S2CID  4335259 .
  97. ^ Кривая раннего Килинга, SIO. http://scrippsco2.ucsd.edu/history_legacy/early_keeling_curve . Доступ 4 марта 2016 г.
  98. ^ Страница NOAA CCGG http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/index.html, последнее посещение -2 марта 2016 г.
  99. ^ Веб-страница WDCGG http://ds.data.jma.go.jp/gmd/wdcgg/, последнее посещение -2 марта 2016 г.
  100. ^ Веб-страница RAMCES http://www.lsce.ispl.fr/ [ постоянная мертвая ссылка ] Проверено 2 марта 2016 г.
  101. ^ Страница CDIAC по CO2 http://cdiac.ornl.gov/trends/co2/, последнее посещение -9 февраля 2016 г.
  102. ^ Информационная страница GLOBALVIEW-CO2. http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/globalview/co2/co2_intro.html . Дата обращения 9 февраля 2016.
  103. ^ Веб-страница политики использования данных TCCON https://tccon-wiki.caltech.edu/Network_Policy/Data_Use_Policy . Дата обращения 9 февраля 2016.

  • Текущая глобальная карта концентрации углекислого газа в атмосфере
  • Глобальная циркуляция углекислого газа ( НАСА ; 13 декабря 2016 г.)
  • Видео (03:10) - Год жизни CO2 на Земле ( НАСА ; 17 ноября 2014 г.)