Uhlíkový cyklus – Jak se změnily cesty CO2 vlivem člověka – seriál Klimatická změna 3/8

Datum 16.07.2021

Foto: Pixabay

Tento díl série o klimatické změně je zásadní pro pochopení toků oxidu uhličitého a rozmístění uhlíku na Zemi. Informace v tomto článku nám později pomohou identifikovat příčinu nárůstu koncentrací oxidu uhličitého.

Zásobníky uhlíku

Uhlíkový cyklus popisuje přesuny uhlíku na Zemi. Jeho množství budeme uvádět v gigatunách uhlíku (GtC, Gigatons of carbon). Jedna gigatuna se rovná jedné miliardě tun. Podívejme se kde a kolik uhlíku se nachází na Zemi.

  • 100 milionů GtC – zemská kůra (vápenec, grafit, diamant)
  • 38 000 GtC – moře a oceán. Uhlík v moři je ve velké míře součástí CO2 rozpuštěného ve vodě. Pouze 1 000 GtC se nachází ve svrchních vrstvách moří a oceánů, které se účastní výměny s atmosférou. Zbytek CO2 se nachází ve větších hloubkách.
  • Podle různých odhadů je 5 000-10 000 GtC ve fosilních palivech
  • 2300 GtC – půda. Zde se uhlí nachází v anorganické podobě i v organické podobě jako např. humus.
  • 800 GtC – atmosféra. Primárně ve formě oxidu uhličitého. Zbytek uhlíku je součástí metanu, oxidu uhelnatého a látek typu CFC a HCFC.
  • 550 GtC – biosféra. Drtivý podíl uhlíku v ní je uložen v rostlinách, obzvláště ve stromové vegetaci.[1]

Uhlíkové toky

Toky uhlíku mezi jednotlivými zásobníky se dají dělit různě, ale nám se bude hodit dělení na pomalé a rychlé toky. Vynecháme pomalé toky, které zahrnují horninové pochody – např. vznik vápence a procesy související s pohybem pevninských desek. Ty trvají i miliony let a pro současné klimatické změny nejsou relevantní.[1]

Atmosféra-moře

Atmosférický oxid uhličitý je při změnách klimatu velmi důležitým plynem. Z atmosféry se do moří a oceánů dostává deštěm (kapky jej při pádu absorbují) nebo se do oceánu dostane přímou výměnou na vodní hladině. Schopnost oceánů pohlcovat CO2 se stejně jako u každé kapaliny silně odvíjí od teploty. Čím vyšší má voda teplotu, tím měně je voda schopna rozpuštěný CO2 v sobě udržet. Což je jev, který aktuálně probíhá, díky zvyšující se teplotě oceánů a moří. Z dat amerického úřadu pro oceány a atmosféru[2] vidíme, že za posledních 120 let se svrchní vrstvy oceánu oteplily téměř o 1 °C. Což při obrovském množství vody v oceánech představuje značné množství tepla.

Vývoj průměrné teploty svrchní vrstvy světových moří
Zdroj obrázku: NOAA National Centers for Environmental information, Climate at a Glance: Global Time Series, publikováno v dubnu 2021, citováno 3. května, 2021 z https://www.ncdc.noaa.gov/cag/ 

Acidifikace (okyselování oceánů)

Jako přímý následek absorpce CO2 se mění chemické prostředí moří a oceánů. Když se oxid uhličitý rozpouští ve vodě, tak jako produkt této reakce vzniká slabá kyselina uhličitá.[3] Voda v mořích se okyseluje, chemicky řečeno mu klesá pH. Za posledních 200 let se vody moří a oceánů staly zhruba o 30 % kyselejšími.[9] To má negativní následky na mořský život, např. na korály, protože jejich schránky z vápenatých sloučenin jsou tímto kyselým prostředím rozpouštěny.[4]

Atmosféra – vegetace (biosféra)

Zde se s CO2 odehrává několik procesů, které působí proti sobě. Na jedné straně máme dýchání rostlin a živočichů, které odebírá z atmosféry kyslík a dodává CO2, rozklad těl rostlin a zvířat bez přístupu kyslíku uvolňující metan. To jsou procesy emitující skleníkové plyny. Na druhé máme fotosyntézu rostlin, která odebírá CO2 z atmosféry a vytváří kyslík. V součtu fotosyntéza převažuje a vegetace CO2 více pohlcuje, než vytváří.[5]

Vliv člověka na uhlíkové toky

V historii člověk pro rozvoj své civilizace potřeboval stále více jídla a energie, které získával zemědělstvím a odlesňováním. Do 18. století tyto lidské aktivity na klima neměly až tak závažný vliv.[8] Objevem parního stroje a spuštěním průmyslové revoluce však rozvoj civilizace získal nevídanou dynamiku.

Spalováním fosilních paliv a výrobou cementu člověk vzal uhlík, který by jinak zůstal uložený v zemi a ve formě CO2 jej vypustil do atmosféry. Jinými slovy, vzal velké množství uhlíku z pomalého uhlíkového cyklu a přesunul jej do rychlého uhlíkového cyklu.[1] Dobrá zpráva je, že ne všechen nadbytečný CO2 v atmosféře zůstává. Zhruba 1/3 pohlcuje vegetace, 1/3 oceán a 1/3 v atmosféře zůstává.[6][7]

Radek Zeman

Zdroje:

1) https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle

2) https://www.ncdc.noaa.gov/cag/

3) http://www.szu.cz/uploads/documents/chzp/voda/pdf/bv_co2.pdf

4) https://www.whoi.edu/press-room/news-release/scientists-identify-how-ocean-acidification-weakens-coral-skeletons/ 

5) https://www.abc.net.au/news/2017-11-18/plant-respiration-co2-findings-anu-canberra/9163858  

6) https://www.weforum.org/agenda/2019/03/oceans-do-us-a-huge-service-by-absorbing-nearly-a-third-of-global-co2-emissions-but-at-what-cost

7) https://news.climate.columbia.edu/2018/11/27/carbon-dioxide-removal-climate-change/

8) https://www.carbonbrief.org/scientists-clarify-starting-point-for-human-caused-climate-change

9) https://www.noaa.gov/education/resource-collections/ocean-coasts/ocean-acidification

EPM 700 x 200 px

Napsat komentář