Углекислый газ в атмосфере Земли - Википедия - Carbon dioxide in Earths atmosphere

Углекислый газ в тропосфере Земли
2011 углекислый газ мольная доля в тропосфера

Углекислый газ (CO
2) является важным след газа в Атмосфера Земли. Это неотъемлемая часть цикл углерода, биогеохимический цикл, в котором углерод обменивается между земными океаны, почва, камни и биосфера. Растения и другие фотоавтотрофы использовать солнечную энергию для производства углеводов из атмосферного углекислого газа и воды путем фотосинтез. Почти все другие организмы зависят от углеводов, полученных в результате фотосинтеза, как основного источника энергии и соединений углерода. CO
2 поглощает и излучает инфракрасный излучение на длины волн из 4,26 мкм (2347 см−1) (асимметричное растяжение колебательный режим ) и 14,99 мкм (666 см−1) (изгибная колебательная мода) и, следовательно, является парниковый газ что играет важную роль во влиянии земной шар температура поверхности через парниковый эффект.[1]

Концентрации CO
2 в атмосфере достигали 4000 частей на миллион (ppm, на коренной зуб основы) во время Кембрийский период около 500 миллионов лет назад до 180 ppm во время Четвертичное оледенение последних двух миллионов лет.[2] Реконструированные температурные записи за последние 420 миллионов лет показывают, что атмосферный CO
2 концентрации достигли пика ~ 2000 ppm во время Девонский (~ 400 млн лет назад) период, и снова в Триасовый (220–200 млн лет назад) период. Среднее годовое значение в мире CO
2 концентрация увеличилась более чем на 45% с начала Индустриальная революция, от 280 частей на миллион в течение 10 000 лет до середины 18 века.[2] до 415 частей на миллион по состоянию на май 2019 г.[3][4] Нынешняя концентрация является самой высокой за 14 миллионов лет.[5] Увеличение объясняется Человеческая активность, особенно вырубка леса и сожжение ископаемое топливо.[6] Это увеличение CO
2 и другие долгоживущие парниковые газы в атмосфере Земли привели к нынешнему эпизоду глобальное потепление. От 30% до 40% CO
2 выбрасывается людьми в атмосферу, растворяется в океанах,[7][8] где он образует угольная кислота и влияет на изменения в баланс pH океана.

Текущая концентрация

Смотрите также: Изменение климата, Изменчивость и изменение климата, Атмосферный метан, Климат голоцена, и Четвертичный климат
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.
Эта визуализация показывает глобальные концентрации углекислого газа (цветные квадраты) в частях на миллион по объему (ppmv).
В Кривая Килинга атмосферного CO
2 концентрации, измеренные при Обсерватория Мауна-Лоа

Концентрация углекислого газа показала несколько циклов изменения от примерно 180 частей на миллион во время глубокого оледенения Голоцен и Плейстоцен до 280 частей на миллион в межледниковые периоды. После начала Индустриальная революция, атмосферный CO
2 концентрация увеличилась до более чем 400 частей на миллион и продолжает увеличиваться, вызывая явление глобальное потепление.[9] По состоянию на апрель 2019 г., среднемесячный уровень CO
2 в атмосфере Земли превышала 413 частей на миллион.[10] Среднесуточная концентрация атмосферного CO
2 в Обсерватория Мауна-Лоа впервые превысила 400 ppm 10 мая 2013 г.[11][12] хотя эта концентрация уже была достигнута в Арктике в июне 2012 года.[13] Каждая часть на миллион по объему CO
2 в атмосфере составляет примерно 2,13 гигатонны углерода, или 7,82 гигатонны CO
2.[14] По состоянию на 2018 год CO
2 составляет около 0,041% от объема атмосферы (410 частей на миллион)[15][16][3][17][18] что соответствует примерно 3210 гигатоннам CO
2, содержащий примерно 875 гигатонн углерода. Глобальное среднее CO
2 концентрация 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 в год (среднее ± 2 стандартное отклонение).[20] Как видно на графике справа, есть годовые колебания - уровень падает примерно на 6-7 ppm (около 50 Гт) с мая по сентябрь во время Северное полушарие вегетационного периода, а затем повышается примерно на 8-9 промилле. Северное полушарие доминирует в годовом цикле CO
2 концентрация, потому что у него гораздо большая площадь суши и биомасса растений чем Южное полушарие. Концентрации достигают пика в мае, когда начинается весеннее озеленение Северного полушария, 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
2 и метан, ученые внимательно следят за атмосферным CO
2 концентрации и их влияние на современную биосферу. В Национальная география писали, что концентрация углекислого газа в атмосфере настолько высока «впервые за 55 лет измерений - и, вероятно, за более чем 3 миллиона лет истории Земли».[22] Текущая концентрация может быть самой высокой за последние 20 миллионов лет.[23]

Прошлая концентрация

Смотрите также: Палеоклиматология и Великое окислительное событие
CO
2 концентрации за последние 800000 лет
Концентрация атмосферного CO
2 за последние 40 000 лет, от Последний ледниковый максимум и по сей день. Текущие темпы роста намного выше, чем когда-либо за последний дегляциация.

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 азот и CO
2 был произведен путем дегазации из вулканизм, дополненные газами, образовавшимися в поздняя тяжелая бомбардировка Земли огромными астероиды.[24] Большая часть выбросов углекислого газа вскоре растворилась в воде и попала в карбонатные отложения.

Производство свободного кислорода цианобактериальный фотосинтез в конечном итоге привел к кислородная катастрофа это положило конец второй атмосфере Земли и породило третью атмосферу Земли (современную атмосферу) за 2,4 миллиарда лет до настоящего времени. Концентрация углекислого газа упала с 4000 частей на миллион во время Кембрийский период около 500 миллионов лет назад до 180 частей на миллион во время Четвертичное оледенение последних двух миллионов лет.[2]

Факторы концентрации углекислого газа на древней Земле

Смотрите также: Биогеохимический цикл

В долгосрочной перспективе атмосферный CO
2 концентрация определяется балансом между геохимические процессы включая захоронение органического углерода в отложениях, силикатных породах выветривание, и вулканическая дегазация. Чистый эффект незначительных дисбалансов в цикл углерода за десятки и сотни миллионов лет было уменьшено атмосферное CO
2. В масштабе времени в миллиарды лет такая тенденция к снижению, по-видимому, будет продолжаться бесконечно, поскольку периодические массивные исторические выбросы погребенного углерода из-за вулканизма станут менее частыми (по мере охлаждения земной мантии и прогрессирующего истощения внутреннее радиоактивное тепло продолжить дальше). Темпы этих процессов чрезвычайно низки; следовательно, они не имеют отношения к атмосферному CO
2 концентрация в течение следующих сотен или тысяч лет.

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

Измерение концентрации углекислого газа на древней Земле

Смотрите также: Прокси реконструкции климата
График CO2 (зеленый), реконструированная температура (синий) и пыль (красный) из ледяного ядра Востока за последние 420 000 лет
Соответствие температуры атмосферному CO
2 за последние 800000 лет

Самым прямым методом измерения концентрации углекислого газа в атмосфере в периоды до инструментального отбора проб является измерение пузырьков воздуха (флюидные или газовые включения ) в ловушке Антарктика или же Гренландия кусочки льда. Наиболее широко распространенные из таких исследований проводятся в различных кернах Антарктики и показывают, что атмосферные CO
2 концентрации были около 260–280 ppmv непосредственно перед началом промышленных выбросов и не сильно отличались от этого уровня в течение предшествующих 10 000 годы.[27] Самый длинный ледяной керн Запись поступает из Восточной Антарктиды, где лед был взят до 800 000 лет.[28] За это время концентрация углекислого газа в атмосфере варьировалась от 180 до 210 частей на миллион в течение ледниковые периоды, увеличиваясь до 280–300 частей на миллион во время более теплого межледниковье.[29][30] Начало человеческого земледелия в настоящее время Голоцен эпоха могла быть тесно связана с атмосферным CO
2 увеличение после окончания последнего ледникового периода, эффект удобрения повышение роста биомассы растений и сокращение устьичный требования к проводимости для CO
2 водозабор, что снижает потери транспирационной воды и повышает эффективность использования воды.[31]

Разные прокси-измерения использовались для определения концентрации углекислого газа в атмосфере миллионы лет назад. К ним относятся бор и углерод изотоп соотношения в некоторых типах морских отложений, а также количество устьица наблюдается на листьях ископаемых растений.[32]

Фитан это тип дитерпеноид алкан. Это продукт распада хлорофилла, и теперь он используется для оценки древних CO
2 уровни.[33] Фитан обеспечивает как непрерывный учет CO
2 концентрации, но он также может перекрывать перерыв в CO
2 запись более 500 миллионов лет.[33]

Есть свидетельства высокого CO
2 концентрации между 200 и 150 миллионами лет назад составляли более 3000 ppm, а между 600 и 400 миллионами лет назад - более 6000 ppm.[23] В последнее время атмосферные CO
2 концентрация продолжала падать примерно 60 миллионов лет назад. Около 34 миллионов лет назад, во времена Эоцен-олигоценовое вымирание и когда Антарктический ледяной покров начал принимать свой нынешний вид, CO
2 было около 760 частей на миллион,[34] и есть геохимические свидетельства того, что примерно 20 миллионов лет назад концентрации были менее 300 ppm. Уменьшение CO
2 Концентрация с критической точкой 600 ppm была основным фактором, вызывающим антарктическое оледенение.[35] Низкий CO
2 концентрации могли быть стимулом, который способствовал развитию C4 растений, численность которых значительно увеличилась между 7 и 5 миллионами лет назад.[32] На основании анализа ископаемых листьев Wagner et al.[36] утверждал, что атмосферный CO
2 концентрации в течение последних 7 000–10 000 лет были значительно выше 300 ppm и содержали значительные колебания, которые могут быть коррелированы с колебаниями климата. Другие оспаривают такие утверждения, предполагая, что они скорее отражают проблемы калибровки, чем реальные изменения в CO
2.[37] К этому спору относится наблюдение, что ледяные керны Гренландии часто показывают более высокие и более изменчивые CO
2 значений, чем аналогичные измерения в Антарктиде. Однако группы, ответственные за такие измерения (например, H.J. Smith et al.[38]) полагают, что вариации в ядрах Гренландии являются результатом на месте разложение карбонат кальция пыль, обнаруженная во льду. Когда концентрация пыли в кернах Гренландии низка, как это почти всегда в кернах Антарктики, исследователи сообщают о хорошем согласии между измерениями Антарктики и Гренландии. CO
2 концентрации.

Углекислый газ в атмосфере и парниковый эффект

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

Земля естественная парниковый эффект делает возможной жизнь такой, какой мы ее знаем, и двуокись углерода играет важную роль в обеспечении относительно высокой температуры, которой обладает планета. Парниковый эффект - это процесс, при котором тепловое излучение атмосферы планеты нагревает поверхность планеты до температуры, превышающей температуру, которая была бы в отсутствие атмосферы.[39][40][41] Без парникового эффекта температура Земли была бы около -18 ° C (-0,4 ° F).[42][43] по сравнению с фактической температурой поверхности Земли примерно 14 ° C (57,2 ° 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 доказательства наличия жидкой воды, указывающие на теплый мир, хотя считается, что солнечная энергия составляла всего 70% от сегодняшней. Ученые предположили, что более высокие концентрации углекислого газа в атмосфере ранней Земли могут помочь объяснить это. слабый парадокс молодого солнца. Когда Земля впервые сформировалась, Атмосфера Земли могли содержать больше парниковых газов и CO
2 концентрации могли быть выше, с оценкой частичное давление целых 1000кПа (10 бар ), потому что не было бактериального фотосинтез к уменьшать газ до соединений углерода и кислорода. Метан, очень активный парниковый газ, который реагирует с кислородом с образованием CO
2 и водяной пар, возможно, были более распространены, с соотношением компонентов 10−4 (100 частей на миллион по объему).[45][46]

Радиационное воздействие факторов изменения 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 парниковый газ 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 Пятый оценочный доклад МГЭИК увеличение CO2 по оценкам, отвечает за 1,82 Вт · м−2 2,63 Вт · м−2 изменение радиационного воздействия на Землю (около 70%).[47]

Концепция атмосферного CO2 повышение температуры грунта было впервые опубликовано Сванте Аррениус в 1896 г.[48] Повышенное радиационное воздействие из-за увеличения CO2 в атмосфере Земли основан на физических свойствах CO2 и окна ненасыщенного поглощения, где CO2 поглощает уходящую длинноволновую энергию. Увеличение форсирования вызывает дальнейшие изменения в Энергетический баланс Земли а в более долгосрочной перспективе - климат Земли.[47]

Углекислый газ в атмосфере и углеродный цикл

Основные статьи: Цикл углерода и Круговорот углерода в атмосфере
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, благодаря чему CO
2 удаляется из атмосферы некоторыми естественными процессами, такими как фотосинтез и отложение карбонатов, например, с образованием известняков, и добавленных в атмосферу другими естественными процессами, такими 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, камнями и вулканизмом. Оба цикла внутренне взаимосвязаны и атмосферны. CO
2 облегчает связь.

Природные источники атмосферного CO
2 включают вулканический дегазация, то горение из органическая материя, пожары и дыхание процессы жизни аэробные организмы. Искусственные источники CO
2 включать сжигание ископаемое топливо для отопления, выработка энергии и транспорт, а также некоторые производственные процессы, такие как производство цемента. Он также производится различными микроорганизмы из ферментация и клеточное дыхание. Растения, водоросли и цианобактерии преобразовать диоксид углерода в углеводы посредством процесса, называемого фотосинтезом. Они получают энергию, необходимую для этой реакции, за счет поглощения солнечного света хлорофилл и другие пигменты. Кислород, производимый как побочный продукт фотосинтеза, выбрасывается в атмосферу и впоследствии используется для дыхания. гетеротрофный организмы и другие растения, образующие цикл с углеродом.

Ежегодный CO
2 потоки 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
2 выбросы являются естественными и в разной степени сбалансированы аналогичными CO
2 тонет. Например, разложение органического материала в лесах, лугах и другой наземной растительности - включая нечастую активность лесных пожаров - приводит к выбросу около 400гигатонны из CO
2 (содержащих 120 миллиардов тонн углерода) каждый год, а CO
2 поглощение новыми растениями на суше почти противодействует этим выбросам.[51] Хотя много CO
2 в ранней атмосфере молодой Земли был произведен вулканическая активность, современная вулканическая активность высвобождает только 130–230мегатонны из CO
2 каждый год.[52] Этот небольшой природный геологический источник также уравновешивается естественными стоками в виде химических и биологических процессов, которые удаляют CO
2 из атмосферы. Напротив, по состоянию на 2019 год при добыче и сжигании геологического ископаемого углерода людьми высвобождается более 30 гигатонн CO
2 (9 миллиардов тонн углерода) каждый год.[50] Это более серьезное нарушение естественного баланса является причиной недавнего роста атмосферного давления. CO
2 концентрация.[3][4]

В целом существует большой естественный поток атмосферного воздуха. CO
2 в и из биосфера, как на суше, так и в океанах.[53] В доиндустриальную эпоху каждый из этих потоков был сбалансирован до такой степени, что небольшая чистая CO
2 текла 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 атмосферных осадков. 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% антропогенных CO
2, в основном из-за сжигания ископаемого углерода, был поглощен сушей и океанскими стоками.[55][54]

Коэффициент увеличения атмосферного CO
2 испускать CO
2 известен как фракция в воздухе (Килинг и др., 1995). Этот коэффициент 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 г. кислотность поверхности океана увеличился примерно на 30% из-за поглощения выделяемых ископаемых CO
2.[57]

Углекислый газ и фотосинтез в атмосфере

Основная статья: Земной биологический цикл углерода
Смотрите также: фотосинтез, Фиксация углерода, Фиксация углерода C4, и Фиксация углерода C3
Фотосинтез превращает солнечный свет в химическую энергию, расщепляет воду с выделением O2, и исправляет CO2 в сахар.

Углекислый газ в атмосфере Земли необходим для жизни и большей части планетной биосферы. На протяжении геологической истории Земли CO
2 концентрации сыграли роль в биологической эволюции. Вероятно, первые фотосинтезирующие организмы развился в начале эволюционная история жизни и, скорее всего, использовал восстановители Такие как водород или же сероводород как источники электронов, а не воды.[58] Цианобактерии появились позже, и производимый ими избыток кислорода способствовал кислородная катастрофа,[59] который оказал эволюция сложной жизни возможный. В последнее геологическое время низкий CO
2 концентрации ниже 600 частей на миллион могли быть стимулом, способствовавшим эволюции C4 растения, численность которых значительно увеличилась между 7 и 5 миллионами лет назад по сравнению с растениями, которые используют менее эффективные C3 метаболический путь.[32] При текущем атмосферном давлении фотосинтез прекращается, когда атмосферный CO
2 концентрации 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 примерно 130тераватты,[62][63][64] что примерно в шесть раз больше текущего энергопотребление человеческой цивилизации.[65] Фотосинтезирующие организмы также конвертируют около 100–115 миллиардов метрических тонн углерода в биомассу в год.[66][67]

Фотосинтезирующие организмы фотоавтотрофы, а это значит, что они могут синтезировать еда прямо из CO
2 и вода, использующая энергию света. Однако не все организмы, использующие свет в качестве источника энергии, осуществляют фотосинтез, поскольку фотогетеротрофы использовать органические соединения, а не CO
2, как источник углерода.[68] У растений, водорослей и цианобактерий фотосинтез выделяет кислород. Это называется кислородный фотосинтез. Хотя есть некоторые различия между кислородным фотосинтезом у растения, водоросли, и цианобактерии, общий процесс у этих организмов очень похож. Однако есть некоторые виды бактерий, которые аноксигенный фотосинтез, который потребляет CO
2 но не выделяет кислород.

Углекислый газ превращается в сахар в процессе, называемом фиксация углерода. Фиксация углерода - это эндотермический редокс реакции, поэтому фотосинтез должен обеспечивать как источник энергии, чтобы управлять этим процессом, так и электроны, необходимые для преобразования CO
2 в углевод. Это добавление электронов - реакция восстановления. В общих чертах и ​​по сути фотосинтез противоположен клеточное дыхание, в котором глюкоза и другие соединения окисляются с образованием CO
2 и воду, и выпустить экзотермический химическая энергия для управления организмом метаболизм. Однако эти два процесса происходят через разную последовательность химических реакций и в разных клеточных компартментах.

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

Эффекты повышенного CO2 на растения и зерновые

Смотрите также: Эффект удобрения CO2

Обзор научных исследований теплиц в 1993 г. показал, что удвоение CO
2 концентрация 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 удвоение CO
2 При 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 эффект увеличения CO
2 в более естественной среде. В обогащение атмосферным углекислым газом (FACE) растения выращивают на полевых участках и в CO
2 искусственно повышена концентрация окружающего воздуха. В этих экспериментах обычно используются более низкие CO
2 уровней, чем парниковые исследования. Они показывают меньший прирост прироста, чем тепличные исследования, причем прирост в значительной степени зависит от изучаемых видов. Обзор 12 экспериментов 2005 г. при 475–600 ч. / Млн показал средний прирост урожайности на 17%, с бобовые обычно демонстрирует большую реакцию, чем другие виды, и C4 растения вообще показывает меньше. В обзоре также говорится, что эксперименты имеют свои ограничения. Изученные CO
2 уровни были ниже, и большинство экспериментов проводилось в регионах с умеренным климатом.[72] Количество спутниковых измерений растет индекс площади листа от 25% до 50% покрытой растительностью площади Земли за последние 35 лет (то есть озеленение планеты), что свидетельствует о положительном CO2 эффект удобрения.[73][74]

2017 г. Политико в статье говорится, что увеличилось CO
2 уровни могут иметь негативное влияние на качество питания различных человеческих продовольственные культуры, за счет увеличения уровня углеводы, Такие как глюкоза, снижая при этом уровень важных питательных веществ, таких как белок, утюг, и цинк. Посевы, испытывающие снижение белок включают рис, пшеница, ячмень и картофель.[75][необходима научная цитата ]

Углекислый газ в атмосфере и круговорот углерода в океане

Основная статья: Углеродный цикл океана
Смотрите также: Насос растворимости и Закисление океана
Воздушно-морской обмен CO
2

Океаны Земли содержат большое количество CO
2 в 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 + ЧАС
2О ⇌ Ca2+
 + 2 HCO−
3

Подобные реакции, как правило, смягчают изменения атмосферного давления. CO
2. Поскольку правая сторона реакции дает кислое соединение, добавление CO
2 с левой стороны уменьшает pH морской воды, процесс, который получил название закисление океана (pH океана становится более кислым, хотя значение pH остается в щелочном диапазоне). Реакции между CO
2 а некарбонатные породы также добавляют бикарбонат в моря.Позже это может претерпеть обратную реакцию вышеупомянутой с образованием карбонатных пород, высвобождая половину бикарбоната в виде CO
2. За сотни миллионов лет здесь образовалось огромное количество карбонатных пород.

В конечном итоге большинство CO
2 испускаемый в результате деятельности человека растворяется в океане;[76] однако скорость, с которой океан будет поглощать его в будущем, менее определена. Даже если будет достигнуто равновесие, включая растворение карбонатных минералов, повышенная концентрация бикарбоната и пониженная или неизменная концентрация карбонат-иона приведет к более высокой концентрация неионизированной угольной кислоты и растворенной CO
2. Этот[требуется разъяснение ], наряду с более высокими температурами, означало бы более высокую равновесную концентрацию CO
2 в воздухе.[нужна цитата ]

Антропогенный CO2 выбросы

Смотрите также: Антропогенные парниковые газы, Список стран по выбросам углекислого газа, и Радиационное воздействие
CO2 в земной шар с атмосфера если половина антропогенного СО2 выбросы нет впитывается.[77][78][79] (НАСА компьютерное моделирование )

Пока CO
2 абсорбция и высвобождение всегда происходит в результате естественных процессов, недавний рост CO
2 Уровни в атмосфере, как известно, в основном связаны с деятельностью человека (антропогенной).[80] Известно, что человеческая деятельность, особенно сжигание ископаемого топлива, вызывает быстрое увеличение атмосферного воздуха четырьмя способами. CO
2 за последние несколько веков:

  • Различные национальные статистические данные, учитывающие потребление ископаемого топлива, в сочетании с информацией о том, сколько атмосферных CO
    2     производится на единицу ископаемого топлива (например, литр бензин ).[81]
  • Путем изучения соотношения различных изотопов углерода в атмосфере.[80] Сжигание давно захороненных выбросов ископаемого топлива CO
    2     содержащие углерод с разными изотопными отношениями, чем у живых растений, что позволяет различать естественный и антропогенный вклад в CO
    2     концентрация.
  • Более высокая атмосфера CO
    2     концентрации в северном полушарии, где проживает большая часть населения мира (и откуда происходят выбросы), по сравнению с южным полушарием. Эта разница увеличивалась по мере увеличения антропогенных выбросов.[82]
  • Атмосферный O2 уровни в атмосфере Земли снижаются, поскольку она реагирует с углеродом в ископаемом топливе с образованием CO
    2    .[83]

Сжигание ископаемого топлива, такого как каменный уголь, нефть, и натуральный газ является ведущей причиной увеличения антропогенный CO
2; вырубка леса это вторая основная причина. В 2010 году 9,14 гигатонны углерода (ГтС, что эквивалентно 33,5 гигатонны из CO
2 или около 4,3 частей на миллион в атмосфере Земли) были выброшены из ископаемого топлива и производства цемента по всему миру, 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] В 1997 год, антропогенные торфяные пожары в Индонезии по оценкам, высвобождено от 13% до 40% среднегодовых глобальных выбросов углерода, вызванных сжиганием ископаемое топливо.[85][86][87] В период с 1751 по 1900 год было выпущено около 12 ГТС в виде CO
2 в атмосферу от сжигания ископаемого топлива, тогда как с 1901 по 2013 год этот показатель составлял около 380 ГтС.[88]


Часть серии о
Цикл углерода
Формы органического вещества. Webp
Углекислый газ

В Интегрированная система наблюдения за углеродом (ICOS) постоянно публикует данные о CO
2 выбросы, бюджет и концентрация на отдельных станциях наблюдения.

CO
2 выбросы[89][90]
годископаемое топливо и промышленность

GtC

изменение землепользования

GtC

общий

GtC

общий

Gt CO
2

20109.051.3810.4338.2
20119.351.3410.6939.2
20129.51.4710.9740.3
20139.541.5211.0640.6
20149.611.6611.2741.4
20159.621.711.3241.5
20169.661.5411.241.1
20179.771.4711.2441.3
20189.981.5111.4942.1
2019

(проекция)

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 с 2019 г., его концентрация почти на 48% выше доиндустриального уровня.[12] Были предложены различные методы удаления избытка диоксида углерода из атмосферы в поглощает углекислый газ. В настоящее время около половины углекислого газа выделяется из сжигание ископаемого топлива не поглощается растительностью и океанами и остается в атмосфера.[92]

Избыток CO
2 испускаемые с доиндустриальной эпохи, 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 снизятся значительно в течение тысяч лет.[94]

  • Глобальные выбросы ископаемого углерода 1800–2014 гг.

  • Ложный цвет изображение дыма и загрязнения озоном от индонезийских пожаров, 1997 г.

  • 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 CO2

Смотрите также: TCCON и Измерения углекислого газа из космоса
Наблюдения за углекислым газом с 2005 по 2014 год, показывающие сезонные колебания и разницу между северным и южным полушариями.

Первые воспроизводимо точные измерения атмосферного CO2 были взяты из измерений образца колбы, сделанных Дэйв Килинг в Калтех в 1950-е гг.[95] Несколько лет спустя, в марте 1958 г., 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 измерения 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 сети на месте), включая NOAA /ERSL,[96] WDCGG,[97] и РАМСЕ.[98] Базовая сеть обсерваторий NOAA / ESRL и Институт океанографии Скриппса Сеть[99] данные хранятся в CDIAC в ORNL. Всемирный центр данных по парниковым газам (WDCGG), часть ГСА, данные размещаются на 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 столбце обычно относятся к усредненному количеству столбца, обозначенному XСО2, а не измерение только 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 атмосферному XСО2 измерения. ИЛОМАХИЯ на борту ЕКА ENVISAT сделал глобальный столбец XСО2 измерения с 2002 по 2012 гг. ВОЗДУХ на борту НАСА Аква-спутник делает глобальный XСО2 измерений и был запущен вскоре после ENVISAT в 2012 году. Более современные спутники значительно улучшили плотность данных и точность глобальных измерений. Новые миссии имеют более высокое спектральное и пространственное разрешение. JAXA ГОСАТ был первым специализированным спутником для мониторинга парниковых газов, который успешно вышел на орбиту в 2009 году. ОСО-2 запущен в 2014 г. был вторым. Различные другие спутниковые миссии для измерения атмосферного XСО2 планируются.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Петти, Г. (2004). «Первый курс по атмосферной радиации». Eos Транзакции. 85 (36): 229–51. Bibcode:2004EOSTr..85..341P. Дои:10.1029 / 2004EO360007.
  2. ^ а б c Эгглтон, Тони (2013). Краткое введение в изменение климата. Издательство Кембриджского университета. п. 52. ISBN  9781107618763.
  3. ^ а б c «Тенденции изменения двуокиси углерода в атмосфере». Лаборатория исследования системы Земля. NOAA.
  4. ^ а б Длугокенский, Э. (5 февраля 2016 г.). «Среднегодовые данные по двуокиси углерода». Лаборатория исследования системы Земля. NOAA. Получено 12 февраля 2016.
  5. ^ Чжан И Гэ; и другие. (28 октября 2013 г.). «40 миллионов лет истории атмосферного CO2». Философские труды Королевского общества A. 371 (2001): 20130096. Дои:10.1098 / rsta.2013.0096. PMID  24043869.
  6. ^ Etheridge, D.M .; Л.П. Стил; Р.Л. Лангенфельдс; Р.Дж. Фрэнси; Ж.-М. Барнола; В.И. Морган (1996). «Природные и антропогенные изменения атмосферного CO
    2     за последние 1000 лет из воздуха в антарктический лед и фирн ». Журнал геофизических исследований. 101 (D2): 4115–28. Bibcode:1996JGR ... 101.4115E. Дои:10.1029 / 95JD03410. ISSN  0148-0227.
  7. ^ Миллеро, Фрэнк Дж. (1995). «Термодинамика системы углекислого газа в океанах». Geochimica et Cosmochimica Acta. 59 (4): 661–77. Bibcode:1995GeCoA..59..661M. Дои:10.1016 / 0016-7037 (94) 00354-О.
  8. ^ Feely, R.A .; и другие. (Июль 2004 г.). «Воздействие антропогенного CO2 на CaCO3 Система в Мировом океане ». Наука. 305 (5682): 362–66. Bibcode:2004Наука ... 305..362F. Дои:10.1126 / science.1097329. PMID  15256664. S2CID  31054160.
  9. ^ ОД5 МГЭИК, WG1 (2013 г.), Stocker, T.F .; 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) (ДО5), Издательство Кембриджского университета 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. Получено 10 мая 2013.
  12. ^ а б "Актуальное среднее значение за неделю CO
    2     в Мауна-Лоа "    . NOAA. Получено 1 июня 2019.
  13. ^ «Уровни парниковых газов превышают символические 400 частей на миллион. CO
    2     веха "    . Хранитель. Ассошиэйтед Пресс. 1 июня 2012 г.. Получено 11 мая 2013.
  14. ^ «Таблицы преобразования». Информационно-аналитический центр по двуокиси углерода. Национальная лаборатория Ок-Ридж. 18 июля 2020. В архиве из оригинала 26 сентября 2012 г.. Получено 18 июля 2020.
  15. ^ "Просто охота за СО2 ..." Архивировано из оригинал 18 февраля 2010 г.
  16. ^ Воан, А (6 мая 2015 г.). «Глобальный уровень углекислого газа преодолевает рубеж в 400 ppm». Хранитель. Получено 7 мая 2015.
  17. ^ Длугокенский, Э; Танс, П. (6 мая 2015 г.). «Отдел глобального мониторинга ESRL». Лаборатория исследования системы Земля. NOAA. Получено 7 мая 2015.
  18. ^ «Основные моменты углеродного бюджета на 2009 год». globalcarbonproject.org. Архивировано из оригинал 16 декабря 2011 г.. Получено 2 ноября 2012.
  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 оригинал 17 августа 2011 г.. Получено 13 июн 2007.
  21. ^ Кунциг, Роберт (9 мая 2013 г.). "Климатическая веха: Земля CO
    2     Уровень проходит 400 ppm »    . Национальная география. Получено 12 мая 2013.
  22. ^ а б 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): a004895. Дои:10.1101 / cshperspect.a004895. ЧВК  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:1992Натура. 360..721C. Дои:10.1038 / 360721a0. PMID  11536510. S2CID  4360963.
  26. ^ Etheridge, D.M .; Стил, Л.П .; Langenfelds, R.L .; Francey, R.J .; Barnola, JM; Морган, В.И. (июнь 1998 г.). "Исторический CO
    2     рекорд, полученный при подгонке шлицев (отсечка на 20 лет) кернов льда Law Dome DE08 и DE08-2 "    . Информационно-аналитический центр по двуокиси углерода. Национальная лаборатория Окриджа. Архивировано из оригинал 12 июля 2012 г.. Получено 12 июн 2007.
  27. ^ Амос, Дж. (4 сентября 2006 г.). «Глубокий лед рассказывает долгую историю климата». Новости BBC. Получено 28 апреля 2010.
  28. ^ Хилман Б. (ноябрь 2005 г.). "Ice Core Record Extended: Анализ захваченных течений авиашоу CO
    2     на самом высоком уровне за 650 000 лет "    . Новости химии и машиностроения. 83 (48): 7. Дои:10.1021 / cen-v083n048.p007. ISSN  0009-2347.
  29. ^ Vostok Ice Core Data, ncdc.noaa.gov
  30. ^ Richerson P.J .; 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. Дои:10.2307/2694241. JSTOR  2694241.
  31. ^ а б c Osborne, C.P .; Бирлинг, Д.Дж. (2006). "Зеленая революция природы: выдающийся эволюционный рост C4 растения ». Философские труды Королевского общества B: биологические науки. 361 (1465): 173–94. Дои:10.1098 / rstb.2005.1737. ЧВК  1626541. PMID  16553316.
  32. ^ а б Витковски, Кейтлин (28 ноября 2018 г.). «Молекулярные окаменелости фитопланктона показывают вековую тенденцию Pco2 в фанерозое». Достижения науки. 2 (11): eaat4556. Bibcode:2018SciA .... 4.4556W. Дои:10.1126 / sciadv.aat4556. ЧВК  6261654. PMID  30498776.
  33. ^ "Новый CO
    2     данные 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:2011Научный ... 334.1261P. Дои:10.1126 / science.1203909. PMID  22144622. S2CID  206533232. Получено 14 мая 2013.
  35. ^ Вагнер, Фридерике; Бент Аби; Хенк Вишер (2002). "Быстрая атмосферная О
    2     изменения, связанные с 8200-летием Б.П. событие охлаждения "    . Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки. 99 (19): 12011–14. Bibcode:2002PNAS ... 9912011W. Дои:10.1073 / pnas.182420699. ЧВК  129389. PMID  12202744.
  36. ^ Индермюле, Андреас; Бернхард Штауффер; Томас Ф. Стокер (1999). "Атмосфера раннего голоцена CO
    2     Концентрации »    . Наука. 286 (5446): 1815. Дои:10.1126 / science.286.5446.1815a.
  37. ^ Smith, H.J .; M Wahlen; Д. Мастроянни (1997). "The CO
    2     концентрация воздуха, заключенного во льду GISP2 в период перехода от последнего ледникового максимума до голоцена ". Письма о геофизических исследованиях. 24 (1): 1–4. Bibcode:1997GeoRL..24 .... 1S. Дои:10.1029 / 96GL03700.
  38. ^ «Приложение II Глоссарий». межправительственная комиссия по изменению климата. Получено 15 октября 2010.
  39. ^ Краткое описание парникового эффекта дано в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата, «Что такое парниковый эффект?» FAQ 1.3 - AR4 WGI Глава 1: Исторический обзор науки об изменении климата, Четвертый доклад об оценке МГЭИК, глава 1, стр. 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, в Геосферно-биосферные взаимодействия и климат, Леннарт О. Бенгтссон и Клаус У. Хаммер, ред., Cambridge University Press, 2001, ISBN  0-521-78238-4С. 90–91.
    Э. Клауссен, В.А. Кокран, Д. Дэвис, Изменение климата: наука, стратегии и решения, Мичиганский университет, 2001. стр. 373.
    А. Аллаби и М. Аллаби, Словарь наук о Земле, Издательство Оксфордского университета, 1999 г., ISBN  0-19-280079-5, п. 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 Весна 2007 г.. Колумбийский университет. Получено 15 октября 2010.
  42. ^ Le Treut H, Somerville R, Cubasch U, Ding Y, Мауритцен С, Моксит А., Петерсон Т., 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 К.Г. (Июнь 1985 г.). «Углекислый газ на ранней земле» (PDF). Истоки жизни и эволюция биосферы. 16 (2): 117–27. Bibcode:1985OrLi ... 16..117Вт. Дои:10.1007 / BF01809466. HDL:2027.42/43349. PMID  11542014. S2CID  206804461. Получено 30 января 2010.
  45. ^ Павлов, Александр А .; Кастинг, Джеймс Ф .; Браун, Лиза Л .; Ярости, Кэти А .; Фридман, Ричард (май 2000 г.). «Тепличное отопление от CH4 в атмосфере ранней Земли ». Журнал геофизических исследований. 105 (E5): 11981–90. Bibcode:2000JGR ... 10511981P. Дои:10.1029 / 1999JE001134. PMID  11543544.
  46. ^ а б 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. В архиве из оригинала 5 марта 2016 г.. Получено 5 апреля 2018.
  49. ^ а б Фридлингштейн, П., Джонс, М., О'Салливан, М., Эндрю, Р., Хаук, Дж., Петерс, Г., Петерс, В., Понграц, Дж., Ситч, С., Ле Кере, C. и 66 других (2019) «Глобальный углеродный бюджет 2019». Данные науки о Земле, 11(4): 1783–1838. Дои:10.5194 / essd-11-1783-2019. CC-BY icon.svg Материал был скопирован из этого источника, который доступен под Международная лицензия Creative Commons Attribution 4.0.
  50. ^ Кайлер, З., Яновяк, М., Суонстон, К. (2017). «Глобальный углеродный цикл». Учет углерода лесов и пастбищ при управлении земельными ресурсами. Общий технический отчет WTO-GTR-95. Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба. С. 3–9.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  51. ^ Герлах, Т. (4 июня 1991 г.). "Сегодняшний день CO
    2     выбросы вулканов ». Eos, Transactions, Американский геофизический союз. 72 (23): 249, 254–55. Bibcode:1991ЕОСТр..72..249.. Дои:10.1029 / 90EO10192.
  52. ^ Cappelluti, G .; Bösch, H .; Монахи, П. (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. ^ а б c Цзюньлин Хуан; Майкл Б. МакЭлрой (2012). "Современный и исторический бюджет атмосферного CO
    2    "     (PDF). Канадский журнал физики. 90 (8): 707–16. Bibcode:2012CaJPh..90..707H. Дои:10.1139 / p2012-033.
  54. ^ Canadell JG, Le Quéré C, Raupach MR, et al. (Ноябрь 2007 г.). "Вклад в ускорение атмосферного CO
    2     рост от экономической активности, углеродоемкости и эффективности естественных стоков "    . Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 104 (47): 18866–70. Bibcode:2007PNAS..10418866C. Дои:10.1073 / pnas.0702737104. ЧВК  2141868. PMID  17962418.
  55. ^ 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. Дои:10.1029 / 96GB03942.
  56. ^ "Отчет рабочей группы по подкислению океана и кислороду, семинар биологических обсерваторий SCOR" (PDF). scor-int.org/. Научный комитет Международного совета по науке по исследованию океана (SCOR). 30 сентября 2009 г.
  57. ^ Олсон Дж. М. (май 2006 г.). «Фотосинтез в архейскую эпоху». Photosyn. Res. 88 (2): 109–17. Дои: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. Наука. 363 (1504): 2731–43. Дои:10.1098 / rstb.2008.0041. ЧВК  2606769. PMID  18468984.
  59. ^ Лавлок, Дж. Э. (1972). «Гайя сквозь атмосферу». Атмосферная среда. 6 (8): 579–580. Bibcode:1972AtmEn ... 6..579L. Дои:10.1016/0004-6981(72)90076-5. Архивировано из оригинал 3 ноября 2011 г.. Получено 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:2009ПНАС..106.9576Л. Дои:10.1073 / pnas.0809436106. ЧВК  2701016. PMID  19487662. Получено 22 марта 2014.
  61. ^ Нилсон К. Х., Конрад П. Г. (декабрь 1999 г.). «Жизнь: прошлое, настоящее и будущее». Филос. Пер. R. Soc. Лондон. B Biol. Наука. 354 (1392): 1923–39. Дои:10.1098 / рстб.1999.0532. ЧВК  1692713. PMID  10670014.
  62. ^ Уитмарш Дж, Говинджи (1999). «Фотосинтетический процесс». В Singhal GS; Renger G; Сопоры СК; Irrgang KD; Говинджи (ред.). Концепции фотобиологии: фотосинтез и фотоморфогенез. Бостон: Kluwer Academic Publishers. С. 11–51. ISBN  978-0-7923-5519-9. 100 х 1015 граммов углерода в год, зафиксированных фотосинтезирующими организмами, что эквивалентно 4 x 1018 кДж / год = 4 x 1021Дж / год свободной энергии, запасенной в виде восстановленного углерода; (4 х 1018 кДж / год) / (31,556,900 сек / год) = 1,27 x 1014 Дж / год; (1,27 х 1014 Дж / год) / (1012 Дж / сек / ТВт) = 127 ТВт.
  63. ^ 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 ТВт).12 ватт).
  64. ^ «Мировое потребление первичной энергии по типам энергии и отдельным группам стран, 1980–2004 гг.». Управление энергетической информации. 31 июля 2006 г. Архивировано с оригинал (XLS) 9 ноября 2006 г.. Получено 2007-01-20.
  65. ^ Field CB, Беренфельд MJ, Randerson JT, Falkowski P (июль 1998 г.). «Первичная продукция биосферы: интеграция наземных и океанических компонентов». Наука. 281 (5374): 237–40. Bibcode:1998Научный ... 281..237F. Дои:10.1126 / science.281.5374.237. PMID  9657713.
  66. ^ «Фотосинтез». Энциклопедия науки и технологий Макгро-Хилла. 13. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. 2007 г. ISBN  978-0-07-144143-8.
  67. ^ Bryant DA, Frigaard NU (ноябрь 2006 г.). «Прокариотический фотосинтез и фототрофия в свете». Тенденции Microbiol. 14 (11): 488–96. Дои:10.1016 / j.tim.2006.09.001. PMID  16997562.
  68. ^ «Ученые обнаружили уникальный микроб в самом большом озере Калифорнии». Получено 20 июля 2009.
  69. ^ Бедняжка, Хендрик. «Межвидовые различия в реакции роста растений на повышенную концентрацию CO2 в окружающей среде» (PDF).
  70. ^ Вонг, С.С. (декабрь 1979 г.). «Повышенное парциальное давление CO2 и рост растений». Oecologia. 44 (1): 68–74. Bibcode:1979Oecol..44 ... 68 Вт. Дои: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. Дои: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». Природа Изменение климата. 6 (8): 791–95. Bibcode:2016NatCC ... 6..791Z. Дои:10.1038 / nclimate3004. ISSN  1758-6798. Мы демонстрируем устойчивое и повсеместное увеличение интегрированного LAI (озеленения) вегетационного периода на 25–50% глобальной покрытой растительностью площади, тогда как менее 4% земного шара демонстрируют 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.). "Углекислотные удобрения озеленяют Землю, результаты исследования". НАСА. Получено 4 февраля 2018.
  74. ^ Эвич, Хелена Боттемиллер; Джонсон, Джефф (13 сентября 2017 г.). «Великий коллапс питательных веществ. Атмосфера буквально меняет пищу, которую мы едим, к худшему. И почти никто не обращает внимания». Политико - Повестка дня. Получено 22 сентября 2017.
  75. ^ Арчер, Д. (2005). "Судьба ископаемого топлива CO
    2     в геологическое время ». J. Geophys. Res. 110. Bibcode:2005JGRC..11009S05A. Дои:10.1029 / 2004JC002625.
  76. ^ Буис, Алан; Рамсайер, Кейт; Расмуссен, Кэрол (12 ноября 2015 г.). "Дышащая планета, потерявшая равновесие". НАСА. Получено 13 ноября 2015.
  77. ^ Персонал (12 ноября 2015 г.). "Аудио (66:01) - Пресс-конференция НАСА - Углеродная и климатическая телеконференция". НАСА. Получено 12 ноября 2015.
  78. ^ Санкт-Флер, Николас (10 ноября 2015 г.). «Уровень парниковых газов в атмосфере стал рекордным, говорится в отчете». Нью-Йорк Таймс. Получено 11 ноября 2015.
  79. ^ а б 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. Дои: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    О    , CH
    4    ) в последние годы, что связано с увеличением потребления энергии на душу населения растущим населением мира.
  80. ^ Mohr, S.H .; Wang, J .; Ellem, G .; Ward, J .; Джурко, Д. (1 февраля 2015 г.). «Прогноз мировых запасов ископаемого топлива по странам». Топливо. 141: 120–135. Дои:10.1016 / j.fuel.2014.10.030. Получено 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. Дои: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. Дои:10.1029 / 2004GB002410. ISSN  0886-6236.
  83. ^ а б «Глобальный углеродный бюджет 2010 (резюме)». Центр исследований изменения климата Тиндаля. Архивировано из оригинал 23 июля 2012 г.
  84. ^ Пейдж, С .; 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:2002Натура. 420 ... 61П. Дои:10.1038 / природа01131. PMID  12422213. S2CID  4379529.
  85. ^ Лазаров, Кот (8 ноября 2002 г.). «Лесные пожары в Индонезии ускорили глобальное потепление». Окружающая среда Новая услуга. Получено 7 ноября 2011.
  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] В архиве 22 октября 2011 г. Wayback Machine от Информационно-аналитический центр по двуокиси углерода.
  88. ^ «Глобальный углеродный бюджет 2019». ICOS. Получено 26 января 2020.
  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. Дои:10.5194 / essd-11-1783-2019.
  90. ^ Баллантайн, А.П .; Alden, C.B .; Miller, J.B .; Tans, P.P .; Уайт, J.W.C. (2012). «Увеличение наблюдаемого чистого поглощения углекислого газа сушей и океанами за последние 50 лет». Природа. 488 (7409): 70–72. Bibcode:2012Натура 488 ... 70Б. Дои:10.1038 / природа11299. ISSN  0028-0836. PMID  22859203. S2CID  4335259.
  91. ^ А.П. Баллантайн; C.B. Alden; Дж. Б. Миллер; П.П. Загар; J.W. К. Уайт (2012). «Увеличение наблюдаемого чистого поглощения углекислого газа сушей и океанами за последние 50 лет». Природа. 488 (7409): 70–72. Bibcode:2012Натура 488 ... 70Б. Дои:10.1038 / природа11299. 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). «Срок службы углекислого газа из ископаемого топлива в атмосфере». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах. 37 (1): 117–34. Bibcode:2009AREPS..37..117A. Дои:10.1146 / annurev.earth.031208.100206. ISSN  0084-6597.
  93. ^ Соломон С., Платтнер Г.К., Кнутти Р., Фридлингштейн П. (февраль 2009 г.). «Необратимое изменение климата из-за выбросов углекислого газа». Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки. 106 (6): 1704–09. Bibcode:2009ПНАС..106.1704С. Дои:10.1073 / pnas.0812721106. ЧВК  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 Дата обращения 2 марта 2016.
  96. ^ Веб-страница WDCGG http://ds.data.jma.go.jp/gmd/wdcgg/ Дата обращения 2 марта 2016.
  97. ^ Веб-страница RAMCES http://www.lsce.ispl.fr/[постоянная мертвая ссылка ] Дата обращения 2 марта 2016.
  98. ^ Страница CDIAC CO2 http://cdiac.ornl.gov/trends/co2/ Дата обращения 9 февраля 2016.
  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.

внешняя ссылка