Uhlíkový dřez

V geovědách se přírodní nádrž označuje jako jímka uhlíku (také známá jako jímka oxidu uhličitého nebo CO 2 jímka ) , která - při pohledu v geologických časových měřítcích - dočasně absorbuje a ukládá uhlík . Uhlíkové jímky jsou součástí uhlíkového cyklu a mají pro zemské klima velký význam již od starověku. V 21. století přitahují zvláštní pozornost, protože absorbují umělý skleníkový plyn oxid uhličitý (CO 2 ) z atmosféry a mohou tak oslabit skleníkový efekt . Na druhou stranu existuje také riziko, že při změně rámcových podmínek bude CO 2 opět unikat z propadů uhlíku. Proto hrají důležitou roli v kontextu globálního oteplování .

Důležité uhlíky klesají v biosféře

V biosféře je většina uhlíku zabudována do organických sloučenin . Následující uhlíkové propady hrají důležitou roli:

Pozemské ekosystémy

Pozemské ekosystémy obsahují uhlík v organických sloučeninách jak v jejich živé biomase, tak v humusu jejich půd . Pokud se zásoby uhlíku v ekosystému zvýší (tj. Součet zásob uhlíku v biomase a půdě), znamená tento ekosystém uhlíkový záchyt.

Tím fotosyntézy vybrat rostliny (a v menším množství, některé typy bakterií ) oxidu uhličitého z atmosféry a vybudovat uhlíku v organickém materiálu a. Některé z těchto organických látek slouží jako potrava pro zvířata a mikroorganismy . Organické látky, které již nejsou součástí živých bytostí, se přidávají do půdy jako podestýlka a tvoří tam humus. Kromě mrtvých organismů zahrnuje vrh z. B. také spadané listy a jehly, kořenové exsudáty a exkrementy ze zvířat. Většina podestýlky je po krátké době mineralizována bakteriemi a houbami , přičemž uhlík z organických sloučenin se převede zpět na oxid uhličitý a uvolní se do atmosféry. Také oheň se přeměňuje na organicky vázaný uhlík na oxid uhličitý. Má-li ekosystém sloužit jako jímka uhlíku, je třeba sledovat dva cíle: více biomasy a více humusu (více odpadu, méně mineralizace).

Forma využití půdy má významný vliv na ukládání uhlíku v půdě . U ekologického zemědělství lze zvýšit vstup uhlíku do půdy, protože ve srovnání s konvenčním zemědělstvím lze vytvořit více kořenové biomasy . Jak ukazuje níže uvedený diagram, v půdě je celosvětově uloženo více než dvakrát tolik uhlíku než v živé biomase, ačkoli tento diagram ukazuje pouze zásoby uhlíku nejvyššího metru pro půdy.

Diagram uhlíkového cyklu . Černá čísla označují, kolik miliard tun uhlíku (Gt C) je v různých zásobnících. Modrá čísla ukazují, kolik uhlíku se ročně vyměňuje mezi jednotlivými skladovacími zařízeními.

V uhlíkovém cyklu se uhlík vyměňuje mezi uhlíkovými jímkami a zdroji uhlíku. Nejdůležitějším zdrojem uhlíku je v současné době neustále rostoucí spotřeba fosilních paliv, jako je ropa , zemní plyn nebo uhlí . Výše uvedené procesy navíc uvolňují uhlík z ekosystémů.

Les

Lesy mají vysoké zásoby uhlíku, a to jak ve své biomase, tak v půdě, kde v boreálních jehličnatých lesích je téměř polovina tvořena podzemní houbovou sítí .

Zalesňování je tedy pro klima velmi účinné, ale pouze v případě, že se uhlík vázaný v tomto procesu nemůže dostat zpět do atmosféry jako oxid uhličitý. Lesy v blízkosti rovníku jsou schopnější odvést CO 2 z atmosféry , zatímco lesy ve vyšších zeměpisných šířkách s větší pravděpodobností CO 2 emitují. Kromě toho mají boreální jehličnaté lesy nižší albedo účinek než zasněžené oblasti bez lesů. Více než 50 procent veškerého pozemského uhlíku je uloženo v severských lesích.

Tyto tropické pralesy byly dříve považovány za zvláště velké propady uhlíku. Podle studie zveřejněné v roce 2020 se však zdá, že se tento účinek v důsledku globálního oteplování oslabuje nebo zvrací.

Vědecké studie s CO 2 -fertilized lesích uvádí, že uvolňují další CO 2 přes dýchání půdy . Venkovní experiment univerzity v Basileji a institutu Paula Scherrera nezjistil žádnou podporu růstu u zkoumaných stromů navzdory hnojení CO 2 .

Studie z března 2020, kterou provedlo přibližně 100 institucí po dobu 30 let, ukazuje, že schopnost tropických lesů absorbovat CO 2 se zmenšuje v důsledku změny klimatu a odlesňování . Ve studii vědci používají data a modely k projekci dlouhodobého poklesu afrického propadu CO 2 - 14% do roku 2030 - a změny amazonského deštného pralesa na zdroj CO 2 - namísto propadu - do poloviny roku 20. léta 20. století, jako tomu bylo kolem roku 2013 ve 32 ~ 15 letech pozorovaných brazilských sezónních lesů.

Rašeliniště

I Moore váže oxid uhličitý, zatímco rostou. Před koncem tohoto století se mohli přeměnit z uhlíku na zdroj uhlíku dalším odlupováním nebo odvodněním, smrtí rašeliníku v důsledku oteplování a požárů. Datová situace je však stále velmi nejistá.

Louky a pastviny

Louky, tak z. B. stepi a savany mají také vysoký potenciál jako záchyt uhlíku. Jak zjistili vědci z univerzity v Lundu, oxid uhličitý vázaný na jejich roční fotosyntetickou aktivitu odpovídá přibližně třetině ročních antropogenních emisí oxidu uhličitého. V savanách je mnoho požárů, z nichž většina je vytvořena člověkem. Je proto obzvláště důležité vyrovnat vázaný oxid uhličitý proti oxidu uhličitému, který se uvolňuje zpět do atmosféry mineralizací nebo ohněm.

Omezení příjmu CO 2 kvůli nedostatku živin

Pokud půda neobsahuje dostatek živin , budou rostliny růst pomaleji. Potom také nemůžete absorbovat tolik CO 2 . Toto by mělo být zohledněno ve výpočtových modelech pro absorpci CO 2 v ekosystémech. Takové modely jsou již k dispozici pro dusík a fosfor . Z dlouhodobého hlediska lze očekávat problémy se zásobováním fosforem.

Uhlíkový dřez ve vodních systémech

Oceány hrají důležitou roli v uhlíkovém cyklu . Podle výzkumu provedeného ETH Curych absorbovaly světové oceány v letech 1994 až 2007 celkem 34 gigatonů (miliard tun) uhlíku vytvořeného člověkem z atmosféry . To odpovídá přibližně 31% celkové lidské produkce oxidu uhličitého během tohoto období. Ve srovnání s uplynulými 200 lety se absorpce CO 2 úměrně zvýšila s rostoucí koncentrací v atmosféře. Saturace oceánů se snížením absorpce CO 2 dosud nebyla stanovena.

Míra absorpce se liší region od regionu a závisí na výměně povrchové vody s hlubšími vrstvami. Asi 40% příjmu se odehrává v jižním oceánu . Motorem pro přenos CO 2 do hluboké vody je termohalinní cirkulace . Je to také největší faktor nejistoty pro předpovídání budoucího výkonu jako zachycovače uhlíku, protože je to jeden z klasických výklopných prvků v klimatickém systému Země.

Skladování CO 2 v oceánu má svou cenu: mořská voda je čím dál kyselejší . Tento účinek lze prokázat až do hloubky 3000 m. Má nepříznivé účinky na různé ekosystémy .

Litosféra jako sklad uhlíku

V geologickém čase je nejdůležitějším zásobníkem uhlíku litosféra , která obsahuje 99,8% uhlíku nacházejícího se na Zemi; hlavně jako uhličitan jako vápno . Z litosféry se žádné významné množství uhlíku nevrací zpět do biologického uhlíkového cyklu.

V zemské kůře je velmi velké množství vhodných silikátových minerálů, které z dlouhodobého hlediska trvale odstraní velké množství CO 2 z atmosféry jejich přeměnou na uhličitany . Odpovídající chemické reakce však probíhají tak pomalu, že litosféra nemůže fungovat jako propad v procesu odstraňování oxidu uhličitého pro současné emise oxidu uhličitého, alespoň v krátkodobém až střednědobém horizontu . Umělé zrychlení těchto procesů těžbou a drcením příslušných křemičitanů i použitím kyselin je teoreticky možné, ale ve světovém měřítku nereálné kvůli související spotřebě materiálů, energie a krajiny. Například k trvalému odstranění jedné tuny CO 2 z atmosféry by bylo zapotřebí více než osm tun pravděpodobně nejvhodnějších minerálů hadovité skupiny .

Podle projekce vědců z Lanzhou University z roku 2017 jsou endorheické vody dalším důležitým propadem, který by mohl ukládat množství uhlíku v měřítku, jako je hluboké moře. Jedná se o vodní plochy bez odtoku ve vyprahlých oblastech s vysokou rychlostí odpařování, jako je Aralské moře . Zde je uhlík v minerálních sloučeninách dlouhodobě fixován. Předpokládá se, že tímto způsobem je každoročně a na celém světě odebráno z cyklu přibližně 152 milionů tun uhlíku.

Viz také

webové odkazy

Individuální důkazy

  1. ↑ Více kořenového uhlíku v rozsáhlých kultivačních systémech - inventář skleníkových plynů je optimalizován. Agroscope , 7. ledna 2021, přístup 7. ledna 2021 .
  2. ↑ Ett hemligt živ. In: Sveriges příroda. Č. 4, 2020, s. 24-28.
  3. ↑ IPCC: Zpráva o stavu klimatu IPCC 2013. 27. září 2013, přístup dne 20. července 2021 .
  4. ↑ Johannes Winckler, Christian Reick, Julia Pongratz: Rozdíly v místních teplotních změnách v důsledku odlesňování mezi různými scénáři. In: Dopisy o geofyzikálním výzkumu. 28. dubna 2017. Citováno 20. července 2021 .
  5. ^ Lesy / Severské pralesy : Greenpeace Info 1242 2, Hamburk 01/2008, pdf .
  6. ^ Wannes Hubau, Simon L. Lewis, Oliver L. Phillips, Kofi Affum-Baffoe, Hans Beeckman: Asynchronní nasycení uhlíku v afrických a amazonských tropických lesích . In: Příroda . páska 579 , č. 7797 , březen 2020, ISSN  1476-4687 , s. 80–87 , doi : 10.1038 / s41586-020-2035-0 ( nature.com [přístup 8. března 2020]).
  7. ↑ DER SPIEGEL: Změna klimatu: Deštné pralesy ukládají až o 30 procent méně CO2 - DER SPIEGEL - Wissenschaft. Citováno 8. března 2020 .
  8. ^ AS Allen, JA Andrews, AC Finzi, R. Matamala, DD Richter a WH Schlesinger (1999): Effects of Free Air CO 2- Enrichment (FACE) on Underground Processes in a PINUS TAEDA Forest , in: Ecological Applications, Vol. 10, č. 2, s. 437-448, abstrakt online
  9. ↑ a b Christian Körner : Lesní stromy ve světě bohatém na CO 2 (PDF; 39 kB)
  10. ↑ Uhlík v tropických lesích již rychle oslabuje (en-us) . In: phys.org . Citováno 5. dubna 2020. 
  11. ↑ Tropické lesy ztrácejí schopnost absorbovat uhlík, uvádí studie . In: The Guardian , 4. března 2020. Citováno 5. dubna 2020. 
  12. ^ Wannes Hubau, Simon L. Lewis, Oliver L. Phillips, Kofi Affum-Baffoe, Hans Beeckman, Aida Cuní-Sanchez, Armandu K. Daniels, Corneille EN Ewango, Sophie Fauset, Jacques M. Mukinzi, Douglas Sheil, Bonaventure Sonké, Martin JP Sullivan, Terry CH Sunderland, Hermann Taedoumg, Sean C. Thomas, Lee JT White, Katharine A. Abernethy, Stephen Adu-Bredu, Christian A. Amani, Timothy R. Baker, Lindsay F. Banin, Fidèle Baya, Serge K Begne, Amy C. Bennett, Fabrice Benedet, Robert Bitariho, Yannick E. Bocko, Pascal Boeckx, Patrick Boundja, Roel JW Brienen, Terry Brncic: Asynchronní nasycení uhlíku v afrických a amazonských tropických lesích . In: Příroda . Sv. 579, č. 7797 , březen 2020, s. 80–87 , doi : 10.1038 / s41586-020-2035-0 , PMID 32132693 , bibcode : 2020Natur.579 ... 80H (anglicky).
  13. ↑ Bylo zjištěno, že brazilské lesy přecházejí z propadů uhlíku na zdroje uhlíku (en) . In: phys.org . 
  14. ↑ Vinícius Andrade Maia, Alisson Borges Miranda Santos, Natália de Aguiar-Campos, Cléber Rodrigo de Souza, Matheus Coutinho Freitas de Oliveira, Polyanne Aparecida Coelho, Jean Daniel Morel, Lauana Silva da Costa, Camila Laís Farrapo, Nathalle Cristine Alencarund Fagundes Gomes Pires de Paula, Paola Ferreira Santos, Fernanda Moreira Gianasi, Wilder Bento da Silva, Fernanda de Oliveira, Diego Teixeira Girardelli, Felipe de Carvalho Araújo, Taynara Andrade Vilela, Rafaella Tavares Pereira, Lidiany Carolina Arantes da Silva, Gise Menino, Paulo Oswaldo Garcia, Marco Aurélio Leite Fontes, Rubens Manoel dos Santos: Uhlíkový záchyt tropických sezónních lesů v jihovýchodní Brazílii může být ohrožen . In: Science Advances . 6, No. 51, July, ISSN  2375-2548 , p. Eabd4548. bibcode : 2020SciA .... 6,4548 mil . doi : 10,1126 / sciadv.abd4548 . PMID 33355136 .
  15. ↑ L. Bergmann, M. Drösler: Význam rašelinišť jako propadů CO2, 2009
  16. ^ J. Loisel, AV Gallego-Sala, MJ Amesbury et al.: Odborné posouzení budoucí zranitelnosti globálního rašeliniště . In: Nature Climate Change . 2020, doi : 10.1038 / s41558-020-00944-0 .
  17. ↑ sda : Rašeliniště mohla uvolnit miliardy tun uhlíku. In: tierwelt.ch. 7. prosince 2020, zpřístupněno 8. prosince 2020 .
  18. ↑ sda: Chraňte rašelinové oblasti před požáry. In: schweizerbauer.ch . 8. prosince 2020, zpřístupněno 8. prosince 2020 .
  19. ↑ Viktiga Savanner . In: Sveriges Natur , No. 106 - 415, Member magazine of the Swedish Nature Conservation Association, Stockholm, září 2015, ISSN  0039-6974 , s. 16.
  20. ↑ Dr. Daniel Goll: Nedostatek fosforu sníží budoucí propady uhlíku. Max Planck Institute for Meteorology, 20. února 2013, přístup dne 25. dubna 2021 .
  21. ↑ a b c Michael Keller: Námořní dřez určený pro CO2 vytvořený člověkem. ETH Zurich, Stampfenbachstrasse 69, 8092 Zurich (Švýcarsko), 14. března 2019, přístup ke dni 27. dubna 2021 .
  22. ^ J. Terhaar, TL Frölicher, F. Joos: Antropogenní jímka uhlíku v Jižním oceánu omezená slaností povrchu moře . In: Science Advances . 28.dubna 2021, doi : 10.1126 / sciadv.abd5964 .
  23. ↑ Nejistota ohledně absorpce CO2 v Jižním oceánu se snížila na polovinu. University of Bern , 28. dubna 2021, zpřístupněno 2. května 2021 .
  24. ↑ Yu Li a kol.: Významný pokles anorganického uhlíku v globálně uzavřených povodích . In: Nature Geoscience . Červen 2017, doi : 10.1038 / ngeo2972 . Zpráva o tomto: Bobby Magill: Desert Basins Could Hold 'Missing' Carbon Sinks. In: klima centrální. 20. června 2017. Citováno 26. června 2017 .