二氧化碳
中CO2中发挥的重要作用地球的能量平衡自19世纪末以来一直赞赏,当瑞典科学家Svante Arrhenius首次提出的二氧化碳含量和温度之间的联系。在那个时候,人类只有开始燃烧ios版雷竞技官网入口 ——包括煤炭、石油、和ios版雷竞技官网入口 在能源的广泛。这些燃料的燃烧,或任何材料的有机来源、收益主要是二氧化碳和水蒸气,还有少量的其他副产品,如烟尘、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物。所有这些物质在大气中自然发生,和自然之间的水和二氧化碳通量大气,海洋,陆地表面发挥关键作用的物理气候系统和地球的生物圈。raybet雷竞技最新但是,与水蒸气分子,通常只保留在低层大气前几天回到地表降水的形式交换,二氧化碳分子只有慢慢的表面。多余的化石燃料燃烧所排放的二氧化碳和其他人类活动将因此留在大气层之前,许多世纪以来它可以被自然过程(所罗门et al ., 2009)。
许多世界各地的机构和组织,包括二氧化碳信息分析中心和橡树岭国家实验室国际能源机构,产生的估计每年有多少二氧化碳释放到大气中由人类活动。最近的估计表明,2008年,人类活动释放超过36 Gt(吨或数十亿吨)的二氧化碳进入atmosphere-including 30.6±1.7 Gt来自化石燃料燃烧,加上一个额外的4.4±2.6 Gt从土地利用变化和1.3±0.1 Gt水泥生产(Le Quere et al ., 2009)。化石燃料排放的急剧增加在过去的二十年里,自1990年以来增长了41%(图6.1)。二氧化碳排放由于土地利用蒙是主导热带森林砍伐——估计基于各种方法和数据来源,和由此产生的估计都是更多的不确定和变量从同比比化石燃料排放量。过去十年(20002008),勒Quere et al。(2009)估计土地利用变化发布5.1±2.6 Gt每年的二氧化碳,而燃烧化石燃料和水泥生产一起公布的平均28.2±1.7 Gt每年的二氧化碳。
直到1950年代,大多数科学家认为世界上的海洋会吸收大部分多余的二氧化碳释放的人类活动。然后,在一系列的论文在1950年代末(如雷夫尔和休斯,1957),美国海洋学家罗杰雷夫尔和几个同事推测,世界海洋无法全部吸收多余的二氧化碳被释放从化石燃料的燃烧。为了验证这个假说,雷夫尔的同事c·d·基林开始收集罐的空气莫纳罗亚山天文台
1750年
1800年
1850年1900年
我T 2000 * 1950 (l)
图6.1估计全球二氧化碳排放化石燃料来源,在吨(或数十亿吨)。基于数据从博登et al。(2009;可以在http://cdiac.ornl.gov/trends/emis/tre_glob.html)。
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我T 2000 * 1950 (l)
图6.1估计全球二氧化碳排放化石燃料来源,在吨(或数十亿吨)。基于数据从博登et al。(2009;可以在http://cdiac.ornl.gov/trends/emis/tre_glob.html)。
在夏威夷,远离主要工业和人口中心,并分析这些样本的组成来决定是否增加大气中的二氧化碳水平。类似的原位测量继续这一天在莫纳罗亚山以及世界各地的许多其他网站。由此产生的高分辨率精确校准,50-year-plus时间序列的高度准确和精确测量大气中的二氧化碳(图6.2),通常被称为林曲线,既是一个重大的科学成就,了解气候变化的关键数据集。raybet雷竞技最新
林曲线表明,大气中的二氧化碳水平自1958年以来已经上涨了20%以上;截至2010年1月,他们站在大约388 ppm,年均上升几乎过去十年每年2.0 ppm(布拉斯特区,2008;黝黑色,2010)。当乘以地球大气的质量,增加对应15.0±0.1 Gt每年二氧化碳添加到大气中,约45%的多余的二氧化碳释放的人类活动在过去的十年里。剩下的55%是海洋和陆地表面吸收。这些二氧化碳“下沉”的大小是通过建模和估计直接观察的二氧化碳吸收在海洋和陆地上。这些估计数字表明,海洋吸收平均8.4±1.5 Gt二氧化碳每年在过去的十年里(或人类排放的26%),而地表拿起每年11.0±3.3 Gt(29%)、小剩余0.3 Gt (Le Quere et al ., 2009)。
仔细检查目前林曲线表明,大气中的二氧化碳浓度增加两倍他们在第一个十年的记录(比较黑色线的斜率在图6.2)。这种加速的二氧化碳上升速度可以部分归因于增加二氧化碳排放将增加
g 360
即陆
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1960年
1970年
1980年1990年
2000年
2010年
图6.2大气中的二氧化碳浓度(ppm (ppm))在夏威夷莫纳罗亚山天文台。红色曲线代表每月平均数据,包括季节性周期与普通植物的光合活性的变化,更广泛的在北半球。黑色的曲线,代表了月度平均数据删除季节性周期,显示了一个明显的上升趋势。资料来源:黝黑色(2010;可以在http://www.esrl.noaa。gov / gmd / ccgg /趋势/)。
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1980年1990年
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图6.2大气中的二氧化碳浓度(ppm (ppm))在夏威夷莫纳罗亚山天文台。红色曲线代表每月平均数据,包括季节性周期与普通植物的光合活性的变化,更广泛的在北半球。黑色的曲线,代表了月度平均数据删除季节性周期,显示了一个明显的上升趋势。资料来源:黝黑色(2010;可以在http://www.esrl.noaa。gov / gmd / ccgg /趋势/)。
全球能源使用和发展(如图6.1所示)。然而,最近的研究表明,二氧化碳的速率是由海洋和大气中的删除土地下沉也可能下降(Canadell et al ., 2007;卡蒂瓦拉et al ., 2009)。这种下降的原因不是很清楚,但是,如果它继续,大气中的二氧化碳浓度上升幅度更大,即使全球二氧化碳排放量保持不变。改善我们的理解和估计当前和预计未来的二氧化碳通量从地球表面,在海洋和陆地上,是一个关键的研究需要(研究需求的最后一章讨论)。
来确定二氧化碳水平变化直接大气测量之前,科学家们研究了空气的组成泡沫被困在冰核从格陵兰岛和南极冰盖中提取。这些惊人的数据,虽然不像林曲线,准确和精确的显示,二氧化碳含量相对稳定几千年来在工业革命之前,不同的窄带265至280 ppm,之后在19世纪后期开始急剧上升(图6.3)。目前的二氧化碳水平的388 ppm是因此几乎高出40%
图6.3二氧化碳的变化在过去的1000年里,在ppm (ppm),从分析获得气泡被困在一个冰核心从法律中提取穹顶在南极洲。数据显示大气中的二氧化碳的急剧上升始于19世纪末期。与二氧化碳排放量激增,硬币cident如图6.1所示。类似其他冰核的数据表明,二氧化碳水平保持在260和285 ppm过去10000年了。来源:Etheridge et al。(1996)。
图6.3二氧化碳的变化在过去的1000年里,在ppm (ppm),从分析获得气泡被困在一个冰核心从法律中提取穹顶在南极洲。数据显示大气中的二氧化碳的急剧上升始于19世纪末期。与二氧化碳排放量激增,硬币cident如图6.1所示。类似其他冰核的数据表明,二氧化碳水平保持在260和285 ppm过去10000年了。来源:Etheridge et al。(1996)。
比工业化前的条件(通常为280 ppm)。在进一步讨论细节在下一节中,数据从更长的冰芯从格陵兰岛和南极冰的心sheets-the底部形成的含有冰几十万年ago-indicate当前二氧化碳水平高于他们已经至少有800000年了。
总的来说,二氧化碳的原位测量在过去的几十年里,冰核测量二氧化碳的急剧上升自工业革命以来和详细的估计二氧化碳源和汇提供令人信服的证据表明,二氧化碳含量增加,人类活动的结果。然而,额外的证据,使得人类的起源二氧化碳升高几乎肯定的:测量二氧化碳分子的同位素丰度的直接化学性质根据CO2-indicate的来源的不同,大部分多余的二氧化碳在大气中源自数百万年的来源。这样大量的唯一来源“化石”碳煤、石油和天然气(Keeling et al ., 2005)。
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