无机碳酸盐碳沉积水槽化石燃料二氧化碳
来看看碳酸盐岩进入温室水槽照片,我们回顾序列不同的命运降临二氧化碳释放到大气中通过燃烧等人为活动ios版雷竞技官网入口 和水泥生产(图6.4)。一些从大气中添加二氧化碳可能会相对较快地删除和被陆地生物圈的结果”CO2施肥营养盐限制植物生产力的(尽管可能限制这种效应的重要性;看到Hymus和Valentini,第2章,本卷)以及森林再生和土地利用的变化练习。据估计,目前市面上100 - 180 Pg C可能已经以这种方式被移除,相当于28 - 50%的总排放量从化石燃料和水泥生产(Sabine et al ., 2004)。二氧化碳水槽操作的时间表是几年到几十年(地上植被响应)世纪(土壤碳排放清单调整)。与此同时,二氧化碳溶解在海洋表面。如果大海没有循环或混合和溶解CO2仍然二氧化碳(aq)(见框6.1),海洋表面会很快进入平衡与大气没有吸收多少人为二氧化碳。幸运的是,海洋动力学和二氧化碳化学很简单,使海洋成为强大的碳汇(Sabine和费利,第3章,本卷)。然而,一旦化石燃料排放到大气中已经停止,这意味着封存,称为“海洋入侵”,不能继续下去。首先,海洋无法有效地存储额外的溶解碳大气中的二氧化碳,农用地更高
(一) |
二氧化碳 |
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二氧化碳 |
f, f - - - - - - |
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水+二氧化碳- + C 2°(<问 |
- > 2 hco3 ( |
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化石燃料的二氧化碳释放到大气中在海洋表层水溶解,均衡的时间表10°年。 |
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同时陆地生物圈(目前)充当净碳汇二氧化碳。 |
在101 - 102年的时间尺度,二氧化碳丰富海洋表层水混合到室内。
然而,随着地球表面变暖,陆地生物圈可能变成一个净源的二氧化碳到大气中。
在101 - 102年的时间尺度,二氧化碳丰富海洋表层水混合到室内。
然而,随着地球表面变暖,陆地生物圈可能变成一个净源的二氧化碳到大气中。
在缺乏进一步的化石燃料排放,大气中最终将平衡与整个海洋,剩下大约34%的人为二氧化碳排放在大气中。4167 Gt C化石燃料的燃烧,这是641 ppm高于工业化前的二氧化碳浓度。
图6.4。固碳机制(我)。面板(a)通过(c)说明碳吸收的途径操作时间表年(101年)的世纪》(102)——海洋入侵和CO2施肥的陆地生物圈。
在缺乏进一步的化石燃料排放,大气中最终将平衡与整个海洋,剩下大约34%的人为二氧化碳排放在大气中。4167 Gt C化石燃料的燃烧,这是641 ppm高于工业化前的二氧化碳浓度。
图6.4。固碳机制(我)。面板(a)通过(c)说明碳吸收的途径操作时间表年(101年)的世纪》(102)——海洋入侵和CO2施肥的陆地生物圈。
trations。其次,一旦CO2-enriched地表水喜忧参半深度和整个海洋,出气之前吸收的二氧化碳将会平衡从大气中吸收的速度。一旦发生这种情况,消除人为二氧化碳的海洋将停止和海洋和大气可以在“平衡”。
我们使用一个计算机模型的大气碳循环(见框6.2)来说明海洋入侵和流程的重要性在第三章讨论。这将给我们的一个基准比较地质下沉的相对重要性。预测的进化的大气中的二氧化碳,以应对未来的二氧化碳排放轨迹(图6.5)和海洋入侵水槽的操作图6.5 b所示。总共发布(燃烧)的4167 Pg C(图6.5)和全球气候在现代国家(即全球温度不允许回应二氧化碳上升),最终的大气中的二氧化碳浓度达到raybet雷竞技最新919 ppm。这相当于2007 Pg C;~ 1400 Pg C超过工业革命前量(在C。1765)。因此,海洋已经释放总量的66%多一点,碳酸氢根离子存储主要的形式(HCO -)(在图6.5摄氏度),大气中剩余的。我们没有考虑任何净吸收(或释放)陆地生物圈的计算。
一个警告,这个评估的分数化石燃料二氧化碳封存的海洋入侵实际上下降随着总燃烧。换句话说,如果我们选择了一个更小的碳量超过4167 Pg C,被海洋入侵比例将超过66%。海洋入侵被发现占80.7%的化石燃料释放时只有874 Pg C,但69.7%的化石燃料释放时4550 Pg C在海洋碳循环中大气环流模式(GCM)(阿切尔et al ., 1997年,1998年)。高端的结果阿切尔二氧化碳释放et al .(1998)也与我们在这里获得什么,~ 3%的差异反映的变化表示两者之间的海洋环流和海洋碳循环模式。第二个警告是,没有海洋环流的变化,海洋生物生产力或表面温度尚未考虑。
因为二氧化碳溶解度降低温度升高时(齐伯Wolf-Gladrow, 2001),海洋表面由于变暖
6.2箱。“精灵”碳循环模型。
计算机模型的细节用来说明不同的途径和机制,二氧化碳封存不是本章讨论的核心:“保留尊重要么香肠的模型,一个不能看那么仔细地进入他们中的任何一个”(2001年Ridgwell,改编自一个备注归因于奥托·冯·俾斯麦,1日德意志帝国的财政大臣,1871 - 1890)。然而,我们包括简要概述模型的完整性。
量化海洋吸收大气中的二氧化碳,我们使用GENIE-1 (Ridgwell et al ., 2006)耦合的科学模型,开发的“精灵”地球系统模拟计划(raybet雷竞技最新www.genie.ac.uk)。气候模型raybet雷竞技最新中描述的组件是完全爱德华兹和沼泽(2005年,引用其中)。简而言之,这是一个粗分辨率(即低)的摩擦地转的环流模式(爱德华兹和牧羊犬,2002)耦合到一个2 d能源/水分平衡模型大气组件(韦弗et al ., 2001)包括一个简单的热力学和海冰的动态表征。集合卡尔曼滤波的这个模型被用来校准,从而达到一个合理的现代气候的模拟(哈格里夫斯et al ., 2004)。raybet雷竞技最新
(海洋)的生物地球化学组成部分GENIE-1模型计算(主要是垂直)的示踪剂浓度再分配发生迅速相对海洋运输的大型流通。这种情况通过移除从解决方案的营养(PO4)一起溶解无机碳(DIC)和碱性(碱性)阳光海洋表面层(透光层)的生物活性。由此产生的颗粒物的出口海洋内部受到补充矿质过程,释放溶解组成物种回到海洋(但在更大的深度)。示踪剂的进一步再分配发生通过与大气中气体交换以及由于溶解有机物的创建和销毁。一个卡尔曼滤波器还用于校准的生物地球化学模型(和繁殖观察三维分布的磷酸盐和海洋中碱度)(Ridgwell et al ., 2006)。
量化碳酸盐岩埋藏的重要性和作用的地质碳汇,GENIE-1模型进一步扩展,包括海洋地球化学相互作用的表示和深海沉积物(Ridgwell, 2001)。这个扩展计算碳酸钙达到的分数(如果有的话)的海底沉积物中保存并埋葬,并描述了全额Ridgwell和哈格里夫斯(新闻)。也计算量(率)的沉积物中碳酸盐先前埋可以溶解中和化石燃料二氧化碳。
GENIE-1模型是唯一适合化石燃料二氧化碳的长期命运的分析,因为它可以模拟1000多年在CPU时间小于1 h,并达到这个速度“正常”基于linux的电脑。(一些高分辨率和更详细的气候模型要用一年的超级计算机时间。)raybet雷竞技最新另一个重要特性是,气候可以与碳循环交互(即气候变化响应在大气中的二氧raybet雷竞技最新化碳),允许“反馈”量化的重要性(例如Ridgwell et al ., 2006 b)。例如,如果大气中二氧化碳的增加之间的正反馈和海洋表面温度变暖不是考虑,大量的二氧化碳被海洋从大气中可能overpredicted ~ 10%(见图6.5)。
二氧化碳被添加到模型来模拟人为二氧化碳排放的气氛。我们选择了一个假想的时程的化石燃料的消耗和燃烧4167 Pg C(图6.5),类似于“4 kfast”场景的莱顿(2000)。此前IS92a“照常营业”到2100年,紧随其后的是一个线性减少排放消耗所有传统的化石燃料储备(煤炭、石油、天然气)~ 4000 Pg C的总量4167 Pg C碳释放到大气中,3 784 Pg C从2000年开始发布。这个场景瀑布介于“A22”(3028 Pg C)和“A23”(4550 Pg C)场景分析阿切尔et al。(1998),并略低于5270 Pg C场景卡尔德拉受雇于和Wickett (2003)。如果“异域风情”化石燃料,包括甲烷气水包合物,是剥削,总化石燃料释放可能高达15000 Pg C (Hasselmann et al ., 2003)。化石燃料向大气中二氧化碳排放量到2000年预计增加海洋+大气中碳的库存在实验中当大气中的二氧化碳被迫符合观察二氧化碳浓度轨迹——恩庭et al。(1990)直到1994年,Keeling和沃尔夫(2005)。
1400 -
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1800年
-h-4 2000 2200
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图6.5。模型分析化石燃料二氧化碳的吸收的海洋。(一)时程的二氧化碳排放到大气中规定的模型(见6.2)。从1 765年到2000年,排放轨迹推导出与观察到的轨迹相一致的大气二氧化碳(恩庭et al ., 1994;Keeling和沃尔夫,2005)。注意,这些人为排放量计算的净吸收的陆地生物圈(即如果地面40生物圈作为碳汇在这个区间,二氧化碳排放量将被低估)。(b)模型预测轨迹的大气二氧化碳(假设没有terrrestrial生物圈的变化)。实线显示预测大气二氧化碳与气候和海洋表面温度保持不变。raybet雷竞技最新虚线显示允许碳循环和气候的影响相互作用并产生二氧化碳和表面温度之间的“反馈”。raybet雷竞技最新(c)预测海洋的不同组件的进化DIC水库:二氧化碳(aq) HCO -和COii。 Note the different y-axis
1800年
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3000年
4 k 5 k 6 k 7 k 8 k 9 k 10 k 20 k 30 k 40 k
图6.5。模型分析化石燃料二氧化碳的吸收的海洋。(一)时程的二氧化碳排放到大气中规定的模型(见6.2)。从1 765年到2000年,排放轨迹推导出与观察到的轨迹相一致的大气二氧化碳(恩庭et al ., 1994;Keeling和沃尔夫,2005)。注意,这些人为排放量计算的净吸收的陆地生物圈(即如果地面40生物圈作为碳汇在这个区间,二氧化碳排放量将被低估)。(b)模型预测轨迹的大气二氧化碳(假设没有terrrestrial生物圈的变化)。实线显示预测大气二氧化碳与气候和海洋表面温度保持不变。raybet雷竞技最新虚线显示允许碳循环和气候的影响相互作用并产生二氧化碳和表面温度之间的“反馈”。raybet雷竞技最新(c)预测海洋的不同组件的进化DIC水库:二氧化碳(aq) HCO -和COii。 Note the different y-axis
尺度用于有限公司,aql和二氧化碳-(底部面板c)和HCO - c)(顶部的面板。
更强的温室效应也会使海洋入侵有效降低接收器(特纳et al ., 2001;见第三章)。这种效应创造了一个“反馈回路”(看到伯纳,1999;Ridgwell, 2003);高温导致更多的二氧化碳在大气中,使一个更强大的温室效应导致更高的温度,等等。在这种情况下,反馈有一个积极的迹象,和行为放大一个初始扰动的影响(在我们的例子中,化石燃料的二氧化碳的释放)。如果我们现在考虑二氧化碳和气候之间的反馈模型,最后(稳态)的总排放量被大海下降到60%,剩余1037 ppraybet雷竞技最新m留在大气中(图6.5 b)。2050削弱海洋入侵水槽由于二氧化碳和气候之间的反馈GENIE-1这里使用模型(框6.2)~ 13%,相比之下,~ 24%特纳et al .(2001),发raybet雷竞技最新现最有可能反映了海洋环流的差异反应表面变暖(和淡化)。
没有其他碳汇操作,因此我们的长期未来看上去明显温暖的一面;全球海洋表面温度是23.1°C, ~ 4.5°C温暖比工业化前状态的模型(18.6°C)。把这一些角度来看,2005年值是19.2°C模型中;只有0.6°C高于工业化前的估计。这种情况将持续下去。有重要意义的残余大气化石燃料的比例和程度的长期稳定格陵兰和温室效应南极冰盖和甲烷水合物在大陆边缘沉积物(阿切尔和巴菲特,2004),以及爆发的时机下一个冰河时代(弓箭手和Ganopolski, 2005)。
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