5b. Menneskene forstyrrer karbonsyklusen

Dette er et referat fra Andrew Dessler (se kilde nedenfor). Vi forstyrrer den naturlige karbonsyklusen på mange måter, og den største forstyrrelsen er at vi nå tar ut de plantene som ble begravet i sedimenter så raskt at de ikke rakk å brytes ned. Det er dette vi kaller kull, olje og gass. Vi bruker energien og slipper ut CO₂ som har vært fanget i hundrevis av millioner år i et tempo som endrer verdens klima raskere enn noen gang tidligere.

Hvor mye ekstra karbon har vi egentlig sluppet ut?

Hvis vi hadde latt de fossile energikildene bli trygt under bakken der de var, ville CO₂ bli sluppet ut i løpet av mange millioner år via naturlige geologiske prosesser. Menneskene tar ut og forbruker brennbar olje og gass i et tempo som kan ta pusten fra en. I løpet av få hundre år har vi sluppet ut det som ville tatt mange millioner år å bli sluppet ut via naturlige prosesser. Fra 2002 – 2011 ble det sluppet ut 8,3 Mrd.tC/år, dette er mere enn 80 ganger den naturlige utslippshastigheten av karbon fra bergarter til atmosfæren.

I den samme perioden var det ekstra utslippet av CO₂ fra endring av arealbruk ca. 0,9 Mrd.tC/år. Dette er en tiendedel av utslippet fra olje, kull og gass og inkluderer avskoging og oppgraving av myr og andre våtmarker.

De svarte pilene viser den naturlige karbonsyklusen som ble beskrevet i forrige innlegg. De grå pilene illustrerer hvor det ekstra utslippet av CO₂ pga. menneskers aktivitet de siste par hundre år fordeler seg mellom atmosfære, land og hav

• B er avskoging og annen endring av arealbruk
• C er økt absorbering av karbon i alt levende på land
• D er økt absorbering av karbon i havet.
• Den øverste grå pilen med 8 Mrd.tC/år fra bergarter til atmosfæren er fossile energikilder som ble begravet for hundrevis av millioner år siden.

I tillegg til CO₂ inneholder også de fossile energikildene andre forurensinger som svovel som ender opp som surt regn.

Ved å se på disse tallene er det tydelig at bruk av fossile energikilder til energi utgjør den totalt dominerende økningen i CO₂ utslipp.

Er det noen endring på hvor fort vi slipper ut CO₂?

Kurvene nedenfor viser antall ppm CO2 i atmosfæren på y-aksen og årene på x-aksen.

Figuren viser at de siste 10.000 årene har CO₂ innholdet i atmosfæren holdt seg veldig stabilt mellom 250 og 280 ppm, helt til for 250 år siden da stigningen begynte. Ved å se på den nedre kurven er det tydelig at stigningen begynte så smått i 1800. Dette sammenfaller med den industrielle revolusjon da utbredt forbrenning av fossile energikilder startet. Fra 1800 til nå er det steget med 120 ppm CO₂ i atmosfæren. De første 60 ppm tok 200 år, mens vi har klart de siste på bare 35 år.

På 50-tallet var det en årlig stigning av CO₂ fra ½ til 1 ppm i året, mens det etter år 2000 har vært en stigning på 1,5 til 2,5 ppm pr. år.

Som beskrevet i forrige innlegg om den naturlige karbonsyklusen er det balanse mellom CO₂ som er løst i havet og det som befinner seg i atmosfæren. Det er også en balanse mellom CO₂ i alt levende (biosfæren) på land og i atmosfæren.

I årene 2002 til 2011 ble det sluppet ut i gjennomsnitt 9,2 Mrd.tC/år til atmosfæren, men økningen av CO₂ i atmosfæren var «bare» 4,3 Mrd.tC/år. Halvparten av den «manglende» CO₂ ble løst i havet, og den andre halvparten var tilvekst på land. Vitenskapen diskuterer akkurat hvilken del av biosfæren på land som har tatt opp i seg dette ekstra karbonet. Dette representeres av «grå pil C» i starten av innlegget. Vi kan beregne denne fordelingen fordi det som går til plantevekst produserer oksygen ved fotosyntese, mens det som går til havet ikke endrer oksygeninnholdet.

Hva skjer fremover?

Helt til nå har halvparten av den ekstra CO₂-mengden som vi mennesker har sluppet ut blitt tatt opp av havet og planter på land. Det er ukjent om vi vil nå et metningspunkt og opptaket vil avta, eller om det kanskje vil øke. Hvis opptaket stopper opp vil temperaturen stige mye raskere med det samme utslippet.

I gjennomsnitt stiger CO₂-innholdet i atmosfæren år for år, men det er store variasjoner fra det ene enkeltåret til det neste. I 1998 økte CO2 innholdet i atmosfæren med 3 ppm, mens det var mindre enn 1 ppm året etter. Dette skyldes i hovedsak El Niño som gir store endringer med hensyn til hvor det er regnvær og hvor det er tørke. Dette medfører stor forskjell på hvor mye plantene vokser, og dermed hvor mye CO₂ de tar opp.

Hvordan vet vi hvor den økede CO2 i atmosfæren kommer fra?

I de siste 50 årene har vi visst hvor mye menneskene slipper ut av CO2, og vi har målt hvor mye CO2 innholdet har økt i atmosfæren og hva det består av.

Et karbonatom har 6 protoner og 12, 13 eller 14 nøytroner. 99% av karbonet på jorda er karbon-12, og det er dette plantene foretrekker når de vokser. Det betyr også at fossile brennstoff som olje og gass som består at planterester inneholder karbon-12. I havet og i magma er det en større andel karbon-13. Det kan måles at økningen av CO₂ i atmosfæren har karbon-12, og kilder som vulkanutbrudd og havet kan utelukkes.

Karbon-14 produseres i atmosfæren når et nøytron fra kosmisk stråling treffer et atom av nitrogen-14. Det omdanner seg selv til carbon-14 og slipper ut et proton. Med radioaktiv karbondatering kan man bestemme alderen på et karbonmateriale fordi man kjenner halveringstiden av karbon-14. Fossile energikilder er ikke radioaktive. Det betyr at de har ligget så lenge under bakken at all karbon-14 er forsvunnet. Målinger av den økte mengden CO₂ i atmosfæren viser at den ikke inneholder karbon-14. Dette er enda et bevis på at kilden til økningen i CO₂ i all hovedsak er gass, olje og kull.

Hvorfor skal vi bry oss om CO2 fra olje når det er så mye mer som kommer fra mennesker, dyr, planter og bakterier.

Saken av den er at når vi sår et frø, så gror det en plante og tar opp CO2 fra atmosfæren. Hvis en geit eller ku eller bakterier eller vi mennesker spiser denne planten så blir den fordøyd og produserer energi slik at vi kan bevege oss og slipper ut CO2. Dette er den samme mengden CO2 som ble tatt opp fra atmosfæren noen måneder tidligere.   Dette gir en sesongvariasjon av CO2 mengden i atmosfæren på ca 6-7ppm, men den påvirker ikke CO2 nivået på lang sikt. Det er kun når vi endrer arealbruken eksempelvis ved å grave opp myrer eller fjerning av skogen at det blir en netto økning av CO2 i atmosfæren. Ved å se på den midterste figuren i dette innlegget en gang til ser vi at det har vært et stabilt CO2 innhold i atmosfæren i de siste 10.000 årene, fram til ca. 1800. I denne perioden var det mange dyr og mennesker som levde og slapp ut CO₂ til atmosfæren, uten at det ble økning.

Hva skjer med CO2 når det først er sluppet ut i atmosfæren

Vi tenker oss at en stor mengde CO2 slippes ut i atmosfæren. Planter på land og blandingslaget av havet tar opp 40 % av mengden i løpet av de første 20 årene. Å ta ut ytterligere karbon krever at de transporteres ned i de dypere delene av havet, og her er oppholdstiden 400 år.

Etter disse 400 år er det fremdeles 25 % av CO2-pulsen igjen i atmosfæren. For å komme lenger ned i CO2 er det nødvendig at karbon løst i havet reagerer med sedimentene i havet som består av kalsiumkarbonat. Denne prosessen tar lang tid, og etter 10.000 år er det fortsatt 15 % av CO₂ pulsen igjen i atmosfæren.

De siste 15% av karbonpulsen fjernes ved kjemisk forvitring slik det ble beskrevet i forrige innlegg. Dette er en svært langsom prosess, og det vil ta noen hundre tusen år før CO₂ pulsen er fjernet fra atmosfæren.

Metan

Metan er omtrent 20 ganger kraftigere drivhusgass enn CO₂ og 25 % av den temperaturøkningen vi i dag ser på jorda skyldes metan.

Både naturlige og menneskeskapte prosesser slipper ut metan. Ca. 60 % av de menneskeskapte utslippene er fra søppelfyllinger og jordbruk. Den største delen av dette er fra drøvtyggerne, storfe, sauer og geiter som slipper ut metan under fordøyelsen.

Den nest største delen er fra søppelfyllingene. Utslipp fra rismarkene er den 3dje største menneskeskapte metanutslippet. Andre menneskeskapte metanutslipp er lekkasjer fra petroleumsindustri, og ved brenning av skog og annet plantemateriale, selv om dette gir mest CO₂.

Det meste av det naturlige metanutslippet er fra våtmarker og i år 2000 var det omtrent like mye som det menneskeskapte. Økningen av metan startet 1800, slik som økningen av CO₂.

Metan fjernes fra atmosfæren ved oksydering til CO₂ og vanndamp. I gjennomsnitt tar det 10 år før et metanmolekyl er omdannet til CO₂. Dette innebærer at i løpet av få tiår etter at vi stopper utslippene av metan vil all menneskeskapt metan være forsvunnet fra atmosfæren, så dette er helt annerledes enn CO2.

Ordforklaring:

Endring av arealbruk medfører økt utslipp av CO₂ og inkluderer avskoging og oppgraving av myr og andre våtmarker.

Kilde

Over er en kortversjon i dagligspråk av siste del av kapittel 5 i universitetslæreboka: INTRODUCTION TO MODERN CLIMATE CHANGE / Andrew Dessler, Texas A&M University, (second Edition 2016) Innlegget er skrevet etter en avtale med Andrew.  Forelesning

Britas egne kommentarer

Det at vi mennesker forstyrrer karbonsyklusen i den grad vi gjør betyr at vi går inn i en usikker framtid. Hvis vi ombestemmer oss, og endrer hvordan vi forholder oss til karbon i verden kan det bli skikkelig bra.

Jeg har en drøm om at vi i vår vakre verden skal få en framtid der det er godt å bo for alle. Vi tar vare på hverandre og gjør det som er best for oss som menneskehet, og alle deler av naturen. Det betyr at vi også tenker på de som ikke er født enda, og de som bor på den andre siden av jordkloden.

Jeg er helt sikker på at det er mulig å få en slik framtid hvis vi vil det. Tenk om vi nå starter å lage handlingsplaner og retningslinjer som tar vare på verden og oss mennesker? Tenk når det blir slutt på skillelinjene mellom folk, og slutt på all undertrykking?

Jeg vil gjerne høre fra deg i kommentarfeltet. Skriv navn og epost hvis du vil høre fra meg når jeg skriver neste innlegg.