lovesouthernsocial.com

Karbon çevrimleri, karbon elementinin farklı ortamlardaki yer değiştirme hareketleridir.

Mitchell Griest tarafından düzenlenmiş ve yeniden boyutlandırılmış resim, Unsplash'ta mevcuttur

Karbon döngüleri, karbon elementinin kayalar, topraklar, okyanuslar ve bitkiler dahil olmak üzere farklı ortamlarda yer değiştirme hareketleridir. Bu, atmosferde tamamen birikmesini önler ve Dünya'nın sıcaklığını dengeler. Jeoloji için iki tür karbon döngüsü vardır: yüz binlerce yıl süren yavaş ve onlarca ila 100.000 yıl süren hızlı.

karbon

Karbon, kayalarda ve daha az ölçüde toprakta, okyanusta, sebzelerde, atmosferde, canlıların ve nesnelerin organizmasında bol miktarda bulunan kimyasal bir elementtir. Yıldızlarda dövülür, evrendeki en bol dördüncü elementtir ve bildiğimiz gibi Dünya'daki yaşamın sürdürülmesi için gereklidir. Ancak, aynı zamanda önemli bir sorunun nedenlerinden biridir: iklim değişikliği.

Çok uzun zaman ölçeklerinde (milyonlarca ila on milyonlarca yıl), tektonik plakaların hareketi ve karbonun Dünya'nın iç kısmına girme hızındaki değişiklikler küresel sıcaklığı değiştirebilir. Dünya, Kretase'nin aşırı sıcak iklimlerinden (yaklaşık 145 ila 65 milyon yıl önce) Pleistosen'in buzul iklimlerine (yaklaşık 1.8 milyon ila 11.500 yıl önce) kadar son 50 milyon yılda bu değişime uğradı.

yavaş döngü

Bir dizi kimyasal reaksiyon ve tektonik aktivite yoluyla, yavaş yavaş oluşan karbon döngüsünde karbonun kayalar, toprak, okyanus ve atmosfer arasında hareket etmesi 100 ila 200 milyon yıl sürer. Ortalama olarak, bir yılda on ila 100 milyon ton karbon yavaş döngüden geçer. Karşılaştırma için, atmosfere insan karbon emisyonları 10 milyar ton civarındayken, hızlı karbon döngüsü yılda 10 milyardan 100 milyar karbona çıkıyor.

Karbonun atmosferden litosfere (kayalara) hareketi yağmurla başlar. Atmosferik karbon, suyla birleşerek, yağmur yoluyla yüzeyde biriken karbonik asidi oluşturur. Bu asit, kimyasal ayrışma adı verilen bir süreçte kayaları çözerek kalsiyum, magnezyum, potasyum veya sodyum iyonlarını serbest bırakır. Bu iyonlar nehirlere ve nehirlerden okyanusa taşınır.

• Okyanusları kirleten plastiğin kaynağı nedir?
• Okyanus asitlenmesi: gezegen için ciddi bir sorun

Okyanusta, kalsiyum iyonları bikarbonat iyonlarıyla birleşerek antasitlerdeki aktif bileşen olan kalsiyum karbonatı oluşturur. Okyanusta, çoğu kalsiyum karbonat, kabuk oluşturan (kireçleyici) organizmalar (mercanlar gibi) ve planktonlar (kokolitoforlar ve foraminiferler gibi) tarafından üretilir. Bu organizmalar öldükten sonra deniz tabanına batarlar. Zamanla, kabuk ve tortu katmanları sıkıştırılır ve kayalara dönüşür, karbon depolar ve kireçtaşı gibi tortul kayaçlara yol açar.

Karbonat kayalarının yaklaşık %80'i bu şekilde üretilir. Geriye kalan %20'lik kısım ise ayrışmış canlılardan kaynaklanan karbon (organik karbon) içermektedir. Isı ve basınç, karbon bakımından zengin organik materyali milyonlarca yıl boyunca sıkıştırarak şeyl gibi tortul kayaçlar oluşturur. Özel durumlarda, ölü bitkilerden gelen organik maddeler hızla biriktiğinde ve ayrışma için zaman olmadığında, organik karbon katmanları şeyl gibi tortul kayaçlar yerine petrol, kömür veya doğal gaz haline gelir.

Yavaş döngüde, karbon volkanik aktivite yoluyla atmosfere geri döner. Çünkü yerküre ve okyanus kabuğunun yüzeyleri çarpıştığında biri diğerinin altına batar ve taşıdığı kaya aşırı ısı ve basınç altında erir. Isıtılmış kaya, silikat minerallerine yeniden birleşerek karbondioksiti serbest bırakır.

• Karbon Dioksit: CO2 nedir?

Volkanlar patladığında gazı atmosfere atar ve dünyayı silisli kayalarla kaplayarak döngüyü yeniden başlatır. Volkanlar yılda 130 ila 380 milyon metrik ton karbondioksit yayar. Karşılaştırma için, insanlar yılda yaklaşık 30 milyar ton karbondioksit yayar - yanardağlardan 100 ila 300 kat daha fazla - yanan fosil yakıtlar.

• Alkol mü, benzin mi?

Artan volkanik aktivite nedeniyle atmosferde karbondioksit yükselirse, örneğin, sıcaklıklar yükselir ve daha fazla yağmura yol açar, bu da daha fazla kayayı çözer ve sonunda okyanus tabanında daha fazla karbon biriktiren daha fazla iyon oluşturur. Yavaş karbon döngüsünü yeniden dengelemek birkaç yüz bin yıl alır.

Bununla birlikte, yavaş döngü aynı zamanda biraz daha hızlı bir bileşen içerir: okyanus. Havanın suyla buluştuğu yüzeyde, karbondioksit gazı atmosferle sürekli değiş tokuş ederek okyanustan çözülür ve dışarı çıkar. Okyanusa girdikten sonra, karbondioksit gazı hidrojeni serbest bırakmak için su molekülleri ile reaksiyona girerek okyanusu daha asidik hale getirir. Hidrojen, bikarbonat iyonları üretmek için kayaların ayrışmasından kaynaklanan karbonat ile reaksiyona girer.

Sanayi çağından önce okyanus, kaya aşınması sırasında okyanusun aldığı karbonla dengede atmosfere karbondioksit yaydı. Bununla birlikte, atmosferik karbon konsantrasyonları arttıkça, okyanus artık atmosferden saldığından daha fazla karbonu uzaklaştırıyor. Binlerce yıl boyunca okyanus, insanların fosil yakıtları yakarak atmosfere saldıkları fazladan karbonun %85'ini emecek, ancak süreç yavaş çünkü suyun okyanusun yüzeyinden derinliklerine hareketiyle bağlantılı.

Bu arada, rüzgarlar, akıntılar ve sıcaklık, okyanusun atmosferden karbondioksiti uzaklaştırma hızını kontrol eder. (Bkz. Dünya Gözlemevi'ndeki Okyanus Karbon Dengesi.) Buzul çağlarının başladığı ve sona erdiği birkaç bin yıl içinde okyanus sıcaklıkları ve akıntılarındaki değişikliklerin karbonu uzaklaştırmaya ve karbonu atmosfere geri kazandırmaya yardımcı olması muhtemeldir.

Hızlı karbon döngüsü

Karbonun hızlı karbon döngüsünden geçmesi için geçen süre, bir ömür boyu ölçülür. Hızlı karbon döngüsü, temel olarak karbonun Dünya'daki veya biyosferdeki yaşam formları boyunca hareketidir. Her yıl yaklaşık 1.000 ila 100.000 milyon metrik ton karbon hızlı karbon döngüsünden geçer.

Karbon, görünüşte sonsuz karmaşık organik moleküller dizisinde birçok bağ (atom başına dörde kadar) oluşturma yeteneği nedeniyle biyolojide önemli bir rol oynar. Birçok organik molekül, diğer karbon atomlarıyla güçlü bağlar oluşturan, uzun zincirler ve halkalar halinde birleşen karbon atomları içerir. Bu tür karbon zincirleri ve halkaları, canlı hücrelerin temelidir. Örneğin DNA, bir karbon zinciri etrafında inşa edilmiş iç içe iki molekülden oluşur.

Uzun karbon zincirlerindeki bağlar çok fazla enerji içerir. Akımlar ayrıldığında, depolanan enerji serbest bırakılır. Bu enerji, karbon moleküllerini tüm canlılar için mükemmel bir yakıt kaynağı yapar.

Bitkiler ve fitoplankton, hızlı karbon döngüsünün ana bileşenleridir. Fitoplankton (okyanustaki mikroskobik organizmalar) ve bitkiler, karbondioksiti hücrelerine emerek atmosferden alırlar. Bitkiler ve plankton, güneşten gelen enerjiyi kullanarak karbondioksit (CO2) ve suyu birleştirerek şeker (CH2O) ve oksijen oluşturur. Kimyasal reaksiyon şu şekildedir:

CO2 + H2O + enerji = CH2O + O2

Karbon bir bitkiden hareket edip atmosfere geri dönebilir, ancak hepsi aynı kimyasal reaksiyonu içerir. Bitkiler, büyümek için gereken enerjiyi elde etmek için şekeri parçalar. Hayvanlar (insanlar dahil) bitkileri veya planktonları yerler ve enerji için bitkinin şekerini parçalar. Bitkiler ve planktonlar ölür ve çürür (bakteriler tarafından yenir) veya ateş tarafından tüketilir. Her durumda oksijen, su, karbondioksit ve enerji açığa çıkarmak için şekerle birleşir. Temel kimyasal reaksiyon şöyle gider:

CH2O + O2 = CO2 + H2O + enerji

Dört işlemin tamamında, reaksiyonda salınan karbon dioksit genellikle atmosferde son bulur. Hızlı karbon döngüsü, bitki yaşamıyla o kadar yakından bağlantılıdır ki, büyüme mevsimi, karbondioksitin atmosferde nasıl yüzdüğü ile görülebilir. Kuzey Yarımküre kışında, birkaç kara bitkisi büyürken ve birçoğu çürürken, atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonları artar. İlkbaharda bitkiler yeniden büyümeye başladığında konsantrasyonlar düşer. Sanki Dünya nefes alıyor.

Karbon döngüsündeki değişiklikler

Rahatsız edilmeden bırakılan hızlı ve yavaş karbon döngüleri, atmosferde, karada, bitkilerde ve okyanusta nispeten sabit bir karbon konsantrasyonu sağlar. Ancak herhangi bir şey bir rezervuardaki karbon miktarını değiştirdiğinde, etki diğerlerinde dalgalanır.

Dünyanın geçmişinde, iklim değişikliğine tepki olarak karbon döngüsü değişti. Dünya'nın yörüngesindeki değişiklikler, Dünya'nın Güneş'ten aldığı enerji miktarını değiştirir ve Dünya'nın mevcut iklimi gibi bir buzul çağları döngüsüne ve sıcak dönemlere yol açar. (Bkz. Milutin Milankovitch) Kuzey Yarımküre'nin yazları soğuduğunda ve yeryüzünde buz biriktiğinde buzul çağları gelişti ve bu da karbon döngüsünü yavaşlattı. Bu arada, daha düşük sıcaklıklar ve artan fitoplankton büyümesi de dahil olmak üzere çeşitli faktörler, okyanusun atmosferden çıkardığı karbon miktarını artırmış olabilir. Atmosferik karbondaki düşüş daha fazla soğumaya neden oldu. Benzer şekilde, 10.000 yıl önceki son Buzul Çağı'nın sonunda, sıcaklıklar ısındıkça atmosferdeki karbondioksit önemli ölçüde arttı.

Dünya'nın yörüngesindeki değişiklikler, öngörülebilir döngülerde sürekli oluyor. Yaklaşık 30.000 yıl içinde, Dünya'nın yörüngesi, Kuzey Yarımküre'deki güneş ışığını son buzul çağına yol açan seviyelere indirecek kadar kaymış olacak.

Günümüzde karbon döngüsündeki değişimler insanlar sayesinde olmaktadır. Fosil yakıtları yakarak ve ormanları yok ederek karbon döngüsünü bozuyoruz.

Ormansızlaşma gövdelerde, gövdelerde ve yapraklarda depolanan karbonu serbest bırakır - biyokütle. Bir ormanı temizleyerek, büyüdükçe atmosferden karbon alacak olan bitkiler ortadan kaldırılır. Ormanları daha az karbon depolayan monokültür ve meralarla değiştirmek için dünya çapında bir eğilim var. Ayrıca, çürüyen bitki maddelerinden atmosfere karbon salan toprağı da açığa çıkarıyoruz. Şu anda insanlar, arazi kullanımı değişiklikleri yoluyla her yıl atmosfere bir milyar tondan az karbon salıyor.

İnsan müdahalesi olmadan, fosil yakıtlardan gelen karbon, yavaş karbon döngüsünde milyonlarca yıl boyunca volkanik aktivite yoluyla yavaşça atmosfere sızacaktı. Kömür, petrol ve doğal gazı yakarak süreci hızlandırıyor, her yıl atmosfere çok miktarda karbon (birikmesi milyonlarca yıl süren karbon) salıyoruz. Bunu yaparak karbonu yavaş döngüden hızlı döngüye taşıyoruz. 2009 yılında insanlar fosil yakıtları yakarak atmosfere yaklaşık 8,4 milyar ton karbon saldı.

Sanayi Devrimi'nin başlangıcından bu yana, insanlar fosil yakıtları yakmaya başladığında, atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonları %39'luk bir artışla milyonda 280 parçadan milyonda 387 parçaya yükseldi. Bu, atmosferdeki her milyon molekül için 387'sinin şu anda karbondioksit olduğu anlamına geliyor - iki milyon yıldaki en yüksek konsantrasyon. Metan konsantrasyonları, 1750'de milyarda 715 parçadan 2005'te milyarda 1.774 parçaya, en az 650.000 yılın en yüksek konsantrasyonuna yükseldi.

Karbon döngüsünü değiştirmenin etkileri

Resim: Karbon Döngüleri - NASA

Tüm bu ekstra karbonun bir yere gitmesi gerekiyor. Şimdiye kadar karasal ve okyanus bitkileri atmosferdeki ekstra karbonun %55'ini emmiş, yaklaşık %45'i ise atmosferde kalmıştır. Sonunda, toprak ve okyanuslar fazladan karbondioksitin çoğunu emer, ancak %20'ye kadarı binlerce yıl atmosferde kalabilir.

Atmosferdeki fazla karbon gezegeni ısıtır ve kara bitkilerinin büyümesine yardımcı olur. Okyanustaki fazla karbon, suyu daha asidik hale getirerek deniz yaşamını riske atıyor. Bu konu hakkında daha fazla bilgiyi "Okyanusların asitlenmesi: gezegen için ciddi bir sorun" makalesinde bulabilirsiniz.

Atmosfer

Atmosferde bu kadar çok karbondioksit kalması önemlidir çünkü CO2, Dünya'nın sıcaklığını kontrol eden en önemli gazdır. Karbondioksit, metan ve halokarbonlar, Dünya tarafından yayılan kızılötesi enerji (ısı) dahil olmak üzere geniş bir enerji yelpazesini emen ve daha sonra yeniden yayan sera gazlarıdır. Yeniden yayılan enerji her yöne hareket eder, ancak bazıları Dünya'ya dönerek yüzeyi ısıtır. Sera gazları olmasaydı, Dünya -18°C'de donardı. Çok sayıda sera gazı ile Dünya, atmosferin 400°C civarında sıcaklıkları koruduğu Venüs gibi olurdu.

Bilim adamları, her bir sera gazının hangi dalga boylarında emdiğini ve atmosferdeki gazların konsantrasyonunu bildikleri için, her bir gazın küresel ısınmaya ne kadar katkıda bulunduğunu hesaplayabilirler. Karbondioksit, Dünya'nın sera etkisinin yaklaşık %20'sine neden olur; su buharı yaklaşık %50'yi oluşturur; ve bulutlar %25'i temsil eder. Geri kalanına küçük parçacıklar (aerosoller) ve metan gibi daha küçük sera gazları neden olur.

• Aerosol kutuları geri dönüştürülebilir mi?

Havadaki su buharı konsantrasyonları, Dünya'nın sıcaklığı tarafından kontrol edilir. Daha yüksek sıcaklıklar okyanuslardan daha fazla suyu buharlaştırır, hava kütlelerini genişletir ve daha fazla neme yol açar. Soğutma, su buharının yoğunlaşmasına ve yağmur, sulu kar veya kar olarak düşmesine neden olur.

Öte yandan karbondioksit, sudan daha geniş bir atmosfer sıcaklık aralığında gaz olarak kalır. Karbondioksit molekülleri, su buharı konsantrasyonlarını korumak için gereken ilk ısıtmayı sağlar. Karbondioksit konsantrasyonları düştüğünde, Dünya soğur, atmosferden bir miktar su buharı düşer ve su buharının neden olduğu sera ısıtması düşer. Benzer şekilde, karbondioksit konsantrasyonları yükseldiğinde, hava sıcaklığı yükselir ve atmosfere daha fazla su buharı buharlaşır - bu da seranın ısınmasını artırır.

Karbondioksit sera etkisine su buharından daha az katkıda bulunurken, bilim adamları karbondioksitin sıcaklığı belirleyen gaz olduğunu bulmuşlardır. Karbondioksit, atmosferdeki su buharı miktarını ve dolayısıyla sera etkisinin boyutunu kontrol eder.

Artan karbondioksit konsantrasyonları şimdiden gezegenin ısınmasına neden oluyor. Sera gazları yükselirken, ortalama küresel sıcaklıklar 1880'den beri 0,8 santigrat derece (1,4 Fahrenheit) arttı.

Sıcaklıktaki bu artış, mevcut karbondioksit konsantrasyonlarına dayanarak göreceğimiz tek ısınma değil. Okyanus ısıyı emdiği için sera ısıtması hemen gerçekleşmez. Bu, atmosferde bulunan karbondioksit nedeniyle Dünya'nın sıcaklığının en az 0,6 santigrat derece (1 Fahrenhayt) daha artacağı anlamına gelir. Sıcaklıkların bunun ötesine geçme derecesi, kısmen gelecekte atmosfere ne kadar daha fazla karbon saldığına bağlıdır.

okyanus

İnsanların atmosfere saldıkları karbondioksitin yaklaşık %30'u doğrudan kimyasal değişim yoluyla okyanusa yayıldı. Okyanusta karbondioksitin çözülmesi, suyun asitliğini artıran karbonik asit oluşturur. Daha doğrusu, hafif alkali bir okyanus biraz daha az alkali hale gelir. 1750'den beri, okyanus yüzeyinin pH'ı 0.1 düştü, asitlikte %30'luk bir değişiklik.

Okyanus asitlenmesi deniz organizmalarını iki şekilde etkiler. İlk olarak, karbonik asit, bikarbonat oluşturmak için sudaki karbonat iyonlarıyla reaksiyona girer. Bununla birlikte, aynı karbonat iyonları, mercan gibi kabuk oluşturan hayvanların kalsiyum karbonat kabukları oluşturmak için ihtiyaç duyduğu şeydir. Daha az karbonat bulunduğundan, hayvanların kabuklarını inşa etmek için daha fazla enerji harcaması gerekir. Sonuç olarak, kabuklar daha ince ve daha kırılgan hale gelir.

İkincisi, su ne kadar asidikse, kalsiyum karbonatı o kadar iyi çözer.Uzun vadede, bu reaksiyon okyanusun fazla karbondioksiti emmesine izin verecek çünkü daha asidik su daha fazla kayayı çözecek, daha fazla karbonat iyonu salacak ve okyanusun karbondioksiti emme kabiliyetini artıracaktır. Ancak bu arada, daha asidik su, deniz organizmalarının karbonat kabuklarını çözerek onları çekirdeksiz ve zayıf hale getirecektir.

Sera etkisinin bir ürünü olan daha sıcak okyanuslar, en iyi soğuk, besin açısından zengin sularda yetişen fitoplankton bolluğunu da azaltabilir. Bu, okyanusun hızlı karbon döngüsü yoluyla atmosferden karbon çıkarma yeteneğini sınırlayabilir.

Öte yandan, karbondioksit, bitkilerin ve fitoplanktonların büyümesi için gereklidir. Karbondioksitte bir artış, doğrudan sudan karbondioksit alan birkaç fitoplankton ve okyanus bitkisi türünü (deniz otu gibi) gübreleyerek büyümeyi artırabilir. Bununla birlikte, çoğu türe artan karbondioksit mevcudiyeti yardımcı olmaz.

toprak

Karadaki bitkiler, insanların atmosfere verdiği karbondioksitin yaklaşık %25'ini emmiştir. Bitkilerin emdiği karbon miktarı yıldan yıla büyük ölçüde değişir, ancak genel olarak dünyadaki bitkiler, 1960'lardan beri emdikleri karbondioksit miktarını arttırmıştır.Bu artışın sadece bir kısmı doğrudan fosil yakıt emisyonlarının bir sonucu olarak meydana gelmiştir.

Fotosentezde bitki maddesine dönüştürülebilecek daha fazla atmosferik karbondioksit sayesinde bitkiler daha da büyüyebildi. Büyümedeki bu artış karbon gübrelemesi olarak bilinir. Modeller, su kıtlığı gibi başka hiçbir şey büyümelerini sınırlamadığı sürece, atmosferik karbondioksit iki katına çıkarsa bitkilerin yüzde 12 ila 76 daha fazla büyüyebileceğini tahmin ediyor. Ancak bilim adamları, gerçek dünyada bitki büyümesini ne kadar karbondioksitin artırdığını bilmiyorlar çünkü bitkilerin büyümek için karbondioksitten daha fazlasına ihtiyacı var.

Bitkiler ayrıca suya, güneş ışığına ve besinlere, özellikle azota ihtiyaç duyar. Bir bitki bunlardan birine sahip değilse, diğer ihtiyaçlar ne kadar bol olursa olsun büyümez. Bitkilerin atmosferden ne kadar karbon alabileceğinin bir sınırı vardır ve bu sınır bölgeden bölgeye değişir. Şimdiye kadar, karbondioksitli gübrelemenin, bitki mevcut su veya azot miktarında bir sınıra ulaşana kadar bitki büyümesini arttırdığı görülüyor.

Karbon absorpsiyonundaki bazı değişiklikler arazi kullanım kararlarının bir sonucudur. Tarım çok daha yoğun hale geldi, böylece daha az toprakta daha fazla yiyecek yetiştirebiliriz. Yüksek ve orta enlemlerde, terk edilmiş araziler ormana dönüşüyor ve bu ormanlar hem odunda hem de toprakta mahsullerden çok daha fazla karbon depoluyor. Birçok yerde yangınları söndürerek bitki karbonunun atmosfere girmesini önlüyoruz. Bu, odunsu malzemenin (karbonu depolayan) birikmesine izin verir. Tüm bu arazi kullanım kararları, bitkilerin Kuzey Yarımküre'de insanlar tarafından salınan karbonu emmesine yardımcı oluyor.

Ancak tropiklerde ormanlar, genellikle ateş yoluyla temizleniyor ve bu da karbondioksit salıyor. 2008'de ormansızlaşma, tüm insan karbon dioksit emisyonlarının yaklaşık %12'sini oluşturuyordu.

Karasal karbon döngüsündeki en büyük değişikliklerin iklim değişikliği nedeniyle gerçekleşmesi muhtemeldir. Karbondioksit sıcaklıkları artırır, büyüme mevsimini uzatır ve nemi artırır. Her iki faktör de bazı ek bitki büyümesine yol açtı. Bununla birlikte, daha sıcak sıcaklıklar da bitkileri strese sokar. Daha uzun ve daha sıcak bir büyüme mevsimi ile bitkiler hayatta kalmak için daha fazla suya ihtiyaç duyar. Bilim adamları, Kuzey Yarımküre'deki bitkilerin, yüksek sıcaklıklar ve su kıtlığı nedeniyle yaz aylarında yavaş büyüdüğüne dair kanıtlar görüyorlar.

Kuru ve su stresi çeken bitkiler, büyüme mevsimleri uzadığında yangına ve böceklere karşı daha hassastır. Yükselen sıcaklıkların en büyük etkiye sahip olduğu uzak kuzeyde, ormanlar şimdiden daha fazla yanmaya başladı ve bitkilerden ve topraktan atmosfere karbon saldı. Tropikal ormanlar da kurumaya son derece duyarlı olabilir. Daha az su ile tropik ağaçlar büyümelerini yavaşlatır ve daha az karbon emer veya ölür ve depolanmış karbonu atmosfere bırakır.

Artan sera gazlarının neden olduğu ısınma ayrıca toprağı "kızartabilir" ve bazı yerlerde karbonun boşalma hızını hızlandırabilir. Bu, özellikle donmuş zeminin - permafrost - çözüldüğü uzak kuzeyde endişe verici. Permafrost, soğuk çürümeyi yavaşlattığı için binlerce yıldır biriken bitki maddesinden zengin karbon birikintileri içerir. Toprak ısındığında organik madde bozulur ve karbon - metan ve karbondioksit şeklinde - atmosfere girer.

Mevcut araştırmalar, Kuzey Yarımküre'deki permafrost'un 1.672 milyar ton (Petagram) organik karbon içerdiğini tahmin ediyor. Bu permafrost'un sadece %10'u çözülürse, 2100'de sıcaklıkları 0,7 santigrat derece (1,3 Fahrenheit) artırmak için atmosfere yeterince fazla karbondioksit salabilir.

Karbon döngüsünün incelenmesi

Bilim adamlarının karbon döngüsü hakkında henüz yanıtlayamadığı soruların çoğu, onun nasıl değiştiği etrafında dönüyor. Atmosfer şimdi en az iki milyon yılda herhangi bir zamanda olduğundan daha fazla karbon içeriyor. Döngüdeki her bir rezervuar, o karbon döngüden geçerken değişecektir.

Bu değişiklikler nasıl olacak? Sıcaklıklar yükseldikçe ve iklim değiştikçe bitkilere ne olacak? Atmosferden geri döndüklerinden daha fazla karbonu kaldıracaklar mı? Daha az üretken olacaklar mı? Permafrost atmosferde ne kadar fazladan karbon eriyecek ve bu ısınmayı ne kadar artıracak? Okyanus sirkülasyonu veya ısınma, okyanusun karbonu emme hızını değiştirir mi? Okyanus yaşamı daha az üretken olacak mı? Okyanus ne kadar asitleşecek ve ne gibi etkileri olacak?

NASA'nın bu soruları yanıtlamadaki rolü, küresel uydu gözlemleri ve ilgili saha gözlemleri sağlamaktır. 2011'in başlarında, iki tür uydu aracı karbon döngüsüyle ilgili bilgileri topluyordu.

NASA'nın Terra ve Aqua uydularını uçuran Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektroradiometresi (MODIS) cihazları, karbon bitkilerinin miktarını ölçer ve fitoplankton büyüdükçe maddeye dönüşür, bu ölçü net birincil üretkenlik olarak adlandırılır. MODIS sensörleri ayrıca kaç tane yangın çıktığını ve nerede yandıklarını da ölçer.

İki Landsat uydusu, okyanus resiflerinin, karada neyin büyüdüğünün ve arazi örtüsünün nasıl değiştiğinin ayrıntılı bir görünümünü sağlar. Bir şehrin büyümesini veya ormandan çiftliğe dönüşümü görmek mümkün. Bu bilgi çok önemlidir çünkü arazi kullanımı tüm insan karbon emisyonlarının üçte birinden sorumludur.

Gelecekteki NASA uyduları bu gözlemlere devam edecek ve ayrıca atmosfer, yükseklik ve bitki örtüsü yapısındaki karbondioksit ve metan ölçümlerini yapacak.

Tüm bu önlemler, küresel karbon döngüsünün zaman içinde nasıl değiştiğini görmemize yardımcı olacak. Karbon döngüsü üzerinde ne gibi bir etkimiz olduğunu değerlendirmemize, karbonu atmosfere salmamıza veya başka bir yerde depolamanın yollarını bulmamıza yardımcı olacaklar. Bize iklim değişikliğinin karbon döngüsünü nasıl değiştirdiğini ve değişen döngünün iklimi nasıl değiştirdiğini gösterecekler.

Ancak çoğumuz karbon döngüsündeki değişiklikleri daha kişisel bir şekilde gözlemleyeceğiz. Bizim için karbon döngüsü yediğimiz yiyecekler, evlerimizdeki elektrik, arabalarımızdaki gaz ve başımızın üzerindeki havadır. Karbon döngüsünün bir parçası olduğumuz için, nasıl yaşadığımızla ilgili kararlarımız döngü boyunca dalgalanır. Aynı şekilde, karbon döngüsündeki değişiklikler de yaşama şeklimizi etkileyecektir. Her birimiz karbon döngüsündeki rolümüzü anlamaya başladığımızda, bilgi kişisel etkimizi kontrol etmemizi ve çevremizdeki dünyada gördüğümüz değişiklikleri anlamamızı sağlar.