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Umwelt-Forum

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Kohlenstoff in der Atmosphäre und Meer

Nachricht hinterlassen von Connie Regazzoni Sunday, 25th September 2016

wie viel Kohlendioxid gibt es in den den verschiedenen Speichern, zB Atmosphäre, Ozean? Und wie gross sind die Flüsse zwischen diesen?

Nachricht hinterlassen von Andrew Bone Monday, 26th September 2016

Kohlenstoff im Kohlenstoffkreislauf der Erde hat sowohl organische als auch anorganische Formen. Anorganischen Kohlenstoff ist vor allem zu finden in Form von Kohlendioxid (CO2), Karbonat (CO32-) und Hydrogencarbonat (HCO3-, aka Bikarbonat). Organische Kohlenstoff ist Kohlenstoff in lebenden und toten Organismen, fossile Brennstoffe und andere organischen Ablagerungen in Gestein, Wasser und der Atmosphäre.

Respiration von lebenden Organismen freisetzt die Sonnenenergie, die in Glukose bei der Photosynthese gespeichert wurde.

Kohlenstoff ist ständig in Austausch zwischen den anorganischen und organischen Formen. Anorganische Kohlenstoff ist in einer oxidierten Form, die durch die Photosynthese reduziert wird, wenn sie den Lebenszyklus durch den pflanzliche Biomassewachstum eintritt. Daher CO2 reduziert sich zu Glukose (C6H12O6). Als komplexe Kette von Kohlenstoffatome, ist Glukose wesentlich energiereicher als CO2. Es ist dieser Energiespeicher, der lebenden Organismen mit ihrem nötigen Brennstoffe versorgt. Durch die Respiration wird Kohlenstoff durch eine Reihe von Schritten zu das niedrigste Energieniveau, oxidierten anorganischen CO2 zurückgebracht.

Kohlenstoff in der Erdkruste ist von hauptsächlich biologischen Ursprung, und hat eine Verweilzeit von 2,7 x 105 Jahre. Dieser Kohlenstoff wird hauptsächlich geformt durch die Ablagerungen von lebenden Organismen, die Calciumcarbonat (CaCO3) in ihren Schalen verwendet haben, und bildet Sedimentgesteine, wie Kalkstein, oder andere durch Metamorphismus. Karbonategestein ist im Wesentlichen ein permanentes Reservoir an Kohlenstoff, jedoch eine geringe Menge an Kohlenstoff in die Atmosphäre durch Vulkane freigesetzt wird.

Unter anaeroben Bedingungen, beispielsweise in Sümpfen, gibt es nicht genügend Sauerstoff verfügbar, um die Kohlenstoff in Detritus (Blätter und toten Organismen) zu oxidieren, so wird Kohlenstoff aus der Oberfläche-Umgebung entfernt, in was als Kohlenstoffspeicher bekannt ist. Es ist dieser Kohlenstoff, der unterirdisch komprimiert und erwärmt wird, um die fossilen Brennstoffe zu bilden: Kohle, Gas und Öl. Dank der anaeroben Land und Ozean Kohlenstoffsenken, hat sich die Erde, ein Gleichgewicht zwischen Sauerstoff und Kohlendioxid durch den Mechanismus des Lebens beibehalten.

Menschliche Aktivitäten sind derzeit die größte Quelle des Ungleichgewichts zum fein abgestimmten Kohlenstoffkreislauf

Kohlenstoff als CO2 in die Atmosphäre hat eine kurze Verweilzeit. Im durchschnitt, ein Molekül CO2, das bei der Atmung und Zersetzung freigesetzt ist, wird für nur 3,2 Jahre in der Luft zirkulieren, vor es in den Lebenszyklus durch Fotosynthese zurückkehrt. Die Atmosphäre mischt durch Windanlagen auf etwa der gleichen Zeitskala. Dies bedeutet, dass lokale Variationen in CO2 Konzentrationen erstellt werden können. Es gibt auch natürliche Schwankungen der Zustrom und Fortzüge von Kohlenstoff, aufgrund von Schwankungen in Klima, Wetter und vulkanischer Aktivität.Menschliche Aktivitäten sind derzeit die Hauptursache von Kohlenstoff-Ungleichgewicht im Kohlenstoffkreislauf der Erde, dank die Freisetzung von über 50 Gt Kohlendioxid pro Jahr aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe.

Schätzungen der Kohlenstoffspeicher

/Gt (Milliarden Tonnen Kohlenstoff)

  • Atmosphäre: 800
  • Biomass: 550
  • Boden: 2300
  • Reaktive Sedimenten: 6000
  • Ozeane Oberfläche: 1000
  • tiefe Ozean: 37,000
  • Fossilen-Brennstoffe: 10,000
Schätzungen der natürlichen Kohlenstoffflüsse

/Gt (Milliarden Tonnen Kohlenstoff) jährlich

  • Pflanzenatmung: 60
  • Fotosynthese: 120
  • Mikrobielle Zersetzung und Atmung: 60
  • Luft-Meer Gasaustausch: 90 freigegeben/ 92 aufgenommen
Estimates of carbon accumulation/sinks

/Gt (Milliarden Tonnen Kohlenstoff) jährlich

  • Anthropogene (vor allem die Verbrennung fossiler Brennstoffe) Beiträge zur Atmosphäre: 9
  • Insgesamt natürliche Atmosphäre Austausch: 5
    • Net terrestrische Aufnahme: 3
    • Net Ozean-Aufnahme: 2

Fazit: Die Atmosphäre hat eine Netto-4GT pro Jahr Akkumulation von Kohlenstoff durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen und anderen menschlichen Aktivitäten verursacht.

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