Alla grundämnen på jorden, inklusive kol, rör sig i cykler, som en del av ett slutet system. Det sker ingen förlust eller tillförsel av kol från rymden. Kolkretsloppsdiagrammet visar olika steg i återvinningen av kol under 2000-talet.
Diagrammet
Det globala koldiagrammet av University of New Hamsphire skildrar pooler och flöden som utgör kolets kretslopp. Kolpooler lagrar stora mängder kol under långa perioder och är i blått. Flux är de processer som flyttar kol från en pool till nästa och är i rött. Fluxer har två delar: en som tar bort kol från luften och en som släpper tillbaka det fixerade kolet som CO2 till atmosfären.
Carbon Pools
Mängderna kol som poolerna lagrar nämns i Petagram of carbon (PgC). En Pg är lika med en miljard ton och kallas även Gigatons (Gt).
- Stenar:Det mesta av kolet är inlåst som sedimentära bergarter.
- Havsbädd: Den näst största kolpoolen finns under haven i form av koldioxid (CO2) löst i vatten.
- Fossila bränslen: Den tredje största kolpoolen är fossila bränslen, såsom kol, brunkol, naturgas och olja, som bildas från rester av land och marina växter och djur under speciell temperatur och tryck.
- Havsyta: Kol lagras en kort tid i ytvattnet som CO2 löst i vatten eller i kropparna hos levande marina växter och djur.
- Terrestrial pools: Allt kol som ackumuleras i träd och jordar bildar ytterligare en kortsiktig pool och frigörs efter några decennier eller århundraden, till exempel när träd huggas eller dö.
- Koldioxid: Kol som finns i luften i sin gasform, CO2, hjälper till att hålla jorden varm. Utan detta liv som det finns skulle det inte vara möjligt på jorden. Det finns ett konstant tillskott och upptag från denna kolpool.
Kolborttagning i flux
Mängderna kol som flyttas varje år visas som PgC per år i diagrammet. CO2 avlägsnas från luften och fixeras genom snabba dagliga processer. Bildandet av organiskt material och kolsänkor går långsammare och kräver tid.
- Photosynthesis - Gröna växter använder CO2, tillsammans med vatten och energi från solen i en process som kallas fotosyntes för att bilda enkla sockerarter och sedan de näringsämnen som växterna behöver.
- Havens upptag - Atmosfärisk CO2 tas in och används för fotosyntes även i hav. Här är fytoplanktoner motsvarigheter till växter, på vilka allt liv i haven är beroende av. Dessutom omvandlas CO2 löst i vatten till kalciumkarbonat och används i skal och skelett av marina djur.
- Näringskedjan - När växtätare äter växter, eller köttätare och allätare äter andra djur passerar detta kol längs näringskedjan för att hjälpa djur att växa, leva och föröka sig.
- Tillsättning av organiskt material och strö – När växter och djur dör bryts de ner av mikrober för att bilda humus eller organiskt material som blir en del av jorden. Skräp som bildas varje år när träd fäller kvistar och löv, och återvinner kol ständigt till jorden. Detta används delvis för tillväxt av växter och håller kolet cirkulerande, medan resten bildar markens kol.
Formation av kolpooler
Mängden CO2 som används och hur lång tid de förblir lagrad som fixerat kol varierar med olika organismer och processer.
- Eftersom träd är långlivade och samlar kol i sin stam, blad och rötter, fungerar de som kolsänkor.
- Jordar ackumulerar kol som organiskt material och döda rötter som finns kvar i jorden långt efter att en växt eller ett träd dör; det finns enorma mängder biomassa i form av växande levande rötter från träd och gräsmarker i marken. Jordar utgör en annan viktig kolsänka.
- Vissa skal och skelett av marina djur samlas på botten av haven för att producera kalksten.
Kolsänkor är ett viktigt flöde eller en process som så småningom resulterar i kolansamlingar. På kort sikt producerar de markbundna kolpooler, och på lång sikt fossila bränslen och stenar.
Land till havsflöde
När floder rinner ut i haven bär de med sig sediment rika på organiskt material. Myrar och tidvattensöversvämningar flyttar också ut kol i form av organiskt material till haven varje år.
Naturlig frisättning av koldioxid
I den naturliga kolcykeln släpps kol tillbaka till atmosfären huvudsakligen genom andning och nedbrytning.
- Plantaspiration - De flesta av de levande varelserna mikrober, växter och djur på land andas. De andas in syre, och andas ut CO2, genom att bryta ner mat de har ätit. Detta är en av de kortaste cyklerna av kol.
- Marknedbrytning och andning - Allt ruttnande material på land omvandlas inte till organiskt material. En del av kolet släpps direkt ut i luften som CO2. Mikroberna och små aminaler som lever i jorden släpper också ut CO2 varje dag när de andas.
- Förlust av hav - Andning och förfall av marina växter och djur släpper också ut CO2 till kolpoolen i atmosfären.
- Vulkaner - En liten mängd kol släpps ut i atmosfären genom vulkanisk aktivitet.
Mänskliga aktiviteter som frigör koldioxid
Förutom naturliga flöden finns det många mänskliga aktiviteter som frigör fixerat kol tillbaka till atmosfären som CO2.
- Förbränning av fossila bränslen- Förbränning av kolsänkor trä, kol, naturgas, bensin för el, uppvärmning, matlagning eller transport är ett av de viktigaste sätten att kol frigörs tillbaka i luften. Många av de fossila bränslena används också för industriella ändamål och tillför ytterligare CO2 till atmosfären.
- Ändringar i markanvändningen - Avskogning, röjning av gräsmarker för att skapa bosättningar, gårdar som ersätter naturlig tillväxt och maskinanvändning som leder till utsläpp, får långsiktiga konsekvenser. Det leder till tillsats av CO2 till den atmosfäriska kolpoolen.
Olika perspektiv från ytterligare diagram
Det finns många typer av kolcykeldiagram och de ger olika information om denna vitala cykel.
- Enkel cykel: Diagrammet av BBC visar en enkel kolcykel. Så här såg kolkretsloppet ut under förindustriell tid, fram till för 150 år sedan, då mängder av kolförflyttning inte var ett problem.
- Climate change: The Carbon Cycle av University of Calgary är en bildanalys av hur moderna mänskliga aktiviteter har förändrat den känsliga balansen i kolets kretslopp.
- Kemiska processer: Kolkretsloppet av Britannica fokuserar på de olika kemiska reaktionerna som påverkar kolflöden och pooler, och inte mängder av kolåtervinning. Det här kretsloppet är intressant för människor som vill veta de olika former som kol finns i och hur det förändras.
Använda kolcykel
Det finns en 30 % ökning av CO2 i atmosfären, på grund av mänskliga aktiviteter under de senaste 150 åren. Eftersom CO2 i luften orsakar uppvärmning ökar också dess uppvärmningseffekt att tillföra mer CO2 till atmosfären. Detta har resulterat i global uppvärmning och klimatförändringar. Att förstå kolkretsloppet, och hur och var mänskliga aktiviteter förändrar det, kan hjälpa till att hitta effektiva sätt och metoder för att tackla problemet med klimatförändringar.