arojouni Koetan pysyä Suomea koskettavissa ajankohtaisissa asioissa, ympäristöön, talouteen ja turvallisuuteen liittyen.

Hiilen kiertokulku ilmastomalleissa

  • Hiilen kiertokulku maaperässä
    Hiilen kiertokulku maaperässä

 

Hiilen kiertokulku maapallolla on luonnollinen prosessi, johon puuttumalla kovin radikaalilla toimenpiteillä vaikeuttaisi luonnollista toipumista hiilenkierron suhteen.

Hiili kuuluu maaperään, josta se on viimeisen 300 vuoden aikana päätynyt ilmakehään ja meriin. Suunnanmuutos olisi nyt haettava ehkä tätä kautta ja enemmän perinteisin keinoin?

 

”Conclusions

Major conceptual advances across the past 20 years in understanding soil C turnover are not yet reflected in the way in which soil biogeochemistry is represented in ESMs. Evaluating these advances in ESMs will identify how this new knowledge might alter expected responses of soil C stocks to climate change. In turn, insights from the models will expedite gains in basic understanding by identifying mechanisms that must be empirically researched before we can accurately simulate soil C turnover. These activities may initially increase the spread in the projected magnitude of soil C stock responses to warming, but should systematically improve confidence in the projections by factoring conceptual uncertainties into recommendations to manage human-induced changes in climate.” http://fiererlab.org/wp-content/uploads/2014/09/Bradford_etal_2016_NCC.pdf

 

 

”Johtopäätökset

Merkittäviä käsitteellisiä edistysaskeleita viimeisten 20 vuoden aikana koskien ymmärrystä maaperän hiilen kiertokulun suhteen ei vielä näy siinä, millä tavoin maaperän biokemia on edustettuna maapallon systeemin mallinnuksissa [Earth system model (ESM)]. Näiden askeleiden arvioiminen mallinnuksessa yksilöi sitä, miten tämä uusi tieto voisi muuttaa odotettua vastetta ilmastonmuutoksen suhteen maaperän hiilivarastojen osalta. Oivallukset malleissa puolestaan jouduttavat saamaan perustietoja tunnistamalla mekanismeja, jotka tulisi olla empiirisesti tutkittu ennen kuin niitä voidaan tarkasti simuloida maaperän hiilen kiertokulun kanssa. Nämä toimet voivat aluksi lisätä ennakoitua merkitystä maaperän hiilivaraston kehityksen suhteen lämpenemistä johtuen, mutta pitäisi järjestelmällisesti parantaa ennusteiden luotettavuutta liittäen käsitteelliset epävarmuustekijät osaksi suositusten hallintaa liittyen ihmisen aiheuttamiin muutoksiin koskien ilmastoa.” http://www.nature.com/nclimate/journal/v6/n8/fig_tab/nclimate3071_F3.html

 

 

”This dual role for microbes raises the possibility that warming could accelerate the decomposition and stabilization of soil C, shifting stocks toward proportionally more protected forms of C that are less sensitive to warming (Fig. 3)65.”

 

”Tämä mikrobien kaksoisrooli nostaa esiin mahdollisuuden, että lämpeneminen voi kiihdyttää maaperän hiilen lahoamista ja stabilointia siirtäen hiilivarastot kohti suhteellisesti enemmän suojattuihin muotoihin, jotka ovat vähemmän herkkiä lämpenemiselle (Fig. 3) 65.” http://www.nature.com/nclimate/journal/v6/n8/images/nclimate3071-f3.jpg

 

”A new conceptualization of how soil C is formed and stabilized emphasizes that plant-C inputs on which microbes grow most efficiently result in larger protected stocks of soil C. Warming-induced increases in decomposition rates may then cause more unprotected (that is, more warming sensitive) soil C to be converted into stable pools, ultimately mitigating the presumed land-C–climate feedback because accelerated decomposition rates are balanced by elevated formation rates. The grey arrow depicts this theoretical shunt of soil C from more to less temperature-sensitive pools under warming via the microbial funnel into microbial product-mineral complexes.”

 

”Uudelleen hahmottamista sen suhteen, miten maaperän hiiltä muodostuu ja stabiloidaan korostaa kasvien hiilensaannin osalta tuotantopanoksia, joista mikrobit kasvavat tehokkaimmin johtaen suurempiin suojattuihin hiilivarastoihin maaperässä. Lämmityksen aikaansaamaa kasvua lahoamisen suhteen saattavat silloin aiheuttaa enemmän suojaamatonta (eli enemmän lämpenemiselle herkkää) maaperän hiiltä, joka pitää muuntaa vakaaseen muotoon, viime kädessä lieventämään oletetun maa-hiili-ilmaston palautetta siitä, että nopeutettu lahoaminen tasapainottaa kohonnut hiilen muodostuminen. Harmaa nuoli kuvaa tätä teoreettista maaperän hiilen sekoitusryhmää enemmän lämpöherkästä altaasta vähemmän lämpöherkkään altaan suuntaan lämmittäen mikro-organismeja kanavoimalla niitä tuottamaan kivennäisaineita.” Kts. kuva.

”Hundreds of studies have shown the effects of warming on soil-carbon (C) dynamics1,2. Much of this empirical research has been motivated by the possibility that climate warming will stimulate biologically mediated decomposition of soil  C to CO2 (refs 3–7). Enhanced rates of soil-C decomposition may reduce the capacity of the land to act as a CO2 sink, so that a greater proportion of anthropogenic CO2 emissions remain in the atmosphere8–10. The magnitude of this so-called carbon–climate feedback is therefore critical for estimating the allowable greenhouse gas emissions that are compatible with climate targets10. The soil is the largest store of C (~1,500–2,400  PgC) in the terrestrial biosphere, containing more than double the C of the atmosphere11–13. Hence, loss of even a small proportion of this store may result in higher atmospheric-CO2 concentrations and consequently additional planetary warming8,14.”

 

"Sadat tutkimukset ovat osoittaneet lämpenemisen vaikutuksista maaperän hiilen (C) dynamiikkaan1,2. Suuri osa tästä empiirisestä tutkimuksesta on ollut pohjana sille mahdollisuudelle, että ilmaston lämpeneminen edistää biologisesti maaperän hiilen lahoamista hiilidioksidiksi (viitteet 3-7). Nopeutettu maaperähiilen lahoaminen voi vähentää maan kapasiteettia toimia ilmakehän hiilinieluna, niin että suurempi osa ihmistoiminnan hiilidioksidista jää ilmakehään 8-10. Tämän niin sanotun maa-hiili-ilmasto palautteen suuruus on siis kriittinen, jotta sallittujen kasvihuonekaasupäästöjen arvioiminen olisi mahdollista yhteensopivan ilmastotavoitteen saavuttamiseksi 10. Maaperä on suurin hiilivarasto (~ 1,500 - 2,400 PgC) maanpäällisen biosfäärin osalta, pidättäen sisällään yli kaksinkertaisen määrän ilmakehän hiiltä11-13. Siten vain pienen osan menetys tästä hiilivarastosta voi johtaa korkeampiin ilmakehän CO2 -pitoisuuksiin ja täten myös planeetan lämpenemiseen8,14."

Piditkö tästä kirjoituksesta? Näytä se!

0Suosittele

Kukaan ei vielä ole suositellut tätä kirjoitusta.

NäytäPiilota kommentit (8 kommenttia)

Käyttäjän arojouni kuva
Jouni Aro

Kiitos, niin minunkin mielestä;)

Käyttäjän aveollila kuva
Antero Ollila

Tällä hetkellä valtamerien hiilidioksidin sitomisessa tapahtuvat muutokset pystyvät selittämään vuosittaista vaihtelua. Biosfäärin eli kasvillisuuden CO2-sitomisessa tapahtuvat vaihtelut ovat toistaiseksi pelkkiä epätarkkoja arviointeja.

Käyttäjän arojouni kuva
Jouni Aro

Totta, esim. tropiikin puut hengittävät yöllä enemmän kuin aikaisemmin?

Käyttäjän StefanTallqvist kuva
Stefan H. Tallqvist

Lähes yhtä oleellista infoa hiilestä, kun Nature-lehdessä,
vaikka ”Urantia huijaa mennen tullen”, sano Lauri Gröhn.

”Alkuaikojen rehevä kasvikunta kulutti myöhemmin paljon suuremmat määrät näitä hiilikaasuja.”

UB (659.7) 57:7.8 Much of the carbon of the atmosphere was abstracted to form the carbonates of the various metals which abounded in the superficial layers of the planet. Later on, much greater quantities of these carbon gases were consumed by the early and prolific plant life.

n. 1500 miljoonaa vuotta sitten:

(659.5) 57:7.6 Alkeellinen planetaarinen ilmakehä on hitaasti kehittymässä. Tässä vaiheessa se koostuu vähäisestä määrästä vesihöyryä, hiilimonoksidista, hiilidioksidista sekä vetykloridista, mutta sitoutumatonta typpeä tai vapaata happea on vain vähän tai ei ollenkaan. Vulkaanista aikakautta elävän maailman ilmakehä on eriskummallinen nähtävyys. Lueteltujen kaasujen lisäksi sitä kuormittivat raskaasti lukuisat vulkaaniset kaasut, ja sitä mukaa kuin ilmavyö vanhenee, siihen sekoittuu palamistuotteita planeetan pintaa taukoamatta pommittavista, rankkoina jatkuvista meteorikuuroista. Tällainen meteorien palaminen kuluttaa ilmakehän hapen miltei kokonaan, ja meteoripommitusten määrä on yhä suunnaton.

(659.6) 57:7.7 Ilmakehä kävi ennen pitkää vakaammaksi ja jäähtyi siinä määrin, että sateen tiivistyminen planeetan kuumalle, kallioiselle pinnalle pääsi alkuun. Tuhansien vuosien ajan Urantia oli kääriytyneenä valtavaan yhtenäiseen höyryvaippaan. Eikä aurinko näinä aikakausina milloinkaan paistanut maan kamaralle.

(659.7) 57:7.8 Suuri osa ilmakehän sisältämästä hiilestä sitoutui, ja siitä muodostui karbonaatteja eri metalleista, joita planeetan pintakerroksissa oli runsain määrin. Alkuaikojen rehevä kasvikunta kulutti myöhemmin paljon suuremmat määrät näitä hiilikaasuja.

(660.1) 57:7.9 Vielä myöhempinäkin ajanjaksoina pitivät jatkuvat laavavirrat ja maahan putoavat meteorit ilman sisältämän hapen miltei täysin sitoutuneena. Kohta ilmaantuvan alkumeren varhaisissa laskeumissakaan ei ole lainkaan värillisiä kiviä eikä savikiviä.
=
”mutta sitoutumatonta typpeä tai vapaata happea on vain vähän tai ei ollenkaan”, ”silloinen ilmakehä oli kasvullisuudelle ihanteellinen”:

(665.3) 58:1.8 Ja juuri tällaisilta myöhempien aikakausien leudon ja tasaisen ilmaston omanneilta rannikoilta alkukantainen kasvisto hakeutui kuivalle maalle. Ilmakehän korkea hiilipitoisuus tarjosi siellä elollisuuden uusille, maalla kasvaville muunnoksille mahdollisuuden nopeaan ja rehevään kasvuun. Vaikka tämä silloinen ilmakehä oli kasvullisuudelle ihanteellinen, sen hiilidioksidipitoisuus oli niin suuri, ettei mikään eläinlaji, ihmisestä puhumattakaan, olisi voinut elää maan kamaralla.

Käyttäjän arojouni kuva
Jouni Aro

Mielenkiintoista miten tietoa on nykyään saatavilla, ihmisen ja eläinkunnan kannalta katsottuna nykyinen hiilidioksidi -pitoisuus ilmakehässä saattaisi olla optimaalinen?

Käyttäjän arojouni kuva
Jouni Aro

Tapani Lahnakoski:

Hiili on alun perin kuulunut maaperään, mutta satojen miljoonien vuosien kuluessa voimakas tulivuoritoiminta toi sitä pintaan ja ilmakehään määriä, jotka olivat moninkertaisia nykyiseen nähden.

Kasvikunnan kehittyessä ja varsinkin puiden tullessa biosfääriin, ne kuollessaan jähmettivät valtavia määriä hiiltä kasvien ulottumattomiin niin, että kasvikunta olisi kuollut kokonaan, jos sienet eivät olisi oppineet hajottamaan selluloosaa ja ligniiniä.

Tämän jälkeen hiiltä on ruvennut vajoamaan lähinnä merisedimentteihin ja ilmakehän hiilidioksidi on vähentynyt huolestuttavasti varsinkin pleistoseenin aikana. Kasvikunnan kuolema on jo ollut lähellä jääkausien aikana,

Patrick Moore:

"Aloittakaamme tietämyksestämme maapallon lämpötilan pitkästä historiasta ja hiilidioksidista maapallon ilmakehässä. Paras päätelmä erilaisista prokseista osoittaa, että CO2-pitoisuus oli korkeampi ensimmäiset 4 miljardia vuotta maapallon historiassa kuin se on ollut sen jälkeen Kamprikaudesta nykypäivään. Se koskee mennyttä 540 miljoonaa vuotta, jolloin modernin elämän muodot kehittyivät. Silmiinpistävän selvästi lämpötilan ja hiilidioksidin välillä on käänteinen korrelaatio vähintään yhtä usein kuin mikään yhdensuuntainen korrelaatio.

Kaksi selvää esimerkkiä käänteisestä korrelaatiosta tapahtui 150 ja 50 miljoonaa vuotta sitten. Jurakauden lopulla lämpötila putosi dramaattisesti, vaikka hiilidioksidi nousi huippuunsa. Eoseeni lämpömaksimin aikana, lämpötila oli todennäköisesti korkeampi kuin koskaan viimeisten 550 miljoonan vuoden aikana, kun hiilidioksidi oli ollut lasku-uralla 100 miljoonaa vuotta. Tämä on yksin riittävä todiste syvälle spekulaatiolle väitetystä lukkoonlyödystä kausaalisesta riippuvuudesta hiilidioksidin ja lämpötilan välillä.

Devonikausi alkaen 400 miljoonaa vuotta sitten, merkitsi kulminaatiota elämän invaasiolle maalle. Planeetta alkoi tuottaa ligniiniä, joka yhdessä selluloosan kanssa, loi puun, joka ensikertaa salli kasvien kasvaa korkeiksi kilpailussa auringonvalosta toistensa kanssa. Valtavien metsien levitessä yli maan elävä biomassa lisääntyi usealla kertaluvulla vähentäen ilmakehän hiilidioksidia puun tekemiseen. Ligniiniä on hyvin vaikea hajottaa eikä mitkään hajottajalajit sisältäneet entsyymejä sen liuottamiseksi. Puut kuolivat vähintään sadan metrin korkuisina. Tästä rakentui suuria hiilipatjoja ympäri maailmaa suurten hiilivarastojen seuratessa toisiaan rakentumisen jatkuessa 90 miljoonaa vuotta. Kunnes, tulevan elämän onneksi, lahottajasienet kehittyivät tuottamaan entsyymejä, jotka pystyvät sulattamaan ligniiniä ja samaan aikaan sattui kivihiilikausi loppumaan."

Käyttäjän arojouni kuva
Jouni Aro

Jääkaudet ovat olleet paikallisia, esim. Amerikassa puulajien kirjo on paljon runsaampi kuin täällä, missä viimeisin jääkausi pyyhkäisi puut mukanansa, niin että lajistosta muodostui suppeahko, eli mänty, kuusi, koivu ja muutama muu laji.

Toimituksen poiminnat

Tämän blogin suosituimmat kirjoitukset