Kaikki maapallon alkuaineet, mukaan lukien hiili, liikkuvat sykleissä osana suljettua järjestelmää. Avaruudesta ei häviä tai pääse sisään hiiltä. Hiilen kiertokaavio näyttää eri vaiheita hiilen kierrätyksessä 2000-luvulla.
Kaavio
New Hamsphiren yliopiston globaali hiilidiagrammi kuvaa altaita ja vuotoja, jotka muodostavat hiilikierron. Hiili altaat varastoivat suuria määriä hiiltä pitkiä aikoja ja ovat sinisiä. Vuot ovat prosesseja, jotka siirtävät hiiltä altaasta toiseen ja ovat punaisia. Fluxeilla on kaksi osaa: yksi, joka poistaa hiiltä ilmasta ja toinen, joka vapauttaa kiinteän hiilen takaisin CO2:na ilmakehään.
hiili altaat
Hilojen määrät, joita altaat varastoivat, mainitaan hiilipetagrammissa (PgC). Yksi Pg vastaa miljardia tonnia ja sitä kutsutaan myös Gigatoniksi (Gt).
- Kivet:Suurin osa hiilestä on lukittunut pois sedimenttikivinä.
- Merenpohja: Toiseksi suurin hiiliallas on v altamerten alla veteen liuenneena hiilidioksidina (CO2).
- Fossiiliset polttoaineet: Kolmanneksi suurin hiilivarasto ovat fossiiliset polttoaineet, kuten kivihiili, ruskohiili, maakaasu ja öljy, jotka muodostuvat maa- ja merikasvien jäänteistä ja eläimet erityislämpötilassa ja paineessa.
- V altameren pinta: Hiili varastoituu pintaveteen lyhyen aikaa veteen liuenneena hiilidioksidina tai elävien meren kasvien ja eläinten ruumiissa.
- Maan altaat: Kaikki puihin ja maaperään kerääntyvä hiili muodostaa toisen lyhytaikaisen altaan, ja vapautuu muutaman vuosikymmenen tai vuosisatojen kuluttua, esimerkiksi puiden kaadettaessa tai kuole.
- Hiilidioksidi: Ilmassa oleva hiili kaasumaisessa muodossaan, CO2, auttaa pitämään maapallon lämpimänä. Ilman tätä elämää sellaisena kuin se on, ei olisi mahdollista maan päällä. Tämä hiilivarasto on jatkuvasti lisätty ja otettu käyttöön.
Hiilenpoisto juoksuaineissa
Kaaviossa vuosittain siirrettävät hiilimäärät PgC:nä vuodessa. CO2 poistetaan ilmasta ja kiinnitetään nopeilla päivittäisillä prosesseilla. Orgaanisen aineen muodostuminen ja hiilinielut ovat hitaampia ja vaativat aikaa.
- Fosynteesi - Vihreät kasvit käyttävät hiilidioksidia sekä auringosta tulevaa vettä ja energiaa fotosynteesissä muodostaen yksinkertaisia sokereita ja sitten kasvien tarvitsemia ravinteita.
- V altamerten imeytyminen - Ilmakehän CO2 otetaan t alteen ja käytetään fotosynteesiin myös v altamerissä. Tässä kasviplanktonit ovat vastineita kasveille, joista kaikki elämä v altamerissä riippuu. Lisäksi veteen liuennut CO2 muuttuu kalsiumkarbonaatiksi ja sitä käytetään merieläinten kuorissa ja luurangoissa.
- Ruokaketju - Kun kasvinsyöjät syövät kasveja tai lihansyöjät ja kaikkisyöjät syövät muita eläimiä, tämä hiili kulkeutuu ravintoketjua pitkin auttamaan eläimiä kasvamaan, elämään ja moninkertaistumaan.
- Orgaanisen aineen ja kuivikkeen lisääminen - Kun kasvit ja eläimet kuolevat, mikrobit hajottavat ne humusiksi tai orgaanisiksi aineiksi, joista tulee osa maaperää. Kuiviketta muodostuu joka vuosi, kun puut irrottavat oksia ja lehtiä ja kierrättävät hiiltä jatkuvasti maaperään. Tätä käytetään osittain kasvien kasvuun ja se pitää hiilen kiertämässä, kun taas loput muodostaa maaperän hiiltä.
Hiilipoolien muodostuminen
Käytetyn hiilidioksidin määrät ja niiden varastoinnin kesto kiinteänä hiilenä vaihtelee eri organismien ja prosessien mukaan.
- Koska puut ovat pitkäikäisiä ja keräävät hiiltä varteensa, lehtiinsä ja juuriinsa, ne toimivat hiilinieluina.
- Maaperä kerää hiiltä orgaanisena aineena ja kuolleita juuria, jotka jäävät maaperään pitkään kasvin tai puun kuoleman jälkeen; maaperässä on v altavia määriä biomassaa puiden ja niittyjen elävien juurien muodossa. Maaperä muodostaa toisen tärkeän hiilinielun.
- Jotkut merieläinten kuoret ja luurangot kerääntyvät v altamerten pohjalle tuottamaan kalkkikiveä.
Hiilinielut ovat tärkeä vuo tai prosessi, joka lopulta johtaa hiilivarastoihin. Lyhyellä aikavälillä ne tuottavat maanpäällisiä hiilivarantoja ja pitkällä aikavälillä fossiilisia polttoaineita ja kiviä.
Maasta Ocean Flowiin
Kun joet virtaavat v altameriin, ne kantavat mukanaan runsaasti orgaanista ainesta sisältävää sedimenttiä. Suot ja vuorovesitulvat myös siirtävät hiiltä orgaanisen aineen muodossa v altameriin joka vuosi.
Hiilidioksidin luonnollinen vapautuminen
Luonnollisessa hiilen kierrossa hiiltä vapautuu takaisin ilmakehään pääasiassa hengityksen ja hajoamisen kautta.
- Kasvien hengitys - Suurin osa maalla olevista mikrobeista, kasveista ja eläimistä hengittää. He hengittävät happea ja hengittävät ulos hiilidioksidia hajottamalla syömänsä ruoan. Tämä on yksi lyhyimmistä hiilen kiertokuluista.
- Maaperän hajoaminen ja hengitys - Kaikki maalla oleva mätänevä aine ei muutu orgaaniseksi aineeksi. Osa hiilestä vapautuu suoraan ilmaan CO2:na. Myös maaperässä elävät mikrobit ja pienet aminalit vapauttavat hiilidioksidia joka päivä hengittäessään.
- V altameren menetys - Meren kasvien ja eläinten hengittäminen ja lahoaminen vapauttaa myös hiilidioksidia ilmakehän hiili altaaseen.
- Vulkaanit - Pieni määrä hiiltä vapautuu ilmakehään tulivuoren vaikutuksesta.
Hiilidioksidia vapauttava ihmisten toiminta
Luonnollisten virtausten lisäksi monet ihmisen toimet vapauttavat kiinteää hiiltä takaisin ilmakehään CO2:na.
- Fossiilisten polttoaineiden polttaminen- Hiilinielujen puun, hiilen, maakaasun, bensiinin polttaminen sähköä, lämmitystä, ruoanlaittoa tai liikennettä varten on yksi tärkeimmistä tavoista, joilla hiiltä vapautuu takaisin ilmaan. Monia fossiilisista polttoaineista käytetään myös teollisiin tarkoituksiin ja ne lisäävät edelleen hiilidioksidia ilmakehään.
- Maankäytön muutokset - Metsien häviämisellä, niittyjen raivauksella siirtokuntien luomiseksi, luonnollisen kasvun korvaavilla tiloilla ja päästöihin johtavalla koneenkäytöllä on pitkän aikavälin seurauksia. Se lisää hiilidioksidia ilmakehän hiili altaaseen.
Erilaisia näkökulmia lisäkaavioista
Hiilen kiertokaavioita on monenlaisia, ja ne tarjoavat erilaista tietoa tästä elintärkeästä kierrosta.
- Yksinkertainen kierto: BBC:n kaavio kuvaa yksinkertaista hiilikiertoa. Tältä hiilen kierto näytti esiteollisena aikana 150 vuotta sitten, jolloin hiilen liikkumisen määrät eivät olleet ongelma.
- Ilmastonmuutos: Calgaryn yliopiston hiilikierto on kuvallinen analyysi siitä, kuinka nykyaikainen ihmisen toiminta on muuttanut hiilen kierron herkkää tasapainoa.
- Kemialliset prosessit: Britannican hiilikierto keskittyy erilaisiin kemiallisiin reaktioihin, jotka vaikuttavat hiilivirtoihin ja -varastoihin, ei hiilen kierrätyksen määriin. Tämä sykli on mielenkiintoinen ihmisille, jotka haluavat tietää, missä muodoissa hiiltä on olemassa ja miten se muuttuu.
Hiilisyklin käyttö
Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on lisääntynyt 30 %, mikä johtuu ihmisen toiminnasta viimeisten 150 vuoden aikana. Koska ilmassa oleva CO2 aiheuttaa lämpenemistä, lisää CO2:ta ilmakehään lisää myös sen lämmittävä vaikutus. Tämä on johtanut ilmaston lämpenemiseen ja ilmastonmuutokseen. Hiilen kiertokulun ymmärtäminen ja kuinka ja missä ihmisen toiminta muuttaa sitä, voi auttaa löytämään tehokkaita tapoja ja menetelmiä ilmastonmuutoksen ongelman ratkaisemiseksi.