ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
ثاني أكسيد الكربون /الأجزاء في طبقة التروبوسفير لعام 2011

يُعتبر ثاني أكسيد الكربون (وصيغته الجزيئية CO2) من أهم الغازات المكونة للغلاف الجوي، وهو جزء لا يتجزأ من دورة الكربون-وهي دورة جيوكيميائية حيوية ينتقلُ فيها الكربون بين محيطات الأرض والتربة والصخور والغلاف الحيوي.

تقوم النباتات وغيرها من المغذيات الضوئية على إنتاج ثاني أكسيد الكربون عن طريق عملية البناء الضوئي (ويعرف كذلك بالتمثيل الضوئي) التي تستخدم فيها الطاقة الشمسية لإنتاج الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون، إذ تعتمد جميع الكائنات الحية الأخرى تقريبًا على الكربوهيدرات المشتقة من التمثيل الضوئي كمصدرها الأساسي للطاقة ولمركبات الكربون. يمتص ثاني أكسيد الكربون إشعاعات الأشعة تحت الحمراء ويبعثها عند أطوال موجية تتراوح من 4.26 ميكرومتر (الوضع الاهتزازي غير المتماثل) إلى 14.99 ميكرومتر (وضع الاهتزاز المنحني)، ولذا فهو غاز دفيء له تأثيرُ مهم على درجة حرارة سطح الأرض تؤديه ظاهرة الاحتباس الحراري.[1] وصل تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى 4000 جزء في المليون (جزء في المليون، على أساس مولي) خلال الفترة الكامبرية قبل حوالي 500 مليون سنة، ووصل إلى 180 جزء في المليون خلال التجلد الرباعي في المليونين الماضيين.[2] تشير سجلات درجات الحرارة التاريخية المعاد بناؤها للـ420 مليون سنة الماضية إلى أن تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وصل ذروته مرتين بتاريخ الأرض، مرة في العصر الديفوني ومرة أخرى في العصر الترياسي. وارتفع متوسط تركيز ثاني أكسيد الكربون العالمي بأكثر من 45% منذ بداية الثورة الصناعية، إذ ازداد من 280 جزء في المليون خلال 10,000 عام حتى منتصف القرن الثامن عشر[2] إلى 415 جزءًا في المليون اعتبارًا من مايو 2019.[3][4] وتشير الدراسات إلى أن تركيز ثاني أكسيد الكربون الحالي هو الأعلى منذ 14 مليون سنة،[5] وتعزى هذه الزيادة إلى النشاط البشري لا سيما إزالة الغابات وحرق الوقود الأحفوري،[6] فحرَّرت هذه النشاطات كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون وغيره من الغازات الدفيئة التي تُسبّب الاحترار العالمي.

التركيز الحالي لثاني أكسيد الكربون[عدل]

نموذج لسلوك الكربون في الغلاف الجوي من 1 سبتمبر 2014 إلى 31 أغسطس 2015.- تم المبالغة في ارتفاع الغلاف الجوي للأرض والتضاريس وتبدو أعلى بنحو 40 مرة من المعتاد لإظهار تعقيد تدفق الغلاف الجوي.

أظهرت تركيزات ثاني أكسيد الكربون عدة دورات من التباين من حوالي 180 جزءًا في المليون خلال التجلد العميق للهولوسين والبليستوسين إلى 280 جزءًا في المليون خلال الفترات بين الجليدية. بعد بداية الثورة الصناعية، زاد تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى أكثر من 400 جزء في المليون واستمر في الزيادة، مما تسبب في ظاهرة الاحترار العالمي (الإحتباس الحراري).[7]تشير الدراسات إلى تجاوز متوسط التركيز اليومي لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في مرصد ماونا لوا 400 جزء في المليون في 10 مايو 2013، وتجاوز متوسط المستوى الشهري لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض 413 جزءًا في المليون اعتبارًا من أبريل 2019.[8][9][10]على الرغم من أن هذا التركيز قد تم الوصول إليه بالفعل في القطب الشمالي في يونيو 2012.[11]يمثل كل جزء لكل مليون من حيث حجم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي حوالي 2.13 جيجا طن من الكربون، أو 7.82 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون[12].اعتبارًا من عام 2018، يشكل ثاني أكسيد الكربون حوالي 0.041% من حيث حجم الغلاف الجوي (يساوي 410 جزء في المليون)[3][13][14][15][3]وهو ما يعادل حوالي 3210 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون، ويحتوي تقريبًا على 875 جيجا طن من كربون.

(رسم بياني 1.1) قياس منحنى كيلنج لتركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في مرصد ماونا لوا

يرتفع متوسط تركيز ثاني أكسيد الكربون العالمي حاليًا بمعدل 2 جزءًا في المليون تقريبًا في السنة ويتسارع[3][16][17]كما هو موضح في الرسم البياني 1.1 الموضح يسارا، هناك تذبذب سنوي ينخفض المستوى بنحو 6 أو 7 جزء في المليون (حوالي 50 جيجا طن) من مايو إلى سبتمبر خلال موسم نمو نصف الكرة الشمالي، ثم يرتفع بنحو 8 أو 9 جزء في المليون، يهيمن نصف الكرة الشمالي على الدورة السنوية لتركيز ثاني أكسيد الكربون لأنه يحتوي على مساحة أرض أكبر وكتلة حيوية نباتية أكبر من نصف الكرة الجنوبي. تصل التركيزات إلى ذروتها في مايو مع بدء خضرة الربيع في نصف الكرة الشمالي وتقل إلى الحد الأدنى في أكتوبر بالقرب من نهاية موسم النمو.[17][18]

بما أن الاحترار العالمي يُعزى إلى زيادة تركيزات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان، فإن العلماء يراقبون عن كثب تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وتأثيرها على المحيط الحيوي الحالي. كتبت ناشيونال جيوغرافيك أن تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مرتفع للغاية "لأول مرة منذ 55 عامًا من القياس - وربما أكثر من 3 ملايين سنة من تاريخ الأرض"[19] قد يكون التركيز الحالي هو الأعلى في آخر 20 مليون سنة.[20]

شاهد أيضا: الإحتباس الحراري، التغير المناخي، تجاوز دورة الميثان ،العصر الهولوسيني، العصر الرباعي.

التركيز السابق لثاني أكسيد الكربون[عدل]

اختلفت تركيزات ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير على مدار 4.54 مليار سنة من تاريخ الأرض،حيث يعتقد أنه كان موجودًا في الغلاف الجوي الأول للأرض، بعد فترة وجيزة من تكوين الأرض. تم إنتاج الغلاف الجوي الثاني، الذي يتكون إلى حد كبير من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون عن طريق إطلاق الغازات من البراكين، مدعومًا بالغازات الناتجة خلال القصف العنيف المتأخر للأرض بواسطة الكويكبات الضخمة.[21]ثم سرعان ما ذاب جزء كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الماء وأدرج في رواسب الكربونات.

تركيزات ثاني أكسيد الكربون على مدى 400000 سنة الماضية

أدى إنتاج الأكسجين الحر عن طريق التمثيل الضوئي البكتيري في نهاية المطاف إلى كارثة الأكسجين التي أنهت الغلاف الجوي الثاني للأرض وجلبت الغلاف الجوي الثالث (الغلاف الجوي الحديث) قبل 2.4 مليار سنة إلى الوقت الحاضر. انخفضت تركيزات ثاني أكسيد الكربون من 4000 جزء في المليون خلال الفترة الكمبريّة قبل حوالي 500 مليون سنة إلى ما يصل إلى 180 جزءًا في المليون خلال التجلد الرباعي خلال المليونين الماضيين.[2]

محركات تركيز ثاني أكسيد الكربون في الأرض القديمة[عدل]

في المقاييس الزمنية الطويلة، يتم تحديد تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من خلال التوازن بين العمليات الجيوكيميائية بما في ذلك دفن الكربون العضوي في الرواسب، وعوامل صخور السيليكات والبراكين. كان التأثير الصافي للاختلالات الطفيفة في دورة الكربون على مدى عشرات إلى مئات الملايين من السنين هو تقليل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. يبدو أن هذا الاتجاه النزولي لا بد أن يستمر إلى ما لا نهاية حيث ستصبح الإصدارات التاريخية الضخمة من الكربون المدفون بسبب البراكين أقل تواتراً (مع استمرار التبريد في عباءة الأرض والاستنفاد التدريجي للحرارة المشعة الداخلية). حيث أن معدلات هذه العمليات بطيئة للغاية وبالتالي فهي ليست ذات صلة بتركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على مدى مئات أو آلاف السنين القادمة.

في المقاييس الزمنية لمليار سنة، من المتوقع أن يموت النبات والحيوان على الأرض تمامًا، حيث أنه بحلول ذلك الوقت سيتم عزل معظم الكربون المتبقي في الغلاف الجوي تحت الأرض والإطلاقات الطبيعية من ثاني أكسيد الكربون عن طريق النشاط الإشعاعي.[22]سيؤدي فقدان الحياة النباتية أيضًا إلى فقدان الأكسجين في نهاية المطاف. بعض الميكروبات قادرة على التمثيل الضوئي بتركيزات ثاني أكسيد الكربون من بضعة أجزاء لكل مليون، وبالتالي من المحتمل أن تختفي أشكال الحياة الأخيرة في النهاية بسبب ارتفاع درجات الحرارة وفقدان الغلاف الجوي عندما تصبح الشمس عملاقًا أحمر بعد حوالي أربعة مليارات سنة من الآن.[23]

قياس تركيز ثاني أكسيد الكربون في الأرض القديمة[عدل]

إن الطريقة الأكثر مباشرة لقياس تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لفترات قبل أخذ العينات مفيدة هي قياس فقاعات الهواء (السوائل أو الغازات) المحاصرة في صفائح الجليد في القطب الجنوبي أو جرينلاند. تأتي أكثر هذه الدراسات قبولًا على نطاق واسع من مجموعة متنوعة من النوى القطبية الجنوبية وتشير إلى أن تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي كانت حوالي 260-280 جزء في المليون قبل بدء الانبعاثات الصناعية مباشرة ولم تختلف كثيرًا عن هذا المستوى خلال 10000 عام السابقة.[24] يأتي أطول سجل لب الجليدية من شرق القارة القطبية الجنوبية، حيث تم أخذ عينات من الجليد إلى عمر 800000 عام[25]خلال هذا الوقت تراوح تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بين 180-210 جزء في المليون خلال العصور الجليدية، وزاد إلى 280-300 جزء في المليون أثناء الجليديات الأكثر دفئًا.[26][27]ربما ارتبطت بداية الزراعة البشرية خلال عصر الهولوسين الحالي ارتباطًا وثيقًا بزيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بعد انتهاء العصر الجليدي الأخير، مما أدى إلى زيادة تأثير نمو الكتلة الحيوية للنبات وتقليل متطلبات التوصيل الفموي لاستهلاك ثاني أكسيد الكربون، وبالتالي تقليل فقد المياه الناتج عن النتح وزيادة كفاءة استخدام المياه.

تم استخدام قياسات بروكسي مختلفة لمحاولة تحديد تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ملايين السنين في الماضي. وتشمل هذه النسب البورون ونسب نظائر الكربون في أنواع معينة من الرواسب البحرية، وعدد الثغور التي لوحظت في أوراق النبات الأحفوري.حيث هناك العديد من الأدلة على تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون بين 200 و 150 مليون سنة قبل أكثر من 3000 جزء في المليون، وما بين 600 و 400 مليون سنة قبل أكثر من 6000 جزء في المليون.[28]في الآونة الأخيرة، استمر تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في الانخفاض بعد حوالي 60 مليون سنة.منذ حوالي 34 مليون سنة، وقت حدث انقراض الإيوسين - أوليغوسين وعندما بدأ الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي يأخذ شكله الحالي، كان ثااني أكسيد الكربون حوالي 760 جزء في المليون[29] وهناك أدلة جيو كيميائية على أن التركيزات كانت أقل من 300 جزء في المليون منذ حوالي 20 مليون سنة. كان انخفاض تركيز ثاني أكسيد الكربون، مع نقطة تحول تبلغ 600 جزء في المليون، هو العامل الأساسي الذي أجبر التجلد في القطب الجنوبي.[30]

ربما كانت التركيزات المنخفضة لثاني أكسيد الكربون هي الحافز الذي فضل تطور نباتات C4، والتي زادت بشكل كبير في الوفرة بين 7 و 5 ملايين سنة مضت[31]استنادًا إلى تحليل الأوراق الأحفورية لمجموعة من الباحثين، جادل واجنر بأن تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي خلال فترة 7000-10000 سنة الماضية كانت أعلى بكثير من 300 جزء في المليون واحتوت على اختلافات كبيرة قد تكون مرتبطة بالتغيرات المناخية.[32]اعترض آخرون على مثل هذه الادعاءات، مما يشير إلى أنها من المرجح أن تعكس مشاكل المعايرة أكثر من التغييرات الفعلية في ثاني أكسيد الكربون[33]، يرتبط هذا النزاع بالملاحظة التي تفيد بأن عينات الجليد في غرينلاند غالبًا ما تُبلغ عن قيم ثاني أكسيد الكربون أعلى ومتغيرة أكثر من القياسات المماثلة في أنتاركتيكا. ومع ذلك، تعتقد المجموعات المسؤولة عن مثل هذه القياسات أن الاختلافات في نوى غرينلاند ناتجة عن التحلل الموضعي لغبار كربونات الكالسيوم الموجود في الجليد. عندما تكون تركيزات الغبار في قلوب غرينلاند منخفضة، كما هي دائمًا تقريبًا في قلوب القارة القطبية الجنوبية، أبلغ الباحثون عن اتفاق جيد بين قياسات تركيبة القطب الجنوبي وتركيزات ثاني أكسيد الكربون في غرينلاند.[34]

شاهد أيضا: علم المناخ القديم، حدث الأكسدة الكبير

ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وتأثير البيت الزجاجي (الإحتباس الحراري)[عدل]

صورة توضع تأثير الإنجباس الحراري

يجعل تأثير الاحتباس الحراري الطبيعي للأرض الحياة كما نعرفها ممكنة، ويلعب ثاني أكسيد الكربون دورًا مهمًا في توفير درجة الحرارة المرتفعة نسبيًا التي يتمتع بها الكوكب. حيث يعتبر تأثير الإحتباس الحراري عبارة عن عملية يتم من خلالها تسخين سطح الكوكب بما يتجاوز درجة الحرارة التي قد تكون لها في غياب الغلاف الجوي من خلال إشعاع حراري من جو كوكبي.[35][36][37]، أشارات الدراسات بأن بدون تأثير البيت الزجاجي ستكون درجة حرارة الأرض حوالي -18 درجة مئوية (-0.4 درجة فهرنهايت)[38][39] مقارنة بدرجة حرارة سطح الأرض الفعلية التي تبلغ 14 درجة مئوية تقريبًا (57.2 درجة فهرنهايت).[40]

يعتقد أن ثاني أكسيد الكربون لعب تأثيرًا مهمًا في تنظيم درجة حرارة الأرض طوال تاريخه البالغ 4.7 مليار عام. في وقت مبكر من حياة الأرض، وجد العلماء دليلاً على أن الماء السائل يشير إلى عالم دافئ على الرغم من أنه يعتقد أن ناتج الشمس كان 70% فقط مما هو عليه اليوم. وقد اقترح العلماء أن تركيزات ثاني أكسيد الكربون الأعلى في الغلاف الجوي المبكر للأرض قد تساعد في تفسير مفارقة الشمس الضعيفة هذه. عندما تكونت الأرض لأول مرة، ربما احتوى الغلاف الجوي للأرض على المزيد من غازات الدفيئة وقد تكون تركيزات ثاني أكسيد الكربون أعلى، مع ضغط جزئي يقدر بـ 1000 كيلو باسكال (10 بار)، لأنه لم يكن هناك تركيب ضوئي بكتيري لتقليل الغاز إلى مركبات الكربون والأكسجين. قد يكون الميثان، وهو أحد الغازات الدفيئة النشيطة جدًا يتفاعل مع الأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء[41][42].

على الرغم من أن الماء مسؤول عن معظم (حوالي 36-70٪) إجمالي تأثير الاحتباس الحراري، فإن دور بخار الماء كغاز دفيئة يعتمد على درجة الحرارة. على الأرض، يعد ثاني أكسيد الكربون هو غاز الدفيئة الأكثر صلة وتأثيرًا مباشرًا على الإنسان. غالبًا ما يتم ذكر ثاني أكسيد الكربون في سياق تأثيره المتزايد كغاز دفيئة منذ عصر ما قبل الصناعة (1750).[43]

تم نشر مفهوم زيادة درجة حرارة الأرض في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لأول مرة بواسطة سفانتي في عام 1896.[44] يعتمد التأثير الإشعاعي المتزايد بسبب زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض على الخصائص الفيزيائية لثاني أكسيد الكربون ونوافذ الامتصاص غير المشبعة حيث يمتص ثاني أكسيد الكربون طاقة الموجة الطويلة الصادرة.

ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ودورة الكربون[عدل]

يلعب ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي دورًا أساسيًا في دورة الكربون في الأرض حيث تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي عن طريق بعض العمليات الطبيعية مثل التمثيل الضوئي وترسب الكربونات، لتشكيل الحجر الجيري على سبيل المثال، وإضافته إلى الغلاف الجوي عن طريق العمليات الطبيعية الأخرى مثل تنفس وحل حمض رواسب الكربونات. هناك دورتان كربونيتان عريضتان على الأرض: دورة الكربون السريعة ودورة الكربون البطيئة. تشير دورة الكربون السريعة إلى تحركات الكربون بين البيئة والكائنات الحية في المحيط الحيوي، بينما تتضمن دورة الكربون البطيئة حركة الكربون بين الغلاف الجوي والمحيطات والتربة والصخور والبراكين. كلتا دورات الكربون مترابطة بشكل جوهري ويسهل ثاني أكسيد الكربون الغازي في الغلاف الجوي دورة الكربون.

شمل المصادر الطبيعية لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إطلاق الغازات البركانية واحتراق المواد العضوية وحرائق الغابات وعمليات التنفس للكائنات الهوائية الحية. تشمل مصادر ثاني أكسيد الكربون من صنع الإنسان حرق الوقود الأحفوري للتدفئة وتوليد الطاقة والنقل، وكذلك بعض العمليات الصناعية مثل صناعة الأسمنت. كما يتم إنتاجه بواسطة العديد من الكائنات الحية الدقيقة المختلفة من التخمير والتنفس الخلوي. تقوم النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء بتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات عن طريق عملية تسمى التمثيل الضوئي. يكتسبون الطاقة اللازمة لهذا التفاعل من امتصاص ضوء الشمس بواسطة الكلوروفيل والأصباغ الأخرى. يتم إطلاق الأكسجين، الذي يتم إنتاجه كمنتج ثانوي لعملية التمثيل الضوئي، في الغلاف الجوي ويستخدم فيما بعد للتنفس بواسطة الكائنات غيرية التغذية والنباتات الأخرى، مما يشكل دورة مع الكربون.

معظم مصادر انبعاثات ثاني أكسيد الكربون طبيعية، ويتم موازنتها بدرجات مختلفة بواسطة المصارف الطبيعية لثاني أكسيد الكربون. على سبيل المثال، يؤدي الانحلال الطبيعي للمواد العضوية في الغابات والأراضي العشبية وعمل حرائق الغابات إلى إطلاق حوالي 439 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون كل عام، في حين أن النمو الجديد يقاوم هذا التأثير تمامًا، حيث يمتص 450 جيجا طن سنويًا.[45]على الرغم من أن ثاني أكسيد الكربون الأولي في الغلاف الجوي للأرض الصغيرة تم إنتاجه من خلال النشاط البركاني، فإن النشاط البركاني الحديث لا يطلق سوى 130 إلى 230 ميجا طن من ثاني أكسيد الكربون كل عام. هذه المصادر الطبيعية متوازنة تقريبًا بالمصارف الطبيعية والعمليات الفيزيائية والبيولوجية التي تزيل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. على سبيل المثال، يتم إزالة بعضها مباشرة من الغلاف الجوي عن طريق النباتات البرية لعملية التمثيل الضوئي وهي قابلة للذوبان في الماء الذي يشكل حمض الكربونيك. حث أن هناك تدفق طبيعي كبير لثاني أكسيد الكربون داخل وخارج المحيط الحيوي والمحيطات.[46]

في عصر ما قبل الصناعة، كانت هذه التدفقات متوازنة إلى حد كبير. في الوقت الحالي، يزيل المحيط الحيوي والمحيطات حوالي 57% من ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الإنسان.[47][48] منذ حقبة ما قبل الصناعة حتى عام 2010، كان المحيط الحيوي الأرضي يمثل مصدرًا صافيًا لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي قبل عام 1940، ويتحول بعد ذلك إلى بالوعة صافية.[48]

تُعرف نسبة الزيادة في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى ثاني أكسيد الكربون المنبعث باسم الجزء المحمول جواً (كيلنج وآخرون، 1995) وهذا يختلف في المتوسطات قصيرة المدى وعادة ما يكون حوالي 45% على مدى فترات أطول (5 سنوات)[48] زاد الكربون المقدر في النباتات الأرضية العالمية من حوالي 740 مليار طن في عام 1910 إلى 780 مليار طن في عام 1990.[49]

ثاني أكسيد الكربون الجوي والتمثيل الضوئي[عدل]

صورة توضح عملية البناء الضوئي

يعد ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض ضروري للحياة ومعظم الغلاف الجوي الكوكبي. على مدار التاريخ الجيولوجي للأرض، لعبت تركيزات ثاني أكسيد الكربون دورًا في التطور البيولوجي. ربما تطورت الكائنات الحية الأولى من التمثيل الضوئي في وقت مبكر من التاريخ التطوري للحياة واستخدمت على الأرجح عوامل الاختزال مثل الهيدروجين أو كبريتيد الهيدروجين كمصادر للإلكترونات بدلاً من الماء.[50] ظهرت البكتيريا الزرقاء لاحقًا، وساهم الأكسجين الزائد الذي أنتجته في كارثة الأكسجين[51] مما جعل تطور الحياة المعقدة ممكنًا.

في العصور الجيولوجية الأخيرة، ربما كانت التركيزات المنخفضة من ثاني أكسيد الكربون أقل من 600 جزء في المليون هي الحافز الذي فضل تطور نباتات C4 التي زادت بشكل كبير في الوفرة بين 7 و 5 ملايين سنة مضت على النباتات التي تستخدم مسار التمثيل الغذائي C3 الأقل كفاءة. عند الضغوط الجوية الحالية، يتوقف التمثيل الضوئي عندما تنخفض تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الجو إلى أقل من 150 جزء في المليون و 200 جزء في المليون على الرغم من أن بعض الميكروبات يمكنها استخراج الكربون من الهواء بتركيزات أقل بكثير[52][53] واليوم يبلغ متوسط معدل التقاط الطاقة عن طريق التمثيل الضوئي عالميًا حوالي 130 تيراواط[54][55][56] وهو أكبر بحوالي ست مرات من استهلاك الطاقة الحالي للحضارة البشرية[57] وتحول الكائنات الحية الضوئي أيضًا حوالي 100-115 ألف مليون طن متري من الكربون إلى الكتلة الحيوية سنويًا.

الكائنات الحية الضوئية عبارة عن مغذيات ضوئية، مما يعني أنها قادرة على توليف الطعام مباشرة من ثاني أكسيد الكربون والماء باستخدام الطاقة من الضوء. ومع ذلك، لا تقوم جميع الكائنات الحية التي تستخدم الضوء كمصدر للطاقة بعملية التمثيل الضوئي لأن المغايرات الضوئية تستخدم المركبات العضوية، بدلاً من ثاني أكسيد الكربون كمصدر للكربون.[58] في النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء، يطلق التمثيل الضوئي الأكسجين وهذا ما يسمى التركيب الضوئي الأكسجيني. على الرغم من وجود بعض الاختلافات بين التمثيل الضوئي الأكسجيني في النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء، فإن العملية الكلية متشابهة تمامًا في هذه الكائنات. ومع ذلك هناك بعض أنواع البكتيريا التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي غير المؤكسجة والتي تستهلك ثاني أكسيد الكربون ولكنها لا تطلق الأكسجين.

يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى سكريات في عملية تسمى تثبيت الكربون. تثبيت الكربون هو تفاعل اختزال ماص للحرارة، لذلك يحتاج التمثيل الضوئي إلى تزويد كل من مصدر الطاقة لدفع هذه العملية والإلكترونات اللازمة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات. إن إضافة الإلكترونات هي رد فعل اختزال. بشكل عام وفعال، يعد التمثيل الضوئي عكس التنفس الخلوي، حيث يتأكسد الجلوكوز والمركبات الأخرى لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء، وإطلاق طاقة كيميائية طاردة للحرارة لدفع عملية التمثيل الغذائي للكائن الحي. ومع ذلك تتم العمليتان من خلال سلسلة مختلفة من التفاعلات الكيميائية وفي حجرات خلوية مختلفة.

تأثيرزيادة ثاني أكسيد الكربون على النباتات والمحاصيل[عدل]

وجد استعراض عام 1993 لدراسات الاحتباس الحراري العلمية أن مضاعفة تركيز ثاني أكسيد الكربون من شأنه أن يحفز نمو 156 نوعًا نباتيًا مختلفًا بمتوسط 37 ٪. تفاوتت الاستجابة بشكل كبير حسب الأنواع، حيث أظهر البعض مكاسب أكبر بكثير وأظهر البعض خسارة. على سبيل المثال، وجدت دراسة أجريت عام 1979 في الاحتباس الحراري أنه مع مضاعفة تركيز ثاني أكسيد الكربون، تضاعف الوزن الجاف لمصانع القطن التي تبلغ من العمر 40 يومًا، ولكن الوزن الجاف لمصانع الذرة التي تبلغ من العمر 30 يومًا زاد بنسبة 20% فقط.[59][60]

بالإضافة إلى دراسات الاحتباس الحراري، تحاول القياسات الميدانية والأقمار الصناعية فهم تأثير زيادة ثاني أكسيد الكربون في البيئات الأكثر طبيعية في تجارب تخصيب ثاني أكسيد الكربون في الهواء الطلق (FACE) تزرع النباتات في قطع أرضية ويرتفع تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء المحيط بشكل مصطنع. تستخدم هذه التجارب بشكل عام مستويات أقل من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بدراسات الاحتباس الحراري. وتظهر مكاسب أقل في النمو من دراسات الاحتباس الحراري، حيث تعتمد المكاسب بشكل كبير على الأنواع قيد الدراسة، حيث أظهر استعراض عام 2005 لـ 12 تجربة عند 475-600 جزء في المليون متوسط مكسب 17% في غلة المحاصيل، حيث أظهرت البقوليات عادةً استجابة أكبر من الأنواع الأخرى ونباتات C4 تظهر بشكل عام أقل. ذكرت المراجعة أيضًا أن التجارب لها قيودها الخاصة الشركة المدروسة، كان هناك مستويان أقل وأجريت معظم التجارب في المناطق المعتدلة.[61] وجدت قياسات الأقمار الصناعية زيادة في مؤشر مساحة الورقة لـ 25% إلى 50% من مساحة الأرض النباتية على مدار الـ 35 عامًا الماضية (أي تخضير الكوكب)، مما يوفر دليلاً على تأثير التسميد الإيجابي لثاني أكسيد الكربون.[62][63]

تشير مقالة بوليتيكو لعام 2017 إلى أن زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون قد يكون لها تأثير سلبي على الجودة الغذائية لمحاصيل أغذية بشرية مختلفة، عن طريق زيادة مستويات الكربوهيدرات، مثل الجلوكوز، مع تقليل مستويات العناصر الغذائية المهمة مثل البروتين والحديد والزنك. تشمل المحاصيل التي تعاني من نقص في البروتين الأرز والقمح والشعير والبطاطس.

ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ودورة الكربون المحيطية[عدل]

التبادل الجوي - البحري لثاني أكسيد الكربون

تحتوي محيطات الأرض على كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في شكل أيونات البيكربونات والكربونات - أكثر بكثير من الكمية الموجودة في الغلاف الجوي. يتم إنتاج البيكربونات في التفاعلات بين الصخور والماء وثاني أكسيد الكربون. أحد الأمثلة على ذلك هو انحلال كربونات الكالسيوم:

تميل ردود الفعل هذه إلى منع التغيرات في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. نظرًا لأن الجانب الأيمن من التفاعل ينتج مركبًا حمضيًا، فإن إضافة ثاني أكسيد الكربون على الجانب الأيسر يقلل من الرقم الهيدروجيني لمياه البحر، وهي عملية يطلق عليها تحمض المحيطات (يصبح الرقم الهيدروجيني للمحيط أكثر حمضية على الرغم من أن قيمة الرقم الهيدروجيني تبقى في النطاق القلوي). التفاعلات بين ثاني أكسيد الكربون والصخور غير الكربونية تضيف أيضًا بيكربونات إلى البحار. يمكن أن يخضع هذا لاحقًا لعكس التفاعل أعلاه لتكوين صخور كربونات، مما يطلق نصف الكربونات في ثاني أكسيد الكربون. على مدى مئات الملايين من السنين، أنتج هذا كميات هائلة من صخور الكربونات.

في نهاية المطاف، سوف يذوب معظم ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الأنشطة البشرية في المحيط[64]ومع ذلك، فإن المعدل الذي سيتناوله المحيط في المستقبل أقل تأكيدًا حتى إذا تم الوصول إلى التوازن بما في ذلك إذابة معادن الكربونات، فإن زيادة تركيز البيكربونات وتركيز أيون الكربونات المنخفض أو غير المتغير سيؤدي إلى تركيز أعلى من حمض الكربونيك غير المؤين وثاني أكسيد الكربون المذاب هذا، إلى جانب درجات الحرارة المرتفعة سيعني تركيز توازن أعلى لثاني أكسيد الكربون في الهواء.

انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشرية المنشأ[عدل]

انبعاثات الكربون الأحفوري العالمية 1800-2014

في حين أن امتصاص وإطلاق ثاني أكسيد الكربون يحدث دائمًا نتيجة للعمليات الطبيعية، فمن المعروف أن الارتفاع الأخير في مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يرجع بشكل أساسي إلى النشاط البشري[65]و من المعروف أن النشاط البشري وخاصة حرق الوقود الأحفوري تسبب في الزيادة السريعة في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على مدى القرون القليلة الماضية، هناك أربع طرق:

  • إحصاءات وطنية مختلفة تمثل استهلاك الوقود الأحفوري، مقترنة بمعرفة كمية ثاني أكسيد الكربون التي يتم إنتاجها لكل وحدة من الوقود الأحفوري (مثل لتر البنزين)[66].
  • من خلال فحص نسبة نظائر الكربون المختلفة في الغلاف الجوي[65] يؤدي حرق الوقود الأحفوري المدفون منذ فترة طويلة إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون المحتوي على الكربون بنسب نظيرية مختلفة عن تلك الموجودة في النباتات الحية، مما يتيح التمييز بين المساهمات الطبيعية والتي يتسبب فيها الإنسان في تركيز ثاني أكسيد الكربون.
  • ارتفاع تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في النصف الشمالي من الكرة الأرضية، حيث يعيش معظم سكان العالم (وتنبعث منه الانبعاثات)، مقارنة بالنصف الجنوبي من الكرة الأرضية وقد زاد هذا الاختلاف مع زيادة الانبعاثات البشرية المنشأ.[67]
  • تنخفض مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض حيث تتفاعل مع الكربون في الوقود الأحفوري لتكوين ثاني أكسيد الكربون.[68]

إن حرق الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي هو السبب الرئيسي لزيادة ثاني أكسيد الكربون من صنع الإنسان ؛ إزالة الغابات هي السبب الرئيسي الثاني. في عام 2010، تم إطلاق 9.14 جيجا طن من الكربون أي ما يعادل 33.5 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون أو حوالي 4.3 جزء في المليون في الغلاف الجوي للأرض من الوقود الأحفوري وإنتاج الأسمنت في جميع أنحاء العالم، مقارنة بـ 6.15 جيجا طن من الكربون في عام 1990.[69]

بالإضافة إلى ذلك، ساهم تغير استخدام الأراضي بنسبة 0.87 جيغا طن عام 2010، مقابل 1.45 جيغا طن عام 1990[69] أما في عام 1997 قدرت حرائق الجفت الإندونيسية التي من صنع الإنسان بأنها أطلقت ما بين 13% و 40% من متوسط انبعاثات الكربون العالمية السنوية الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري.[70][71][72]

المراجع[عدل]

  1. ^ Pincus, Robert (2004). "A First Course on Atmospheric Radiation". Eos, Transactions American Geophysical Union (باللغة الإنجليزية). 85 (36): 341. doi:10.1029/2004EO360007. ISSN 0096-3941. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  2. أ ب ت A short introduction to climate change. Cambridge: Cambridge University Press. 2012. ISBN 978-1-139-52435-3. OCLC 819572508. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  3. أ ب ت ث Conway,, T.; Tans,, P. (2009-07). "Atmospheric Carbon Dioxide Mixing Ratios from the NOAA CMDL Carbon Cycle Cooperative Global Air Sampling Network". Carbon Dioxide Information Analysis Center (CDIAC) Datasets. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. اطلع عليه بتاريخ 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)CS1 maint: extra punctuation (link)
  4. ^ Brigham, W. (1995-07-01). "Supri heavy oil research program. Annual report, February 8, 1994--February 7, 1995". مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); Cite journal requires |journal= (مساعدة)
  5. ^ Zhang, Yi Ge; Pagani, Mark; Liu, Zhonghui; Bohaty, Steven M.; DeConto, Robert (2013-10-28). "A 40-million-year history of atmospheric CO 2". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 371 (2001): 20130096. doi:10.1098/rsta.2013.0096. ISSN 1364-503X. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); line feed character في |عنوان= على وضع 44 (مساعدة)
  6. ^ Etheridge, D. M.; Steele, L. P.; Langenfelds, R. L.; Francey, R. J.; Barnola, J.-M.; Morgan, V. I. (1996). "Natural and anthropogenic changes in atmospheric CO2 over the last 1000 years from air in Antarctic ice and firn". Journal of Geophysical Research: Atmospheres (باللغة الإنجليزية). 101 (D2): 4115–4128. doi:10.1029/95JD03410. ISSN 2156-2202. مؤرشف من الأصل في 19 نوفمبر 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  7. ^ Climate Change 2013 - The Physical Science Basis. Cambridge: Cambridge University Press. صفحات 953–1028. ISBN 978-1-107-41532-4. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  8. ^ Moore, H.J. (1982). "A geologic evaluation of proposed lava diversion barriers for the NOAA Mauna Loa Observatory, Mauna Loa Volcano, Hawaii". Open-File Report. doi:10.3133/ofr82314. ISSN 2331-1258. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  9. ^ "Motson, John Walker, (born 10 July 1945), BBC TV Sports Commentator, 1971–May 2018". Who's Who. Oxford University Press. 2007-12-01. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  10. ^ "Earth's CO2 Home Page". CO2.Earth (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 15 أبريل 2020. اطلع عليه بتاريخ 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  11. ^ Draganov, D.; Heller, K.; Ghose, R. (2012-11). "Monitoring CO2 storage using ghost reflections retrieved from seismic interferometry". International Journal of Greenhouse Gas Control. 11: S35–S46. doi:10.1016/j.ijggc.2012.07.026. ISSN 1750-5836. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)
  12. ^ "Glossary: Carbon dioxide and climate". 1990-08-01. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); Cite journal requires |journal= (مساعدة)
  13. ^ Walter. The Journal of Sir Walter Scott. Cambridge: Cambridge University Press. صفحات 118–133. ISBN 978-1-139-64490-7. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  14. ^ Armitage, Hanae (2015-08-14). "'Milestone ages' may trigger new perspectives on life". Science. doi:10.1126/science.aad1625. ISSN 0036-8075. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  15. ^ Wang, Jih-Wang A.; Sardeshmukh, Prashant D.; Compo, Gilbert P.; Whitaker, Jeffrey S.; Slivinski, Laura C.; McColl, Chesley M.; Pegion, Philip J. (2019-04). "Sensitivities of the NCEP Global Forecast System". Monthly Weather Review. 147 (4): 1237–1256. doi:10.1175/mwr-d-18-0239.1. ISSN 0027-0644. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)
  16. ^ Page, Jason S. (2013-06-04). "Boildown Study on Supernatant Liquid Retrieved from AW-106 in December 2012". مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); Cite journal requires |journal= (مساعدة)
  17. أ ب Khalil,, M.A.K.; Rasmussen,, R.A. (2000). "Atmospheric Methyl Chloride". Carbon Dioxide Information Analysis Center (CDIAC) Datasets. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. اطلع عليه بتاريخ 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)CS1 maint: extra punctuation (link)
  18. ^ Lamb,, H.H. (1985-09). "Volcanic Loading: The Dust Veil Index". Carbon Dioxide Information Analysis Center (CDIAC) Datasets. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. اطلع عليه بتاريخ 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)CS1 maint: extra punctuation (link)
  19. ^ "Foster, Robert, (born 12 May 1943), Commissioner, Gambling Commission, 2013–15 (Commissioner, National Lottery Commission, 2005–13)". Who's Who. Oxford University Press. 2007-12-01. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  20. ^ IPCC: Climate Change 2001: The Scientific Basis
  21. ^ Zahnle, K.; Schaefer, L.; Fegley, B. (2010). "Earth's Earliest Atmospheres". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2 (10): a004895. doi:10.1101/cshperspect.a004895. PMC 2944365. PMID 20573713.
  22. ^ The life and death of planet Earth : how the new science of astrobiology charts the ultimate fate of our world. New York: Times Books. 2003, ©2002. ISBN 0-8050-6781-7. OCLC 50322946. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)
  23. ^ Caldeira, Ken; Kasting, James F. (December 1992). "The life span of the biosphere revisited". Nature. 360 (6406): 721–23. Bibcode:1992Natur.360..721C. doi:10.1038/360721a0. PMID 11536510.
  24. ^ Etheridge,, D.M.; Steele,, L.P.; Langenfelds,, R.L.; Francey,, R.J.; Barnola,, J.-M.; Morgan,, V.I. (1998-06). "Historical CO2 Records from the Law Dome DE08, DE08-2, and DSS Ice Cores". Carbon Dioxide Information Analysis Center (CDIAC) Datasets. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. اطلع عليه بتاريخ 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)CS1 maint: extra punctuation (link)
  25. ^ Fujii, Yoshiyuki (2006-04). "A new 3000 m deep ice core drilled at Dome Fuji, Antarctica". PAGES news. 14 (1): 28–29. doi:10.22498/pages.14.1.28. ISSN 1563-0803. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)
  26. ^ Hileman B. (November 2005). "Ice Core Record Extended: Analyses of trapped air show current CO 2 at highest level in 650,000 years". Chemical & Engineering News. 83 (48): 7. doi:10.1021/cen-v083n048.p007. ISSN 0009-2347
  27. ^ Basic Data Analysis for Time Series with R. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc. 2014-06-27. صفحات 251–271. ISBN 978-1-118-59323-3. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  28. ^ Richerson, Peter J.; Boyd, Robert; Bettinger, Robert L. (2001-07). "Was Agriculture Impossible during the Pleistocene but Mandatory during the Holocene? A Climate Change Hypothesis". American Antiquity (باللغة الإنجليزية). 66 (3): 387–411. doi:10.2307/2694241. ISSN 0002-7316. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)
  29. ^ Cottingham, Katie (2009-04-03). "A common aquarium fish helps unlock the secrets of melanoma". Journal of Proteome Research. 8 (4): 1619–1619. doi:10.1021/pr900088j. ISSN 1535-3893. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  30. ^ Pagani, Mark; Huber, Matthew; Liu, Zhonghui; Bohaty, Steven M.; Henderiks, Jorijntje; Sijp, Willem; Krishnan, Srinath; Deconto, Robert M. (2 December 2011). "Drop in carbon dioxide levels led to polar ice sheet, study finds". Science. 334 (6060): 1261–4. Bibcode:2011Sci...334.1261P. doi:10.1126/science.1203909. PMID 22144622. Retrieved 14 May 2013.
  31. ^ Osborne, C.P.; Beerling, D.J. (2006). "Nature's green revolution: the remarkable evolutionary rise of C4 plants". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 361 (1465): 173–94. doi:10.1098/rstb.2005.1737. PMC 1626541. PMID 16553316.
  32. ^ Wagner, Friederike; Bent Aaby; Henk Visscher (2002). "Rapid atmospheric O 2 changes associated with the 8,200-years-B.P. cooling event". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99 (19): 12011–14. Bibcode:2002PNAS...9912011W. doi:10.1073/pnas.182420699. PMC 129389. PMID 12202744.
  33. ^ Indermühle, A. (1999-12-03). "Early Holocene Atmospheric CO2 Concentrations". Science. 286 (5446): 1815a–1815. doi:10.1126/science.286.5446.1815a. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  34. ^ Smith, H. J.; Wahlen, M.; Mastroianni, D.; Taylor, K. C. (1997-01-01). "The CO 2 concentration of air trapped in GISP2 ice from the Last Glacial Maximum-Holocene transition". Geophysical Research Letters (باللغة الإنجليزية). 24 (1): 1–4. doi:10.1029/96GL03700. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  35. ^ "Annex II Glossary". Intergovernmental Panel on Climate Change. Retrieved 15 October 2010.
  36. ^ A concise description of the greenhouse effect is given in the Intergovernmental Panel on Climate Change Fourth Assessment Report, "What is the Greenhouse Effect?" FAQ 1.3 – AR4 WGI Chapter 1: Historical Overview of Climate Change Science, IPCC Fourth Assessment Report, Chapter 1, p. 115: "To balance the absorbed incoming [solar] energy, the Earth must, on average, radiate the same amount of energy back to space. Because the Earth is much colder than the Sun, it radiates at much longer wavelengths, primarily in the infrared part of the spectrum (see Figure 1). Much of this thermal radiation emitted by the land and ocean is absorbed by the atmosphere, including clouds, and reradiated back to Earth. This is called the greenhouse effect." Stephen H. Schneider, in Geosphere-biosphere Interactions and Climate, Lennart O. Bengtsson and Claus U. Hammer, eds., Cambridge University Press, 2001, ISBN 0-521-78238-4, pp. 90–91. E. Claussen, V.A. Cochran, and D.P. Davis, Climate Change: Science, Strategies, & Solutions, University of Michigan, 2001. p. 373. A. Allaby and M. Allaby, A Dictionary of Earth Sciences, Oxford University Press, 1999, ISBN 0-19-280079-5, p. 244.
  37. ^ Vaclav Smil (2003). The Earth's Biosphere: Evolution, Dynamics, and Change. MIT Press. p. 107. ISBN 978-0-262-69298-4.
  38. ^ "Solar Radiation and the Earth's Energy Balance". The Climate System – EESC 2100 Spring 2007. Columbia University. Retrieved 15 October 2010.
  39. ^ Le Treut H, Somerville R, Cubasch U, Ding Y, Mauritzen C, Mokssit A, Peterson T, Prather M (2007). "Historical Overview of Climate Change Science" (PDF). In Solomon S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt KB, Tignor M, Miller HL (eds.). Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK and New York, NY: Cambridge University Press. p. 97.
  40. ^ "The Elusive Absolute Surface Air Temperature (SAT)". Goddard Institute for Space Studies. NOAA.
  41. ^ Walker, James C.G. (June 1985). "Carbon dioxide on the early earth" (PDF). Origins of Life and Evolution of the Biosphere. 16 (2): 117–27. Bibcode:1985OrLi...16..117W. doi:10.1007/BF01809466. hdl:2027.42/43349. PMID 11542014. Retrieved 30 January 2010.
  42. ^ Pavlov, Alexander A.; Kasting, James F.; Brown, Lisa L.; Rages, Kathy A.; Freedman, Richard (May 2000). "Greenhouse warming by CH4 in the atmosphere of early Earth". Journal of Geophysical Research. 105 (E5): 11981–90. Bibcode:2000JGR...10511981P. doi:10.1029/1999JE001134. PMID 11543544.
  43. ^ IPCC Fifth Assessment Report – Chapter 8: Anthropogenic and Natural Radiative Forcing. https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_Chapter08_FINAL.pd نسخة محفوظة 2020-06-18 على موقع واي باك مشين.
  44. ^ Arrhenius, Svante (1896). "On the influence of carbonic acid in the air upon the temperature of the ground" (PDF). Philosophical Magazine and Journal of Science: 237–76.
  45. ^ "IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007 (AR4)". Intergovernmental Panel on Climate Change. Retrieved 12 May 2013.
  46. ^ Cappelluti, G.; Bösch, H.; Monks, P.S. (2009). Use of remote sensing techniques for the detection and monitoring of GHG emissions from the Scottish land use sector. Scottish Government. ISBN 978-0-7559-7738-3.
  47. ^ Canadell JG, Le Quéré C, Raupach MR, et al. (November 2007). "Contributions to accelerating atmospheric CO 2 growth from economic activity, carbon intensity, and efficiency of natural sinks". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104 (47): 18866–70. Bibcode:2007PNAS..10418866C. doi:10.1073/pnas.0702737104. PMC 2141868. PMID 17962418.
  48. أ ب ت Junling Huang; Michael B. McElroy (2012). "The Contemporary and Historical Budget of Atmospheric CO 2" (PDF). Canadian Journal of Physics. 90 (8): 707–16. Bibcode:2012CaJPh..90..707H. doi:10.1139/p2012-033.
  49. ^ Post WM, King AW, Wullschleger SD, Hoffman FM (June 1997). "Historical Variations in Terrestrial Biospheric Carbon Storage". DOE Research Summary. 34 (1): 99–109. Bibcode:1997GBioC..11...99P. doi:10.1029/96GB03942.
  50. ^ Olson JM (May 2006). "Photosynthesis in the Archean era". Photosyn. Res. 88 (2): 109–17. doi:10.1007/s11120-006-9040-5. PMID 16453059
  51. ^ Buick R (August 2008). "When did oxygenic photosynthesis evolve?". Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 363 (1504): 2731–43. doi:10.1098/rstb.2008.0041. PMC 2606769. PMID 18468984.
  52. ^ Lovelock, J. E. (1972). "Gaia as seen through the atmosphere". Atmospheric Environment. 6 (8): 579–580. Bibcode:1972AtmEn...6..579L. doi:10.1016/0004-6981(72)90076-5. Archived from the original on 3 November 2011. Retrieved 22 March 2014.
  53. ^ Li, K.-F. (30 May 2009). "Atmospheric pressure as a natural climate regulator for a terrestrial planet with a biosphere". Proceedings of the National Academy of Sciences. 106 (24): 9576–9579. Bibcode:2009PNAS..106.9576L. doi:10.1073/pnas.0809436106. PMC 2701016. PMID 19487662. Retrieved 22 March 2014.
  54. ^ Nealson KH, Conrad PG (December 1999). "Life: past, present and future". Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 354 (1392): 1923–39. doi:10.1098/rstb.1999.0532. PMC 1692713. PMID 10670014.
  55. ^ Whitmarsh J, Govindjee (1999). "The photosynthetic process". In Singhal GS; Renger G; Sopory SK; Irrgang KD; Govindjee (eds.). Concepts in photobiology: photosynthesis and photomorphogenesis. Boston: Kluwer Academic Publishers. pp. 11–51. ISBN 978-0-7923-5519-9. 100 x 1015 grams of carbon/year fixed by photosynthetic organisms which is equivalent to 4 x 1018 kJ/yr = 4 x 1021J/yr of free energy stored as reduced carbon; (4 x 1018 kJ/yr) / (31,556,900 sec/yr) = 1.27 x 1014 J/yr; (1.27 x 1014 J/yr) / (1012 J/sec / TW) = 127 TW.
  56. ^ Steger U, Achterberg W, Blok K, Bode H, Frenz W, Gather C, Hanekamp G, Imboden D, Jahnke M, Kost M, Kurz R, Nutzinger HG, Ziesemer T (2005). Sustainable development and innovation in the energy sector. Berlin: Springer. p. 32. ISBN 978-3-540-23103-5. The average global rate of photosynthesis is 130 TW (1 TW = 1 terawatt = 1012 watt).
  57. ^ "World Consumption of Primary Energy by Energy Type and Selected Country Groups, 1980–2004". Energy Information Administration. 31 July 2006. Archived from the original (XLS) on 9 November 2006. Retrieved 2007-01-20.
  58. ^ Bryant DA, Frigaard NU (November 2006). "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated". Trends Microbiol. 14 (11): 488–96. doi:10.1016/j.tim.2006.09.001. PMID 16997562
  59. ^ Poorter, Hendrik. "Interspecific variation in the growth response of plants to an elevated ambient CO2 concentration" (PDF).
  60. ^ Wong, S.C. (December 1979). "Elevated Partial Pressure of CO2 and Plant Growth". Oecologia. 44 (1): 68–74. Bibcode:1979Oecol..44...68W. doi:10.1007/BF00346400. PMID 28310466.
  61. ^ Ainsworth, Lisa (February 2005). "What have we learned from 15 years of free-air CO2 enrichment (FACE)? A meta-analytic review of the responses of photosynthesis, canopy properties and plant production to rising CO2". New Phytol. 165 (2): 351–71. doi:10.1111/j.1469-8137.2004.01224.x. PMID 15720649.
  62. ^ Zhu, Zaichun; Piao, Shilong; Myneni, Ranga B.; Huang, Mengtian; Zeng, Zhenzhong; Canadell, Josep G.; Ciais, Philippe; Sitch, Stephen; Friedlingstein, Pierre (August 2016). "Greening of the Earth and its drivers". Nature Climate Change. 6 (8): 791–95. Bibcode:2016NatCC...6..791Z. doi:10.1038/nclimate3004. ISSN 1758-6798. We show a persistent and widespread increase of growing season integrated LAI (greening) over 25% to 50% of the global vegetated area, whereas less than 4% of the globe shows decreasing LAI (browning). Factorial simulations with multiple global ecosystem models suggest that CO2 fertilization effects explain 70% of the observed greening trend
  63. ^ Hille, Karl (25 April 2016). "Carbon Dioxide Fertilization Greening Earth, Study Finds". NASA. Retrieved 4 February 2018.
  64. ^ Archer, David (2005). "Fate of fossil fuel CO 2 in geologic time". Journal of Geophysical Research (باللغة الإنجليزية). 110 (C9): C09S05. doi:10.1029/2004JC002625. ISSN 0148-0227. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  65. أ ب (PDF) https://web.archive.org/web/20170811075226/http://www.bgc.mpg.de/service/iso_gas_lab/publications/PG_WB_IJMS.pdf. مؤرشف من الأصل (PDF) في 11 أغسطس 2017. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); مفقود أو فارغ |title= (مساعدة)
  66. ^ Mohr, S.H.; Wang, J.; Ellem, G.; Ward, J.; Giurco, D. (1 February 2015). "Projection of world fossil fuels by country". Fuel. 141: 120–135. doi:10.1016/j.fuel.2014.10.030. Retrieved 19 November 2016.
  67. ^ Keeling, Charles D.; Piper, Stephen C.; Whorf, Timothy P.; Keeling, Ralph F. (2011). "Evolution of natural and anthropogenic fluxes of atmospheric CO2 from 1957 to 2003". Tellus B. 63 (1): 1–22. Bibcode:2011TellB..63....1K. doi:10.1111/j.1600-0889.2010.00507.x. ISSN 0280-6509.
  68. ^ Bender, Michael L.; Ho, David T.; Hendricks, Melissa B.; Mika, Robert; Battle, Mark O.; Tans, Pieter P.; Conway, Thomas J.; Sturtevant, Blake; Cassar, Nicolas (2005). "Atmospheric O2/N2changes, 1993–2002: Implications for the partitioning of fossil fuel CO2sequestration". Global Biogeochemical Cycles. 19 (4): n/a. Bibcode:2005GBioC..19.4017B. doi:10.1029/2004GB002410. ISSN 0886-6236
  69. أ ب "Global carbon budget 2010 | Tyndall°Centre for Climate Change Research ®". web.archive.org. 2012-07-23. مؤرشف من الأصل في 12 فبراير 2019. اطلع عليه بتاريخ 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  70. ^ Page, S.; Siegert, F.; Rieley, J.; Boehm, H.; Jaya, A.; Limin, S. (2002). "The amount of carbon released from peat and forest fires in Indonesia during 1997". Nature. 420 (6911): 61–65. Bibcode:2002Natur.420...61P. doi:10.1038/nature01131. PMID 12422213
  71. ^ "Indonesian Wildfires Accelerated Global Warming". www.ens-newswire.com. مؤرشف من الأصل في 08 سبتمبر 2019. اطلع عليه بتاريخ 21 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  72. ^ https://web.archive.org/web/20080409165649/http://www.newscientist.com:80/article.ns?id=dn6613. مؤرشف من الأصل في 09 أبريل 2008. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); مفقود أو فارغ |title= (مساعدة)