Tento díl bude naprosto zásadní pro pochopení toků oxidu uhličitého. Na konci videa si taky ukáže jeden z důležitých důkazů příčin nárůstu koncentrací CO2 v atmosféře.

Rezervoáry uhlíku

Uhlík je základním stavebním kamenem živých organismů a uhlíkový cyklus popisuje jeho přesuny na Zemi. Prvně se podívejme, kde a kolik uhlíku vůbec máme.

Protože je země vážně velká a uhlíku je na ní také hodně, budeme se bavit ne kilogramech nebo tunách, ale rovnou o gigatunách uhlíku (GtC, Gigatons of carbon). Pro upřesnění, jedna gigatuna se rovná jedné miliardě tun. Kde a kolik uhlíku se tedy nachází?

  • 100 milionů GtC najdeme v zemské kůře (vápenec, grafit, diamant)
  • 38 000 GtC je obsaženo ve vodách moří a oceánů – ve velké míře je uhlík v moři součástí CO2 rozpuštěného ve vodě, podobně jako v minerálce. Pouze 1 000 GtC se nachází ve svrchních vrstvách moří a oceánů, které se účastní výměny s atmosférou. Zbytek CO2 se nachází ve větších hloubkách.
  • Podle různých odhadů je 5 000-10 000 GtC ve fosilních palivech (ropa, uhlí, zemní plyn), která vznikala po dobu milionů let z těl mrtvých rostlin a živočichů.
  • 800 GtC najdeme v atmosféře a to hlavně ve formě oxidu uhličitého. Zbytek uhlíku je součástí metanu, oxidu uhelnatého a látek typu CFC a HCFC.
  • 2300 GtC se nachází v půdě a to jak v anorganické podobě, tak v organické podobě jako např. humus.
  • Posledním důležitým zásobníkem je biosféra, tedy rostliny a živočichové. Drtivý podíl uhlíku v ní je uloženo v rostlinách,  obzvláště ve stromové vegetaci. Ta v sobě obsahuje 550 GtC uhlíku. [1]

Uhlíkové toky

Toky uhlíku mezi jednotlivými zásobníky se dají dělit podle různých hledisek, ale nám se bude hodit dělení na pomalé a rychlé toky. Vynecháme pomalé toky, které zahrnují horninové pochody – vznik vápence a procesy související s pohybem pevninských desek. Ty trvají dlouhé tisíce i miliony let a pro podstatu klimatických změn nejsou relevantní. [1]

Atmosféra-moře

Začněme tím, co se mění nejdynamičtěji, a to je atmosferický oxid uhličitý. Ten se z atmosféry do moří a oceánů dostává deštěm, kapky jej při pádu absorbují nebo se do oceánu dostanou přímou výměnou na vodní hladině.

Na chvíli se teď zastavme u schopnosti oceánů pohlcovat CO2. Jejich absorpční schopnost, stejně jako u každé kapaliny, se silně odvíjí od teploty. Čím vyšší teplota, tím měně je voda schopna rozpuštěný CO2 v sobě udržet. Což je jev, který aktuálně probíhá, díky zvyšující se teplotě oceánů a moří. [2]

Když se podíváme na tento graf od amerického úřadu pro oceány a atmosféru tak vidíme, že za posledních 120 let se svrchní vrstvy oceánu ohřály oteplily o něco málo přes 1 °C. To se vám může zdát málo. Když ale vezmeme v úvahu o jak obrovské množství vody se jedná, uvědomíme si, jak velké množství tepla k tomu bylo potřeba.

[2]

Když se podíváme na tento graf od amerického úřadu pro oceány a atmosféru tak vidíme, že za posledních 140 let se svrchní vrstvy oceánu ohřály oteplily o zhruba 1 °C. To se vám může zdát málo. Když ale vezmeme v úvahu o jak obrovské množství vody se jedná, uvědomíme si, jak velké množství tepla k tomu bylo potřeba.

Acidifikace (okyselování oceánů)

Jako přímý následek absorbce CO2 se mění chemické prostředí moří a oceánů. Když se oxid uhličitý rozpouští ve vodě, tak jako produkt této reakce vzniká slabá kyselina uhličitá [3]. Prostředí moří se tak okyseluje, chemicky řečeno jí klesá PH.

[4]

Na tomto grafu z měření na Hawai lze dobře vidět růst koncentrace CO2 v atmosféře (červená křivka), nárůst obsaho CO2 ve vodě (tmavě modré body) a klesající PH (světle modré body), které je přímý následek rozpuštěného CO2 ve vodě. To má negativní následky na mořský život, např. na korály, protože jejich schránky z vápenatých sloučenin jsou tímto kyselým prostředím rozpouštěny. [5]

Atmosféra – vegetace - půda

Zde se s CO2 odehrává několik procesů, které působí proti sobě. Na jedné straně máme dýchání rostlin a živočichů, které odebírá z atmosféry kyslík a dodává CO2, rozklad těl rostlin a zvířat uvolňující metan. To jsou procesy emitující skleníkové plyny. Na druhé máme fotosyntézu rostlin, která odebírá CO2 z atmosféry a nahrazuje jej kyslíkem. V součtu ale fotosyntéza převažuje a vegetace CO2 více pohlcuje než vytváří.[????]

Vliv člověka na uhlíkové toky

Člověk pro rozvoj své civilizace potřeboval více a více jídla a energie, které získával zemědělstvím a odlesňováním. Do 18. století aktivita člověka na klima neměla až tak závažný vliv. Objevem parního stroje a spuštěním průmyslové revoluce však rozvoj civilizace dostal pořádnou dávku steroidů. Spalováním fosilních paliv jako ropa, uhlí a zemní plyn a výrobou betonu vzal uhlík, který by jinak zůstal uložený v horninách a ve formě CO2 jej vypustil do atmosféry. Jinými slovy, člověk vzal velké množství uhlíku z pomalého cyklu a přesunul jej do rychlého uhlíkového cyklu. K tomu taky odlesnil obrovská území, která zastavěl a tím snížil množství vegetace schopné pohlcovat CO2.

Celkové emise skleníkových plynů v roce 2018 dosáhly rekordní hodnoty ekvivalentu 51,8 GtCO2. Dobrá zpráva je, že ne všechen CO2 v atmosféře zůstává. Zhruba 1/3 si stahuje vegetace, 1/3 oceán a 1/3 v atmosféře zůstává. 

Důkazy původu nárůstu CO2

Mohli byste namítnout: „To by ale mohl říct každý, kde máš nějaké důkazy!“. Kromě zdrojů na konci tohoto textu, které tvrdí to samé, tu jsou 2 velmi silné důkazy.

Izotopové složení

Uhlík na Zemi se nachází ve třech formách: C-12, C-13, C-14.  Uhlík má vždy 6 protonů a může mít v jádru k tomu 6, 7 nebo 8 neutronů. Číslo za písmenem C vždy značí součet protonů a neutronů v jádru uhlíku.

Důležitý je pro nás ten poslední, nejméně zastoupený izotop. C-14 vzniká na okraji atmosféry z dusíku, který je bombardován kosmickým zářením. Je radioaktivní, pomalu se totiž rozpadá. Za cca 5700 let se jej polovina rozpadne. Jak ale souvisí s nárůstem CO2 v atmosféře? Přes odbočku k fosilním palivům.

Ty vznikají z těl rostlin a živočichů dlouhé miliony let. Za tu dobu se skoro všechen radioaktivní uhlík dávno rozpadl. V ropě a uhlí je tedy prakticky nulové množství C-14. Když se podíváme na tento graf, tak podíl uhlíku C-14 v atmosféře klesá. To se mohle stát jen díky tomu, že je do atmosféry dodáván uhlík z fosilních paliv, které v sobě C-14 nemají. Podíl atmosferického C-14 vůči celkovému CO2 klesá i když jeho absolutní množství zůstává stabilní.

Pokles koncentrací kyslíku

Pokud si ale stále myslíte, že CO2 v atmosféře mohl přijít třeba ze sopečné činnosti, mám tu ještě pádnější argument. Na tomto grafu vidíte pokles koncetrací kyslíku v atmosféře v závislosti na nárůst koncentrací CO2. Což by odpovídalo situaci, kdy se spalují fosilní paliva - množství kyslíku v atmosféře by klesalo o množství potřebné ke spálení paliva. V grafu níže ale jdeme ještě dále.

Body na levé straně grafu reprezentují naměřené hodnoty koncentrací kyslíku a oxidu uhličitého mezi lety 1990-2000. Tyto hodnoty velmi dobře kopírují naši představu o tom, jak člověk spaluje fosilní paliva a jak oxid uhličitý interaguje s oceánskou vodou a vegetací. U těchto dějů známe jejich chemii a ze známého množství spáleného paliva jsme schopni odhadnout změny koncentrací kyslíku a oxidu uhličitého v atmosféře. Teorie je zde podpořena naměřenými daty.

1) https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_cycle data pro zhlíkové zásobníky

2] https://www.ncdc.noaa.gov/cag/global/time-series/globe/ocean/ytd/12/1880-2020 graf teploty oceánů

3)http://www.szu.cz/uploads/documents/chzp/voda/pdf/bv_co2.pdf rozklad co2 ve vodě

4)https://oceanacidification.noaa.gov/OurChangingOcean.aspx graf pH oceánů

5)https://www.whoi.edu/press-room/news-release/scientists-identify-how-ocean-acidification-weakens-coral-skeletons/ korály

6) zdroj že fotosyntéza převažuje nas dýcháním

7)