InnehållGamla klimatfaktaOmWebbsidorLogga in

Klimatfakta.info

Koldioxid

Innehåll

  • Översikt
  • Solens strålar
  • Koldioxidhalten i atmosfären
  • Excitering av växthusgaser
  • Mätningar av koldioxid
  • Läsa mer
  • Källor
  • Översikt

    Koldioxid[1] är en gas, som är lukt- och färglös i normala temperaturer. För närvarande (april 2019) utgör den omkring 414 parts per milion, ppm av atmosfärens volym[2]. Andelen ökar för närvarande med över två ppm per år. Koldioxid har en signifikant biologisk betydelse, spelar en viktig roll för jordens klimat och har många industriella tillämpningar.

    Koldioxid är en växthusgas[3] som bildas vid fullständig förbränning av kolföreningar i syre. Vid förbränning av biomassa ökar inte halten av koldioxid i atmosfären, så länge biomassan tillåts växa upp igen och åter absorbera samma mängd koldioxid. Vid förbränning av fossila bränslen som kol, petroleum, naturgas, oljeskiffer, tjärsand, sopor och vid gasfackling[4], [5] återförs kol till atmosfären som varit utanför kretsloppet väldigt länge. Såvida inte återfört kol binds i ny biomassa, så ökar koldioxidhalten i atmosfären.

    Koldioxid tas upp i vatten, speciellt i världshaven, vars pH[6] är över 7.0. Då regn faller över områden i världen där det finns kalksten och kalkhaltig lera binds också koldioxid. Kalciumkarbonat, CaCO3[7], reagerar med koldioxid, bundet i vatten, s.k. kolsyra, H2CO3[8]Kalciumvätekarbonat, Ca(HCO3)2[9] bildas istället.

    Solens strålar

    I atmosfären släpper koldioxiden igenom solens strålar men minskar värmeutsläppet från jorden. Ökad mängd koldioxid ökar därmed värmen något, men förklarar inte helt den uppmätta ökningen. En fördubbling av mängden koldioxid från tiden före industrins genombrott bör ge ungefär en grads förhöjd temperatur. Denna värmeökning ger i sin tur upphov till effekter som ökar respektive minskar värmen.

    Solljuset utgörs till stor del av strålning på våglängder där jordens atmosfär är genomskinlig. För den långvågigare värmestrålningen från jordytan är atmosfären däremot bara delvis genomskinlig. Det mesta av värmestrålningen fångas upp av vattenånga, koldioxid och andra växthusgaser. [10]


    Koldioxidhalten i atmosfären

    IPCC skriver i AR5 att koncentrationen av CO2 är högre än de varit under de senaste 800.000 åren. CO2 har ökat med 40% sedan förindustriell tid främst pga utsläpp från fossil förbränning och i andra hand genom utsläpp från markanvändning.


    Diagrammet visar resultat av mätningar av koldioxid vid Manua Loa. Den röda linjen visar antalet koldioxidmolekyler i torr luft i förhållande till samtliga molekyler. När solen mest lyser på norra halvklotet ökar mängden för att sedan minska något mindre när solen mest lyser på södra halvklotet.

    Den genomsnittliga koncentrationen är ca 410 koldioxidmolekyler per miljon molekyler (ppm) i volym (eller 622 ppm i massa).[11]

    Koncentrationen varierar säsongsvis och per region speciellt på marknivå. I städer är koncentrationen allmänt högre och inomhus kan den uppgå till 10 gånger den genomsnittliga koncentrationen. Koldioxidhalten har också uppskattats under en längre tid. På Siple-stationen på Antarktis har man tagit upp en iskärna som visar att koldioxidhalten var tämligen konstant 280 ppm från år 1000 till 1750.

    När snö omvandlas vid firn, en mellanform av snö och is, stannar gaser kvar i form av bubblor och innesluts i isen. Bubblorna förflyttar sig dock i isen vilket försvårar analysen av gasens resp islagrets ålder. För att gasen ska fixeras krävs ett islaget på typiskt 100 meter. Vid Vid Vostok var differensen upp til 7000 år. Bubblornas position påverkas också av att glaciärisen flyter långsamt.[12]

    Trots en mycket begränsad ökning av koldioxidhalten 1910 -1940 steg temperaturen markant.[13]

    Excitering av växthusgaser

    Värmestrålningen från jordytan skulle gå rakt ut i rymden om det inte fanns växthusgaser i atmosfären. Växthusgaser absorberar en del av den värmestrålningsenergi som emitteras från jordytan. Växthusgaserna kommer att exciteras, få en högre energi, och denna energi sprids till andra molekyler i atmosfären, huvudsakligen genom kollisioner. Den uppvärmda atmosfären kommer att i sin tur skicka ut värmestrålning i alla riktningar. En del av denna värmestrålning går mot jordytan och absorberas där. Detta leder till en extra uppvärmning av jordytan. Mer värmestrålning kommer då att emitteras från jordytan och vi får en serieprocess, som ställer in sig på ett sluttillstånd, där vi får en viss temperatur vid jordytan.

    De viktigaste växthusgaserna i atmosfären är vattenånga, koldioxid, metan, dikväveoxid, ozon.


    Amazing! First ever photograph inside a hydrogen atom,

    Excitering betyder att energi tillförs en atom så att en elektron “hoppar upp” till ett skal som innehåller mer energi. Energin tillförs genom att en elektron exempelvis absorberar en foton, eller krockar med en närliggande atom eller partikel.

    Exciterade atomer är vanligen mycket instabila; efter en bråkdel av en sekund hoppar elektronen tillbaka till sitt grundskal, varvid den extra energin avges i form av elektromagnetisk strålning. Beroende på atomslaget, hur mycket energi som tillförts och huruvida elektronen hoppar tillbaka till sitt grundtillstånd i ett enda, eller flera steg, så kommer olika våglängder att utsändas.

    Mätningar av koldioxid

    Mätningarna av atmosfärens koldioxidhalt sker på flera platser. Den primära mätningen sker vid Mauna Loa Observatory18), som är en del av National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)19). Observatoriet ligger på 3397 meters höjd på norra sidan av vulkanen20) Manua Loa på Hawaii. Mätningarna av mängden koldioxid i atmosfären började på Mauna Loa 195621).

    Manua Loa är världens största vulkan. Den är aktiv och hade sitt senaste utbrott våren 1984. På samma ö finns också vulkanen Kilauea som är den mest aktiva av de fem vulkanerna på Hawaii. Mätningarna av koldioxidhalten påverkas ibland av utsläpp från Hawaiis vulkaner, men forskarna säger att det är möjligt ta bort dessa effekter från resultatet.

    Koldioxiden är ojämnt fördelad i atmosfären. Det framgår av NASAs carbon tracker. (Klicka på bilden om animationen inte startar)

    Uppskattningar av mängden koldioxid innan mätningarna kom igång på Manua Loa, bygger på analyser av gasens förekomst i iskärnor 175026) 27) och genom beräkningar baserade på uppskattad användning av fossila bränslen.

    Två miljoner år gammal is från Antarktis innehåller bubblor av koldioxid. Det visar en ögonblicksbild av jordens klimat då – och ger en del svar på frågor om hur koldioxidnivåer följer efterföljande istider.

    John Higgins, lektor i geovetenskap vid Princeton, ledde för ett par år sedan ett forskarteam som hittade en miljon år gammal is vid Allan Hills i Antarktis. Borrkärnan daterades genom att man mätte isotoperna i de inneslutna gasbubblorna, och fyndet publicerades vetenskapligt 2015.

    Men vid nya undersökningar i samma område hittades is som är mer än dubbelt så gammal. Isen har daterats till två miljoner år. För första gången har man kunnat få en bild av klimat och sammansättning av luften vid denna tid. I tidskriften Nature redovisar forskarna att luften innehåller bubblor av opåverkad koldioxid och metan, samt andra gaser som ger en ögonblicksbild av klimatet.

    Borrkärnan avslöjar en del om utvecklingen av planetens istider. Så långt tillbaka som för 1,2 miljoner år sedan kom istider i cykler med 40 000 års mellanrum, då med en tunnare glaciärbildning. Men därefter skedde den förändring där istiderna blev kallare, med cykler på 100 000 år.

    Vår senaste istid tog slut för 11 700 år sedan. Enligt tidigare teorier ska den ha utlösts av en långvarig minskning av koldioxid i atmosfären. Men Princeton-forskarnas is har visat att koldioxidnivån förblev stadig genom perioderna, och den föregående istiden som var i 40 000-årscykler hade faktiskt lägre bottennoteringar för både temperatur och koldioxidnivåer. De högsta temperaturerna var dock likvärdiga.

    – Det är första gången som vi har tillgång till mätvärdena för växthusgaser på jorden för två miljoner år sedan. Iskärnan öppnar också för flera nya, möjliga mätningar som kan ge insikter i 40 000-världen, då glaciärcyklerna var väldigt annorlunda mot vad de är i dag, säger artikelns huvudförfattare Yuzhen Yan på Princetons hemsida.

    Trots att man har kunnat avskriva låga koldioxidnivåer som en förklaring till den kallare perioden så finns det ändå ett samband mellan koldioxid och den globala temperaturen.

    – Att säga att koldioxid inte är en faktor skulle vara helt fel. Under de glaciala 40 000- respektive 100 000-årscyklerna så följer de globala isvolymerna koldioxidnivåerna ganska väl. Förändringar av koldioxiden är en förutsättning för att jorden går från en kallare till en varmare period, säger Michael Bender, professor i geovetenskap vid Princeton.

    Dagens koldioxidnivå på 400 ppm är nära 100 gånger högre än den högsta nivån under 40K-perioden.

    – Nu ser vi koldioxidnivåer som vi inte har haft på två miljoner år. Även om vår data pekar mot att en långsiktig nedgång av koldioxiden inte var den avgörande faktorn för övergången under mellersta pleistocen (tidsålder från 2 580 000 år sedan till 11 700 år sedan) betyder det inte att koldioxid inte kan bidra till globala förändringar, säger Yuzhen Yan.[14]

    Läsa mer

    Källor

    Fotnoter

    1) Koldioxid, Wikipedia
    2) Earth?s CO2 Home Page (2019-05-28)
    3) Växthusgas, Wikipedia
    4) Hydraulic fracturing, Wikipeida
    5) Hydraulisk spräckning, Wikipedia (2019-05-28)
    6) pH, Wikipedia
    7) Kalciumkarbonat, Wikipedia
    8) Kolsyra, Wikipedia
    9) Kalciumvätekarbonat
    10) Växthuseffekten, Wikipedia
    11) Carbon dioxide, Wikipedia
    12) Ice core, Wikipedia
    13) Atmosfären, Klimatfakta (2019-06-01)
    14) Två miljoner år gammal is ger svar om koldioxid i atmosfären (2019-11-26)

    Klimatfakta.info
    Adm: Hans Iwan Bratt, hibratt@gmail.com