Koldioxid

Koldioxid, kemisk formel CO₂, är en molekyl. Vid är vid rumstemperatur en färglös gas. Vid låga koncentrationer är koldioxid lukt- och smaklöst. Höga koncentrationer gör att koldioxiden löser sig i slemhinnanornas vatten och bildar kolsyra som smakar surt och sticker i näsan.

Koldioxid fyller viktiga biologiska funktioner och spelar en central roll för jordens växtlighet. Koldioxid är även en viktig växthusgas. Koldioxid används för många olika industriella tillämpningar.

⇑ Utsläpp 2022

Publ 2023-03-03

Enligt IEA ökade de energirelaterade CO2-utsläppen globalt med 0,9 % eller 321 Mt 2022 till över 36,8 Gt. Efter två år av stora svängningar i användningen av energi, delvis orsakade av covid-19, var tillväxten långsammare än under 2021:s ökning med 6 %. Utsläppen från förbränning ökade med 423 Mt, medan utsläppen från industriella processer minskade med 102 Mt.

Under ett år präglat av energiprischocker, stigande inflation och störningar i traditionella handelsflöden var tillväxten av utsläppen begränsade, trots byte av gas till kol i många länder. Användning av förnybara energikällor, elfordon och värmepumpar minskade utsläppen med 550 Mt enligt IEA.[1]

⇑ Fotosyntesen

Koldioxid bildas vid förbränning samt genom andning hos aeroba organismer (växter, djur, svampar och många mikroorganismer). Med hjälp av fotosyntesen omvandlar, å andra sidan, växterna koldioxid till syre, vatten och sockerarter som de dels använder i sin egen metabolism, dels lagrar i sina celler.

Med naturvetenskapligt språkbruk är kolsyra vattenlösningen av koldioxid. I vardagligt tal kallas koldioxid för kolsyra. Bubblorna i öl och läskedrycker är gasformig koldioxid löst i vätskan.

Havet innehåller cirka 37 400 miljarder ton kol i form av koldioxid, landmassor innehåller cirka 3 000 miljarder ton, medan atmosfären innehåller cirka 720 miljarder ton. För närvarande (april 2020) utgör koldioxidhalten omkring 416 ppm av atmosfärens volym.

Halten i atmosfären ökar och bidrar till jordens uppvärmning genom växthuseffekten. Mellan år 1982 till 2010 ökade koldioxidhalten med cirka 14 procent.[2]

⇑ Haven roll

Haven både fångar och släpper ut CO₂ påverkat av en rad faktorer. Exempel på sådana är vind, strömmar. Haven absorberar ungefär en fjärdedel av den mängd CO₂ som människan skapar med förbränning av fossila bränslen. [3]

Det är oklart i vilka volymer och i vilken grad utväxlingen påverkas av ökad mängd CO₂ i atmosfären.

⇑ Kolcykeln

Publ 2022-11-30

I IPCCs rapport AR5 anges gällande CO₂: Med mycket högt säkerhet är ökningen av CO₂-utsläppen från förbränning av fossila bränslen och från förändrad markanvändning den dominerande orsaken till den observerade ökningen av CO₂-koncentrationen i atmosfären. Ungefär hälften av utsläppen fanns kvar i atmosfären (240 ± 10 PgC) sedan 1750. [4]

Emitterad koldioxid/år i Gt (gigaton) uppgick enligt AR4 (datum) till
29 Gt från fossil förbränning
439 Gt från vegetation och land
332 Gt från hav
= 800 totalt

Det betyder att 4% av koldioxidutsläppen kommer från fossil förbränning.

I AR5 uppskattas fossila utsläppet uppgå till 7,8 Gt (+- 0,6)

Enligt NASAs projekt OCO-2 så bidrar förbränning av fossila bränslen och andra mänskliga aktiviteter för närvarande med cirka 39 miljarder ton eller 39 gigaton CO₂ till atmosfären varje år. Så för varje ton kol som stoppas in får vi 3,7 ton CO₂.

Detta är bara en liten bråkdel (4%) av de 770 Gigaton CO₂ som släpps ut i atmosfären varje år av naturliga processer i havet och på land. Men till skillnad från mänskliga aktiviteter, som bara släpper ut CO₂ i atmosfären, så svarar de naturliga processer både för utsläpp och absorption av CO₂.

Faktum är att atmosfäriska CO₂-mätningar som samlats in av ett globalt nätverk av ytstationer indikerar att dessa naturliga CO₂ "sänkor" inte bara absorberar nästan all CO₂ som släpps ut av naturliga processer, de absorberar också nästan hälften av den CO₂ som släpps ut av mänskliga aktiviteter också.[5]

⇑ Utsläpp av växthusgaser

Publ 2022-10-24

EDGAR är EUs global databas över antropogena utsläpp av växthusgaser och luftföroreningar på jorden. Databasen har uppskattningar av utsläpp jämförda med vad som rapporterats av europeiska medlemsstater eller av parter under FN:s ramkonvention om klimatförändringar (UNFCCC), med hjälp av internationell statistik. Databasen har nationella totaler och rutnätskartor med 0,1 x 0,1 graders upplösning på global nivå, med års-, månads- och timdata.

Enligt databasen var det globala utsläppen av CO₂ 2020 35,962,871 kt. Av det kom 0,13% från Sverige. Kinas andel var 32,48% av CO₂-utsläppen. [6]

Globalt sett har tendensen varit tydlig under hela 1900-talet: utsläppen av koldioxid har ökat. För svensk del skedde dock ett trendbrott i början på 1970-talet. I stället för att följa den globala trenden med ökande utsläpp, började Sveriges koldioxidutsläpp då att minska. Ekonomifakta

⇑ Fördelningen av koldioxiden

Publ 2022-11-30

CO2 seasonal changes, EarthSky, Röd färg över genomsnittet, Blå färg under genomsnittet

Satelliter ger kontinuerligt data om globala CO₂. De visar att CO₂ sprids ojämnt i atmosfären. Klimatmodeller baserade dock på ett globalt enhetligt medelvärde. Simuleringar med rumsligt inhomogen CO₂ återskapar temperaturen bättre än när rumsligt homogena simuleringar används. Om den heterogena CO₂-spridningen används i klimatmodellerna skulle de bli mer realistiska.

Nyligen genomförda satellitmätningar ger kontinuerliga globala data av både kolumn CO₂, och även mellantroposfärisk CO₂. De avslöjar de olikformiga fördelningarna av CO₂-koncentrationerna i mitten av troposfären.

Områdena med låga CO₂-koncentrationer i atmosfären ligger på de höga breddgraderna. Områdena med relativt höga CO₂-koncentrationer (30°S-60°N) bildas på grund av höga CO₂-utsläpp från markkällor och vindarnas horisontella och vertikala rörelser.

Mätningen av CO₂-koncentrationer ger möjlighet att undersöka effekten av spridningen av CO₂ runt jorden. [7]

⇑ Earth.Nullschool.net

Publ 2023-01-31

Earth redovisar aktuella uppgifter o spridningen av koldioxid runt jorden. Det finns från 400 till 470 ppm. Låga värden finns tex i Myamar, Tanzania och Brazilien. Höga värden finns New York, Peking. [8] Värdena hämtas ifrån GEOS-5. [9]

⇑ Orbiting Carbon Observatory

Publ 2023-01-14

De vetenskapliga målen för OCO-2-projektet hos Jet Propulsion Laboratory är att samla in de rymdbaserade mätningarna som behövs för att kvantifiera variationer i kolumngenomsnittet av atmosfärisk koldioxid (CO2) torr luftmolfraktion, XCO2, med den precision, upplösning och täckning som behövs för att förbättra vår förståelse av CO2-källor på ytan och sänkor (flöden) på regional skala (≥1 000 km) och de processer som kontrollerar deras variation över säsongscykeln. Detta uppdrag validerar en rymdbaserad mätmetod och analyskoncept som kan användas för framtida systematiska CO2-övervakningsuppdrag.

Även om vi känner till och förstår mänsklig aktivitets inverkan på CO2-koncentrationer i atmosfären, är flera frågor fortfarande obesvarade. Vår förmåga att svara på dessa frågor kommer att ge en mer fullständig förståelse för att dessa effekter har och kommer att ha på det globala klimatet.

Naturen och placeringen av sänkorna som absorberar ungefär hälften av den mänskliga producerade CO2 är för närvarande inte välkända och presenterar viktiga, men obesvarade frågor. Till exempel, om effektiviteten hos dessa sänkor minskar i framtiden, kommer hastigheten för uppbyggnaden av atmosfärisk CO2 att öka? Om så är fallet, hur mycket? Kan några av dessa naturliga sänkor utnyttjas för att ytterligare minska hastigheten av CO2-uppbyggnad? Genom att bättre förstå naturen, platserna och processerna som gör dessa naturliga sänkor, kan vi bättre förutsäga graden av uppbyggnad av CO2 i atmosfären och dess inverkan på vårt klimat.

Idag bidrar förbränning av fossila bränslen och andra mänskliga aktiviteter för närvarande med cirka 3,7 ton CO2. Detta är bara en liten bråkdel (4%) av de 770 Gigaton CO2 som släpps ut i atmosfären varje år av naturliga processer i havet och på land. Men till skillnad från mänskliga aktiviteter, som bara släpper ut CO2 i atmosfären, så både skapar och absorberar samma naturliga processer CO2.

Faktum är att atmosfäriska CO2-mätningar som samlats in av ett globalt nätverk av ytstationer indikerar att dessa naturliga CO22 "sänkor" inte bara absorberar nästan all CO2 som släpps ut av naturliga processer, de absorberar också nästan hälften av den CO2 som släpps ut av mänskliga aktiviteter också. [10]

NASA:s Orbiting Carbon Observatory, 2 (OCO-2) tillhandahåller den mest kompletta datamängden som spårar koncentrationen av atmosfärisk koldioxid (CO₂).

Varje dag mäter OCO-2 solljus som reflekteras från jordens yta för att härleda det genomsnittliga CO₂-blandningsförhållandet för torrluftskolonnen och ger cirka 100 000 molnfria observationer.

Trots dessa framsteg innehåller OCO-2-data många luckor där solljus inte är närvarande eller där moln eller aerosoler är för tjocka för att hämta CO₂-data. För att fylla luckor och ge vetenskap och applikationsanvändare en rumsligt komplett produkt, assimileras OCO-2-data i NASA:s Goddard Earth Observing System (GEOS), ett komplext modellering- och dataassimileringssystem som används för att studera jordens väder och klimat.

GEOS mottar satellitobservationer om nattljus och grönska i vegetationen tillsammans med cirka 1 miljon väderobservationer som samlas in varje timme. Dessa data hjälper forskare att dra slutsatser om CO2-blandningsförhållanden även utan en direkt OCO-2-observation och ger ytterligare information om höjden av CO2-plymer som satelliten inte kan se.

Tillsammans skapar OCO-2 och GEOS en av de mest kompletta bilderna av CO₂.[11]

⇑ Logaritmiskt samband

Publ 2022-07-14

Det logaritmiska sambandet innebär att om mer CO2 tillförs till atmosfären, så minskar effekten av extra CO2. Utgående från 0,4 ºC höjd temperatur under 1900-talet kan alltså en ökning till ca 500 ppm koldioxid år 2050 ge endast ca 0,3 ºC ökad global temperatur. Atmosfären blir mer mättad (eng saturated).

⇑ Koldioxid i atmosfären

Publ 2022-11-30

Mängden koldioxid i atmosfären mäts vid ett antal mätstationer runt världen som ingår i Global Monitoring Laboratory (GML) vid National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). [12] Där bedrivs forskning om
- återkopplingar av växthusgaser och kolkretslopp,
- förändringar i moln, aerosoler och ytstrålning
- återvinning av stratosfäriskt ozon.

Antalet provtagningsställen utökades under 1980-talet till ca 50 platser. I mitten av 2000-talet utökade GML flaskprovtagning och växthusgasmätningar på plats till torn och från flygplan över Nordamerika. Under de senaste åren har GML använt ballongburen provtagning av den atmosfäriska kolonnen för växthusgaser. Dessa data är kritiska för att övervaka, kartlägga och förstå distributionen av växthusgaser från regional till global skala.[13]

Provtagningen sker främst i USA och i stort antal länder, dock inte i Ryssland. Mätning sker också med flyg. Med klick på karta får man uppgifter om stationen och gjorda mätningar. Av dem framgår också vilka värden som exkluderats från redovisningen.[14].

Den äldsta och mest omtalade mätstationen Mauna Loa Observatory (MLO) som ligger på norra flanken av vulkanen Mauna Loa, på Big Island of Hawaii, på en höjd av 3397 meter, eller 11 135 fot över havet. Observatoriet är en atmosfärisk forskningsanläggning som kontinuerligt har övervakat och samlat in data relaterade till atmosfäriska förändringar sedan 1950-talet.

Observatoriet sticker upp genom den lägre förorenade marina atmosfären i regionen till övre renare troposfären. Den ostörda luften, avlägset läge och minimal påverkan av vegetation och mänsklig aktivitet vid MLO är idealiska för att övervaka beståndsdelar i atmosfären som kan orsaka klimatförändringar. [15]

Mätningen går till så att man samlar luft i öppen flaska som tas till laboratoriet. Där tar man bort luftprovets vattenånga varefter man räknar antalet koldioxidmolekyler och det totala antalet molekyler. Till exempel betyder 413 miljondelar CO2 (förkortat ppm) att det i varje miljon molekyler (torr) luft finns i genomsnitt 413 CO2-molekyler. Alla molekyler anges i ppm, vilket förvandlar 78,09 % kväve till 780 900 ppm. [16]

Mauna Loa är en aktiv vulkan; den bröt senast ut 1950, 1975 och 1984. Mellan utbrotten släpper den ut varierande mängder koldioxid (CO2) och svaveldioxid (SO2) från sprickor vid toppmötet. Observatoriet ligger på bergets norra sluttning, 4 mil bort från och 2 600 fot lägre än toppen, som är 13 675 fot över havet.

När de vulkaniska utsläppen anländer till observatoriet ökar CO2-analysatorns värden med flera miljondelar, och de uppmätta mängderna blir mycket varierande under perioder från flera minuter till några timmar.[17]

⇑ Källor

Publ 2023-09-06

• Carbon and other biogeocemical cycles, AR5, IPCC (pdf 106 sidor)
• Koldioxid, Wikipedia
• Koldioxiden avdramatiserad, Klimatupplysningen
• The Ocean?s Carbon Balance, NASA Earth Observatory (2007)
• EDGAR - Emissions Database for Global Atmospheric Research
• Koldioxidpriser och COP26, John Hassler, Ellen Gustafsson, Smedjan (2021-11-10)
• PETITION OF THECENTER FOR THE STUDY OF CARBON DIOXIDEAND GLOBAL CHANGETO THE UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCYFORREPEAL OF EPA'S 2009 ENDANGERMENT FINDING, 74 FR 66,496 (Dec. 15, 2009) (2020-03)
• 6 things to know about carbon dioxide, NASA (2019-07-02)
• Unit 9 Reading: The Global Carbon Cycle, David Bice, The Pennsylvania State University ()
• IPPC berättar inte allt vi behöver veta, Per Arne Bjørkum, Geoforskning.no (2021-12-23)
• 494 CONTRADICTIONS TO IPCC?S CLIMATE CHANGE THEORY Edwin X Berry*Climate Physics LLC, Bigfork, Montana, USA,
• Human CO2 Emissions Have Little Effect on Atmospheric CO2, Edwin X Berry, Climate Physics LLC, Bigfork, USA (2019-045-13)
• The CO2 problem in six easy steps (2022 Update), Gavin,RealClimate (2022-07)
• distribution of carbon dioxide in the atmosphere, Googling
• Det logaritmiska sambandet, Klimatupplysningen (2012-05-29)
• The Logarithmic Effect of Carbon Dioxide, David Archibald, WUWT (2010)
• How does temperature depend on CO2?, Clive Best (2019-02-15)
• Carbon Dioxide, UCAR
• Carbon Dioxide Has Reached a Point of Diminishing Returns, David Siegal (2021-08-25)
• Is CO2 Saturated? (Will Happer?s Climate Myth Debunked), Youtube
• Conversation UPDATE: William Happer, Youtube (2019-11-25)
• Climate I: Is The Debate Over? Richard Lindzen och Hadi Dowlatabadi, Youtube
• Why the Forcing from Carbon Dioxide Scales as the Logarithm of Its Concentration, DOE pages, U.S. Department of Energy, Office of Scientific and Technical Information (2022-07-01)
• Carbon Cycle Greenhouse Gases, Global Monitoring Laboratory, NOAA
• Greenhouse gas, Wikipedia
• Googling: The recidence time for co2 (2022-09-13)
• EDGAR - Emissions Database for Global Atmospheric Research, EU
• Orbiting Carbon Observatory-2, Jet Propultion Laboratory, NASA
• Orbiting Carbon Observatory-3
• Varför avtar ökningen av CO2 - halten nu? Gabriel Oxenstierna, Klimatupplysningen (2022-05-10)
• The Carbon Cycle, Earth observatory NASA
• Carbon cycle, UNDERSTANDING GLOBAL CHANGE, Berkeley, University of California
• Rising CO2 levels also cause cooling in the upper layers of the atmosphere, Royal Belgian Institute for Space Aeronomy
• CO2 vän eller fiende - ur ett vetenskapligt perspektiv, Klimatupplysningen (2023-03-30)
• Carbon dioxide in Earths history, Wikipedia
• Is the CO2 greenhouse effect saturated? Mallen Baker, Youtube (2000)