Kus see süsinik on? (Taastuvenergiast ilma udujututa)

Kus see süsinik on?

Kus kogu see süsinik siis on? Kui tahame mõista $C O_{2}$ saaste tagajärgi, tuleb meil teada, kui palju leidub seda atmosfääriga võrreldes ookeanites, maapinnas ning taimestikus.

Joonisel 31.2 on näidatud, kus süsinik on. Enamus sellest ehk $40000 G t$ on ookeanis (lahustunud $C O_{2}$ gaasi, karbonaatide, taimede, loomade ja lagunevate materjalide kujul). Maapinnas ja taimestikus kokku on vaid ligikaudu $3700 G t$ . Ligipääsetavad fossiilkütused – peamiselt kivisüsi – sisaldavad vaid ligikaudu $1600 G t$ . Ning viimaseks: atmosfäär sisaldab umbkaudu $600 G t$ süsinikku.

Joonis 31.2: Süsiniku hinnangulised kogused gigatonnides Maa ligipääsetavates kohtades. (Ka kivides on palju süsinikku ning see liigub miljonite aastate jooksul ringi, tekitades tasakaalu, milles tektooniliste plaatide all olevate setete süsinik on võrdne aeg-ajalt läbi vulkaanide maapinnale jõudva süsiniku hulgaga. Lihtsuse eesmärgil ignoreerisin seda geoloogilist süsinikku.)

Joonis 31.3: Nooltega on näidatud kaks fossiilkütuste põletamisest tulenevat süsiniku lisavoogu. Fossiilkütuste põletamise tagajärjel iga-aastaselt atmosfääri lisatava $8, 4 G t C$ ning ookeanite poolt aastas neelatava $2 G t C$ vahel puudub tasakaal. Sellel joonisel pole kujutatud raskestimõõdetavaid süsinikuvoogusid atmosfääri, pinnase, taimestiku ja muu vahel.

Veel üsna hiljuti oli nende süsinikuallikate tase ligikaudu tasakaalus: kõik süsiniku väljavoolud (näiteks pinnas, taimestik või atmosfäär) olid tasakaalus sissevooluga. Fossilkütuse osakaal selles sisse- ja väljavoolus oli üpriski tähtsusetu. Kuid siis hakkas inimkond fossiilkütuseid põletama. Seega lisasime me sellesse süsteemi kaks mitte tasakaalus olevat lisavoolu, mis on näidatud joonisel 31.3.

1920. aastal oli fossiilkütuste põletamise kiirus umbkaudu $1 G t C$ aastas, 1955. aastal $2 G t C$ ning 2006. aastal $8, 4 G t C$ . (Need numbrid sisaldavad betooni tootmisest tulenevat väikest osa, sest selles protsessis vabaneb lubjakivist $C O_{2}$ .)

Kuidas muutsid need kaks lisavoolu joonisel 31.2 toodud pilti? Noh, see pole täpselt teada. Joonisel 31.3 on näitatud asjad, mida me teame. Suur osa sellest aastasest lisandunud $8, 4 G t C$ -st, mille me atmosfääri paneme, seal ka püsib, mistõttu atmosfääri süsinikdioksiidi sisaldus suureneb. Atmosfäär tasakaalustub ookeani pinnaveega üpriski kiiresti (vaid viie kuni kümne aastaga) ning seetõttu neeldub atmosfäärist süsinikdioksiidi ka ookeanivette: ligikaudu $2 G t C$ aastas. (Hiljutised uurimused viitavad aga selle neeldumise järk-järgulisele aeglustumisele.) See tasakaalustamata süsiniku voog pindmisesse veekihti põhjustab ookeanite hapestumist – halb uudis korallide jaoks. Mingi osa lisasüsinikku neeldub ka taimedes ja pinnases, võib-olla umbes $1, 5 G t C$ aastas, kuid seda on raske mõõta. Kuna ligikaudu pool süsinikuemissioonidest jääb atmosfääri, põhjustab jätkuv saastamine kiirusega $8, 4 G t C$ aastas nii atmosfääri kui ka ookeanivee $C O_{2}$ taseme tõusu.

Mis on selle lisa-süsinikdioksiidi pikaajaline sihtkoht? Noh, kuna fossiilkütuste hulk on palju väiksem kui ookeanites peituv kogus, jõuab see lisasüsinik pikas perspektiivis ookeanisse ning atmosfääri; taimestiku ja pinnase süsinikutase normaliseerub. Kuid see „pikaajaline“ periood tähendab tuhandeid aastaid. Atmosfääri ning pindmise veekihi vaheline tasakaalustumine toimub tõepoolest kiiresti, nagu ma juba mainisin, kuid joonistel 31.2 ning 31.3 toodud katkendjoon eraldab pindmise veekihi ülejäänud ookeaniveest. 50-aastase perioodi jooksul on see piir põhimõtteliselt nagu sein. 60ndate ning 70ndate aastate aatomipommide abil maailmas lahti lastud radioaktiivne süsinik on praegu jõudnud ookeanites vaid $400 m$ sügavusele. Võrdluseks: ookeanite keskmine sügavus on ligikaudu $4000 m$ .

Ookeanivesi ringleb aeglaselt: ühel tükil ookeani süvaveest kulub pinnale jõudmiseks ning uuesti alla langemiseks umbkaudu $1000$ aastat. Süvavete ringlust põhjustavad nii temperatuurierinevused kui ka soolasisaldus, mistõttu seda nimetatakse termohaliinseks tsirkulatsiooniks (vastupidiselt pindmise veekihi ringlusele, mis sõltub tuulest).

Sellel ookeanivee aeglasel ringlusel on oluline tagajärg: meil on piisavalt fossiilkütuseid, et järgmise $1000$ aasta jooksul kliimat märkimisväärselt mõjutada.