كيف تؤثر الأنشطة البشرية على توازن دورة الكربون؟

تلعب دورة الكربون دورًا رئيسًا في تنظيم درجة حرارة سطح الأرض ومناخها. فمن خلالها يتم التحكم في كمية غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. والذي يساعد على الاحتفاظ بالحرارة المتولدة من الشمس. لكن في بعض الأحيان قد تؤدي الزيادة في نسبته إلى ارتفاع درجة حرارة سطح الكوكب بشكل غير طبيعي.[1]

وفقًا لتقرير مرصد Noaa الذي تم إصداره في مايو من العام الماضي 2022. فقد وصلت نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لذروتها. حيث بلغت 420.99 جزء في المليون، بزيادة قدرها 1.8 جزء في المليون عن عام 2021. مما تسبب في زيادة التأثيرات الناجمة عن الاحتباس الحراري، كنوبات الحرارة الشديدة، والجفاف، وحرائق الغابات.[2]

الكربون وأهميته

تعرَّف دورة الكربون بأنها العملية التي يتم من خلالها انتقال ذرات الكربون وتبادلها بين الغلاف الجوي والأرضي والمائي. ونظرًا لأن كوكبنا وغلافه الجوي يشكلان بيئة مغلقة، فإن كمية الكربون في هذا النظام لا تتغير.[3]

يعد ثاني أكسيد الكربون من أهم الغازات المسؤولة عن درجة حرارة سطح الأرض. إذ يعمل مع كل من غازي الميثان والهالوكربونات على تسخين الكوكب، عن طريق امتصاص كميات هائلة من الطاقة المنبعثة من الأرض، ثم إعادة إرسالها مرة أخري.

بدون الغازات الدفيئة، ستكون الأرض أكثر برودة ولن نستطيع العيش عليها. يقدر العلماء بأن غاز ثاني أكسيد الكربون يساهم بحوالي 20% من تأثير الاحتباس الحراري على كوكب الأرض. ويمثل بخار الماء حوالي 50%، بينما تمثل السحب حوالي 25%.

تعمل جزيئات ثاني أكسيد الكربون على تحقيق التوازن اللازم للحفاظ على تركيز بخار الماء. عندما تنخفض تركيزات ثاني أكسيد الكربون، تبرد الأرض، ويتساقط بعض بخار الماء من الغلاف الجوي. وبالمثل عندما تزداد تركيزات ثاني أكسيد الكربون، ترتفع درجة حرارة الجو، ويتبخر المزيد من بخار الماء في الغلاف الجوي. مما يؤدي إلى زيادة معدل الاحتباس الحراري.

لذا فقد وجد العلماء أن ثاني أكسيد الكربون هو الغاز المتحكم في درجة حرارة سطح الكوكب، وفي كمية بخار الماء في الغلاف الجوي. وبالتالي في حجم وتأثير الاحتباس الحراري.[4]

دورة الكربون السريعة والنظم البيئية

تعمل دورة الكربون كحلقة ينتقل من خلالها الكربون على مدى سنوات أو عقود. فعلى سبيل المثال في السلسة الغذائية تمتص النباتات الكربون الموجود في الغلاف الجوي من أجل عملية التمثيل الضوئي،. ثم تستهلك الحيوانات هذه النباتات ويتراكم الكربون بيولوجيًا في أجسامها. ثم يعاد إطلاق الكربون مرة أخري عن طريق عملية التنفس أو التجشؤ أو التحلل عندما تموت الحيوانات في النهاية.

 قد يتم تخزين الكربون في أعماق الأرض لعدة قرون. حتى يصبح وقودًا أحفوريًا يستخدمه الإنسان في أنشطته البشرية، ومن ثم يتم ضخ المزيد من الكربون في الغلاف الجوي.[5]

دورة الكربون البطيئة

من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية والنشاط التكتوني. يستغرق الكربون ما بين 100-200 مليون سنة للتنقل بين الصخور والتربة والمحيطات والغلاف الجوي. في المتوسط، يتحرك حوالي 10-100 مليون طن متري من الكربون خلال دورة الكربون البطيئة كل عام.

في المحيط، تتحد أيونات الكالسيوم مع أيونات البيكربونات لتكوين كربونات الكالسيوم. بعد موت الكائنات الحية، تغرق في قاع المحيط وبمرور الوقت تتكون طبقات من الرواسب التي تتحول في النهاية إلى صخور، والتي تحتوي على حوالي %80 من إجمالي نسبة الكربون الموجودة في الصخور. بينما تتكون نسبة ال%20 الأخرى من الكائنات الحية التي تم دفنها في طبقات من الطين منذ ملايين السنين .

عندما تندلع البراكين فإنها تعيد إطلاق الغاز مرة أخري في الغلاف الجوي عن طريق ذوبان الصخور. ومن ثم يتم بدء الدورة مرة أخرى. في الوقت الحاضر، تطلق البراكين كمية من ثاني أكسيد الكربون تقدر بنحو 130 إلى 380 مليون طن متري سنويًا. وللمقارنة، فإن الكمية التي يطلقها البشر من الغاز عن طريق حرق الوقود الأحفوري تقدر بحوالي 30 مليار طن سنويًا. أي أكثر بحوالي 300 مرة من البراكين.[6]

الأنشطة البشرية وانبعاثات الكربون

في عام 1896، كان العالم السويدي سفانتي أرهينيوس أول من ربط ارتفاع غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج عن حرق الوقود الأحفوري بتأثير الاحترار. بعد ما يقرب من قرن من الزمن. أدلى عالم المناخ الأمريكي جيمس إي هانسن بشهادته أمام الكونجرس بأن “تأثير الاحتباس الحراري هو ما يغير مناخنا”. [7]

الأنشطة البشرية لها تأثير هائل على دورة الكربون. حيث يؤدي حرق الوقود الأحفوري وتغيير استخدام الأراضي إلى إطلاق كميات كبيرة من الكربون في الغلاف الجوي.[8] ففي عام 2020 ، قدرت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الولايات المتحدة بحوالي 79٪ من جميع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.[9]

تعد انبعاثات الكربون وغازات الاحتباس الحراري الأخرى، المحرك الرئيسي لتغير المناخ. ففي عام 2022 وحده، بلغت الزيادة في نسبة الانبعاثات الناجمة عن حرق الوقود الأحفوري وصناعة الأسمنت حوالي 1%، مقارنة بالسنوات السابقة.[10]،  بينما بلغت نسبة الزيادة الناتجة عن توليد الكهرباء والصناعة حوالي 2% خلال عام 2018.[11]

يتطلب تحقيق الأهداف العالمية للحد من الاحترار منا جميعًا العمل لتقليل الانبعاثات. وذلك حتى نستطيع الوصول إلى صافي الصفر بحلول عام 2050. إذ إن ظلت الانبعاثات في الزيادة، فسوف يستمر ارتفاع درجة حرارة سطح الكوكب.   

المصادر

(1)serc.carleton

(2)noaa

(3)oceanservice

(4)nasa

(8),(5)noaa

(6)nasa

(7)nationalgeographic

(9)epa

(10)weforum

(11)npr