CARBON CYCLE – damit zurecht?

Clyde Spencer

2021

Einführung

Das Konzept der Genauigkeit und Präzision ist wichtig für die Analyse des Kohlenstoffkreislaufs. Um das Hintergrundproblem von Präzision und signifikanten Zahlen zu behandeln, möchte ich ein Beispiel anführen.

Nehmen wir an, man möchte den Wert ihres Gesamtvermögens einschätzen. OK, das scheint einfach genug. Für die meisten Mittelschichtsleute ist ihr größtes Kapital das Eigenheim, das sie „besitzen“. Doch was ist das Eigenheim wert? Wie viel Geld könnten Sie dafür bekommen, falls Sie Lösegeld für Ihren treuen Streifenhörnchen Alvin beschaffen müssen? Nun, das hängt unter anderem davon ab, wie verkaufsfreudig Sie sind, wie die aktuellen Kreditzinsen sind und die Jahreszeit. Im Sommer verkaufen sich Häuser in der Regel schneller. Daher stellt sich heraus, dass es nicht nur eine Zahl gibt, die den Wert Ihres Hauses repräsentiert. Man kann dem Eingreifen eines Engels, der aus emotionalen Gründen Ihr Haus zu jedem vernünftigen Preis kaufen möchte, eine Reihe von Werten zuordnen, die ein Extremfall im schlimmsten Fall darstellen. Man kann auf das Beste hoffen, aber wahrscheinlich wird der Verkaufspreis irgendwo in der Mitte der Bandbreite liegen, was eine große Bandbreite sein könnte. Wenn ähnliche Häuser in Ihrer Nähe zu ähnlichen Marktbedingungen für etwa 300.000 USD verkauft wurden, kann es sinnvoll sein, einen Wert von 300.000 USD ± 30.000 USD zuzuweisen, was einer Spanne von etwa ±10% entspricht. Das heißt, man kann nicht sagen genau was das Haus wert ist.

Wir könnten eine ähnliche Übung mit Ihren anderen Vermögenswerten wie Auto(n), Skiboot, Münzsammlung usw. durchführen. Die Situation ist jedoch die gleiche, wobei Sie bestenfalls nur eine Reihe von Werten schätzen können die Sie für Ihren Besitz erhalten könnten.

Sie ziehen Ihren monatlichen Kontoauszug heraus und die Bank sagt Ihnen wie erwartet genau, wie viel Geld Sie zum Ende des letzten Monats auf Ihren Schecks und Ersparnissen haben (oder hatten!). In Anbetracht der Tatsache, dass Sie möglicherweise keine Zinsen auf Ihr Girokonto erhalten und Sie den Betrag kennen sollten, für den Sie Schecks ausgestellt haben, wissen Sie mit hoher Sicherheit genau, wie viel Geld Sie auf Ihrem Girokonto haben! Nehmen wir an, es sind 5.000,01 $; Du hast letzten Monat tatsächlich ein kleines Interesse geweckt!

Ähnlich verhält es sich mit Ihren Ersparnissen. Monatliche Änderungen sind bei den aktuellen Zinssätzen winzig, so dass Sie wahrscheinlich auf den nächsten Cent genau abschätzen können, wie viel Geld sich in Ihren Ersparnissen befindet. Nehmen wir an, es sind $500,49; Daher betragen Ihre liquiden Mittel 5.500,50 USD.

Das einzige, was Sie genau wissen, ist jedoch, was sich auf Ihrem Bankkonto befindet! Und es ist ein kleiner Bruchteil Ihres Gesamtvermögens und viel weniger als der Wert Ihrer materiellen Besitztümer. Dies ist wichtig, um zu bedenken, wie gut wir den Kohlenstoffkreislauf verstehen, denn das, was auf Ihrem Bankkonto ist, entspricht den anthropogenen CO2-Emissionen. Lassen Sie mich das etwas genauer veranschaulichen.

Vielleicht möchten Sie einige Dinge lesen, die ich bereits zu den Themen Genauigkeit und Präzision geschrieben habe.

Kohlenstoffzyklus

Abb. 1. Globaler Kohlenstoffkreislauf

https://www.globe.gov/documents/355050/14396119/IntroductionToGlobalCarbonCycle.pdf/650d0e25-3944-4ac3-959d-e8da347653f5

Die obige Grafik (Abb. 1) wurde erstellt, um den sogenannten Kohlenstoffkreislauf zu veranschaulichen und zu quantifizieren. Es ist die Beziehung zwischen Quellen und Senken von Kohlenstoff, hauptsächlich Kohlendioxid. Es veranschaulicht die Pools oder festen Reservoirs von Kohlenstoff und die jährliche Austauschrate zwischen Quellen und Senken, die als Flüsse bezeichnet werden.

Diese häufig gezeigte Grafik des Kohlenstoffkreislaufs lässt viele anthropogene Kohlenstoffquellen aus, wie ich hier beschrieben habe. Es scheint nur fossile Brennstoffquellen zu adressieren. Daher kann der anthropogene Beitrag größer sein. Ich werde jedoch mit dieser Illustration arbeiten, um einen Punkt zu machen.

Schauen wir uns nun die Zahlen in der Grafik genauer an. Der jährliche Kohlenstofffluss in Die Atmosphäre ist die Summe der folgenden:

Verbrennung fossiler Brennstoffe 7,7 ±0,05 pg 7,7 ±0,05 pg

Bodenatmung 58. ±0.5“

Pflanzenatmung 59. ±0.5“

Vulkane 0,1 ±0,05 “

Abholzung 1,1 ±0,05 “ <1,1 ±0,05 “

Ozeanverlust 90. ±0.5“

Gesamt 216. ±2 pg Anthropogene Summe <8,8 ±0,1 pg

Die Grundeinheit sind Petagramm (pg) Kohlenstoff oder 1015 Gramm Kohlenstoff.

(Beachten Sie, dass „Ocean Loss“ nicht explizit mit 2 signifikanten Zahlen angegeben wird, aber da es sich um „Ocean Uptake“ handelt, werde ich ihnen den Vorteil des Zweifels geben und davon ausgehen, dass sie einfach nachlässig waren. Die Unsicherheitsschätzungen werden impliziert durch die angezeigten signifikanten Zahlen.)

Wie viel Prozent des jährlichen Kohlenstoffbeitrags zur Atmosphäre sind anthropogen? Sie beträgt <8,8 (±0,1) / 216 (±2) oder <4,1 %. Ein häufig angegebener Wert liegt bei etwa 3%. Daher scheint dies auf dem Standard zu sein, wobei die größte Unsicherheit darin besteht, wie viel von der Kategorie „Entwaldung“ tatsächlich anthropogen ist. Der Punkt ist, dass wir die Summe mit mindestens einer Größenordnung kennen Weniger Präzision als die anthropogene Komponente.

Abb. 2. Alternative Schätzungen des Kohlenstoffkreislaufs.

https://projects.noc.ac.uk/greenhouse_gas_science/

Es gibt eine alte Säge darüber, dass ein Mann, der nur eine Uhr besitzt, immer weiß, wie spät es ist. Wenn ein Mann jedoch zwei Uhren besitzt, ist er sich der Zeit nie sicher. Das trifft hier zu, wie ich ein anderes Beispiel zeige.

Diese Grafik (Abb. 2) ist noch problematischer. Es zeigt an der Spitze eine jährliche Zunahme von 240 ±10 pg. Eine andere Angabe ist 240 pg ±4 %. Ich kann jedoch nur 207 ±2 pg berücksichtigen, wenn ich die angezeigten Werte in eine Tabelle stelle! Wir sind nun mit der Frage der Genauigkeit (Übereinstimmung zwischen Schätzungen) sowie der Genauigkeit (der Anzahl der signifikanten Zahlen) konfrontiert.

Nun, wie ich es für Abb. 1 oben getan habe, ist im Folgenden eine Tabelle mit den Schätzungen aus Abb. 2:

Fossile Brennstoffe und Zementproduktion 7,8 ±0,6 pg 7,8 ±0,6 pg

Boden- und Pflanzenatmung 118,7 ±0,05“

Vulkane 0,1 ±0,05 “

Landnutzungsänderung 1,1 ±0,8“ 1,1 ±0,8“

Wasserausgasung 79,4 ±0,05 “

Gesamt 207. ±2 pg Anthropogene Summe 9. ±1 pg

Wie auch immer, der anthropogene Anteil beträgt in diesem Fall 9 (±1) / 207 (±2) oder ≈4, %. Nehmen wir an, dass der angegebene Kohlenstofffluss (240 pg) und die damit verbundene Unsicherheit (±10 pg) korrekt sind und entweder ich etwas übersehen habe oder der Künstler, der die Illustration erstellt hat, etwas von der Illustration weggelassen hat. Die Unsicherheit (±10) ist gleich oder größer als der geschätzte anthropogene Gesamtbeitrag von 9 ±1 pg.

Interessant ist nun, dass der durchschnittliche anthropogene Fluss 9 ± 1 pg/Jahr beträgt, während die Schätzung für die Zunahme des Kohlenstoffs in der Atmosphäre etwa 4 pg/Jahr beträgt (keine Unsicherheit angegeben, ±0,5 impliziert). Mit anderen Worten, der Anstieg von CO2 in der Atmosphäre ist der Äquivalent von etwa 50 % der jährlichen anthropogenen Emissionen. Sind wir sicher, dass wir die Senken und Quellen gut genug verstehen, um sicher zu sein, dass der atmosphärische Anstieg zur Hälfte anthropogen ist? Wie erkennen die Senken anthropogenen Kohlenstoff von anderen Quellen?

Es scheint also, dass etwa die Hälfte des anthropogenen Flusses im Ozean landet. Tatsächlich wird ein Teil des CO2 verwendet, um neues Holz zu erzeugen, und ein Teil unterstützt das Phytoplankton-Wachstum und wird schließlich in den tiefen Ozeanen sequestriert.

Wenn, wie ich vorgeschlagen habe, die Korrelation zwischen anthropogenem CO2 und der steigenden Konzentration in der Luft kein Beweis für die Herkunft ist, muss nach einem anderen Indikator gesucht werden. Dies ist üblicherweise die Änderung des Verhältnisses von 13C- und 12C-Isotopen. Dies liegt daran, dass Pflanzen dazu neigen, das leichtere, häufiger vorkommende 12C-Isotop zu verwenden. Daher wird ein relativer Anstieg von 12C allgemein auf seine Freisetzung aus fossilen Brennstoffen zurückgeführt. Daran ist auf den ersten Blick nichts auszusetzen. Allerdings können andere Faktoren das Verhältnis beeinflussen – insbesondere begünstigt die temperaturbedingte Ausgasung aus Wasser das leichtere 12C-Isotop, da weniger Energie benötigt wird, um das leichtere Isotop freizusetzen. Auch Bakterien, die Laubstreu und andere Pflanzenreste zersetzen, werden mit 12C-reichem Material arbeiten. Schließlich wird der Auftrieb des Tiefseewassers 12C-reiches Wasser an die Oberfläche bringen, wo es ausgast.

Ich habe zuvor gezeigt, dass die obige Bilanzierung der anthropogenen CO2-Emissionen wahrscheinlich eine Unterzählung ist. Zum Zwecke dieser Diskussion schrieb ich: „Ich definiere ‚anthropogen‘ als jede Produktion, die vom Menschen beeinflusst oder direkt aus Kohlenstoffquellen erzeugt wird, die kurz abgeschieden wurden oder lange Zeit.“

Die Frage des „Recyclings“ von Kohlenstoff ist eine Frage der Zeitskala. Letztendlich wird auf der Erde alles recycelt. Sogar Kohleflöze werden schließlich durch Erosion freigelegt und entweder verbrennen oder langsam oxidieren, wobei Kohlendioxid freigesetzt wird. In Abwesenheit des Menschen würden alle Oxidationsprozesse weiterlaufen, aber mit einer langsameren Geschwindigkeit als die, die der Mensch verursacht. Es ist eine Frage der Agentur! Meine ursprüngliche Definition beinhaltete den Vorbehalt: „In dem Maße, in dem Biomasse verbrannt wird, um Heizen und Kochen zu liefern, in einer höheren Rate als sie wieder aufgefüllt wird, gibt es einen Nettobeitrag von CO2 zur Atmosphäre, der an die Bevölkerung gebunden ist. Wenn die Abholzung von alten Bäumen durch Abbrennen erreicht wird, um Platz für eine wachsende Landwirtschaft zu schaffen, dann ist wieder ein Nettobeitrag von CO2 an die wachsende Bevölkerung gebunden.“ Der wichtige Punkt, der anthropogen von „natürlich“ unterscheidet, ist der sich ändernde Fluss, der durch menschliche Aktivitäten entsteht, der wahrscheinlich am besten im Jahresmaßstab gemessen wird.

Zusammenfassung

Die statistische Korrelation zwischen zwei monoton ansteigenden Eigenschaften ist positiv, auch wenn sie nicht zusammenhängen. Daher kann die Korrelation falsch sein. Die Schätzungen der anthropogenen Kohlenstoffemissionen sind in einem Beispiel geringer als die Unsicherheit des gesamten Kohlenstoffflusses in die Atmosphäre, und der jährliche atmosphärische Anstieg beträgt nur etwa die Hälfte der Schätzungen. Unter der Annahme, dass die Schätzungen des anthropogenen Kohlendioxidflusses tatsächlich gültig sind, stellt er immer noch nur etwa 4% des Gesamtflusses bereit, der für die Erhöhung des atmosphärischen Pools zur Verfügung steht, und kann daher nicht für 96% des Anstiegs verantwortlich sein.

Der Anstieg von 12 °C in der Atmosphäre ist meiner Meinung nach ein schwacher Beweis dafür, dass der jährliche Anstieg nur durch fossile Brennstoffquellen getrieben wird. Die Atmosphäre kann „anthropogenes“ Kohlendioxid nicht von natürlichem Kohlendioxid unterscheiden. Es erscheint unwahrscheinlich, dass eine Quelle, die nur etwa 4% der gesamt Flussmittel wird das System antreiben. Die Ozeane speichern den größten Teil des Kohlenstoffs. Man würde erwarten, dass die Erwärmung der Ozeane (aus welchem ​​Antrieb auch immer) die Ausgasungsrate in mittleren Breiten erhöhen und die Extraktionsrate in hohen Breiten verringern würde. Mir erscheint es vernünftiger, dass es in einer Welt mit sich erwärmenden Ozeanen eine Verschiebung der relativen Kohlenstoffmengen in den Ozeanen und der Atmosphäre geben würde. Dies wäre auch ohne anthropogenen Kohlenstoff der Fall.

Die Wissenschaft ist definitiv nicht erledigt!

Ich habe keine rigorose Analyse der Unsicherheit vorgelegt, da, wie so oft, nicht für alle Komponenten des Kohlenstoffkreislaufs tatsächliche Unsicherheiten angegeben werden.

In einem Folgeartikel werde ich die atmosphärische CO2-Konzentration der letzten 30 Jahre detailliert untersuchen und nach den Auswirkungen der COVID-19-Pandemie auf das Wachstum suchen. Dies sollte deutlicher machen, warum die Unsicherheiten bei den zugeführten Kohlenstoffflüssen und die relativ geringe Größe des menschlichen Beitrags wichtig sind, um die Behauptung in Frage zu stellen, dass fossile Brennstoffe für den Anstieg der CO2-Konzentrationen verantwortlich sind. Dies ist wichtig, da allgemein angenommen wird, dass die Reduzierung der anthropogenen CO2-Emissionen die globale Erwärmung stoppen wird. Das stimmt wohl nicht!

So was:

Mögen Wird geladen…

Comments are closed.