Redigerer Karbonkretsløpet

[[Fil:Karbonkretsløp 1700.png|thumb|Skjema av det naturlige karbonkretsløpet. Halvfeite tall angir ''mengden'' av karbon i gigatonn (10¹²&nbsp;[[kilogram|kg]]). Kursive tall angir ''flyt'' av karbon i gigatonn per år. (Mengdene i skjemaet tilsvarer tilstanden før den industrielle revolusjonen, det vil si inntil rundt 1750.)]]
[[Fil:Karbonkretsløp 2005.png|thumb|Skjema av karbonkretsløpet i [[2005]]. Endringene skyldes menneskelige karbondioksidutslipp på grunn av forbrenning av fossilt karbon.]]
'''Karbonkretsløpet''' (eller ''karbonsyklusen'') betegner [[Karbon (grunnstoff)|karbonets]] kretsløp gjennom luften (''[[atmosfære]]n''), vannmassene (''[[hydrosfære]]n''), levende organismer (''[[biosfære]]n''), jordsmonnet (''[[pedosfære]]n'') og berggrunnen (''[[litosfære]]n'').

== Delene der karbonet inngår ==
=== Atmosfære&ndash;hydrosfære ===
Karbon forekommer i [[luft]]en i form av [[karbondioksid]] (CO<sub>2</sub>), der det (før de menneskelige påvirkningene) utgjorde ca. 0,028&nbsp;% av luftens [[volum]].
Luftens karbondioksid står i en [[dynamisk likevekt]] med CO<sub>2</sub> i [[Verdenshav|verdenshavenes]] vannmasser, der CO<sub>2</sub> løser seg i havvannet (og derved blir til [[kullsyre]], H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>).
Mengden CO<sub>2</sub> som til enhver tid kan løse seg i havene, er blant annet påvirket av havtemperaturen (i varmt vann kan det løse seg mindre CO<sub>2</sub>).
Men grovt sett er mengden CO<sub>2</sub> som havene opptar fra atmosfæren, like stor som mengden CO<sub>2</sub> atmosfæren tar opp fra havene.

=== Atmosfære–biosfære–pedosfære ===
Karbondioksid tas også opp av [[planter]] og andre [[fotosyntese|fotosyntetiserende]] [[organisme]]r.
Fotosyntese er en prosess der (blant annet) planter omdanner karbondioksid pluss [[vann]] (H<sub>2</sub>O) til [[sukker]] (for eksempel C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>0<sub>6</sub>) pluss [[oksygen]] (O<sub>2</sub>).
Luftens karbon blir derved omdannet til [[organisk kjemi|organisk]] karbon &ndash; først og fremst sukker, som i sin tur kan omdannes til andre [[karbohydrat]]er, [[protein]]er eller [[fett]].
Disse organiske karbonforbindelsene føres så videre oppover i [[næringskjede]]n, når planter spises av [[dyr]], og disse igjen av andre dyr osv.
De aller fleste organismer (unntatt enkelte [[bakterier]]) dekker sitt energibehov ved å [[oksidasjon|forbrenne]] disse karbonforbindelsene (med oksygen) til karbondioksid (og vann).
På denne måten blir den samme mengden karbon som plantene har trukket ut av luften, igjen ført tilbake til atmosfæren.

Når planter eller dyr dør, blir deres organiske substans del av [[jordsmonn]]et, der det brytes ned av blant annet [[sopp]] og [[mikroorganisme]]r.
Også denne nedbrytingen er kjemisk sett en forbrenning.
Et tre avgir altså like mye CO<sub>2</sub> som det har tatt opp for å bygge opp sin egen [[biomasse]] – uansett om treet spises opp av en planteeter, om det dør og forråtner, eller om det forbrennes i en skogbrann eller som fyringsved.

I mindre mengder utvaskes også organisk karbon fra landjorda og havner via elver i havene.

=== Hydrosfæren–litosfæren ===
I havene synker dødt organisk materiale mot bunnen.
Mesteparten av næringsstoffene blir tatt opp av andre organismer før det når bunnen, eller føres bort av [[havstrøm]]mene og kommer til overflaten igjen ved en [[oppstrømning]].
En liten del [[sediment]]erer derimot og akkumuleres ved havbunnen.
Det er slike organiske karbonavsetninger som i [[epoke (geologi)|geologisk tid]] kan omvandles til [[kull]] eller [[Råolje|olje]].
Dette såkalte fossile karbonet er blitt en del av jordskorpen (litosfæren).

==Kretsløpene ==
[[File:Carbon cycle.jpg|mini|Diagram for den hurtige karbonsyklusen som viser bevegelsen av karbon mellom land, atmosfære og hav i milliarder tonn per år. Gule tall er naturlige strømmer, mens rød er menneskelige bidrag og hvitt indikerer lagret karbon. {{byline|United States Department of Energy}}]]

En skiller gjerne mellom det raske (lille) og trege (store) kretsløpet, samt at en snakker om en serie med karbonlagre forbundet med strømmer av utveksling av karbon i forskjellige former. Det raske kretsløpet består av atmosfærens CO<sub>2</sub>, karbon i havet, sedimenter, plankton i havoverflaten og karbon på landjorden i form av vegetasjon, jordsmonn og i vassdrag. Omløpstiden for karbon er definert som reservoarets [[masse]] dividert på strømmen av utveksling. Denne varierer fra noen få år for atmosfæren, til tiår og hundreår for de store reservoarene av vegetasjon, jord og forskjellige reservoarer i havet. Det trege kretsløpet består av de store reservoarene av karbonlagre i berggrunnen og i sedimenter. Disse reservoarene kan ha utvekslinger med det raske kretsløpet via vulkaner, [[Forvitring|kjemisk forvitring]], erosjon og sedimentdannelse på havbunnen. Omløpstiden for de trege geologiske reservoarene er {{nowrap|10 000 år}}, eller lenger. Videre er den naturlige utvekslingen mellom det raske- og trege kretsløpet både lite og stabilt over tid. Mekanismene her er vulkaner og sedimentering.<ref name=Stocker470>[[#Stocker|Stocker et al: ''Fifth Assessment Report'' side 470.]]</ref> Det største karbonlagret på landjorden er biologisk materiale i jordsmonnet i områder med permafrost.<ref name=Stocker526>[[#Stocker|Stocker et al: ''Fifth Assessment Report'' side 526.]]</ref>

Rekonstruksjoner viser at konsentrasjoner av CO<sub>2</sub> i atmosfæren har variert fra {{nowrap|7 000}} [[ppm]] (part per million) i løpet av [[kambrium]], for 500 millioner år siden, til 180 ppm i løpet av [[kenozoiske istid]] de siste to millioner årene. Den globale, årlige gjennomsnittlige CO<sub>2</sub>-konsentrasjonen har økt med mer enn 40 % siden starten av den industrielle revolusjon fra 280 ppm, det nivået den hadde i 10 000 år frem til midten av 1700-tallet,<ref>{{cite book|last1=Eggleton, R. A. Eggleton|first1=Tony|title=A Short Introduction to Climate Change|date=2013|publisher=Cambridge University Press|page=52|url=https://books.google.co.uk/books?id=jeSwRly2M_cC&pg=PA52&lpg=PA52&dq=280}}</ref> til 403 ppm i 2016.<ref name="NOAA_CO2annual">{{cite web|last1=Dlugokencky|first1=E|date=5. februar 2016| accessdate=12. februar 2016|url=ftp://aftp.cmdl.noaa.gov/products/trends/co2/co2_annmean_gl.txt|website=Earth System Research Laboratory|publisher=National Oceanic & Atmospheric Administration| title=Annual Mean Carbon Dioxide Data}}</ref> Nåværende konsentrasjon (2016) er den høyeste i alle fall de siste 800 000 årene,<ref name="deep ice">{{cite news| url=http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/5314592.stm | work=BBC News | title=Deep ice tells long climate story | date=4. september 2006 | accessdate=28. april 2010 | first1=J| last1=Amos}}</ref> og sannsynligvis den høyeste i de siste 20 millioner årene.<ref name="Grida">{{Kilde www |url=https://www.ipcc.ch/ipccreports/tar/wg1/pdf/WG1_TAR-FRONT.PDF |tittel=Climate Change 2001: The Scientific Basis |besøksdato=2017-08-25 |arkiv-url=https://web.archive.org/web/20170918114243/http://www.ipcc.ch/ipccreports/tar/wg1/pdf/WG1_TAR-FRONT.PDF |arkivdato=2017-09-18 |url-status=død }}</ref>

== Menneskets påvirkning av karbonkretsløpet ==
=== Utslipp av karbondioksid ===
[[Menneske]]t har i den [[industrielle revolusjon]]en begynt å brenne fossilt karbon.

Etter industrialiseringen har utvekslingen mellom det trege og raske karbonkretsløpet økt betraktelig, dette på grunn av det store uttaket av fossile brensler for energiproduksjon. Dette har ført til øking av CO<sub>2</sub> og noen andre karbongasser i atmosfæren.<ref>[[#Stocker|Stocker et al: ''Fifth Assessment Report'' side 470.]]</ref>

En annen stor kilde til menneskeskapte utslipp av CO<sub>2</sub> til atmosfæren er endringer relatert til landjorden, her er nedhugging av skog den dominerende enkeltårsaken.<ref name="ReferenceA">[[#Stocker|Stocker et al: ''Fifth Assessment Report'' side 474.]]</ref> En stor del av CO<sub>2</sub> i atmosfæren blir tatt opp av havet. En kaller derfor havet for et ''[[karbonsluk]]''. Dette har å gjøre med biologiske prosesser der blant annet mikroorganismer trenger CO<sub>2</sub> for sine livssykluser.<ref name="ReferenceB">[[#Stocker|Stocker et al: ''Fifth Assessment Report'' side 472.]]</ref> Et annet stort karbonsluk er landjorden, der blant annet plantevekst som tar opp CO<sub>2</sub>, utgjør en stor del.<ref>[[#Stocker|Stocker et al: ''Fifth Assessment Report'' side 487.]]</ref>

Hovedforskjellen er at det ved brenning av fossilt karbon produseres mer CO<sub>2</sub> enn det forbrukes.
Dette har i løpet av de siste ca. 200 år ført til at det i dag (2005) finnes 319 gigatonn (10¹²&nbsp;kg) mer karbon i omløp enn før den industrielle revolusjonen.
Mesteparten av dette karbonet finnes (som karbondioksid) i atmosfæren, der det forsterker [[drivhuseffekt]]en og fører til [[global oppvarming]].
Om lag 114 gigatonn har havnet i havene, der det (som kullsyre) bidrar til å gjøre vannet surere.

[[Fil:Simplified_diagram_of_the_global_carbon_cycle.jpg|mini|Kompleks modell med mange sammenhengende bokser. Eksport og deponering av terrestrisk organisk karbon i havet]]

Diagrammet viser en kompleks modell av karbonkretsløpet. Reservoarets totale masse av ''karbon'' er oppgitt i Pg C ([[Peta]]gram, eller milliarder [[tonn]] karbon). Karbonutvekslingsstrømmer, målt i Pg C/år, finner sted mellom atmosfæren og dens to store sluk som er landjorden og havet. De svarte tallene og pilene viser reservoarmasse og utvekslingsstrømmer beregnet for år 1750, like før den [[Den industrielle revolusjon|industrielle revolusjon]]. De røde pilene (og tilhørende tall) indikerer de årlige fluksendringene på grunn av menneskeskapte aktiviteter, i gjennomsnitt over tidsperioden 2000–2009. De representerer hvordan karbonsyklusen har endret seg siden 1750. Røde tall i reservoarene representerer de kumulative endringene i menneskeskapt karbon siden starten av industrialiseringen (1750-2011).<ref>{{cite journal |doi = 10.1063/1.1510279|title = Sinks for Anthropogenic Carbon|year = 2002|last1 = Sarmiento|first1 = Jorge L.|last2 = Gruber|first2 = Nicolas|journal = Physics Today|volume = 55|issue = 8|pages = 30–36|bibcode = 2002PhT....55h..30S| s2cid=128553441 |doi-access = free}}</ref><ref>{{cite journal |doi = 10.13140/2.1.1081.8883|year = 2013|last1 = Chhabra|first1 = Abha|title = Carbon and Other Biogeochemical Cycles |journal=Intergovernmental Panel on Climate Change}}</ref><ref name=Kandasamy2016>{{cite journal |doi = 10.3389/fmars.2016.00259|title = Perspectives on the Terrestrial Organic Matter Transport and Burial along the Land-Deep Sea Continuum: Caveats in Our Understanding of Biogeochemical Processes and Future Needs|year = 2016|last1 = Kandasamy|first1 = Selvaraj|last2 = Nagender Nath|first2 = Bejugam|journal = Frontiers in Marine Science|volume = 3|s2cid = 30408500|doi-access = free}} [[File:CC-BY icon.svg|50px]] Material was copied from this source, which is available under a [https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ Creative Commons Attribution 4.0 International License] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20171016050101/https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |date=2017-10-16 }}.</ref>

=== Sammenhenger mellom nitrogen- og karbonkretsløpet ===
Det er tre viktige prosesserer for utslipp av reaktivt nitrogen og klima: Utslipp av N<sub>2</sub>O ved produksjon av kunstgjødsel og forbrenning, som er en potent drivhusgass. Videre utslipp av NO<sub>x</sub>  som skaper ozon (O<sub>3</sub>) i troposfæren som gir stor drivhuseffekt, men som også reduserer metan (CH<sub>4</sub>) og i tillegg bidrar til aerosoldannelse som har en nedkjølende effekt, samt at en indirekte nedkjølende effekt på grunn av skydannelse. En tredje prosess er utslipp av NO<sub>3</sub> som gir aerosoldannelse. Alle de tre første NO<sub>x</sub>-bidragene, samt NO<sub>3</sub>, bidrar til nedkjøling.<ref name=Stocker477>[[#Stocker|Stocker et al: ''Fifth Assessment Report'' side 477.]]</ref>

Nitrogen i jordsmonnet vil generelt stimulere plantevekst, altså bidra til å øke netto primærproduksjon. Men forskere har også begynt å interessere seg for effekter av motsatt effekt, blant annet utslipp av drivhusgassen NO<sub>2</sub> fra jordsmonn som gjødsles med kunstgjødsel.<ref>{{Kilde www | forfatter= Sönke Zaehle | url= | tittel= Anthropogenic nitrogen plays a double role in climate change | besøksdato= 23. juli 2017 | utgiver=Phys.org | arkiv_url=https://phys.org/news/2011-08-anthropogenic-nitrogen-role-climate.html | dato = 4. august 2011 }}</ref>

Prosesser som gir indirekte kobling mellom menneskeskapt reaktivt nitrogen og klimaendringer er: Endringer i jordsmonnets nedbryting av organisk materiale der nitrogen inngår og der CO<sub>2</sub>-utslipp påvirkes. En annen endring er biosfærens evne til å oppta CO<sub>2</sub>.<ref name=Stocker477/> Halvparten av all CO<sub>2</sub> som slippes ut i atmosfæren tas opp av biosfæren, og reaktivt nitrogen har påvirkning på opptaket av CO<sub>2</sub> i organismer på landjorden, elver og sjø. Dette skjer ved at det gir økt biologisk produksjon og reduserer hastigheten av biologisk nedbrytning, som øker CO<sub>2</sub>-opptaket. Men det finnes også tilfeller der nitrogen akselerer organisk nedbryting, slik at det hemmer nettoopptaket av CO<sub>2</sub>. Dessuten påvirker det opptaket av CO<sub>2</sub> i havet, noe som i sin tur forsurer havet og har en reduserende effekt på CO<sub>2</sub>-opptaket. En tredje indirekte påvirkning er en generell økning av havets primærproduksjon som øker opptaket av CO<sub>2</sub>. En fjerde effekt er dannelse av O<sub>3</sub> i troposfæren som igjen gir dannelse av flyktige organiske forbindelser som reduserer plantevekst og dermed har en reduserende effekt på CO<sub>2</sub>-opptaket. Totalt er alle disse prosessene estimert til å gi en nedkjølende effekt, beregnet til å redusere strålingspådrivet med 0,24 W/m<sup>2</sup>.<ref>[[#Stocker|Stocker et al: ''Fifth Assessment Report'' side 478.]]</ref>

Påvirkning av nitrogensyklusen er forventet å påvirke klimasystemets kilder til CO<sub>2</sub>-utslipp og -opptak, samt en effekt på utslippene av NO<sub>2</sub>-utslipp fra land og hav. Imidlertid er prosessene mange og meget komplekse, blant annet involverer de prosesser i atmosfæren, land og sjø. Sikkerheten for størrelsen, og om de gir positiv- eller negative [[Tilbakekoblingsmekanisme|tilbakekoblinger]], er lav.<ref>[[#Stocker|Stocker et al: ''Fifth Assessment Report'' side 514.]]</ref>

==Referanser==
<references/>

== Litteratur ==
* {{Kilde bok
 |ref           = Stocker et al.
 |forfatter     = Thomas F. Stocker,  Dahe Qin,  Gian-Kasper Plattner, Melinda M.B. Tignor, Simon K. Allen, Judith Boschung, Alexander Nauels, Yu Xia, Vincent Bex og Pauline M. Midgley
 |tittel        = Climate Change 2013, The Physical Science Basis – Working Group I. Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change
 |artikkel      = 
 |utgivelsesår = 2013
 |forlag        = Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA
 |isbn          = 978-1-107-66182-0
 |doi           = 10.1017/CBO9781107415324
 |url           = http://danida.vnu.edu.vn/cpis/files/Books/Atmospheric%20Science%20-%20An%20Introductory%20Survey%20-%20J.%20Wallace,%20P.%20Hobbs%20(Elsevier,%202006)%20WW.pdf
 |besøksdato   = 2017-08-25
 |arkivurl      = https://web.archive.org/web/20170825232519/http://danida.vnu.edu.vn/cpis/files/Books/Atmospheric%20Science%20-%20An%20Introductory%20Survey%20-%20J.%20Wallace,%20P.%20Hobbs%20(Elsevier,%202006)%20WW.pdf
 |arkivdato     = 2017-08-25
 |url-status   = død
}}

{{Klimaendringer og global oppvarming}}
{{Autoritetsdata}}

[[Kategori:Geokjemi]]
[[Kategori:Fotosyntese]]
[[Kategori:Økologi]]
[[Kategori:Karbon]]