Nordamerikas kulstofkredsløb

University of Delaware lektor Rodrigo Vargas og mere end 200 eksperter fra USA, Canada og Mexico afslørede for nylig Second State of the Carbon Cycle Report (SOCCR2), en state-of-the-art vurdering af kulstofkredsløbsvidenskab på tværs af Nordamerika og dens forbindelse med klima og samfund.

Kulstof er afgørende for den molekylære sammensætning af alle levende ting på Jorden, spiller en central rolle i reguleringen af ​​det globale klima. Bestilt af U.S. Global Change Research Program, den 878 sider lange rapport gælder for klima- og kulstofforskning samt ledelsespraksis på vores kontinent og rundt om i verden.

Denne undersøgelse er den anden af ​​sin slags, bygger på 2007 First State of the Carbon Cycle Report (SOCCR). Fra et overblik over kulstofkredsløbet til konsekvenser og veje frem, SOCCR2 analyserer kulstofkredsløbet fra 2004 til 2013.

"Vi flytter til SOCCR2, vi har meget mere information om både kuldioxid og metan sammenlignet med da den første undersøgelse blev udgivet [i 2007], " sagde Vargas.

Den seneste rapport er opdelt i 19 kapitler. Vargas blev rekrutteret til at lede et kritisk kapitel - The North American Carbon Budget - sammen med sin forskningssamarbejdspartner Daniel Hayes, assisterende professor ved University of Maine. Parret arbejdede allerede på en bevilling fra det amerikanske landbrugsministerium med fokus på kulstofdynamik i hele Nordamerika, så denne nye indsats var et naturligt forskningstrin. I samarbejde med andre ni forskere, de syntetiserede fund af atmosfæren, jord, indre farvande og kysthav (kapitel 8 til 16).

"Det kaldes et budget, fordi du har brug for en balance mellem, hvor meget kulstof der går ud, og hvor meget der kommer ind, " sagde Vargas. "Vi tager højde for kulstof på samme måde, som du ville gøre for dit bankkontobudget. Du har gevinster og tab. I slutningen, hvad er dit budget – positivt eller negativt? På din bankkonto, du ville undersøge dybere og se 'hvor er mit forbrug' og 'hvad er kilderne'. Vi kan gøre det samme i et CO2-budget."

Der er en bestand af, hvor meget kulstof der findes på Jorden. Så opstår der en flux. Dette udtryk refererer til mængden af ​​kulstof, der udveksles mellem planetens kulstofpuljer - hav, atmosfære, jord og levende ting. Kulstof kan gå tabt fra jorden til atmosfæren (via forbrænding af fossile brændstoffer eller terrestriske respirationsprocesser), trukket ned fra atmosfæren til jorden (en gevinst via plantefotosyntese), eller en lateral bevægelse finder sted (som kulstof, der transporteres fra land til kysthavet). Nettogevinsten eller -tabet bestemmer nettokulstofbalancen.

"Mellem 2004 og 2013, Nordamerika var en kilde til kuldioxid til atmosfæren, " tilføjede Vargas. "Vi havde et nettotab af kulstof, bidrager med omkring 1, 000 teragram om året til atmosfæren."

Et teragram svarer til 1, 000, 000, 000 kg eller omkring 2, 205, 000, 000 pund. Hvis en afrikansk elefant vejer omkring 12, 000 pund, derefter 1, 000 teragram svarer til 183, 750 elefanter.

Disse fluxer kommer fra en række forskellige kilder - fossile brændstoffer, træprodukter, land økosystemer, indre farvande, tidevandsvådområder, flodmundinger og kysthave. Som Vargas og Hayes forklarer i deres SOCCR2-kapitel, emissioner af fossile brændstoffer var langt den største kulstofkilde til atmosfæren fra 2004 til 2013 på kontinentet. Interessant nok, 43 procent af disse emissioner blev opvejet af naturlige kulstofdræn - naturlige systemer, der suger op og lagrer kuldioxid fra atmosfæren - som nordamerikansk land og det tilstødende kysthav.

"Nettooptagelsen af ​​terrestriske økosystemer er næsten 960 teragram kulstof om året, mens nettooptagelsen af ​​kystvande er 177 teragram, men mere forskning er nødvendig for at øge tilliden til disse skøn, " sagde Vargas.

Sammenligner man andre kontinenter, den nordamerikanske andel af den globale total er faldende, efterhånden som andre lande som Kina har øget deres CO2-emissioner.

"Vi havde stor tillid til estimaterne af fossile brændstoffers emissioner, træhøst og emissioner fra træprodukter, " sagde Vargas. "På den anden side, der er lav tillid til estimaterne af laterale fluxer fra landøkosystemer til indre farvande og fra tidevandsvådområder til flodmundinger."

"Forskere har tænkt meget på den vertikale udveksling af kulstof mellem land- og vandmiljøer med atmosfæren, " sagde Vargas, der har en National Science Foundation CAREER-bevilling til at studere kulstofdynamik i tidevandsvådområder - en kritisk grænseflade mellem land og hav. "Men der er også en overførsel af masse fra landøkosystemer til indre farvande, fra tidevand til flodmundinger. Og disse laterale fluxer havde et af de højeste niveauer af usikkerhed i undersøgelsen."

Om SOCCR2

Skrevet af mere end 200 videnskabsmænd fra USA, Canada, og Mexico, den anden tilstand af kulstofkredsløbsrapporten (SOCCR2) giver en opdateret vurdering af den videnskabelige viden om det nordamerikanske kulstofkredsløb. Denne omfattende rapport omhandler nordamerikanske kulstofstrømme, kilder, og synker hen over atmosfærisk, akvatiske, og terrestriske systemer, samt relevante perspektiver fra videnskabelige observationer og modellering, beslutningsstøtte, kulstofhåndtering, og samfundsvidenskab. Rapporten præsenterer nøgleresultater og brugbar information om den observerede status og tendenser inden for det nordamerikanske kulstofkredsløb, som påvirket af naturlige og menneskeskabte faktorer. Disse resultater er baseret på tværfaglig forskning, der omfatter eksperimentel, observationelle, og modelleringsstudier fra det sidste årti.

"Denne rapport er ikke beregnet til at foreskrive politik. Det er ikke en udtalelse. Det er et resumé af videnskabelig information, der er tilgængelig på nuværende tidspunkt, " sagde Vargas.

U.S. Global Change Research Program består af 13 agenturer, herunder det amerikanske landbrugsministerium (USDA), National Aeronautics and Space Administration (NASA), Department of Defense (DOD) og Environmental Protection Agency (EPA).

Ud over de specifikke kapitler om økosystemer, rapporten studerer den menneskelige indvirkning på kulstofkredsløbet, herunder de fysiske drivkræfter – energisystemer og landbrug – og sociale problemer som stammeområder. Rapporten ser også frem til potentielle konsekvenser af fremtidige klimaændringer.

SOCCR2 er et supplement til National Climate Assessment, som vurderer videnskaben om klimaændringer og variabilitet og dens indvirkning på tværs af USA - nu og i hele det nuværende århundrede.