Ekspertniveau: Kulstofkredsløbet styrer Jordens klima

Kulstof (C), som indgår i CO₂, indgår i et hurtigt og et langsomt kredsløb, hvor det med forskellig hastighed vandrer mellem atmosfæren, oceanerne og Jordens overflade og indre. De processer er med til at styre Jordens klima, og her kan du blive klogere på, hvordan det langsomme kulstofkredsløb foregår.

Kulstofkredsløbet er med til at styre Jordens klima, og langt hovedparten af kredsløbet foregår i en del af kulstofkredsløbet, man ikke mærker i hverdagen. Det foregår nemlig på en tidsskala, der spænder fra få tusinder til millioner af år – kort sagt: meget langsomt.

En vigtig del af det langsomme kredsløb kaldes silikat-karbonat-kredsløbet. 70 procent af al Jordens CO₂ er til enhver tid bundet et sted i det, mens resten cirkulerer mellem planter, dyr og nedbrydning (det hurtige kredsløb) eller begravelse i jorden.

Processerne i silikat- og karbonatkredsløbet kan koges ned til en række kemiske reaktioner mellem silikat- og karbonatholdige sten (f.eks. feldspat), havet og atmosfæren. Mængden af CO₂ i atmosfæren bestemmes af ændringer i omfang og hastighed på disse kemiske reaktioner. CO₂-koncentrationen netop dér er afgørende for klimaet, og forhøjede koncentrationer af CO₂ i atmosfæren vil medføre forhøjede temperaturer, mens mindre koncentrationer af CO₂ giver lavere temperaturer. Den mekanisme driver klimaforandringer og global opvarmning, hvilket er noget, som har svinget flere gange gennem Jordens historie.

System i (u)balance
Kredsløbets system søger altid mod ligevægt, men hvis der sker ændringer i en eller flere dele af kredsløbets delelementer, kan systemet blive skubbet ud af balance. Over en periode på cirka 100.000 år vil tilbagekobling i systemet reducere udsvinget og finde tilbage til den ligevægt, der var i udgangspunktet – medmindre kredsløbet og klimaet passerer et ’tipping point’, hvor ændringen bliver mere permanent i en længere periode på op til 500.000 år, måske endda flere millioner år.

Det er højst sandsynligt sådan en periode, vi er på vej ind i nu. Det kan betyde, at balancen forskubbes så meget, at systemet ikke kan komme tilbage i ligevægt. Over tid vil det finde en ny ligevægt, men det betyder store ændringer i klima og miljø og kræver enorm tilpasningsevne hos levende organismer.

Kemiske reaktioner i silikat-karbonat-kredsløbet

A) Forvitring: Kalciumsilikat til ioner
2CO₂ + H₂O + CaSiO₃ (PIL) Ca²+ + 2HCO₃– + SiO₂

B) Udfældning: Ioner samles til kalk
Ca²+ + 2HCO₃– (PIL) CaCO₃ + CO₂ + H₂O
C Omsmeltining: Kalk + kvarts tilbage til kalciumsilikat
CaCO₃ + SiO₂ (PIL) CaSiO₃ + CO₂