67682 SNC03564

Rys, 2.4. Średnic miesięczne (linia zygzakowata) i roczne (linia gładka) stężenie dwutlenku węgla mierzone w obserwatorium Mauna Loa na Hawajach. Widoczny wyraźny cykl roczny wynoszący ok. 5 ppm rocznie i wie.

loletni trend rosnący

%s. 2.5. średnie miesięczne (tamę zygzakowate) oraz roczne (linie gładkie) stężenie metanu miemne w ob-

w bliskiej i środkowej podczerwieni (zob. rozdz. 3). Obecna koncentracja metanu w atmosferze odpowiada za strumień promieniowania zwrotnego o mocy ok. 1,5 W/m². Wzrosła od 770 ppb w 2. poł. XVIII w. do 1745 ppb w 1998 r. (IPCC, 2001). Aktualny przyrost ocenia się na ok. 8 ppb rocznie (rys. 2.5).

Metan tworzy się w wyniku procesów biochemicznych w warunkach beztlenowych. Jest obecny w gazach kopalnianych. Z tlenem tworzy mieszaninę wybuchową. Jest głównym składnikiem gazu ziemnego. Wydobywa się podczas erupcji wulkanów. Jednakże za główne źródło metanu w atmosferze uważa się powierzchnie bagien i pól ryżowych, w których zachodzą reakcje beztlenowe. Do produkcji metanu przyczyniają się także procesy fermentacyjne w organizmach zwierząt, zwłaszcza przeżuwaczy. Wzrost pogłowia zwierząt hodowlanych, powiększanie się obszaru pól ryżowych oraz rozwój górnictwa, zwłaszcza wzrost wydobycia gazu, są prawdopodobnymi przyczynami rosnącej koncentracji metanu w atmosferze ziemskiej. Do emisji metanu przyczyniają się także zmiany klimatyczne - ocieplenie obszarów subpolarnych na półkuli północnej i zanik znajdującej się tam trwałej marzłoci powoduje powstawanie rozległych mokradeł i rozwój procesów rozkładu biomasy w warunkach beztlenowych. Podobne procesy uruchamiają się pod wpływem wylesień na obszarze tajgi; pozbawione pokrywy leśnej tereny ulegają zabagnieniu wskutek zmniejszonej cwapotranspiracji.

Metan usuwany jest z atmosfery przede wszystkim w procesach reakcji z grupą hydroksylową OH, w których powstaje woda i dwutlenek węgla. W ten sposób metan przyczynia się także do wzrostu koncentracji dwutlenku węgla. Procesy te zachodzą głównie w stratosferze, gdzie następuje fotochemiczna reakcja ozonu 0₃ i wodoru H, prowadząca do powstania cząstek dwuatomowego tlenu i grupy hydroksylowej OH. Znikome ilości OH występują w troposferze, przy czym ich obecność w tej warstwie prawdopodobnie maleje, co oznacza korzystniejsze warunki dla wzrostu koncentracji metanu.

Przebywające w atmosferze cząsteczki dwutlenku węgla i metanu, obok antropogenicznych związków węgla, takich jak np. chloroflurowęglowodory (freony) czy produkty niecałkowitego spalania (np. węglowodory aromatyczne), uczestniczą w naturalnym procesie obiegu węgla w przyrodzie. Pierwiastek ten jest składnikiem wielu substancji, rozpowszechnionych w przyrodzie, przede wszystkim jednak stanowi podstawowy budulec materii żywej. Dlatego też krążenie węgla należy do najważniejszych cykli biologicznych; istotne ogniwo tego cyklu znajduje się w systemie klimatycznym. Mamy bowiem do czynienia z nieustanną wędrówką węgla między atmosferą, hydrosferą, biosferą i litosferą.

2.3. Obieg węgla w przyrodzie

Istnieją trzy naturalne cykle krążenia węgla w przyrodzie: krótkookresowy cykl związany z aktywnością biosfery, długookresowy cykl węgla organicznego i długookresowy obieg węgła nieorganicznego.

Cykl pierwszy, krótkookresowy, obejmuje wymianę węgla między atmosferą i biosferą (rys. 2.6,2.7). W procesie fotosyntezy węgiel jest wiązany w tkankach roślin zielonych. Jego powrót do atmosfery następuje na skutek oddychania roślin i zwierząt oraz w procesie utleniania obumarłej masy organicznej. Pełny cykl trwa do kilkudziesięciu i.. -~^l.wmmiia_ni_ehi>n»!iilt»illłfllt.15flOtTWA.