איזה אחוז פחמן דו חמצני מהווה את אווירת כדור הארץ?

כדור הארץ אינו כוכב הלכת היחיד במערכת השמש עם האטמוספירה, אך האטמוספירה שלו היא היחידה בה בני אדם יוכלו לשרוד. המרכיב העיקרי באטמוספירה של כדור הארץ, כמו זה של ירח שבתאי טיטאן, הוא חנקן, והיסוד השופע האחר הוא חמצן. היווצרות כ 1 אחוז מהאטמוספירה הם שורה של תרכובות אחרות, כולל פחמן דו חמצני, אשר ממלא תפקיד משמעותי בהתחממות כדור הארץ.

רמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה אינן קבועות - הם עלו בכמעט 40 אחוזים מאז המהפכה התעשייתית, על פי מדען האקלים טוד סנפורד. הם קטנים בהשוואה למרכיבים האטמוספריים העיקריים של חנקן וחמצן. מדענים מבטאים אותם כחלקים למיליון, או עמודים לדקה. במרץ 2011 רמות הפחמן הדו-חמצני עמדו על 391 עמודים לדקה, שהם 0.0391 אחוז מהאטמוספירה. זה מקביל בערך למסה של 3 טריליון טון. אחרי חנקן, חמצן, אדי מים וארגון, פחמן דו חמצני הוא הגז החמישי בשפע באטמוספירה.

החל משנות החמישים ונמשך עד שנת 2013, מדענים לקחו תוכנית למדידת רמות הפחמן הדו-חמצני במונה לואה בהוואי. התוכנית, שהופעלה על ידי מכון Scripps לאוקיאנוגרפיה, הניבה שיא שמראה עלייה מתמדת משנה לשנה ברמות הפחמן הדו-חמצני. עקומת קילינג, על שם המדען שביים במקור את התוכנית, מספקת עדויות לעליית רמות הפחמן הדו-חמצני. מלבד מראה עלייה מתמדת כלפי מעלה ברמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה, זה מדגים עונתיות תנודות ברמות הפחמן הדו-חמצני האטמוספרי הנגרמות כתוצאה מגידול וריקבון של צמחים בצפון המיספרה.

פחמן דו חמצני הוא גז חממה; הוא סופג אור שמש המוחזר מעל פני כדור הארץ ומחמם את האטמוספירה. בהיעדרו, אור השמש היה מקרין לחלל. פחמן דו חמצני אינו הגז היחיד שעושה זאת - מתאן ותחמוצת החנקן הם גזי חממה חזקים עוד יותר. עם זאת, הריכוזים הגבוהים יותר של פחמן דו חמצני והעובדה שהריכוזים עולים להכין פחמן דו חמצני גז החממה החשוב ביותר. אם כי פחמן דו חמצני אטמוספרי מתמוסס למי ים ואדמה והופך לחומר גלם לצורך פוטוסינתזה, עקומת קילינג מדגימה כי ייצור הגז עולה על זה צְרִיכָה.

בגלל יכולתו ליצור מולקולות מורכבות, פחמן מסתובב ללא הפסקה דרך המערכת האקולוגית מהקרקע והאוקיאנוסים לאטמוספירה. רמות פחמן דו חמצני קשורות למחזור זה; גז פחמן דו חמצני המיוצר על ידי הרי געש מתמוסס באוקיאנוסים כדי להפוך אותם לחומציים יותר, והוא הופך לחומר הגלם לפוטוסינתזה. מחזור טבעי זה הופך להיות מוטרד על ידי תוספת של פחמן דו חמצני נוסף לאטמוספירה, כמו שקורה בשריפת דלקים מאובנים. ההשפעות יכולות לכלול עליית טמפרטורות וחומציות מוגברת של האוקיאנוס, מה שעלול לסכן חיים ימיים.