De aarde is niet de enige planeet in het zonnestelsel met een atmosfeer, maar de atmosfeer is de enige waarin mensen zouden kunnen overleven. Het hoofdbestanddeel van de atmosfeer van de aarde, zoals die van Saturnusmaan Titan, is stikstof, en het andere overvloedige element is zuurstof. Ongeveer 1 procent van de atmosfeer vormen een groot aantal andere verbindingen, waaronder koolstofdioxide, dat een belangrijke rol speelt bij het opwarmen van de planeet.
Atmosferische samenstelling van koolstofdioxide
Het kooldioxidegehalte in de atmosfeer is niet constant - ze zijn sinds de industriële revolutie met bijna 40 procent gestegen, volgens klimaatwetenschapper Todd Sanford. Ze zijn klein in vergelijking met de belangrijkste atmosferische componenten van stikstof en zuurstof. Wetenschappers drukken ze uit als delen per miljoen of ppm. In maart 2011 bedroeg het koolstofdioxidegehalte 391 ppm, dat is 0,0391 procent van de atmosfeer. Dit komt ruwweg overeen met een massa van 3 biljoen ton. Na stikstof, zuurstof, waterdamp en argon is koolstofdioxide het vijfde meest voorkomende gas in de atmosfeer.
Kooldioxidegehalte meten
Vanaf de jaren vijftig en tot 2013 hebben wetenschappers een programma opgezet om het kooldioxidegehalte te meten in Mauna Loa op Hawaï. Het programma, dat wordt beheerd door het Scripps Institute of Oceanography, heeft een record opgeleverd dat een gestage jaarlijkse toename van het koolstofdioxidegehalte laat zien. De Keeling Curve, genoemd naar de wetenschapper die het programma oorspronkelijk leidde, levert bewijs voor stijgende kooldioxidegehaltes. Behalve dat het een gestage opwaartse stijging van het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer laat zien, toont het ook seizoensgebonden fluctuaties in atmosferische kooldioxideniveaus veroorzaakt door groei en verval van planten in de noordelijke Halfrond.
Een broeikasgas
Kooldioxide is een broeikasgas; het absorbeert zonlicht dat wordt weerkaatst door het oppervlak van de planeet en verwarmt de atmosfeer. Bij afwezigheid zou het zonlicht de ruimte instralen. Kooldioxide is niet het enige gas dat dit doet - methaan en lachgas zijn zelfs nog krachtigere broeikasgassen. Echter, de hogere concentraties kooldioxide en het feit dat de concentraties stijgen koolstofdioxide maken het belangrijkste broeikasgas. Hoewel veel atmosferische kooldioxide oplost in zeewater en bodem en grondstof wordt voor fotosynthese toont de Keeling Curve aan dat de productie van dit gas zijns consumptie.
Stijgende kooldioxidegehaltes
Vanwege het vermogen om complexe moleculen te vormen, circuleert koolstof onophoudelijk door het ecosysteem van de bodem en de oceanen naar de atmosfeer. Kooldioxidegehaltes zijn gerelateerd aan deze cyclus; kooldioxidegas geproduceerd door vulkanen lost op in de oceanen om ze zuurder te maken, en het wordt de grondstof voor fotosynthese. Deze natuurlijke cyclus wordt verstoord door de toevoeging van extra koolstofdioxide aan de atmosfeer, zoals gebeurt door de verbranding van fossiele brandstoffen. Effecten kunnen onder meer stijgende temperaturen en verhoogde zuurgraad van de oceaan zijn, wat het leven in zee in gevaar kan brengen.
