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5.1: Antecedentes

  • Page ID
    85873
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    Un actor importante en el cambio climático es el carbono en sus diversas formas. Esto se debe en gran parte a cómo los crecientes niveles de dióxido de carbono en la atmósfera están impactando el presupuesto energético del clima de la tierra. La clave para comprender este impacto es comprender cómo el carbono se mueve a través del sistema climático a través de un proceso conocido como el ciclo del carbono.

    El ciclo del carbono es el intercambio continuo de carbono entre los organismos vivos, los océanos, la atmósfera y la corteza terrestre. Durante este intercambio, se crean, destruyen y almacenan continuamente diversos compuestos de carbono. Entre estos compuestos destacan el dióxido de carbono (\(CO_{2}\)), el metano (\(CH_{4}\)), el carbonato de calcio (\(CaCO_{3}\)) y los hidrocarburos (\(H_{x}C_{y}\)). Los principales mecanismos por los que esto sucede incluyen...

    • Respiración de animales, plantas y vida microbiana
    • Producción de metano a través de la digestión y descomposición
    • Fotosíntesis por plantas y vida microbiana
    • Intercambios atmósfera-océano
    • Combustión de combustibles fósiles y vegetación
    • Erupción volcánica
    • La meteorización de la roca en la superficie de la tierra

    La Figura 5.1.1 es un diagrama de este ciclo que utilizará para la actividad A. El diagrama muestra los principales flujos de carbono y almacenamientos. Una de sus tareas en esta actividad será identificar estos intercambios y grandes reservorios de carbono. Tu tarea en la Actividad B será investigar cómo influimos en este ciclo y las consecuencias de esa influencia.

    Captura de pantalla 2020-07-03 al 00.01.00.png
    Figura\(\PageIndex{1}\): Diagrama del Ciclo Global del Carbono: Consulte la siguiente tabla para ver la leyenda de esta figura

    La Figura 5.1.1 es un diagrama del ciclo global del carbono que muestra los principales flujos y almacenamiento del carbono en sus diversas formas. El diagrama se divide en tres “esferas”, la atmósfera, el océano y la geosfera (corteza terrestre). Las flechas amarillas muestran el flujo de compuestos de carbono entre estas tres esferas, las iniciales identifican los mecanismos principales por los cuales se producen estos intercambios y las fórmulas químicas identifican las formas principales de carbono. Información adicional está disponible en la leyenda a continuación.

    Cuadro 5.1.1

    Leyenda para el Diagrama 1

    L1 — Principales formas de carbono mostradas en el diagrama

    • Dióxido de carbono (\(CO_{2}\))
    • Metano (\(CH_{4}\)) — Componente principal del gas natural, también subproducto de la digestión y descomposición.
    • Hidrocarburos (\(H_{x}C_{y}\)) - Componentes principales de organismos vivos, detritos (desechos orgánicos y organismos muertos) y muchos combustibles fósiles (principalmente petróleo y carbón).
    • Carbonato de calcio (\(CaCO_{3}\)) — Componente principal de la piedra caliza y algunos sedimentos del fondo marino

    L2 — Principales flujos de carbono natural

    • Intercambios océano-atmósfera (oe) de gases a base de carbono entre el agua del océano y la atmósfera. Esto también incluye el intercambio de gases entre los océanos poco profundos y profundos como mezclas de agua de mar.
    • Respiración (rp) de plantas, animales y vida microbiana
    • Escurrimiento que transporta rocas erosionadas y sedimentos (ro) en forma de calcio disuelto que se combina con iones carbonato en el agua de mar para formar \(CaCO_{3}\).
    • Erupciones volcánicas (ve) expulsando grandes cantidades de \(CO_{2}\)
    • Meteorología (peso) de roca superficial y sedimento

    L3 — Principales flujos de carbono relacionados con el ser humano

    • Quema de combustibles fósiles y biocombustibles. Este último incluye madera, etanol, biogás, gas de síntesis y biodiesel.
    • Construcción — Principalmente a partir del uso del concreto ya que \(CaCO_{3}\)es un componente clave en el cemento utilizado en concreto. \(CaCO_{3}\)\(CO_{2}\)se libera en esa atmósfera a medida que se solidifica.
    • Agricultura — Principalmente \(CH_{4}\)de la cría de animales y cultivos como el arroz.
    • Deforestación — Reducir la cantidad de \(CO_{2}\)removidos de la atmósfera mediante la tala de bosques para obtener productos madereros, tierras para la agricultura y el desarrollo, y obtener acceso a combustibles fósiles y recursos minerales.

    L4 — Principales depósitos de carbono

    Capacidad de estos embalses en GT o gigatones donde 1 GT = valores de 10 mil millones de toneladas del diagrama del ciclo del carbono UNEP/GRID-Arendal

    < https://www.grida.no/resources/5050 >

    Océanos

    • Aguas superficiales — 1020 GT
    • Océano profundo — 38,000 GT

    Atmósfera — 750 GT

    Geosfera (la corteza terrestre)

    • Sedimento del fondo marino y roca sedimentaria — 66,000 a 100,000,000 GT
    • Petróleo y gas — 300 GT
    • Carbón — 3000 GT
    • Suelo y materia orgánica (principalmente detritos) — 1580GT

    Biosfera (la comunidad viva total del planeta) — 540 a 610 GT

    L5 — Principales flujos de carbono

    Estos flujos son en GT/año o gigatoneladas por año. Estos valores se derivan del Diagrama del Ciclo del Carbono UNEP/GRID-Arendal < https://www.grida.no/resources/5050 >

    • Entre el océano y la atmósfera (oe) — 92 Gt/año al océano/90 Gt/año a la atmósfera
    • Entre el océano poco profundo y profundo: 92 Gt/año a océano profundo/100 Gt/año a océano poco profundo
    • Entre el océano y el sedimento del fondo marino — 150 GT/año en ambas direcciones
    • Entre el suelo y la atmósfera resultante de cambios en el uso del suelo asociados a la deforestación y la agricultura — 0.5 GT/año al suelo/1.5 GT/año a la atmósfera
    • Entre industrias, minería, agricultura y ciudades en forma de quema de combustibles fósiles — 6 a 8 GT/año a la atmósfera
    • Debido al crecimiento y descomposición de las plantas — 121 GT/año a la biosfera/60 GT/año a la atmósfera

    Mesa\(\PageIndex{1}\)

    Tiempo de residencia — En el caso del ciclo del carbono, este es el tiempo promedio que los compuestos de carbono permanecen en los diversos reservorios listados en L4. Comprender cómo los principales gases de efecto invernadero influyen en el balance energético climático de nuestro planeta es en gran parte una cuestión de observar el potencial de calentamiento de estos gases y su abundancia en la atmósfera. A su vez, la abundancia atmosférica de estos gases depende de su tiempo de residencia atmosférico.

    En la siguiente tabla (Cuadro 5.1.2) se enumeran cinco gases clave de efecto invernadero. Además de mostrar su abundancia aproximada en la atmósfera y su contribución al efecto invernadero, también muestra su Potencial de Calentamiento Global (GWP) y su tiempo de residencia atmosférica. Este último es una medida del potencial de calentamiento de cada gas en relación con una masa igual de \(CO_{2}\). Por ejemplo, un kilogramo de \(CH_{4}\)tiene 28 veces el potencial de calentamiento de un kilogramo de \(CO_{2}\). Sin embargo, \(CO_{2}\)contribuye más al efecto invernadero debido a su mayor abundancia. Algo que está fuertemente influenciado por su mayor tiempo de residencia.

    Cuadro 5.1.2

    Características clave de los principales Gases de Invernadero. De Kiehl y Trenberth (1997) y Blasing T.J (2016) < https://cdiac.ess-dive.lbl.gov/pns/current_ghg.html >

    Gas Abundancia en la atmósfera (%) Tiempo de residencia atmosférico GWP Contribución de Efecto Invernadero (%)
    Vapor de agua (\(H_{2}O\)) 1 a 3 Horas — días n/a 36 — 72
    Dióxido de carbono (\(CO_{2}\)) ~ 0.038 100 — 300 años 1 9 — 26
    Metano (\(NH_{4}\)) ~ 0.00018 12 años 28 4 — 9
    Óxido nitroso (\(N_{2}O\)) ~ 0.0006 121 años 265 n/a
    Ozono (\(O_{3}\)) ~ 0.0006 Horas — días n/a 3 -7

    Mesa\(\PageIndex{2}\)


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