Artikkel

På sporet av menneskeskapt karbon

Hvordan skille menneskeskapt karbon fra resten av karbonsyklusen? Det har forskerne Hellevang og Aagaard funnet en modell for. Illustrasjon: Colourbox.

På sporet av menneskeskapt karbon

Siden den industrielle revolusjon har mennesket påvirket karbonkretsløpet. Men i hvor stor grad? Forskerne Helge Hellevang og Per Aagaard har laget en enkel matematisk modell for å skille mellom kildene til karbondioksid i atmosfæren. De er ikke i tvil om at det menneskeskapte karbonutslippet øker.

Brenning av fossilt brensel og en global intensivering av landbruk og skogbruk har over de siste par hundre år ført til en drastisk økning av klimagassen karbondioksid i atmosfæren.

Det har i norsk politikk vært mye fokus på karbonutslipp fra biler og industri, mens utslipp på grunn av hogst av regnskog og erstatning av skogareal til landbruk har fått mindre oppmerksomhet.

For å bedre kunne skille mellom de forskjellige kildene til karbondioksid, menneskeskapte og naturlige, har forskerne Helge Hellevang og Per Aagaard fra Institutt for geofag laget en enkel matematisk modell.

Modellen viser tydelig hvordan fossilt brensel i dag dominerer som kilde til karbondioksid, men at globalt intensivt landbruk og hogst av regnskog fortsatt gir svært store utslipp.

Funnene har de publisert i en artikkel i tidsskriftet Nature Scientific reports og kan leses på nett.

Forskere på karbonkretsløpet Helge Hellevang og Per Aagaard
Per Aagaard (til venstre) og Helge Hellevang. Foto Espen Haakstad/UiO

Iskjerner gjør fortiden tilgjengelig

Artikkelen ser på karbonkretsløpet fra så langt tilbake som 1860, og helt frem til 2010. Det finnes bare reelle målinger av karbon så langt tilbake som 50-60-tallet, men ved å studere iskjerner kan man ha en beregne karbonkretsløpets langt tilbake i tid.

– Is som ble dannet for 150 år siden bærer med seg masse informasjon om forholdene når den ble dannet. Det kan vi bruke når vi skal se på hvordan mennesker har påvirket karbonkretsløpet over de siste par hundre år, sier Hellevang.

– Vi ønsket å se på dette med størst mulig tidshorisont for å få oversikt. Vi vil se de store utviklingslinjene og derfor var det viktig å gå tilbake til begynnelsen av den industrielle revolusjon. Det er også viktig å se på data fra før vi begynte å forbrenne fossilt brensel i stor skala. Vi trenger dette som et sammenligningsgrunnlag.

Enhetlig modell

Forskningen til Hellevang og Aagaard dreier seg i utgangspunktet ikke om klima. Det den tar opp er vekselvirkningene i karbonkretsløpet. Karbon går inn og ut av atmosfæren, og hvordan atmosfæren blir påvirket av havet, fotosyntesen og lagring av karbon i landareal.

– Det vi har laget er en enhetlig modell for dette kretsløpet. Og ved å sammenligne historiske data kan vi skille ut det som er menneskeskapte karbonutslipp i atmosfæren. Det handler bare om klima i den forstand at karbonkretsløpet også er av betydning for klimaet, sier Aagaard.

Karbon inngår i et stort kretsløp. Karbon blir oppbevart og utvekslet mellom atmosfære, hav, landoverflate, planter. Noe lekker til og med ut av atmosfæren. Det er vanskelig å «fange» karbonet på sin ferd i dette systemet, ikke minst hvis man skal være så presis at det dreier seg om menneske-tilført karbon.

Modell for karbonkrtesløpet
Modell for karbonkrtesløpet. Illustrasjon: Helge Hellevang og Per Aagaard

Kort oppholdstid

Skal man si noe om karbonkretsløpet må man ha en metode for å skille de forskjellige kildene fra hverandre.

– Og for nettopp å spore kilden til karbonmolekyler i atmosfæren må man gå etter det som kalles isotopsignatur. Denne signaturen kan si noe om forholdet mellom «tungt» og «lett» karbon (i dette tilfellet 13C og 12C).

Ulike kilder, som fossilt brensel, landplanter og overflatehav, har ulike isotopsignaturer, og blandinger av karbon fra de forskjellige kildene i atmosfæren vil dermed også gi en distinkt karbonsignatur.

– Vi har her laget en enkel modell hvor alle de viktigste karbonstrømmer som inngår og blander seg i atmosfæren, sier Hellevang.

Med data for størrelsen på naturlige karbonstrømmer og beregnede menneskeskapte strømmer, kan man ved hjelp av ganske enkle matematiske modeller beregne hvordan isotopsignaturen til atmosfæren vil variere som følge av blandinger fra de ulike kildene.

– Det var viktig å komme frem til en forholdsvis enkel matematisk modell som kunne si noe om fordelingen av de forskjellige karbonkildene i atmosfæren med bakgrunn i de data vi har. Og det klarte vi!

Den matematiske modellen sier noe om fordelingen av forskjellige typer karbon før de forsvinner til sine forskjellige gjemmesteder i kretsløpet.

– Når vi analyserer isotopsignaturen av karbon i atmosfæren så vil den, ved hjelp av den matematiske modellen vi har utviklet, fortelle oss hvor den kommer fra. Det er på denne måten vi kan skille ut menneskeskapt karbon, sier Hellevang.

Misforstår karbonkretsløpet

Hellevang og Aavaag mener at mange misforstår hvordan karbonkretsløpet fungerer.

– Mange tror at siden oppholdstiden til karbonmolekyler i atmosfæren er veldig kort så er det ensbetydende med at menneskeskapte utslipp forsvinner i det store kretsløpet. Men det er feil!

Poenget er at menneskeskapt karbon raskt blandes inn i de store reservoarene (hav, landplanter), men at tilsvarende mengde karbon fra disse reservoarene går tilbake til atmosfæren. I dag lagres ca. 50 proset av all menneskeskapt karbon i atmosfæren, mens resten løses opp i havet og lagres i landplanter og jordsmonn.  

Det undersøkelsene til Hellevang og Aagaard også viser er at menneskeskapt karbon i karbonkretsløpet øker. Når de analyserer de forskjellige strømmene i karbondynamikken ser de at de fleste strømmene har holdt seg stabile. Det vil si karbon fra jordoverflate, hav og andre strømmer som bidrar til karbonsyklusen. Det har derimot ikke menneskeskapt karbon.

– Den øker! Og det må være en lett isotop som øker i atmosfæren. Det finnes ingen andre naturlige alternativer.

Misforståelser i forbindelse med karbon i atmosfæren kommer av at mange bare ser på en mindre del av systemet og glemmer at atmosfæren blir påvirket fra mange kilder og sluk samtidig.

– Man må se på hele systemet og analysere det! Og det er det vi har gjort. Vi synes resultatene er ganske krystallklare.

Les mer:

Får ni millioner til å utvikle kunstig fotosyntese

Dag Hessen med ny bok om karbon

Kontakt:

Førsteamanuensis Helge Hellevang ved Institutt for geofag

Professor emeritus Per Aagaard ved Institutt for geofag

Les også

A slow loris in sleeping posture

Dovenlorier avslører: Menneskets søvnrytme kan være mye eldre enn antatt

De javanesiske dovenloriene ser søte ut, med store øyne og silkemyk pels, men de har et giftig bitt. Men det er verken øynene eller bittet som gjør at de har fått hovedrollen i en ny vitenskapelig artikkel. Det er nemlig oppsiktsvekkende at de sover på samme måte som oss. Det tyder på at menneskets søvnrytme er mye eldre enn tidligere antatt, sier forsker Adriana Hernandez-Aguilar.