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Início/Biofísica, fluidos e geociências/Ciclo do carbono

Ciclo do carbono

Atmosfera, camada de mistura oceânica, oceano profundo e terra: trocas lineares; emissões e pulsos em GtC — fração didática que permanece no ar.

Taxas de troca (ano⁻¹)

0.042
0.035
0.0028
0.000077
0.017
0.00672

O fluxo do reservatório i para j é kᵢⱼ·Cᵢ (Gt C/ano). Os valores padrão quase equilibram os estoques iniciais, de modo que emissões nulas partem perto do estacionário; mudar os coeficientes cria deriva de propósito. Parâmetros didáticos, não uma calibração do IPCC.

Emissões e partida

0 GtC/yr
1.2 ×

Grandezas medidas

Atmosfera850 GtC
Camada de mistura1020 GtC
Oceano profundo37100 GtC
Terra (biosfera)2150 GtC
Estoque total41120 GtC
Tempo do modelo0.0 ano
Emissões acumuladas0 GtC
Fração aérea ≈ ΔCa / emissões acum.—

Nos relatórios do IPCC há mais caixas e química de carbonato não linear; aqui a intuição dos tempos de relaxação, da partilha dos estoques e da contabilidade das emissões acumuladas.

Gráficos

No oceano profundo há muita massa de carbono, mas a renovação é lenta; depois de um pulso parte fica no ar até a mistura e a terra acompanharem — fração aérea didática.

Sobre o modelo

O ciclo do carbono, nestas quatro caixas — atmosfera, camada de mistura oceânica, oceano profundo e biosfera terrestre — troca massa por fluxos de primeira ordem, proporcionais ao estoque do reservatório doador (Gt C/ano). Os coeficientes padrão quase equilibram os estoques iniciais, de modo que emissões nulas partem perto do estacionário; mover os controles cria deriva de propósito. As emissões fósseis entram só na caixa da atmosfera; podem-se acrescentar pulsos idealizados. A maior parte do carbono emitido não fica no ar para sempre: a mistura oceânica e o sumidouro terrestre levam a perturbação aos grandes estoques em escalas de anos e mais longas. Os parâmetros não são ajustados à fração aérea observada do IPCC: o alvo é a cinética linear do modelo de caixas e a contabilidade das emissões acumuladas.

Para quem: Clima, biogeoquímica, curso de dinâmica de sistemas.

Conceitos-chave

  • ciclo do carbono
  • modelo de caixas
  • fração aérea
  • absorção oceânica
  • sumidouro terrestre

Como funciona

Quatro reservatórios (atmosfera, camada de mistura oceânica, oceano profundo, terra) trocam fluxos de primeira ordem k·C. Os coeficientes padrão quase equilibram os estoques iniciais; emissões fósseis e pulsos vão só para a atmosfera. Integração por Runge–Kutta de 4ª ordem. Nos gráficos, os três reservatórios «rápidos» e, à parte, o oceano profundo; a fração aérea estima-se como ΔC_a / emissões acumuladas.

Perguntas frequentes

Por que o oceano profundo vai num gráfico à parte?
O estoque dele é bem maior que o dos outros reservatórios, e um eixo Y comum achataria as curvas da atmosfera e da terra.
A fração aérea coincide com as observações?
Não. A cinética linear e as quatro caixas são um arcabouço didático; nos modelos reais há química de carbonato não linear, espaço e muitos outros processos.