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Il ciclo del carbonio

Appunti sul ciclo del carbonio.

Editoriali - 2 Maggio 2011, ore 11.30

Buona parte della massa solida degli organismi vegetali ed animali è costituita da carbonio; esso si trova inoltre combinato con l’ossigeno sottoforma di anidride carbonica, uno dei minori ma cruciali costituenti dell’atmosfera terrestre. Il carbonio si trova anche nelle rocce come carbonato, le Dolomiti sono costituite da un minerale chiamato dolomia, un carbonato di calcio e magnesio.

Il ciclo del carbonio descrive il movimento del carbonio, nelle sue varie forme, tra la biosfera, atmosfera, oceani e geosfera.
Le piante assorbono anidride carbonica (CO2) dall’atmosfera durante la fotosintesi e rilasciano la CO2 nell’atmosfera durante la respirazione. Un altro principale scambio di CO2 si verifica tra gli oceani e l’atmosfera, infatti gli organismi marini utilizzano la CO2 dissolta negli oceani durante la fotosintesi.
Carbon fossile, gas naturale, petrolio e suoi derivati sono ‘bruciati’ dalle industrie, dalle automobili e dalle centrali energetiche con produzione di CO2; la variazione dell’utilizzo del territorio è un termine generico che indica un gran numero di attività umane tra cui, l’agricoltura, la deforestazione e la riforestazione.

La quantità di carbonio che viene scambiata in ogni processo determina se lo specifico assorbitore (o magazzino) sta crescendo o è in diminuzione. Per esempio, l’oceano assorbe dall’atmosfera 2.5 Gigatoni C in più di quanto non ne ceda all’atmosfera stessa.  La combustione fossile dovuta ad attività umane sta però incrementando il magazzino atmosferico del carbonio di circa 6.1 Gigatoni C all’anno e l’atmosfera interagisce anche con la vegetazione ed il suolo.
Gran parte dell’energia assorbita dalla superficie terrestre è radiata verso l’alto sottoforma di radiazione termica infrarossa.

Molti gas che sono presenti naturalmente nell’atmosfera assorbono questa energia e la riemettono nuovamente verso la superficie terrestre. Di conseguenza, calore che verrebbe perso nello spazio è intrappolato vicino alla superficie. L’effetto dell’atmosfera e dei suoi gas calore-assorbenti si osserva nel riscaldamento della superficie terrestre.

Il termine Serra è utilizzato per descrivere questo fenomeno poiché i gas si comportano esattamente come i vetri di una serra per intrappolare calore e mantenere una temperatura più alta all’interno di essa. I gas atmosferici maggiormente responsabili dell’ effetto serra sono il vapor acqueo (H2O), l’anidride carbonica (CO2) il, metano (CH4), l'ossido d’azoto (N2O) e l'ozono (O3). Tale effetto serra è presente naturalmente nell’atmosfera ed è responsabile della attuale temperatura che rende possibile la vita sulla terra.

L’anidride carbonica (CO2) prodotta naturalmente è soggetta ad un ciclo stagionale; La CO2 atmosferica è assorbita dalle piante durante la stagione di crescita in quanto entra a far parte della fotosintesi e viene rilasciata attraverso la respirazione in tutto l’arco dell’anno. Questi scambi tendono ad equilibrarsi nel periodo di un anno. Tale ciclo è la causa principale delle notevoli oscillazioni stagionali, a dente di sega, della concentrazione di CO2 atmosferica.

Le attività umane perturbano il ciclo del carbonio naturale, infatti dall’epoca della rivoluzione industriale ( fine settecento/inizi dell’ottocento) la concentrazione di CO2 atmosferica è cresciuta di circa il 25 %,

Poiché la CO2 non è chimicamente attiva, le emissioni terrestri (incendi, processi industriali, gas di scarico di automobili etc.) tendono ad accumularsi nell’atmosfera, vengono immagazzinate negli oceani (la CO2 è in grado di sciogliersi parzialmente in acqua) o immagazzinate nella biosfera terrestre (terreno/vegetazione)

La più grande fonte di CO2 atmosferica prodotta dalle attività umane deriva dalla combustione di combustibili fossili come i derivati del petrolio che sono responsabili di circa l’80 % della emissione annua di CO2 nell’atmosfera.

Il carbonio rimane immobilizzato per tempi più o meno lunghi nelle sostanze organiche degli organismi morti e nei rivestimenti rigidi esterni, impregnati di carbonato di calcio, di molluschi o di altre specie animali.

Il carbonio viene così sottratto al serbatoio atmosferico mano a mano che questi materiali si depositano sotto forma di sedimenti, che vengono a loro volta incorporati nella crosta terrestre.

Nel medesimo tempo, sostanze organiche e calcari antichi vengono erosi e alterati chimicamente dagli agenti atmosferici. Con l'ossidazione delle sostanze organiche e la dissoluzione dei carbonati l'anidride carbonica è restituita al sistema dinamico e lo mantiene in equilibrio.
 


Autore : Fonte: Università degli studi di Parma, sezione scientifica, adattamento Alessio Grosso

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