减少或消除温室气体排放的电气对于减轻气候变化至关重要。但是,我们的制造和运输基础设施的很大一部分将难以理用,并且/或将继续使用碳作为关键组成部分,包括航空,重型和海洋运输和化学工业。在此路线图中,我们探讨了多学科方法如何使我们能够关闭碳循环并通过将这些难以振兴的区域以及那些继续需要碳的碳化力来创造循环经济。我们讨论了这两种方法:开发碳替代品并提高了通过分离实现的碳的能力。此外,我们认为共同设计和使用驱动的基础科学对于达到积极的温室减少气体目标至关重要。
地球的气候将继续保持温暖,至少在稳定大气中的温室气体浓度之前。当前的气候趋势主要是由大气,海洋和全球碳循环的人类变化引起的,而其他自然和人为过程也会导致。由于气候直接或间接影响我们生活的各个方面(反之亦然),因此21世纪的公民必须了解气候科学和政策至关重要。本课程对全球变暖的方式以及未来的期望提供了基本的理解。一起,我们将调查并讨论气候变化的证据,人类和身体驱动因素之间的相互作用,解释这些观察结果,预测对人类和生态系统的影响以及提议的解决方案的科学。
图1:核心模型结构。浓度_EMISSIONS_HANDLER.PY模块使用大气CO 2的碳循环模型和其他组件的一阶衰减方程来计算排放中的浓度。然后使用(Etminan等人。2016)CO 2,CH 4和N 2 O的方案,以及其他气体的更新比例关系。简化的表达式直接从气溶胶,O 3和平流层水蒸气的排放中计算出强迫。75有效的辐射强迫将其传递给Upwerning_diffusion_model.py,在那里它用作海洋能量平衡模型的输入(Schlesinger,Jiang和Charlson 1992),以计算温度和海洋热含量。每个时间步骤都重复此过程,并且循环和信息传递由ciceroscm.py控制模块处理。
外观蘑菇是蘑菇,与植物的根部建立了互惠互利的关联。这些蘑菇与世界各地的森林树形成了古老而非常成功的关系。与它们相关的树木和蘑菇已经建立了一种交换关系:蘑菇帮助获得难以获得的营养,作为回报,蘑菇从植物中获得了不断且不间断地进入碳水化合物(例如糖)。这种大多数看不见的互动对地面的储存和碳循环产生了影响,并促进了植物的健康和营养。外观蘑菇对于动物和死植物的分解也很重要。这些蘑菇有助于土壤的生物多样性,可以帮助我们面对环境压力,例如气候变化和土壤过度使用。
作为一名经济学家,我们更能理解这样一个事实:一个家庭中总会有一些储蓄,无论是以股票、定期存款等形式。但并非所有这些储蓄都会被变现并立即使用。就像在当前的大气中一样,碳浓度约为 7000 亿吨,另外 7000 亿吨碳以化石燃料的形式存在,可以看作是化石燃料的定期存款,另外 4500 亿吨碳以生物体的形式存在,无论是活的还是死的。如果目前看到,碳在环境中的大气和生物之间移动,但如果将定期存款或我们应该说 7000 亿吨碳引入这个碳循环,那么就会观察到一些变化,这些变化在性质上是不可逆的,会对环境造成非常有害的影响,而这种影响以后是无法弥补的。
这些生态系统的最显着特征之一是它们的生物地球化学。在碳转移方面,通过相互关联的物理,化学和生物过程的碳的运输和转化导致这些生态系统与大气之间的大量碳流。鉴于它们的高活动潜力,湿地在生物地球化学碳循环中的作用在气候变化的背景下可能特别相关(Lolu等人。2020)。恰恰是水的暂时或永久存在,驱动了一系列涉及与大气相对相对速率的生态过程,比其他生态系统类型的相对速率要高得多。这使湿地具有高能力作为气候变化的调节者,尽管其全球面积相对于其他生态系统类型很小(Dudgeon
协同作用,相对于碳循环。最近的一个概念(Lipper等,2014)-Climate-Climate-Intelligent农业传教士在这两种观点之间进行综合,该观点旨在“永久提高生产力,韧性(适应)并减少排放量或设定GHG,并改善国家粮食安全,并改善国家粮食安全并为国家发展目的的成就做出贡献。”但是,这个概念是有争议的,许多非政府组织拒绝了它,因为某些隐式意识形态姿势的(1)(1)降低温室气体的结果的义务,而不是手段,例如,将其置于同等的均等工业农业和家庭农业和(2)的评估和监控(2)的结果和(2),(2)跨国公司和民间社会代表之间的权力平衡(Aubert等人。,2015年; Caron and Treyer,2015年)。
甲烷古细菌是厌氧消化1中的甲烷生产商,它们是电力到气体过程中的生物催化剂2,它们是全球碳循环3中的重要参与者,甚至由天体生物学家研究4,5。氢化甲烷剂使用还原性乙酰-COA途径进行CO 2固定6,这是一种从CO 2合成有机碳的能节能途径和与乙蛋白酶中存在的途径相似的氢。然而,乙酸7与ATP与离子梯度投资的CO 2降低的甲烷生成方式之间存在细微的差异,并且在辅助因子利用率8方面存在差异8。因此,建议同时考虑乙蛋白原和甲烷剂,作为可能的宿主生物,用于从CO 2作为碳源生产燃料和化学物质。
随着社会的认识,需要重新考虑Atmo球形GRE增强气体水平,以限制全球变暖,行业和国家越来越多地考虑到二氧化碳碳除去海洋碳(MCDR)。许多MCDR计划的共同特征是,深海被指示为去除碳的主要存储区域。经常将深海作为这些建议中的“黑匣子”呈现,没有有关栖息地,分类单元或生态系统过程的其他信息,可能会受到添加碳的影响。与此类建议给人的印象相反,深海生态系统是各种各样和独特物种的家园,其中许多物种在碳循环以及其他地球系统和功能中起着重要作用。至关重要的是,这些深海环境的风险将其集中在MCDR的潜在影响研究中。