Жер атмосферасындағы көмірқышқыл газы

=  =
нобай|2019 жылға дейінгі соңғы 800 000 жыл ішіндегі (жоғарыда: соңғы 1 000 жыл) CO₂ концентрациясының ppm бойынша өзгерістері
Жер атмосферасындағы көмірқышқыл газының концентрациясы өте төмен, бірақ климат пен тірі ағзалар үшін аса маңызды. Құрғақ ауадағы көмірқышқыл газының (CO₂, көмірқышқыл газы) концентрациясы көлем бойынша 0,03–0,045 % (300–450 ppm) құрайды.

Биосферадағы көмірқышқыл газының негізгі рөлі – өсімдіктер жүзеге асыратын фотосинтезді қолдау. Сонымен қатар, ол парниктік газ болып табылады: ол Жердің қайта шығаратын жылуының бір бөлігін ұстап қалады және осылайша планетаның климатын қалыптастыруда рөл атқарады.

Ертедегі Жерде көмірқышқыл газы азот пен су буымен бірге атмосфераның негізін құраған. Мұхиттардың қалыптасуы мен өмірдің пайда болуынан бастап көмірқышқыл газының үлесі азайған. Өнеркәсіптік революцияға дейін оның мөлшері шамамен 280 ppm болған. 19-шы ғасырдың ортасынан бастап атмосферадағы бұл газдың мөлшері тұрақты түрде өсіп келеді. 2015 жылдың қарашасынан бастап оның орташа айлық концентрациясы тұрақты түрде 400 ppm-ден асып келеді, ал 2022 жылы ол өнеркәсіпке дейінгі деңгейден бір жарым есе жоғары болып, 421 ppm-ге жетті . 2010-жылдары өсу қарқыны жылына 2–3 ppm  немесе жылына 0,5–0,7 %-ды құрады. Кейбір зерттеулерге сәйкес, атмосферадағы CO₂-нің қазіргі деңгейі соңғы 800 000 жылдағы ең жоғары көрсеткіш болып табылады және мүмкін соңғы 14  немесе 20 миллион жылдағы ең жоғары деңгейге жеткен.

Атмосферадағы бұл газдың концентрациясының тез өсуі адамзаттың қазба отынын кеңінен пайдалануымен байланысты. Сонымен қатар, БҰҰ КҮТК-нің мәліметі бойынша антропогендік CO₂ шығарындыларының 20%-ға дейінгі бөлігі орманды кесуден туындайды . 

## Парниктік әсердегі рөлі
нобай|347x347 нүкте|Жер атмосферасының өткізу спектрі (мөлдірліктің толқын ұзындығына тәуелділігі). CO₂, O₂, O₃ және H₂O сіңіру жолақтары көрінеді.
нобай|369x369 нүкте|Жер атмосферасының көрінетін және инфрақызыл ауқымдардағы мөлдірлігі (сіңіру және шашырау), инфрақызыл толқын ұзындығы ауқымында күн сәулесін қайта шығару:1. Күн сәулесінің (сол жақта) және Жер бетінен шыққан инфрақызыл сәулеленудің (оң жақта) қарқындылығы - спектрлік интенсивтіліктер сіңіруді ескере отырып және ескермей көрсетілген

2. Толқын ұзындығына байланысты Атмосферадағы жиынтық жұтылу және шашырау

3. Әртүрлі парниктік газдардың сіңіру спектрлері және Рэлей шашырауы.
Жер атмосферасындағы парниктік әсердің негізгі көзі – ауада су буы түрінде болатын су. Атмосферада парниктік газдар болмаған жағдайда және күн тұрақтысы 1368 Вт/м² болғанда, орташа беттік температура -19,5 °C болуы тиіс. Шын мәнінде Жер бетінің орташа температурасы +14 °C; яғни парниктік әсер оны 34 °C-қа жоғары ұстайды. Ауадағы концентрациясы салыстырмалы түрде төмен болғанына қарамастан, CO₂ атмосферадағы екінші маңызды парниктік газ болып табылады, себебі ол 4,26 мкм (молекуланың асимметриялық созылуынан туындайтын тербеліс режимі) және 14,99 мкм толқын ұзындықтарында инфрақызыл сәулеленуді сіңіріп, қайта шығарады (молекуланың иілу тербелістері). Бұл процесс осы толқын ұзындықтарында Жердің ғарышқа сәуле шығаруын толықтай тоқтатады немесе азайтады, бұл парниктік әсерге әкеледі. Атмосферадағы CO₂ негізгі сіңіру жиіліктерінде ғарышқа қайта сәулеленуді толықтай болдырмайтындықтан, концентрацияның қазіргі өсуі тек сіңіру жолақтарында әсер етеді, мұнда оның Жердің қайта сәулелену спектріне қазіргі әсері тек ішінара сіңіруге ғана әкеледі. Жалпы алғанда, атмосферадағы көмірқышқыл газының болуы және оның парниктік эффектісі жер бетіне жақын температураны шамамен +8±1 °C-қа арттырады, ал қалған парниктік әсер ауа ылғалдылығына тиесілі, басқа газдардың әсері елеусіз.

Көмірқышқыл газының инфрақызыл қасиеттерінен бөлек, оның ауадан ауыр екендігі де маңызды. Ауаның орташа салыстырмалы молярлық массасы 28,98 г/моль, ал CO₂-нің молярлық массасы 44,01 г/моль болғандықтан, көмірқышқыл газының үлесі артқан сайын ауа тығыздығы ұлғаяды және нәтижесінде биіктік бойынша қысым профилі өзгереді. Парниктік әсердің  физикалық сипатына байланысты атмосфера қасиеттерінің мұндай өзгеруі орташа беттік температураның көтерілуіне әкеледі. Атмосферадағы бұл газдың үлесінің артуы оның жоғары молярлық массасына байланысты тығыздық пен қысымның өсуіне әкеледі, сондықтан бірдей температурада CO₂ концентрациясының жоғарылауы ауаның суды ұстау қабілетін арттырады және атмосферадағы судың көбеюінен парниктік әсердің күшеюіне әкеледі  . Сол бірдей салыстырмалы ылғалдылық деңгейін қамтамасыз ету үшін ауадағы судың үлесін арттыру – судың төмен молекулалық массасы (18 г/моль) салдарынан ерекшелігі ауа тығыздығын азайтады, бұл атмосферадағы көмірқышқыл газының жоғары деңгейінен туындаған тығыздықтың артуын өтейді.

Осы факторлардың барлығын ескере отырып, концентрацияның өнеркәсіпке дейінгі 280 ppm деңгейінен қазіргі 392 ppm-ге (2021 жылға орташа есеппен 414,7 ppmv ) дейін өсуі планета бетінің бір шаршы метріне қосымша 1,8 Вт жылу жүктемесіне тең . Көмірқышқыл газының басқа газдармен салыстырғанда парниктік қасиеттерінің ерекшелігі – оның климатқа ұзақ мерзімді әсері, ол оны тудыратын шығарындылар тоқтатылғаннан кейін де мың жылға дейін негізінен өзгеріссіз қалады. Метан мен азот оксиді сияқты басқа парниктік газдар атмосферада еркін күйінде соншалықты ұзақ сақталмайды  .

## Салқындатудағы рөлі
Көмірқышқыл газының деңгейі бір кездері бірнеше есе жоғары болғанына (әсіресе оттегінің пайда болуына дейін) қарамастан, өмір пайда болып, өркендеді; венера сценарийі жүзеге аспады. Бұл теріс кері байланыстың бар екенін көрсетеді. Мұндай салқындату әсерін күн сәулесін шағылыстыратын бұлттар тудыра алады, олар көмірқышқыл газының деңгейі бүгінгі күнге қарағанда әлдеқайда жоғары болған кезде пайда болады. Осылайша, жылыну мен салқындау құбылыстары Жердегі өмір үшін тұрақтандырушы механизмдер ретінде әрекет етеді .

## Көмірқышқыл газының көздері
нобай|300x300 нүкте|''1997 жылы Индонезиядағы өрттерден шыққан түтін мен озоннан туындаған ауа ластануының жалған түсті суреті''
Атмосферадағы көмірқышқыл газының табиғи көздеріне жанартау атқылауы, ауадағы органикалық заттардың жануы және жануарлардың (оттегімен тыныс алатын организмдердің) тыныс алуы жатады. Көмірқышқыл газы сондай-ақ кейбір микроорганизмдерде ферментация, жасушалық тыныс алу және ауадағы органикалық заттардың ыдырауы нәтижесінде түзіледі. Атмосфераға CO₂ шығарындыларының антропогендік көздеріне жылу, электр энергиясын өндіру және адам мен тауар тасымалдау үшін қазба және қазба емес отынды жағу жатады. Белгілі бір өнеркәсіптік қызметтер, мысалы, цемент өндіру және мұнаймен бірге шыққан газдарды факелдерде жағу арқылы жою, айтарлықтай CO₂ шығарындыларына әкеледі.
нобай|300x300 нүкте|''2010 жылы Ресейдегі жазғы өрттер, ғарыштан көрініс''
Өсімдіктер фотосинтез кезінде пайда болған көмірқышқыл газын пигмент хлорофилл арқылы күн сәулесінің энергиясын пайдаланып көмірсуларға айналдырады. Нәтижесінде пайда болған газ , оттегі , Жер атмосферасына бөлініп, гетеротрофты организмдер мен басқа өсімдіктердің тыныс алуы үшін пайдаланылады, осылайша көміртек айналымы қалыптасады.

## Табиғи көздер
1998 жылғы Ресей Федерациясының мәліметтері бойынша, CO₂ шығарындыларының басым бөлігі табиғи сипатта. Өлі ағаштар мен шөптер сияқты органикалық материалдардың ыдырауы жыл сайын 220 миллиард тонна көмірқышқыл газының бөлінуіне әкеледі, ал Жердің мұхиттары 330 миллиард тонна  бөледі. Өрттер, олар ішінара табиғи себептерге байланысты (атмосферадағы жану процесінің өзі және орман өрттері жағдайында орманды кесу салдарынан), адам әрекетімен туындаған шығарындыларға ұқсас көлемде шығарындыларға әкеледі. Мысалы, 1997 жылғы Индонезиядағы орман және торф өрттері кезінде[Eng.] қазба отынын жағудан туындайтын орташа жылдық CO₂ шығарындыларының 13–40 %-ы бөлініп шықты . Ертедегі Жерде көмірқышқыл газының негізгі көзі вулкандық белсенділік болды; қазіргі геологиялық кезеңде вулкандық шығарындылар жылына шамамен 130–230 миллион тоннаны құрайды, бұл антропогендік шығарындылардың 1%-ынан аз .

Қалыпты жағдайда бұл табиғи көздер атмосферадан көмірқышқыл газын шығаратын физикалық және биологиялық процестермен тепе-теңдікте болады — көмірқышқыл газының бір бөлігі теңіз суында ериді, ал бір бөлігі фотосинтез арқылы ауадан алынып тасталады. Бұл процесс жыл сайын шамамен 5,5 × 10¹¹ тонна көмірқышқыл газын сіңіреді, ал Жер атмосферасындағы оның жалпы массасы 3,03 × 10¹² тоннаны құрайды, сондықтан орта есеппен атмосферадағы барлық CO₂ алты жыл сайын көмір айналымына қатысады. Антропогендік шығарындылардың салдарынан 2000-жылдардың ортасында биосфераның CO₂ сіңіру көлемі оның атмосфераға бөліну көлемінен шамамен 17 миллиард тоннаға асып түсті; сіңіру қарқыны атмосферадағы концентрацияның өсуімен бірге тұрақты түрде жоғарылап келеді .

## Антропогендік шығарындылар
нобай|347x347 нүкте|1800 мен 2004 жылдар аралығындағы өнеркәсіптік қызмет нәтижесінде атмосфераға шығарылған көміртегі шығарындылары
19-шы ғасырдың ортасындағы Өнеркәсіптік революция басталғаннан кейін атмосфераға антропогендік көмірқышқыл газының шығарындылары тұрақты түрде өсіп, бұл көміртек айналымындағы теңсіздікке және CO₂ концентрациясының артуына әкелді. Қазіргі уақытта адамзат өндірген көмірқышқыл газының шамамен 57%-ы өсімдіктер мен мұхиттар арқылы атмосферадан шығарылады[28]. Атмосферадағы CO₂-ның өсуі мен шығарылған жалпы CO₂-ның арақатынасы шамамен 45%-ға тең тұрақты көрсеткіш болып табылады және қысқа мерзімді ауытқулар мен бес жылдық циклмен ауытқуларға ұшырайды.

Қатты отын, мұнай және табиғи газ сияқты қазба отынын жағу антропогендік CO₂ шығарындыларының негізгі себебі болып табылады. Орманды кесу – екінші ең маңызды себеп. 2008 жылы қазба отынын жағу нәтижесінде атмосфераға 8,67 миллиард тонна көміртек (31,8 миллиард тонна CO₂) шығарылды, ал 1990 жылы жылдық көміртек шығарындылары 6,14 миллиард тоннаны құрады. Ормандарды жер пайдалануға айналдыру 2008 жылы 1,2 миллиард тонна көмір жағумен тең атмосферадағы көмірқышқыл газының көбеюіне әкелді (1990 жылы – 1,64 миллиард тонна). 18 жыл ішіндегі жалпы өсім жылдық табиғи CO₂ айналымының 3%-ына тең, бұл жүйені тұрақсыздандырып, CO₂ деңгейінің өсуін жеделдетуге жеткілікті . Нәтижесінде көмірқышқыл газы атмосферада біртіндеп жиналып, 2009 жылы оның концентрациясы өнеркәсіпке дейінгі деңгейден 39%-ға асты.

Осылайша, 2011 жылғы мәлімет бойынша антропогендік CO₂ шығарындылары табиғи жылдық циклдің 8%-ынан аспаса да, концентрацияның өсуі байқалады, ол тек антропогендік шығарындылар деңгейімен ғана емес, сонымен бірге уақыт өте келе шығарындылар деңгейінің тұрақты өсуімен де байланысты.

## Температураның өзгеруі және көміртек айналымы
Атмосферадағы CO₂ деңгейінің көтерілуіне ықпал ететін басқа да факторларға ХХ ғасырдағы орташа температураның көтерілуі жатады, бұл органикалық заттардың ыдырауын жеделдетіп, мұхиттардың жылынуына байланысты суда еріген көмірқышқыл газының жалпы мөлшерін азайтты. Температураның көтерілуі ішінара осы кезеңде және XIX ғасырда (мысалы, 1859 жылғы Кэррингтон оқиғасы) күн белсенділігінің ерекше жоғары болуына байланысты болды.

Соңғы миллион жыл ішінде суық климаттан жылы климатқа өту кезінде атмосферадағы CO₂ концентрациясының табиғи өзгерісі 100 ppm шегінде сақталды, яғни оның жалпы өсімі 40%-дан аспады . Мысалы, б.з.б. 9000–5000 жылдары климаттық оңтайлы кезеңдегі орташа жаһандық температура бүгінгі күнге қарағанда шамамен 1–2 °C жоғары болған, ал жылы климаттағы күшейген парниктік эффектінің нәтижесінде субарктикалық ендіктердегі орташа жылдық температура ауытқуы 9 °C-қа жеткен  .

## Вулканизмнің әсері
нобай|285x285 нүкте|1991 жылғы Пинатубо тауының атылуы
Қазіргі заманғы вулканизм жылына орта есеппен 2×10⁸ тонна CO₂ бөледі, бұл антропогендік шығарындылардың 1%-ынан аз. Бұл шығарындылар түрі мен антропогендік шығарындылардың негізгі айырмашылығы мынада: қазба отындар жанған кезде ауадағы оттегі молекулалары көмірқышқыл газы молекулаларымен алмастырылады, яғни атмосфераның жалпы массасының өсуі жанған көміртектің массасына сәйкес келеді, ал жанартау атылыстары кезінде атмосфераның массасы шығарылған газдың массасына тең мөлшерге артады.

Көмірқышқыл газы жанартаулардан шығатын газдардың (су буынан кейін) екінші ең көп мөлшерде кездесетін газы болып табылады. Су асты жанартауларынан бөлінетін газдың көп бөлігі суда ериді . Бөлінген көмірқышқыл газының изотоптық құрамы қазба отындардың жануынан пайда болған атмосфералық CO₂-ның изотоптық құрамына шамамен сәйкес келеді, бұл жанартаулық CO₂ шығарындыларының көлемін дәл анықтауды қиындатады .

Үлкен жанартау атқылаулары атмосфераға көмірқышқыл газының айтарлықтай мөлшерін бөліп шығаруы мүмкін, бірақ мұндай атқылаулар сирек — ғасырға бірнеше рет қана болады — және орта есеппен алғанда бұл газдың атмосфераға шығарылу деңгейіне айтарлықтай әсер етпейді. Мысалы, 1783 жылғы Лаки жанартауы шамамен 90 миллион тонна CO₂ шығарған, ал 1815 жылғы Тамбора жанартауы шамамен 48 миллион тонна. Кейбір зерттеулер аталмыш атылулар кезінде көмірқышқыл газының сәл көп мөлшерде бөлінгенін көрсетеді (Лаки 1783 ж. шамамен 6,5×10⁸ тонна), бірақ мұндай оқиғалардың салыстырмалы түрде сирек болуы олардың көмірқышқыл газының деңгейіне әсерін осы жағдайда да елеусіз етеді.

VEI 6 деңгейіндегі соңғы атылу 1991 жылы Пинатубо тауында болды. Оның атмосферадағы көмірқышқыл газының деңгейіне негізгі әсері – аэрозольдердің стратосфераға шығарылуынан және, нәтижесінде, антипарниктік әсер салдарынан планетаның орташа температурасының 0,5 °C төмендеуіне байланысты көмір айналымының тепе-теңдігінің бұзылуынан тұрды. Осы кезеңде Килинг қисығындағы маусымдық ауытқулардың амплитудасының артуы 1990-жылдардың басында өсімдіктердің фотосинтезі үшін жағдайдың жақсарғанын көрсетеді. Бұл құбылыс стратосфералық аэрозоль бөлшектерінің күн сәулесін шашыратуымен түсіндіріледі, бұл өсімдіктердің атмосфералық CO₂ сіңіруін арттырды.

## Атмосферадағы көмірқышқыл газының қазіргі концентрациялары
нобай|295x295 нүкте|2005-2014 жылдар аралығында көмірқышқыл газы концентрацияларының маусымдық ауытқулары мен ендік бойынша айырмашылықтары.
Қазіргі заманда көмірқышқыл газының концентрациясы тұрақты түрде өсіп келеді; 2009 жылы Жер атмосферасындағы орташа CO₂ концентрациясы 0,0387 % немесе 387 ppm болса, 2016 жылдың қыркүйегінде ол 400 ppm-ден асқан .

Жылына 2–3 ppm-ге өсумен қатар, Солтүстік жарты шардағы өсімдік маусымының өтуіне сәйкес жыл бойы концентрацияның 3–9 ppm-ге дейінгі периодтық ауытқулары байқалады. Барлық ірі құрлықтар планетаның солтүстік бөлігінде орналасқандықтан, CO₂ концентрациясының жылдық цикліне Солтүстік жарты шар өсімдіктерінің әсері басым. Деңгейі мамырда ең жоғары нүктеге жетіп, фотосинтез жүргізетін биомасса көлемі ең көп болатын қазанда ең төмен деңгейге түседі .

2016 жылдың көктемінде австралиялық ғалымдар Тасмания аралының айналасындағы атмосферадағы көмірқышқыл газының концентрациясы 400 ppm-ге жеткенін анықтады.
нобай|293x293 нүкте|Гавайидегі Мауна-Лоа обсерваториясындағы бақылауларға негізделген ай сайынғы және жылдық орташа атмосфералық CO₂ концентрациялары. Кірістірілген сурет жылдық орташа көрсеткіштен маусымдық ауытқуларды көрсетеді
2017 жылы Дүниежүзілік метеорологиялық ұйым Жер атмосферасындағы көмірқышқыл газының концентрациясы соңғы 800 000 жылдағы ең жоғары деңгейге – 403,3 ppm-ге жеткенін хабарлады .

Мауна-Лоа метеорологиялық обсерваториясының деректері бойынша, 2021 жылы атмосферадағы CO₂-нің жаңа жылдық орташа ең жоғары концентрациясы 417,7 ppm деңгейінде тіркелді, ал 2022 жылғы мамырда ай сайынғы орташа көрсеткіш 420,99 ppm-ге жетті.

## Өткендегі концентрация өзгерістері
Тікелей өлшеулер басталғанға дейінгі атмосферадағы көмірқышқыл газының концентрациясын өлшеудің ең сенімді әдісі – Антарктида мен Гренландияның континенттік мұздықтарынан алынған мұз ядроларындағы ауа көпіршіктеріндегі мөлшерін анықтау. Осы мақсат үшін ең кеңінен Антарктида мұз ядролары қолданылады; оларға сәйкес, XIX ғасырдың ортасындағы Өнеркәсіптік революция басталғанға дейін және одан бұрынғы 10 000 жыл ішінде атмосферадағы CO₂ деңгейі 260–284 ppm аралығында болған. Палеофитоматериалдарды талдауға негізделген кейбір зерттеулер осы кезеңде CO₂ деңгейінің (~300 ppm) әлдеқайда маңызды өзгерістерін көрсетеді, бірақ олар сынға ұшырады  . Сонымен қатар, Гренландияда алынған ядролар көмірқышқыл газы концентрациясының Антарктикада алынған нәтижелермен салыстырғанда анағұрлым жоғары өзгергіштігін көрсетеді. Алайда Гренландия ядроларын талдаған зерттеушілер бұл жоғары өзгергіштікті жергілікті кальций карбонатының шөгуімен байланыстырады . Гренландиядан алынған мұз үлгілеріндегі шаң деңгейі төмен болған жерлерде голоцен бойындағы CO₂ деңгейі туралы мәліметтер Антарктида мәліметтерімен жақсы сәйкес келеді.

Мұз ядроларын зерттеу негізіндегі CO₂ деңгейін өлшеудің ең ұзақ кезеңі Шығыс Антарктидада мүмкін, мұнда мұз 800 000 жылға дейін жетеді, және ол мұздық кезеңдерде көмірқышқыл газының концентрациясы 180–210 ppm аралығында ауытқып, жылы кезеңдерде 280–300 ppm-ге дейін көтерілгенін көрсетеді .
нобай|360x360 нүкте|Фанэрозой дәуіріндегі (соңғы 541 миллион жыл, оң жақта қазіргі күн көрсетілген) атмосферадағы көмірқышқыл газының концентрациясының өзгерістері. Соңғы 550 миллион жылдың көп бөлігінде CO₂ деңгейі бүгінгіге қарағанда айтарлықтай жоғары болған
Ұзақ уақыт аралығында атмосферадағы CO₂ деңгейі геохимиялық процестердің тепе-теңдігін бағалау арқылы анықталады, соның ішінде шөгінді жыныстардағы органикалық зат мөлшерін сандық бағалау, силикатты жыныстардың тотығуын және зерттеу кезеңіндегі жанартаулық белсенділікті қамтиды. Ондаған миллион жыл ішінде көміртек айналымындағы кез келген бұзылыс кейін CO₂ концентрациясының төмендеуіне әкеледі. Алайда бұл процестердің жылдамдығы өте баяу болғандықтан, көмірқышқыл газы шығарындылары мен кейінгі жүздеген жылдардағы оның деңгейіндегі өзгерістер арасындағы байланысты анықтау күрделі міндет болып табылады.

Өткендегі көмірқышқыл газының концентрациясын зерттеу үшін әртүрлі жанама даталау әдістері де қолданылады. Оларға белгілі бір теңіз шөгінді жыныстарындағы бор мен көмір изотоптарының қатынасын анықтау және қазбаланған өсімдік жапырақтарындағы стаомалар санын есептеу жатады. Бұл өлшеулер мұз ядроларының деректеріне қарағанда дәлірек болмаса да, олар өткендегі CO₂ концентрацияларының өте жоғары болғанын анықтауға мүмкіндік береді: 150–200 миллион жыл бұрын олар 3 000 ppm (0,3 %) деңгейінде болған, және 6 000 ppm (0,6 %) 400–600 миллион жыл бұрын[7]. Kaatedocus siberi және Tyrannosaurus rex динозаврларының тіс эмаліндегі 16O, 17O және 18O оттегі изотоптарын талдаудың жаңа әдісін қолдана отырып, ғалымдар Жұрасикалық кезеңнің соңында (~150 миллион жыл бұрын) CO₂ концентрациясы 1 200 ppm-ге, ал Крета кезеңінің соңында (~70 миллион жыл бұрын) шамамен 750 ppm-ге жеткенін анықтады .

Атмосферадағы CO₂ деңгейінің төмендеуі пермь кезеңінің басында тоқтап, шамамен 60 миллион жыл бұрын қайта басталды. Эоцен мен олигоценнің ауысу кезеңінде (34 миллион жыл бұрын — қазіргі Антарктида мұз жамылғысының қалыптасуының басталуы) CO₂ деңгейі 760 ppm-ге жетті . Геохимиялық деректер атмосферадағы көмірқышқыл газының деңгейі 20 миллион жыл бұрын өнеркәсіпке дейінгі деңгейге , 300 ppm-ге  жеткенін көрсетті.

## Мұхиттағы концентрациялармен байланыс
Жердің мұхиттары атмосфераға қарағанда жүз есе көп көмірқышқыл газын қамтиды — көміртек бойынша 36 × 10¹² тонна. Суға еріген CO2 бикарбонат және карбонат иондары түрінде болады. Бикарбонаттар тастар, су және CO2 арасындағы реакциялар нәтижесінде түзіледі. Мысалы, кальций карбонатының ыдырауы:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O ⇄ Ca²⁺ + 2HCO₃⁻
нобай|314x314 нүкте|Су қабаттары мен ауа арасындағы көмірқышқыл газының алмасуы
Мұндай реакциялар атмосферадағы CO₂ концентрациясының ауытқуларын тегістеуге көмектеседі. Реакцияның оң жағында қышқыл болғандықтан, сол жаққа CO₂ қосу pH деңгейін төмендетіп, осылайша мұхиттардың қышқылдануына әкеледі. Көмірқышқыл газы мен карбонатты емес тастар арасындағы басқа реакциялар да карбон қышқылы мен оның иондарының түзілуіне әкеледі.

Бұл процесс кері жүреді, нәтижесінде әктас пен басқа карбонатты жыныстар түзіліп, бикарбонаттардың жартысы CO₂ түрінде бөлінеді. Жүздеген миллион жыл бойы бұл процесс Жердің алғашқы атмосферасындағы бастапқы көмірқышқыл газының көп бөлігін карбонатты жыныстарға сіңіруге әкелді. Соңында антропогендік шығарындылардан туындайтын CO₂-ның басым бөлігі мұхитқа ериді, бірақ бұл үдерістің болашақта жүру жылдамдығы әлі белгісіз .

## Атмосферадағы CO₂ концентрациясының өсімдік өнімділігіне (фотосинтезге) әсері
CO₂ сіңіру тұрғысынан өсімдіктердің басым көпшілігі C3 және C4 фотосинтез типтеріне жатады. C3 тобына белгілі өсімдіктердің көпшілігі кіреді (Жердегі өсімдік биомассасының шамамен 95%-ы C3 өсімдіктерінен тұрады). C4 тобына кейбір шөптесін өсімдіктер, соның ішінде маңызды ауылшаруашылық дақылдары – жүгері, қант қызылшасы және сорго кіреді.

C4 көміртекті бекіту механизмі атмосферадағы CO₂ концентрациясының төмен болуына бейімделу ретінде дамыды. Іс жүзінде барлық өсімдік түрлерінде атмосферадағы CO₂ концентрациясының артуы фотосинтезді күшейтіп, өсуді жеделдетеді.

C3 өсімдіктерінде қисық сызық CO₂ концентрациясы 1000 ppm-ден асқанда тегістеле бастайды.

Алайда C4 өсімдіктерінде фотосинтез қарқынының өсуі CO₂ концентрациясы небәрі 400 ppm-де тоқтайды. Сондықтан қазіргі концентрация, ол қазір миллионға шаққанда 400 бөліктен (ppm) асады, C4 өсімдіктерінде фотосинтез үшін оңтайлы деңгейге жеткен, ал C3 өсімдіктері үшін әлі де оңтайлы деңгейден әлдеқайда төмен.

Эксперименттік деректерге сәйкес, қазіргі CO₂ концентрациясын екі есе арттыру орта есеппен C3 өсімдіктерінде биомасса өсімінің 41%-ға, ал C4 өсімдіктерінде 22%-ға өсуіне әкеледі.

Атмосфералық ауаға 300 ppm CO₂ қосу C3 өсімдіктерінің өнімділігін 49%-ға, C4 өсімдіктерінің өнімділігін 20%-ға, жеміс ағаштары мен қарбыздардың өнімділігін 24%-ға, бұршақ тұқымдастарының өнімділігін 44%-ға, тамыр дақылдарының өнімділігін 48%-ға арттырады, және көкөністерде 37%-ға өседі.

1971–1990 жылдары CO₂ концентрациясының 9%-ға өсуі жағдайында Еуропа ормандарында биомасса мөлшері 25–30%-ға артты .

## Дереккөздер
1.       (англ.) Petty, G. W.: *A First Course in Atmospheric Radiation*, pages 229—251, Sundog Publishing, 2004

2.     Carbon dioxide now more than 50% higher than pre-industrial levels (англ.). *www.noaa.gov*. Дата обращения: 10 июля 2022. Архивировано 9 июля 2022 года.

3.     Mauna Loa CO2 monthly mean data (англ.). Earth System Research Laboratory. Дата обращения: 16 мая 2018.

4.     Annual Mean Growth Rate for Mauna Loa, Hawaii (англ.). Дата обращения: 20 ноября 2020. Архивировано 11 ноября 2020 года.

5.      *Zhang, Yi Ge; et al. (28 октября 2013). A 40-million-year history of atmospheric CO2. Philosophical Transactions of the Royal Society A. *'371** (2001): 20130096. doi:10.1098/rsta.2013.0096. .''

6.      (англ.) ''Deep ice tells long climate story. BBC News. 4 сентября 2006. Архивировано 23 января 2013. Дата обращения: 28 апреля 2010.''

7.       (англ.) Climate Change 2001: The Scientific Basis Архивная копия от 27 апреля 2007 на Wayback Machine

8.       Архивная копия от 15 марта 2011 на Wayback Machine IPCC Fourth Assessment Report, Working Group I Report «The Physical Science Basis», Section 7.3.1.2 (p. 514—515)

9.     www.un.org: Изменение климата. Дата обращения: 28 октября 2013. Архивировано 29 января 2016 года.

10. ''Подрезов А. О., Аламанов С. К.; Лелевкин В. М., Подрезов О. А., Балбакова Ф.: .'' Изменение климата и водные проблемы в Центральной Азии. Учебный курс для студентов естественных и гуманитарных специальностей. Москва – Бишкек, 2006 18. Дата обращения: 16 июня 2012. Архивировано из оригинала 12 июля 2012 года.

11. Calculating Planetary Energy Balance & Temperature | UCAR Center for Science Education. scied.ucar.edu. Дата обращения: 29 июня 2019. Архивировано 29 июня 2019 года.

12. ''С.М. Семенов, С.М. Семенов.'' ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ И ЕГО АНТРОПОГЕННОЕ УСИЛЕНИЕ. Солнечно-земная физика, Вып. 21 (2012) С. 10–17 8. Дата обращения: 22 августа 2021. Архивировано 21 января 2022 года.

13. ПРИРОДА ПАРНИКОВОГО ЭФФЕКТА Архивная копия от 1 мая 2009 на Wayback Machine, ''Объединенный Научный Совет РАН по проблемам Геоинформатики''

14.   (англ.) An Introduction to Air Density and Density Altitude Calculations Архивная копия от 30 ноября 2010 на Wayback Machine, ''1998 — 2012 Richard Shelquist''

15. Абсолютная и относительная влажность. Дата обращения: 16 июня 2012. Архивировано 5 ноября 2015 года.

16.   (англ.) Humidity 101 Архивировано 16 апреля 2013 года., ''World Water Rescue Foundation''

17. Increase in atmospheric methane set another record during 2021 (англ.). ''www.noaa.gov''. Дата обращения: 10 июля 2022. Архивировано 11 июля 2022 года.

18. Изменение климата, торговля углеродом и биоразнообразие Архивная копия от 14 октября 2017 на Wayback Machine, ''World Bank Group: Хабиба Гитай''

19.   (англ.) Irreversible climate change due to carbon dioxide emissions — PNAS Архивная копия от 2 июля 2015 на Wayback Machine

20.   (англ.) WMO statement on the globa climate in 2010 Архивная копия от 11 мая 2011 на Wayback Machine

21.   (англ.) Bundle Up, It’s Global Warming Архивная копия от 11 октября 2017 на Wayback Machine, ''JUDAH COHEN, 25.12.2010''

22.   (англ.) Impact of decadal cloud variations on the Earth’s energy budget Архивная копия от 13 октября 2019 на Wayback Machine

23.   (англ.) Indonesian Wildfires Accelerated Global Warming Архивная копия от 8 сентября 2019 на Wayback Machine

24.   (англ.) Massive peat burn is speeding climate change — 06 November 2004 — New Scientist Архивная копия от 9 апреля 2008 на Wayback Machine

25.   (англ.) ''Gerlach, T. M.'', 1992, Present-day CO<sub>2</sub> emissions from volcanoes: Eos, Transactions, American Geophysical Union, Vol. 72, No. 23, June 4, 1991, pp. 249, and 254—255

26.   (англ.) U.S. Geological Survey, «Volcanic Gases and Their Effects Архивная копия от 1 августа 2013 на Wayback Machine», volcanoes.usgs.gov Архивная копия от 17 ноября 2014 на Wayback Machine

27. Keeling et al., 1995

28.   (англ.) Abstract Архивная копия от 19 сентября 2011 на Wayback Machine, ''Contributions to accelerating atmospheric CO2 growth from economic activity, carbon intensity, and efficiency of natural sinks''.

29.   (англ.) Global carbon budget 2008 Архивная копия от 12 января 2016 на Wayback Machine, lgmacweb.env.uea.ac.uk Архивная копия от 5 марта 2016 на Wayback Machine

30.   (англ.) US Global Change Research Information Office, «Common Questions about Climate Change Архивная копия от 24 января 2009 на Wayback Machine»

31.   (англ.) Carbon Budget 2009 Highlights Архивная копия от 16 декабря 2011 на Wayback Machine, The Global Carbon Project Архивная копия от 6 июля 2010 на Wayback Machine.

32.   (англ.) ''Usoskin, Ilya G.; Usoskin, Ilya G.; Solanki, Sami K.''<sup>[англ.]</sup>''; Schüssler, Manfred; Mursula, Kalevi; Alanko, Katja.'' A Millennium Scale Sunspot Number Reconstruction: Evidence For an Unusually Active Sun Since the 1940’s (англ.) // Physical Review Letters : journal. — 2003. — Vol. 91. — P. 211101. — doi:10.1103/PhysRevLett.91.211101.

33.   (англ.) Vostok Ice Core Data Архивная копия от 27 февраля 2015 на Wayback Machine, ncdc.noaa.gov Архивная копия от 22 апреля 2021 на Wayback Machine

34.   (англ.) ''V.L. Koshkarova and A.D. Koshkarov.'' Regional signatures of changing landscape and climate of northern central Siberia in the Holocene (англ.) // Russian Geology and Geophysics : journal. — 2004. — Vol. 45, no. 6. — P. 672—685.

35.   (англ.) Volcanic Carbon Dioxide Архивная копия от 13 декабря 2015 на Wayback Machine, ''Timothy Casey''

36.   (англ.) Mount Pinatubo as a Test of Climate Feedback Mechanisms Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine, ''Alan Robock, Department of Environmental Sciences, Rutgers University''

37.  (англ.) ''Tans, Pieter.'' Globally averaged marine surface monthly mean data. NOAA/ESRL. Дата обращения: 19 февраля 2014. Архивировано 10 августа 2011 года.

38.  (англ.) Current atmospheric CO2 concentration at . Дата обращения: 21 июня 2019. Архивировано из оригинала 12 июля 2012 года.

39.   (англ.) Carbon Dioxide Information Analysis Center (CDIAC) — Frequently Asked Questions Архивная копия от 17 августа 2011 на Wayback Machine

40. ТАСС: Наука — Австралийские ученые: уровень углекислого газа в мировой атмосфере достиг точки невозврата. Дата обращения: 17 мая 2016. Архивировано 21 мая 2016 года.

41. Концентрация CO2 в атмосфере выросла до максимума за 800 тыс. лет. Дата обращения: 30 октября 2017. Архивировано из оригинала 7 ноября 2017 года.

42.  (англ.) Historical CO2 record derived from a spline fit (20 year cutoff) of the Law Dome DE08 and DE08-2 ice cores. Дата обращения: 12 июня 2007. Архивировано из оригинала 12 июля 2012 года.

43.   (англ.) ''Wagner, Friederike; Bent Aaby and Henk Visscher.'' Rapid atmospheric O<sub>2</sub> changes associated with the 8,200-years-B.P. cooling event (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 2002. — Vol. 99, no. 19. — P. 12011—12014. — doi:10.1073/pnas.182420699. — . — PMC 129389.

44.  (англ.) ''Indermühle, Andreas; Bernhard Stauffer, Thomas F. Stocker.'' Early Holocene Atmospheric CO<sub>2</sub> Concentrations (англ.) // Science : journal. — 1999. — Vol. 286, no. 5446. — P. 1815. — doi:10.1126/science.286.5446.1815a. Архивировано 16 декабря 2009 года.

45.   (англ.) ''Smith, H. J.; M Wahlen and D. Mastroianni.'' The CO<sub>2</sub> concentration of air trapped in GISP2 ice from the Last Glacial Maximum-Holocene transition (англ.) // Geophysical Research Letters<sup>[англ.]</sup> : journal. — 1997. — Vol. 24, no. 1. — P. 1—4. — doi:10.1029/96GL03700.

46.   (англ.) Chemical & Engineering News: Latest News — Ice Core Record Extended Архивная копия от 15 мая 2019 на Wayback Machine

47.  Mesozoic atmospheric CO2 concentrations reconstructed from dinosaur tooth enamel, 2025

48.   (англ.) New CO2 data helps unlock the secrets of Antarctic formation Архивная копия от 15 июля 2011 на Wayback Machine September 13th, 2009

49.  (англ.) ''Archer, D.'' (2005). Fate of fossil fuel CO<sub>2</sub> in geologic time. ''J. Geophys. Res.'', **110*'.

50. Реакция растений на рост концентрации углекислого газа в атмосфере Архивная копия от 13 сентября 2016 на Wayback Machine, *Акатов П. В.''