Küresel Karbon Döngüsünde Dengenin Bozulması: Doğal Sistemden Antropojenik Baskıya

Giriş: Karbon Tartışmasının Bilimsel Temeli

Küresel iklim değişikliği üzerine yapılan tartışmalarda sıklıkla şu iddia duyulur: “Doğa, insanlarınkinden çok daha fazla karbondioksit salıyor; bu nedenle insan kaynaklı etkiler önemsizdir.” Bu argüman kulağa makul gelse de, küresel karbon döngüsünü anlamadan değerlendirildiğinde yanıltıcıdır. Çok beğendiğimiz ve takdir ettiğimiz İklim Bilimci Prof. Dr. Levent Kurnaz'ın konu hakkındaki sosyal medya paylaşımlarını görünce konuyu derinlemesine aktarmanın önemini hisederek sizler için yazımızı oluşturduk.

IPCC’nin Beşinci Değerlendirme Raporu (AR5, 2013) kapsamında yayımlanan Küresel Karbon Döngüsü Diyagramı (kaynak: sealevel.info) bu konudaki en güncel ve güvenilir referanslardan biridir. Grafik, atmosfer, okyanuslar, bitki örtüsü, toprak ve insan faaliyetleri arasındaki karbon alışverişini nicel olarak göstermektedir.

Bu grafik, atmosfer, kara, okyanus ve fosil yakıt rezervleri arasındaki yıllık karbon akışlarını (PgC yr⁻¹) ve toplam karbon stoklarını (PgC) göstermektedir. Siyah oklar doğal süreçleri (fotosentez, solunum, okyanus-atmosfer gaz değişimi, volkanizma ve kayaç ayrışması), kırmızı oklar ise insan kaynaklı (antropojenik) karbon akışlarını temsil eder. Atmosferdeki toplam karbon stoku 589 PgC’dir ve sanayi devrimi sonrasında insan faaliyetleriyle yaklaşık 240 PgC eklenmiştir. Günümüzde insan kaynaklı karbon salımı yılda ortalama 9 ± 1 PgC, doğal sistemlerin emilim kapasitesi ise yaklaşık 5 PgC düzeyindedir. Bu fark nedeniyle atmosferde her yıl 4 PgC’lik net karbon birikimi gerçekleşmekte, bu birikim küresel sıcaklık artışının temel nedenini oluşturmaktadır. Kaynak: IPCC AR5, Working Group I, Figure 6.1 (düzeltilmiş sürüm, sealevel.info/WGI_AR5_Fig6-1_errata)

1. Küresel Doğal Karbon Döngüsündeki Denge

İnsan faaliyetlerinin devreye girmediği dönemde, doğa kendi içinde mükemmel bir karbon dengesine sahipti. Atmosferde yaklaşık 589 PgC (PgC: “Petagram Karbon” birimi, aşağıda yazının son bölümünde detaylı olarak açıklanmıştır.) bulunuyor, her yıl doğa tarafından atmosfere yaklaşık 169 PgC karbon salınıyor, aynı miktar karbon da ekosistemler ve okyanuslar tarafından geri emiliyordu.

Bu döngüde net karbon artışı yaklaşık sıfırdı. Fotosentez, solunum, deniz-atmosfer gaz değişimi ve kayaç ayrışması gibi süreçler milyonlarca yıldır birbirini dengelemekteydi. Bu denge, yeryüzü ikliminin binlerce yıl boyunca kararlı kalmasını sağlamıştı.

Fotoğrafta, kömür ve doğal gazla çalışan bir termik enerji santralinin bacalarından atmosfere yükselen yoğun duman ve buhar bulutları görülmektedir. Bu tür tesisler, karbondioksit (CO₂) başta olmak üzere metan (CH₄) ve azot oksit (N₂O) gibi sera gazlarının en büyük kaynaklarından biridir. Sanayi devrimiyle birlikte bu tesislerden salınan karbon, doğanın kendi döngüsünün ötesinde bir birikim yaratmış; IPCC verilerine göre, fosil yakıt kullanımı küresel ölçekte yılda yaklaşık 7.8 ± 0.6 PgC karbonu atmosfere eklemektedir. Bu birikim, atmosferdeki karbon yoğunluğunu 280 ppm’den 420 ppm’nin üzerine çıkarmış ve küresel sıcaklık artışının ana tetikleyicisi olmuştur.Fotoğraf, antropojenik karbon salımının görsel bir ifadesidir ve modern enerji üretiminin iklim sistemi üzerindeki baskısını temsil etmektedir.

2. Sanayi Devrimi Sonrası Dengenin Bozulması

Kömür, petrol ve doğalgazın yakılmasıyla başlayan sanayi devrimi, bu doğal dengeyi dramatik biçimde değiştirdi. IPCC verilerine göre, fosil yakıtların ve çimento üretiminin yol açtığı karbon salımı yılda 7.8 ± 0.6 PgC, arazi kullanım değişikliklerinden (özellikle ormansızlaşmadan) kaynaklanan salımlar ise 1.1 ± 0.8 PgC seviyesindedir. Böylece insan faaliyetlerinin toplam yıllık etkisi yaklaşık 9 PgC/yıl’a ulaşmıştır.

Buna karşılık, doğa bu fazladan karbonun tamamını dengeleyememektedir:

• Kara ekosistemleri yılda 2.6 ± 1.2 PgC karbonu emmektedir.

• Okyanuslar yılda 2.3 ± 0.7 PgC karbonu atmosferden çekmektedir.

Sonuç olarak, yaklaşık 4 PgC/yıl’lık net bir karbon artışı atmosferde birikmeye devam etmektedir.

3. Atmosferdeki Birikimin Sayısal Görünümü

AR5 grafiğine göre, atmosferdeki karbon stoku şu anda yaklaşık 589 + 240 ± 10 PgC’ye ulaşmıştır. Bu, insan faaliyetlerinin etkisiyle kömür yakmaya başladığımızdan beri yaklaşık 240 PgC’lik (yaklaşık 880 milyar ton CO₂) birikim anlamına gelir.

Doğadan kaynaklanan karbon akışları hâlen çok büyük (yaklaşık 198 PgC/yıl) olsa da, doğa bu karbonu yeniden emebilmekteydi. Ancak insanlar tarafından atmosfere eklenen bu ek 9 PgC/yıl, sistemin dengesini bozmakta; doğa bu yükü tamamen absorbe edemediği için atmosfer her yıl ortalama 4 PgC karbon fazlası ile kalmaktadır.

Bu fazla karbonun birikimi, atmosferdeki karbondioksit yoğunluğunu 280 ppm’den 420 ppm’nin üzerine çıkarmış ve küresel ısınmayı tetiklemiştir.

Fotoğrafta, yoğun duman ve alevlerle çevrelenmiş tropikal bir orman yangını görülmektedir. Bu tür yangınlar, özellikle Amazon, Endonezya ve Orta Afrika bölgelerinde, arazi kullanım değişikliklerinin ve orman tahribatının en önemli göstergelerindendir. IPCC verilerine göre, bu süreçlerden kaynaklanan karbon salımı yılda yaklaşık 1.1 ± 0.8 PgC düzeyindedir. Orman yangınları yalnızca ağaçların depoladığı karbonun atmosfere karbondioksit olarak salınmasına yol açmaz; aynı zamanda toprak karbon stoklarını azaltır ve fotosentetik kapasiteyi düşürerek doğanın karbon yutak işlevini zayıflatır. Bu nedenle, ormansızlaşma ve yangınlar karbon döngüsünde çift yönlü bir etki yaratır: bir yandan karbon salımını artırır, diğer yandan doğal karbon emilimini azaltır. Fotoğraf, küresel karbon döngüsünde kara ekosistemlerinin kırılganlığını ve insan kaynaklı arazi kullanımının iklim dengesi üzerindeki kritik etkisini temsil etmektedir.

4. “Doğa Daha Fazla Salıyor” Argümanının Bilimsel Değerlendirmesi

İlk bakışta doğanın saldığı karbon miktarı (yaklaşık 198 PgC/yıl), insan kaynaklı 9 PgC/yıl’lik salıma kıyasla çok daha büyüktür. Bu nedenle bazı kişiler, insan etkisinin önemsiz olduğu sonucuna varmaktadır. Oysa burada önemli olan toplam salım değil, net farktır.

Doğa kendi içinde kapalı bir döngü oluşturur: Salınan karbon, yine doğa tarafından emilir. İnsanlar ise bu döngünün dışında, fosil yakıtları yakarak yüz milyonlarca yıldır yer altında kilitli kalan karbonu tekrar atmosfere kazandırmaktadır. Bu süreç doğanın geri emme kapasitesini aşar ve net bir “karbon fazlası” yaratır.

Başka bir ifadeyle: Doğa her yıl yaklaşık 200 PgC salıp aynı miktarda karbonu geri emerken, insanlar bu döngüye 9 PgC’lik ek bir yük getiriyor ve doğa bu fazlanın yalnızca 5 PgC miktarını dengeleyebiliyor.

Ortaya çıkan 4 PgC/yıl’lık açık, doğrudan atmosferdeki CO₂ birikimini artırmakta ve küresel iklim sistemini geri dönüşü zor bir şekilde etkilemektedir.

5. Karbon Döngüsünün Geleceği ve İklim Politikaları

Bu dengesizlik, yalnızca sıcaklık artışı değil; okyanus asitlenmesi, buzulların erimesi, toprak karbon kaybı ve ekosistem bozulması gibi zincirleme etkiler yaratmaktadır.

IPCC’nin ve NASA Earth Observatory’nin analizleri, karbon yutaklarının (özellikle ormanlar ve okyanuslar) karbonu emme kapasitesinin zaman içinde azaldığını göstermektedir. Bu, karbon birikiminin hızlanacağı anlamına gelir.

Küresel karbon dengesinin yeniden kurulabilmesi için:

• Fosil yakıt tüketiminin azaltılması,

• Yenilenebilir enerjiye geçişin hızlandırılması,

• Karbon yakalama ve depolama (CCS) teknolojilerinin geliştirilmesi,

• Arazi kullanımında karbon tutumlu yaklaşımların benimsenmesi gerekmektedir.

Sonuç: Küçük Bir Fark, Büyük Bir Etki Oluşturuyor

İnsanlığın neden olduğu yalnızca %5’lik karbon fazlası, doğanın binyıllardır süregelen dengesini bozmuş durumda. Atmosfer her yıl 4 PgC (yaklaşık 15 milyar ton CO₂) fazla karbon tutuyor. Bu birikim, iklim değişikliğinin temel nedenidir.

Dolayısıyla mesele, kimin daha fazla karbon saldığı değil, dengenin bozulduğu noktadır.

İnsan kaynaklı emisyonlar küçük bir yüzde gibi görünse de, sistemin doğal kapasitesini aştığı için gezegenin iklim dengesini geri dönülmez biçimde etkilemektedir.

PgC Birimi Nedir? Karbon Döngüsünde Kullanılan Ölçü Biriminin Anlamı

Küresel karbon döngüsü çalışmalarında sıkça kullanılan PgC kısaltması, petagram karbon anlamına gelir. Bu birim, atmosferde, okyanuslarda, toprakta ve biyosferde depolanan ya da bu sistemler arasında taşınan karbon miktarını ifade eder.

1 PgC, 1 petagram karbon = 10¹⁵ gram karbon’a, yani 1 milyar ton (gigaton, Gt) karbona eşittir. Dolayısıyla:

• 1 PgC = 1 Gt C = 1 milyar ton karbon

• Eğer bu karbon karbondioksit (CO₂) biçimindeyse, 1 PgC ≈ 3.67 Pg CO₂’ye karşılık gelir.

Bu dönüşüm, karbondioksitin moleküler yapısından kaynaklanır: CO₂’nin bir atomu karbon (C, atom ağırlığı = 12) ve iki atomu oksijen (O₂, atom ağırlığı = 32) içerdiğinden, karbondioksit molekülü karbona göre 3.67 kat daha ağırdır.

Örnek: Atmosfere yılda 4 PgC karbon eklendiğinde, bu yaklaşık 15 Pg CO₂ (15 milyar ton karbondioksit) anlamına gelir.

Bu nedenle, IPCC ve benzeri kurumların raporlarında kullanılan PgC birimi, küresel karbon akışlarını ve stoklarını standartlaştırılmış biçimde karşılaştırmaya olanak sağlar. Özellikle uzun dönemli iklim modellemelerinde, atmosferdeki karbon artışı, okyanus emilimi ve fosil yakıt salımları bu birim üzerinden ifade edilir.

Kaynaklar:

• IPCC AR5, Working Group I, Figure 6.1 (Global Carbon Cycle)

• sealevel.info – WGI_AR5_Fig6-1_errata_with_caption_50pct

• NASA Earth Observatory, The Carbon Cycle

• CANR, Michigan State University, Carbon Stocks and Fluxes