কার্বন চক্র কি?
কার্বন চক্র হল বিভিন্ন পরিবেশে উপাদান কার্বনের স্থানচ্যুতি আন্দোলন
মিচেল গ্রিয়েস্ট দ্বারা সম্পাদিত এবং পুনরায় আকার দেওয়া চিত্র, আনস্প্ল্যাশে উপলব্ধ
কার্বন চক্র হল শিলা, মাটি, মহাসাগর এবং গাছপালা সহ বিভিন্ন পরিবেশে উপাদান কার্বনের স্থানচ্যুতি আন্দোলন। এটি এটিকে বায়ুমণ্ডলে সম্পূর্ণরূপে তৈরি হতে বাধা দেয় এবং পৃথিবীর তাপমাত্রা স্থিতিশীল করে। ভূতত্ত্বের জন্য, দুটি ধরণের কার্বন চক্র রয়েছে: ধীর, যা কয়েক হাজার বছর সময় নেয় এবং দ্রুত, যা দশ থেকে 100,000 বছর সময় নেয়।
কার্বন
কার্বন হল একটি রাসায়নিক উপাদান যা পাথরে প্রচুর পরিমাণে পাওয়া যায় এবং কিছু পরিমাণে মাটি, মহাসাগর, শাকসবজি, বায়ুমণ্ডল, জীব ও বস্তুর জীবদেহ। এটি নক্ষত্রে নকল, মহাবিশ্বের চতুর্থ সর্বাধিক প্রাচুর্য উপাদান এবং পৃথিবীতে জীবনের রক্ষণাবেক্ষণের জন্য অপরিহার্য হিসাবে আমরা জানি। যাইহোক, তিনি একটি উল্লেখযোগ্য সমস্যার অন্যতম কারণ: জলবায়ু পরিবর্তন।
খুব দীর্ঘ সময়ের মাপকাঠিতে (মিলিয়ন থেকে লক্ষ লক্ষ বছর), টেকটোনিক প্লেটের গতিবিধি এবং পৃথিবীর অভ্যন্তরে কার্বন যে হারে প্রবেশ করে তার পরিবর্তন বৈশ্বিক তাপমাত্রাকে পরিবর্তন করতে পারে। পৃথিবী গত 50 মিলিয়ন বছর ধরে এই পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে গেছে, ক্রিটেসিয়াসের (প্রায় 145 থেকে 65 মিলিয়ন বছর আগে) অত্যন্ত গরম জলবায়ু থেকে প্লেইস্টোসিনের হিমবাহ জলবায়ু পর্যন্ত (প্রায় 1.8 মিলিয়ন থেকে 11,500 বছর আগে)।
ধীর চক্র
রাসায়নিক বিক্রিয়া এবং টেকটোনিক কার্যকলাপের একটি সিরিজের মাধ্যমে, কার্বন ধীরে ধীরে ঘটতে থাকা কার্বন চক্রে শিলা, মাটি, মহাসাগর এবং বায়ুমণ্ডলের মধ্যে যেতে 100 থেকে 200 মিলিয়ন বছর সময় নেয়। গড়ে, এক বছরে দশ থেকে ১০০ মিলিয়ন টন কার্বন ধীর চক্রের মধ্য দিয়ে যায়। তুলনা করার জন্য, বায়ুমণ্ডলে মানুষের কার্বন নির্গমন হয় 10 বিলিয়ন টন, যখন দ্রুত কার্বন চক্র প্রতি বছর দশ থেকে 100 বিলিয়ন কার্বনে চলে যায়।
বায়ুমণ্ডল থেকে লিথোস্ফিয়ারে (পাথর) কার্বনের চলাচল শুরু হয় বৃষ্টির মাধ্যমে। বায়ুমণ্ডলীয় কার্বন, জলের সাথে মিলিত, কার্বনিক অ্যাসিড গঠন করে, যা বৃষ্টির মাধ্যমে পৃষ্ঠে জমা হয়। এই অ্যাসিড রাসায়নিক আবহাওয়া নামক প্রক্রিয়ায় শিলা দ্রবীভূত করে, ক্যালসিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম, পটাসিয়াম বা সোডিয়াম আয়ন মুক্ত করে। এই আয়নগুলি নদীতে এবং নদী থেকে সমুদ্রে পরিবাহিত হয়।
- যে প্লাস্টিক সমুদ্রকে দূষিত করে তার উৎপত্তি কী?
- মহাসাগরের অম্লকরণ: গ্রহের জন্য একটি গুরুতর সমস্যা
মহাসাগরে, ক্যালসিয়াম আয়নগুলি বাইকার্বোনেট আয়নের সাথে একত্রিত হয়ে ক্যালসিয়াম কার্বনেট তৈরি করে, যা অ্যান্টাসিডের সক্রিয় উপাদান। মহাসাগরে, বেশিরভাগ ক্যালসিয়াম কার্বনেট শেল-বিল্ডিং (ক্যালসিফাইং) জীব (যেমন প্রবাল) এবং প্ল্যাঙ্কটন (যেমন কোকোলিথোফোরস এবং ফোরামিনিফেরা) দ্বারা উত্পাদিত হয়। এই জীবগুলি মারা যাওয়ার পরে, তারা সমুদ্রের তলদেশে ডুবে যায়। সময়ের সাথে সাথে, শেল এবং পলির স্তরগুলি সংকুচিত হয়ে শিলায় পরিণত হয়, কার্বন সঞ্চয় করে, চুনাপাথরের মতো পাললিক শিলার জন্ম দেয়।
প্রায় 80% কার্বনেট শিলা এইভাবে উত্পন্ন হয়। অবশিষ্ট 20% জীবন্ত প্রাণী (জৈব কার্বন) পচনশীল থেকে উদ্ভূত কার্বন ধারণ করে। তাপ এবং চাপ লক্ষ লক্ষ বছর ধরে কার্বন-সমৃদ্ধ জৈব পদার্থকে সংকুচিত করে, পাললিক শিলা যেমন শেল তৈরি করে। বিশেষ ক্ষেত্রে, যখন মৃত গাছপালা থেকে জৈব পদার্থ দ্রুত জমে যায়, পচনের জন্য কোন সময় নেই, তখন জৈব কার্বনের স্তরগুলি পাললিক শিলা যেমন শেলের পরিবর্তে তেল, কয়লা বা প্রাকৃতিক গ্যাসে পরিণত হয়।
ধীর চক্রে, আগ্নেয়গিরির কার্যকলাপের মাধ্যমে কার্বন বায়ুমণ্ডলে ফিরে আসে। এর কারণ যখন পৃথিবীর পৃথিবী এবং সমুদ্রের ভূত্বকের উপরিভাগ সংঘর্ষ হয়, তখন একটি অন্যটির নীচে ডুবে যায় এবং এটি বহনকারী শিলা প্রচণ্ড তাপ ও চাপে গলে যায়। উত্তপ্ত শিলা সিলিকেট খনিজগুলিতে পুনরায় মিলিত হয়, কার্বন ডাই অক্সাইড মুক্ত করে।
- কার্বন ডাই অক্সাইড: CO2 কি?
যখন আগ্নেয়গিরির অগ্ন্যুৎপাত হয়, তারা বায়ুমণ্ডলে গ্যাস বের করে দেয় এবং সিলিসিয়াস শিলা দিয়ে পৃথিবীকে আবৃত করে, চক্রটি আবার শুরু করে। আগ্নেয়গিরি প্রতি বছর 130 থেকে 380 মিলিয়ন মেট্রিক টন কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গত করে। তুলনা করার জন্য, মানুষ বছরে প্রায় 30 বিলিয়ন টন কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গত করে - আগ্নেয়গিরির থেকে 100 থেকে 300 গুণ বেশি - জীবাশ্ম জ্বালানী পোড়ায়।
- অ্যালকোহল নাকি পেট্রল?
যদি আগ্নেয়গিরির ক্রিয়াকলাপ বৃদ্ধির কারণে বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইড বৃদ্ধি পায়, উদাহরণস্বরূপ, তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, যার ফলে আরও বৃষ্টি হয়, যা আরও শিলাকে দ্রবীভূত করে, আরও আয়ন তৈরি করে যা শেষ পর্যন্ত সমুদ্রের তলদেশে আরও কার্বন জমা করে। ধীর কার্বন চক্রের ভারসাম্য বজায় রাখতে কয়েক লক্ষ বছর সময় লাগে।
যাইহোক, ধীর চক্রে একটি সামান্য দ্রুত উপাদান রয়েছে: মহাসাগর। ভূপৃষ্ঠে, যেখানে বায়ু জলের সাথে মিলিত হয়, কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাস দ্রবীভূত হয় এবং বায়ুমণ্ডলের সাথে ক্রমাগত বিনিময়ে সমুদ্র থেকে বেরিয়ে যায়। একবার মহাসাগরে, কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাস হাইড্রোজেন মুক্ত করতে জলের অণুর সাথে বিক্রিয়া করে, সমুদ্রকে আরও অম্লীয় করে তোলে। হাইড্রোজেন বাইকার্বনেট আয়ন তৈরি করতে শিলার আবহাওয়া থেকে কার্বনেটের সাথে বিক্রিয়া করে।
শিল্প যুগের আগে, মহাসাগর শিলা পরিধানের সময় মহাসাগরের কার্বনের সাথে ভারসাম্য বজায় রেখে বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইড ছড়িয়ে দেয়। যাইহোক, বায়ুমণ্ডলীয় কার্বনের ঘনত্ব বেড়ে যাওয়ায়, মহাসাগর এখন বায়ুমণ্ডল থেকে যত বেশি কার্বন নিঃসরণ করে তার থেকে বেশি কার্বন অপসারণ করে। সহস্রাব্দ ধরে, মানুষ জীবাশ্ম জ্বালানি জ্বালিয়ে বায়ুমণ্ডলে যে অতিরিক্ত কার্বন রাখে তার 85% পর্যন্ত মহাসাগর শোষণ করবে, কিন্তু প্রক্রিয়াটি ধীর কারণ এটি সমুদ্রের পৃষ্ঠ থেকে তার গভীরতায় জলের চলাচলের সাথে যুক্ত।
এদিকে, বায়ু, স্রোত এবং তাপমাত্রা সমুদ্র যে হারে বায়ুমণ্ডল থেকে কার্বন ডাই অক্সাইড সরিয়ে দেয় তা নিয়ন্ত্রণ করে। (আর্থ অবজারভেটরিতে দ্য ওশান কার্বন ব্যালেন্স দেখুন।) সম্ভবত সমুদ্রের তাপমাত্রা এবং স্রোতের পরিবর্তনগুলি কার্বন অপসারণ করতে এবং বরফ যুগের শুরু এবং শেষ হওয়া কয়েক হাজার বছরে কার্বনকে বায়ুমণ্ডলে পুনরুদ্ধার করতে সাহায্য করেছে।
দ্রুত কার্বন চক্র
দ্রুত কার্বন চক্রের মধ্য দিয়ে যেতে কার্বনের যে সময় লাগে তা আজীবন পরিমাপ করা হয়। দ্রুত কার্বন চক্র মূলত পৃথিবীতে বা জীবজগতে জীবন গঠনের মাধ্যমে কার্বনের গতিবিধি। প্রতি বছর প্রায় 1,000 থেকে 100,000 মিলিয়ন মেট্রিক টন কার্বন দ্রুত কার্বন চক্রের মধ্য দিয়ে যায়।
জটিল জৈব অণুর একটি আপাতদৃষ্টিতে অন্তহীন অ্যারেতে - প্রতি পরমাণুতে চারটি পর্যন্ত - অনেকগুলি বন্ধন গঠন করার ক্ষমতার কারণে জীববিজ্ঞানে কার্বন একটি অপরিহার্য ভূমিকা পালন করে। অনেক জৈব অণুতে কার্বন পরমাণু থাকে যা অন্যান্য কার্বন পরমাণুর সাথে দৃঢ় বন্ধন তৈরি করে, লম্বা চেইন এবং রিংগুলির সাথে মিলিত হয়। এই ধরনের কার্বন চেইন এবং রিং হল জীবন্ত কোষের ভিত্তি। উদাহরণস্বরূপ, ডিএনএ একটি কার্বন চেইনের চারপাশে নির্মিত দুটি পরস্পর সংযুক্ত অণু দ্বারা গঠিত।
দীর্ঘ কার্বন চেইনের বন্ডে প্রচুর শক্তি থাকে। যখন স্রোত আলাদা হয়, সঞ্চিত শক্তি মুক্তি পায়। এই শক্তি কার্বন অণুগুলিকে সমস্ত জীবন্ত জিনিসের জন্য জ্বালানীর একটি দুর্দান্ত উত্স করে তোলে।
উদ্ভিদ এবং ফাইটোপ্ল্যাঙ্কটন দ্রুত কার্বন চক্রের প্রধান উপাদান। ফাইটোপ্ল্যাঙ্কটন (সমুদ্রের অণুবীক্ষণিক জীব) এবং গাছপালা তাদের কোষে শোষণ করে বায়ুমণ্ডল থেকে কার্বন ডাই অক্সাইড বের করে। সূর্য থেকে পাওয়া শক্তি ব্যবহার করে, গাছপালা এবং প্লাঙ্কটন কার্বন ডাই অক্সাইড (CO2) এবং জলকে একত্রিত করে চিনি (CH2O) এবং অক্সিজেন তৈরি করে। রাসায়নিক বিক্রিয়াটি এরকম:
CO2 + H2O + শক্তি = CH2O + O2
এটি ঘটতে পারে যে কার্বন একটি উদ্ভিদ থেকে সরে যায় এবং বায়ুমণ্ডলে ফিরে আসে, তবে তারা একই রাসায়নিক বিক্রিয়ায় জড়িত। গাছপালা বেড়ে ওঠার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি পেতে চিনি ভেঙে ফেলে। প্রাণীরা (মানুষ সহ) গাছপালা বা প্ল্যাঙ্কটন খায় এবং শক্তির জন্য উদ্ভিদের চিনি ভেঙে দেয়। গাছপালা এবং প্ল্যাঙ্কটন মারা যায় এবং পচে যায় (ব্যাকটেরিয়া দ্বারা খাওয়া হয়) বা আগুনে পুড়ে যায়। সব ক্ষেত্রে, অক্সিজেন চিনির সাথে একত্রিত হয়ে পানি, কার্বন ডাই অক্সাইড এবং শক্তি নির্গত করে। মৌলিক রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া এই মত যায়:
CH2O + O2 = CO2 + H2O + শক্তি
চারটি প্রক্রিয়ায়, বিক্রিয়ায় নির্গত কার্বন ডাই অক্সাইড সাধারণত বায়ুমণ্ডলে শেষ হয়। দ্রুত কার্বন চক্র উদ্ভিদ জীবনের সাথে এতটাই ঘনিষ্ঠভাবে জড়িত যে ক্রমবর্ধমান ঋতু বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইড কীভাবে ভাসছে তা দ্বারা দেখা যায়। উত্তর গোলার্ধের শীতকালে, যখন কিছু জমির গাছপালা বৃদ্ধি পাচ্ছে এবং অনেকগুলি ক্ষয়প্রাপ্ত হচ্ছে, তখন বায়ুমণ্ডলীয় কার্বন ডাই অক্সাইডের ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়। বসন্তের সময়, যখন গাছপালা আবার বাড়তে শুরু করে, তখন ঘনত্ব কমে যায়। যেন পৃথিবী শ্বাস নিচ্ছে।
কার্বন চক্রের পরিবর্তন
নিরবচ্ছিন্ন বাম, দ্রুত এবং ধীর কার্বন চক্র বায়ুমণ্ডল, ভূমি, গাছপালা এবং মহাসাগরে কার্বনের একটি অপেক্ষাকৃত ধ্রুবক ঘনত্ব বজায় রাখে। কিন্তু যখন কিছু একটি জলাধারে কার্বনের পরিমাণ পরিবর্তন করে, তখন প্রভাবটি অন্য জলাধারে ছড়িয়ে পড়ে।
পৃথিবীর অতীতে, জলবায়ু পরিবর্তনের প্রতিক্রিয়ায় কার্বন চক্র পরিবর্তিত হয়েছে। পৃথিবীর কক্ষপথের পরিবর্তনগুলি সূর্য থেকে পৃথিবী যে পরিমাণ শক্তি গ্রহণ করে তা পরিবর্তন করে এবং পৃথিবীর বর্তমান জলবায়ুর মতো বরফ যুগ এবং উষ্ণ সময়ের একটি চক্রের দিকে নিয়ে যায়। (মিলুটিন মিলানকোভিচ দেখুন) বরফ যুগের বিকাশ ঘটে যখন উত্তর গোলার্ধের গ্রীষ্মকাল ঠাণ্ডা হয় এবং পৃথিবীতে বরফ জমা হয়, যার ফলে কার্বন চক্র ধীর হয়ে যায়। এদিকে, শীতল তাপমাত্রা এবং ফাইটোপ্ল্যাঙ্কটনের বৃদ্ধি সহ বিভিন্ন কারণের কারণে সমুদ্র বায়ুমণ্ডল থেকে কার্বনের পরিমাণ বাড়িয়েছে। বায়ুমণ্ডলীয় কার্বনের হ্রাস আরও শীতল সৃষ্টি করেছে। একইভাবে, 10,000 বছর আগে শেষ বরফ যুগের শেষে, তাপমাত্রা উষ্ণ হওয়ার সাথে সাথে বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইড নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পায়।
পৃথিবীর কক্ষপথে পরিবর্তন প্রতিনিয়ত ঘটছে, অনুমানযোগ্য চক্রে। প্রায় 30,000 বছরে, পৃথিবীর কক্ষপথটি উত্তর গোলার্ধে সূর্যালোক হ্রাস করার জন্য যথেষ্ট পরিবর্তিত হবে যা শেষ বরফ যুগের দিকে পরিচালিত করেছিল।
আজ, মানুষের কারণে কার্বন চক্রের পরিবর্তন ঘটছে। আমরা জীবাশ্ম জ্বালানি পুড়িয়ে এবং বন উজাড় করে কার্বন চক্রকে ব্যাহত করি।
বন উজাড় কাণ্ড, কান্ড এবং পাতায় সঞ্চিত কার্বন ছেড়ে দেয় - জৈববস্তু। একটি বন পরিষ্কার করার মাধ্যমে, গাছপালা যেগুলি অন্যথায় বায়ুমণ্ডল থেকে কার্বন গ্রহণ করবে যখন তারা বেড়ে উঠবে তা নির্মূল করা হবে। বিশ্বব্যাপী বনভূমিকে একরঙা এবং চারণভূমি দিয়ে প্রতিস্থাপন করার প্রবণতা রয়েছে, যা কম কার্বন সঞ্চয় করে। আমরা এমন মাটিও উন্মুক্ত করি যা ক্ষয়প্রাপ্ত উদ্ভিদ পদার্থ থেকে কার্বনকে বায়ুমণ্ডলে বের করে দেয়। বর্তমানে, মানুষ ভূমি-ব্যবহারের পরিবর্তনের মাধ্যমে প্রতি বছর বায়ুমণ্ডলে মাত্র এক বিলিয়ন টন কার্বন নির্গত করছে।
মানুষের হস্তক্ষেপ ছাড়াই, জীবাশ্ম জ্বালানী থেকে কার্বন ধীরে ধীরে কার্বন চক্রের লক্ষ লক্ষ বছর ধরে আগ্নেয়গিরির কার্যকলাপের মাধ্যমে বায়ুমণ্ডলে ছড়িয়ে পড়বে। কয়লা, তেল এবং প্রাকৃতিক গ্যাস জ্বালিয়ে, আমরা প্রক্রিয়াটিকে ত্বরান্বিত করি, প্রতি বছর বায়ুমণ্ডলে প্রচুর পরিমাণে কার্বন (কার্বন যা জমা হতে লক্ষ লক্ষ বছর সময় নেয়) ছেড়ে দেয়। এটি করার মাধ্যমে, আমরা কার্বনকে ধীর চক্র থেকে দ্রুত চক্রে নিয়ে যাই। 2009 সালে, মানুষ জীবাশ্ম জ্বালানী পোড়ানোর মাধ্যমে প্রায় 8.4 বিলিয়ন টন কার্বন বায়ুমণ্ডলে ছেড়ে দেয়।
শিল্প বিপ্লবের শুরু থেকে, যখন মানুষ জীবাশ্ম জ্বালানি পোড়াতে শুরু করেছিল, তখন বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইডের ঘনত্ব প্রতি মিলিয়নে প্রায় 280 অংশ থেকে বেড়ে 387 অংশে উন্নীত হয়েছে, যা 39% বৃদ্ধি পেয়েছে। এর মানে হল যে বায়ুমণ্ডলে প্রতি মিলিয়ন অণুর জন্য, তাদের মধ্যে 387টি এখন কার্বন ডাই অক্সাইড - দুই মিলিয়ন বছরের মধ্যে সর্বোচ্চ ঘনত্ব। মিথেনের ঘনত্ব 1750 সালে প্রতি বিলিয়নে 715 অংশ থেকে 2005 সালে প্রতি বিলিয়নে 1,774 অংশে বেড়েছে, যা কমপক্ষে 650,000 বছরে সর্বোচ্চ ঘনত্ব।
কার্বন চক্র পরিবর্তনের প্রভাব
ছবি: কার্বন সাইকেল - নাসা
যে সমস্ত অতিরিক্ত কার্বন কোথাও যেতে হবে. এখন পর্যন্ত, স্থলজ এবং মহাসাগরীয় উদ্ভিদ বায়ুমণ্ডলে অতিরিক্ত কার্বনের 55% শোষণ করেছে, যেখানে প্রায় 45% বায়ুমণ্ডলে রয়ে গেছে। অবশেষে, মাটি এবং মহাসাগরগুলি বেশিরভাগ অতিরিক্ত কার্বন ডাই অক্সাইড শোষণ করে, কিন্তু 20% পর্যন্ত বায়ুমণ্ডলে কয়েক হাজার বছর ধরে থাকতে পারে।
বায়ুমণ্ডলে অতিরিক্ত কার্বন গ্রহকে উষ্ণ করে এবং জমির উদ্ভিদকে বড় হতে সাহায্য করে। সাগরে অতিরিক্ত কার্বন পানিকে আরো অম্লীয় করে তোলে, সামুদ্রিক জীবনকে ঝুঁকির মধ্যে ফেলে। নিবন্ধে এই বিষয় সম্পর্কে আরও জানুন: "মহাসাগরের অম্লকরণ: গ্রহের জন্য একটি গুরুতর সমস্যা"।
বায়ুমণ্ডল
এটি উল্লেখযোগ্য যে এত বেশি কার্বন ডাই অক্সাইড বায়ুমণ্ডলে রয়ে গেছে কারণ CO2 হল পৃথিবীর তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ গ্যাস। কার্বন ডাই অক্সাইড, মিথেন এবং হ্যালোকার্বন হল গ্রিনহাউস গ্যাস যা পৃথিবী দ্বারা নির্গত ইনফ্রারেড শক্তি (তাপ) সহ - বিস্তৃত শক্তি শোষণ করে এবং তারপরে এটি পুনরায় নির্গত করে। পুনরায় নির্গত শক্তি সমস্ত দিকে ভ্রমণ করে, কিন্তু কিছু ভূপৃষ্ঠকে উত্তপ্ত করে পৃথিবীতে ফিরে আসে। গ্রিনহাউস গ্যাস না থাকলে পৃথিবী -18 ডিগ্রি সেলসিয়াসে হিমায়িত হবে। প্রচুর গ্রিনহাউস গ্যাসের সাথে, পৃথিবী শুক্রের মতো হবে, যেখানে বায়ুমণ্ডল প্রায় 400 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা বজায় রাখে।
যেহেতু বিজ্ঞানীরা জানেন যে প্রতিটি গ্রিনহাউস গ্যাস কত শক্তির তরঙ্গদৈর্ঘ্য শোষণ করে এবং বায়ুমণ্ডলে গ্যাসের ঘনত্ব, তারা গণনা করতে পারে যে প্রতিটি গ্যাস গ্লোবাল ওয়ার্মিংয়ে কতটা অবদান রাখে। কার্বন ডাই অক্সাইড পৃথিবীর গ্রিনহাউস প্রভাবের প্রায় 20% কারণ; জলীয় বাষ্প প্রায় 50% জন্য অ্যাকাউন্ট; এবং মেঘ 25% প্রতিনিধিত্ব করে। বাকিটা ছোট কণা (অ্যারোসল) এবং মিথেনের মতো ছোট গ্রিনহাউস গ্যাসের কারণে হয়।
- এরোসল ক্যান কি পুনর্ব্যবহারযোগ্য?
বায়ুতে জলীয় বাষ্পের ঘনত্ব পৃথিবীর তাপমাত্রা দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। উষ্ণ তাপমাত্রা সমুদ্র থেকে আরও জল বাষ্পীভূত করে, বায়ুর ভরকে প্রসারিত করে এবং বৃহত্তর আর্দ্রতার দিকে নিয়ে যায়। শীতল হওয়ার ফলে জলীয় বাষ্প ঘনীভূত হয় এবং বৃষ্টি, তুষার বা তুষার হিসাবে পড়ে।
অন্যদিকে, কার্বন ডাই অক্সাইড জলের তুলনায় বায়ুমণ্ডলীয় তাপমাত্রার বিস্তৃত পরিসরে একটি গ্যাস থাকে। কার্বন ডাই অক্সাইড অণু জলীয় বাষ্পের ঘনত্ব বজায় রাখার জন্য প্রয়োজনীয় প্রাথমিক গরম সরবরাহ করে। যখন কার্বন ডাই অক্সাইডের ঘনত্ব কমে যায়, তখন পৃথিবী শীতল হয়, বায়ুমণ্ডল থেকে কিছু জলীয় বাষ্প নেমে যায় এবং জলীয় বাষ্পের ড্রপের কারণে গ্রিনহাউস গরম হয়। একইভাবে, যখন কার্বন ডাই অক্সাইডের ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়, তখন বায়ুর তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় এবং আরও জলীয় বাষ্প বায়ুমণ্ডলে বাষ্পীভূত হয় - যা গ্রিনহাউসের উত্তাপকে প্রশস্ত করে।
সুতরাং যখন কার্বন ডাই অক্সাইড জলীয় বাষ্পের তুলনায় গ্রীনহাউস প্রভাবে কম অবদান রাখে, বিজ্ঞানীরা খুঁজে পেয়েছেন যে কার্বন ডাই অক্সাইড হল সেই গ্যাস যা তাপমাত্রা নির্ধারণ করে। কার্বন ডাই অক্সাইড বায়ুমণ্ডলে জলীয় বাষ্পের পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করে এবং তাই গ্রিনহাউস প্রভাবের আকার।
কার্বন ডাই অক্সাইডের ক্রমবর্ধমান ঘনত্ব ইতিমধ্যে গ্রহটিকে উষ্ণ করে তুলছে। গ্রিনহাউস গ্যাস বৃদ্ধির সময়, গড় বৈশ্বিক তাপমাত্রা 1880 সাল থেকে 0.8 ডিগ্রি সেলসিয়াস (1.4 ডিগ্রি ফারেনহাইট) বেড়েছে।
তাপমাত্রার এই বৃদ্ধি আমরা কার্বন ডাই অক্সাইডের বর্তমান ঘনত্বের উপর ভিত্তি করে যে সমস্ত উষ্ণতা দেখব তা নয়। গ্রিনহাউস গরম করা অবিলম্বে ঘটে না কারণ সমুদ্র তাপ শোষণ করে। এর মানে হল যে বায়ুমণ্ডলে ইতিমধ্যে কার্বন ডাই অক্সাইডের কারণে পৃথিবীর তাপমাত্রা কমপক্ষে আরও 0.6 ডিগ্রি সেলসিয়াস (1 ডিগ্রি ফারেনহাইট) বৃদ্ধি পাবে। এর বাইরে তাপমাত্রা যে মাত্রায় বাড়বে তা নির্ভর করে ভবিষ্যতে কতটা কার্বন মানুষ বায়ুমণ্ডলে ছেড়ে দেয় তার ওপর।
মহাসাগর
মানুষ বায়ুমণ্ডলে যে কার্বন ডাই অক্সাইড রাখে তার প্রায় 30% সরাসরি রাসায়নিক বিনিময়ের মাধ্যমে সমুদ্রে ছড়িয়ে পড়ে। সাগরে কার্বন ডাই অক্সাইড দ্রবীভূত করে কার্বনিক অ্যাসিড তৈরি করে, যা পানির অম্লতা বাড়ায়। অথবা বরং, একটি সামান্য ক্ষারীয় মহাসাগর একটু কম ক্ষারীয় হয়ে ওঠে। 1750 সাল থেকে, সমুদ্রের পৃষ্ঠের pH 0.1 কমে গেছে, অম্লতার 30% পরিবর্তন।
মহাসাগরের অম্লকরণ সামুদ্রিক জীবকে দুটি উপায়ে প্রভাবিত করে। প্রথমত, কার্বনিক অ্যাসিড জলে কার্বনেট আয়নের সাথে বিক্রিয়া করে বাইকার্বোনেট তৈরি করে। যাইহোক, এই একই কার্বনেট আয়নগুলি হল যা শেল তৈরিকারী প্রাণীদের যেমন প্রবালের ক্যালসিয়াম কার্বনেট শেল তৈরি করতে প্রয়োজন। কম কার্বনেট উপলব্ধ থাকায়, প্রাণীদের তাদের শেল তৈরি করতে আরও শক্তি ব্যয় করতে হবে। ফলস্বরূপ, শাঁসগুলি আরও পাতলা এবং আরও ভঙ্গুর হয়ে যায়।
দ্বিতীয়ত, যত বেশি পানি অম্লীয়, তত ভালো ক্যালসিয়াম কার্বনেট দ্রবীভূত করে।দীর্ঘমেয়াদে, এই প্রতিক্রিয়াটি মহাসাগরকে অতিরিক্ত কার্বন ডাই অক্সাইড শোষণ করার অনুমতি দেবে কারণ আরও অম্লীয় জল আরও শিলাকে দ্রবীভূত করবে, আরও কার্বনেট আয়ন ছেড়ে দেবে এবং কার্বন ডাই অক্সাইড শোষণ করার সমুদ্রের ক্ষমতা বাড়িয়ে দেবে। এই সময়ের মধ্যে, যাইহোক, আরও অম্লীয় জল সামুদ্রিক জীবের কার্বনেট শেলগুলিকে দ্রবীভূত করবে, তাদের পিটড এবং দুর্বল করে তুলবে।
উষ্ণ মহাসাগর - গ্রিনহাউস প্রভাবের একটি পণ্য - এছাড়াও ফাইটোপ্ল্যাঙ্কটনের প্রাচুর্যকে হ্রাস করতে পারে, যা ঠান্ডা, পুষ্টি সমৃদ্ধ জলে সবচেয়ে ভাল বৃদ্ধি পায়। এটি দ্রুত কার্বন চক্রের মাধ্যমে বায়ুমণ্ডল থেকে কার্বন নিষ্কাশন করার সমুদ্রের ক্ষমতাকে সীমিত করতে পারে।
অন্যদিকে, উদ্ভিদ ও ফাইটোপ্ল্যাঙ্কটনের বৃদ্ধির জন্য কার্বন ডাই অক্সাইড অপরিহার্য। কার্বন ডাই অক্সাইডের বৃদ্ধি সেই কয়েকটি প্রজাতির ফাইটোপ্ল্যাঙ্কটন এবং সামুদ্রিক উদ্ভিদের (যেমন সামুদ্রিক ঘাস) নিষিক্ত করে বৃদ্ধি বাড়াতে পারে যা সরাসরি জল থেকে কার্বন ডাই অক্সাইড গ্রহণ করে। যাইহোক, বেশিরভাগ প্রজাতি কার্বন ডাই অক্সাইডের বর্ধিত প্রাপ্যতা দ্বারা সাহায্য করা হয় না।
পৃথিবী
মানুষ বায়ুমণ্ডলে যে কার্বন ডাই অক্সাইড রাখে তার 25% ভূমিতে গাছপালা শোষণ করেছে। গাছপালা যে পরিমাণ কার্বন শোষণ করে তা বছরের পর বছর ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়, কিন্তু সাধারণভাবে, বিশ্বের গাছপালা 1960 সাল থেকে কার্বন ডাই অক্সাইডের পরিমাণ বাড়িয়েছে। জীবাশ্ম জ্বালানী নির্গমনের প্রত্যক্ষ ফলাফল হিসাবে এই বৃদ্ধির শুধুমাত্র একটি অংশ ঘটেছে।
সালোকসংশ্লেষণে উদ্ভিদ পদার্থে রূপান্তর করার জন্য আরও বায়ুমণ্ডলীয় কার্বন ডাই অক্সাইড উপলব্ধ থাকায় গাছপালা বড় হতে সক্ষম হয়েছিল। বৃদ্ধির এই বৃদ্ধি কার্বন নিষেক হিসাবে পরিচিত। মডেলগুলি ভবিষ্যদ্বাণী করে যে বায়ুমণ্ডলীয় কার্বন ডাই অক্সাইড দ্বিগুণ হলে গাছপালা 12 থেকে 76 শতাংশ বেশি বৃদ্ধি পেতে পারে, যতক্ষণ না জলের অভাবের মতো অন্য কিছুই তাদের বৃদ্ধি সীমিত করে না। যাইহোক, বিজ্ঞানীরা জানেন না যে কতটা কার্বন ডাই অক্সাইড বাস্তব বিশ্বে উদ্ভিদের বৃদ্ধি বাড়াচ্ছে, কারণ উদ্ভিদের বৃদ্ধির জন্য কার্বন ডাই অক্সাইডের চেয়ে বেশি প্রয়োজন।
উদ্ভিদেরও পানি, সূর্যালোক এবং পুষ্টির প্রয়োজন, বিশেষ করে নাইট্রোজেন। যদি একটি উদ্ভিদের মধ্যে এই জিনিসগুলির একটি না থাকে, তবে এটি বৃদ্ধি পায় না, অন্য প্রয়োজনগুলি যতই প্রচুর হোক না কেন। বায়ুমণ্ডল থেকে উদ্ভিদ কতটা কার্বন নিতে পারে তার একটা সীমা আছে এবং এই সীমা অঞ্চল ভেদে পরিবর্তিত হয়। এখনও অবধি, এটা দেখা যাচ্ছে যে কার্বন ডাই অক্সাইড নিষিক্তকরণ গাছের বৃদ্ধি বৃদ্ধি করে যতক্ষণ না উদ্ভিদ উপলব্ধ জল বা নাইট্রোজেনের পরিমাণের একটি সীমাতে পৌঁছায়।
কার্বন শোষণের কিছু পরিবর্তন ভূমি ব্যবহারের সিদ্ধান্তের ফলে হয়। কৃষিকাজ অনেক বেশি নিবিড় হয়ে উঠেছে, তাই আমরা কম জমিতে বেশি খাদ্য উৎপাদন করতে পারি। উচ্চ এবং মধ্য অক্ষাংশে, পরিত্যক্ত জমিগুলি বনে ফিরে যাচ্ছে এবং এই বনগুলি কাঠ এবং মাটি উভয় ক্ষেত্রেই ফসলের চেয়ে অনেক বেশি কার্বন সঞ্চয় করে। অনেক জায়গায়, আমরা আগুন নিভিয়ে উদ্ভিদের কার্বনকে বায়ুমণ্ডলে প্রবেশ করতে বাধা দিই। এটি কাঠের উপাদান (যা কার্বন সঞ্চয় করে) তৈরি করতে দেয়। এই সমস্ত ভূমি ব্যবহারের সিদ্ধান্তগুলি উত্তর গোলার্ধে মানুষের দ্বারা নির্গত কার্বন শোষণ করতে উদ্ভিদকে সাহায্য করছে।
তবে গ্রীষ্মমন্ডলীয় অঞ্চলে, প্রায়শই আগুনের মাধ্যমে বন পরিষ্কার করা হয় এবং এটি কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গত করে। 2008 সালে, সমস্ত মানব কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গমনের প্রায় 12% জন্য বন উজাড় ছিল।
জলবায়ু পরিবর্তনের কারণে স্থলজ কার্বন চক্রের সবচেয়ে বড় পরিবর্তন ঘটতে পারে। কার্বন ডাই অক্সাইড তাপমাত্রা বাড়ায়, ক্রমবর্ধমান ঋতুকে দীর্ঘায়িত করে এবং আর্দ্রতা বাড়ায়। উভয় কারণ কিছু অতিরিক্ত উদ্ভিদ বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে। যাইহোক, উষ্ণ তাপমাত্রা গাছপালাকেও চাপ দেয়। একটি দীর্ঘ এবং উষ্ণ ক্রমবর্ধমান ঋতু সঙ্গে, গাছপালা বেঁচে থাকার জন্য আরও জল প্রয়োজন। বিজ্ঞানীরা ইতিমধ্যে প্রমাণ দেখতে পাচ্ছেন যে উত্তর গোলার্ধের গাছপালা গরম তাপমাত্রা এবং জলের অভাবের কারণে গ্রীষ্মে ধীর গতিতে বৃদ্ধি পায়।
ক্রমবর্ধমান ঋতু দীর্ঘ হলে শুকনো এবং জলের চাপযুক্ত গাছগুলিও আগুন এবং পোকামাকড়ের জন্য বেশি সংবেদনশীল। সুদূর উত্তরে, যেখানে ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রা সবচেয়ে বেশি প্রভাব ফেলে, বনগুলি ইতিমধ্যেই আরও বেশি পুড়তে শুরু করেছে, গাছপালা এবং মাটি থেকে বায়ুমণ্ডলে কার্বন ত্যাগ করছে। গ্রীষ্মমন্ডলীয় বনগুলিও শুকিয়ে যাওয়ার জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল হতে পারে। কম জলে, গ্রীষ্মমন্ডলীয় গাছগুলি তাদের বৃদ্ধিকে ধীর করে দেয় এবং কম কার্বন শোষণ করে, বা মরে যায় এবং সঞ্চিত কার্বন বায়ুমণ্ডলে ছেড়ে দেয়।
ক্রমবর্ধমান গ্রিনহাউস গ্যাসের কারণে সৃষ্ট উষ্ণতাও মাটিকে "ভুজা" করতে পারে, কিছু জায়গায় কার্বন নিষ্কাশনের হারকে ত্বরান্বিত করে। এটি সুদূর উত্তরে বিশেষভাবে উদ্বেগজনক, যেখানে হিমায়িত ভূমি - পারমাফ্রস্ট - গলাচ্ছে। পারমাফ্রস্টে উদ্ভিদের পদার্থ থেকে প্রচুর পরিমাণে কার্বন জমা রয়েছে যা হাজার হাজার বছর ধরে তৈরি হয়েছে কারণ ঠান্ডা ক্ষয় কমিয়ে দেয়। যখন মাটি উষ্ণ হয়, জৈব পদার্থ ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং কার্বন - মিথেন এবং কার্বন ডাই অক্সাইড আকারে - বায়ুমণ্ডলে প্রবেশ করে।
বর্তমান গবেষণা অনুমান করে যে উত্তর গোলার্ধের পারমাফ্রস্টে 1,672 বিলিয়ন টন (পেটাগ্রাম) জৈব কার্বন রয়েছে। যদি সেই পারমাফ্রস্টের মাত্র 10% গলে যায় তবে এটি 2100 সালে 0.7 ডিগ্রি সেলসিয়াস (1.3 ডিগ্রি ফারেনহাইট) তাপমাত্রা বাড়াতে বায়ুমণ্ডলে পর্যাপ্ত অতিরিক্ত কার্বন ডাই অক্সাইড ছেড়ে দিতে পারে।
কার্বন চক্র অধ্যয়ন
কার্বন চক্রটি কীভাবে পরিবর্তিত হচ্ছে তার চারপাশে ঘুরছে সে সম্পর্কে বিজ্ঞানীরা এখনও অনেক প্রশ্নের উত্তর দিতে পারেননি। বায়ুমণ্ডলে এখন অন্তত দুই মিলিয়ন বছরের যেকোনো সময়ের চেয়ে বেশি কার্বন রয়েছে। চক্রের প্রতিটি জলাধার পরিবর্তিত হবে যেহেতু সেই কার্বন চক্রের মধ্য দিয়ে যায়।
এই পরিবর্তনগুলি কিভাবে হবে? তাপমাত্রা বৃদ্ধি এবং জলবায়ু পরিবর্তনের সাথে সাথে উদ্ভিদের কী হবে? তারা কি বায়ুমণ্ডল থেকে ফিরে আসার চেয়ে বেশি কার্বন অপসারণ করবে? তারা কি কম উৎপাদনশীল হয়ে উঠবে? পারমাফ্রস্ট বায়ুমণ্ডলে কত অতিরিক্ত কার্বন গলে যাবে এবং এটি উষ্ণায়নকে কতটা বাড়িয়ে দেবে? সমুদ্র সঞ্চালন বা উষ্ণতা কি হারে পরিবর্তন করে যা মহাসাগর কার্বন শোষণ করে? সমুদ্রের জীবন কি কম উৎপাদনশীল হয়ে উঠবে? সমুদ্র কতটা অম্লীয় হবে এবং এর কী প্রভাব পড়বে?
এই প্রশ্নের উত্তর দিতে নাসার ভূমিকা হল বিশ্বব্যাপী উপগ্রহ পর্যবেক্ষণ এবং সংশ্লিষ্ট ক্ষেত্রের পর্যবেক্ষণ প্রদান করা। 2011 সালের শুরুর দিকে, দুই ধরনের স্যাটেলাইট যন্ত্র কার্বন চক্রের সাথে প্রাসঙ্গিক তথ্য সংগ্রহ করছিল।
মাঝারি রেজোলিউশন ইমেজিং স্পেকট্রোরেডিওমিটার (MODIS) যন্ত্র, NASA-এর টেরা এবং অ্যাকোয়া উপগ্রহ উড়ছে, কার্বন উদ্ভিদের পরিমাণ পরিমাপ করে এবং ফাইটোপ্ল্যাঙ্কটন বৃদ্ধির সাথে সাথে পদার্থে পরিণত হয়, একটি পরিমাপকে নেট প্রাথমিক উত্পাদনশীলতা বলা হয়। MODIS সেন্সরগুলিও পরিমাপ করে যে কতগুলি আগুন লেগেছে এবং কোথায় জ্বলছে৷
দুটি ল্যান্ডস্যাট উপগ্রহ সমুদ্রের প্রাচীর, ভূমিতে কী বাড়ছে এবং কীভাবে ভূমির আচ্ছাদন পরিবর্তিত হচ্ছে তার একটি বিশদ দৃশ্য প্রদান করে। একটি শহরের বৃদ্ধি বা বন থেকে খামারে রূপান্তর দেখা সম্ভব। এই তথ্যটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ সমস্ত মানব কার্বন নির্গমনের এক তৃতীয়াংশের জন্য ভূমি ব্যবহার দায়ী।
ভবিষ্যতে NASA স্যাটেলাইটগুলি এই পর্যবেক্ষণগুলি চালিয়ে যাবে এবং বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইড এবং মিথেন, উচ্চতা এবং গাছপালা গঠনও পরিমাপ করবে।
এই সমস্ত ব্যবস্থা আমাদের দেখতে সাহায্য করবে কিভাবে বৈশ্বিক কার্বন চক্র সময়ের সাথে পরিবর্তিত হচ্ছে। তারা আমাদের কার্বন চক্রের উপর কী প্রভাব ফেলছে, বায়ুমণ্ডলে কার্বন ছেড়ে দিচ্ছে বা অন্য কোথাও সংরক্ষণ করার উপায় খুঁজে বের করছে তা মূল্যায়ন করতে সাহায্য করবে। তারা আমাদের দেখাবে কীভাবে জলবায়ু পরিবর্তন কার্বন চক্রকে পরিবর্তন করছে এবং কীভাবে পরিবর্তন চক্র জলবায়ুকে পরিবর্তন করছে।
তবে আমাদের মধ্যে বেশিরভাগই কার্বন চক্রের পরিবর্তনগুলি আরও ব্যক্তিগত উপায়ে পর্যবেক্ষণ করবে। আমাদের জন্য, কার্বন চক্র হল আমরা যে খাবার খাই, আমাদের বাড়িতে বিদ্যুৎ, আমাদের গাড়ির গ্যাস এবং আমাদের মাথার উপর আবহাওয়া। যেহেতু আমরা কার্বন চক্রের অংশ, তাই চক্রের মধ্য দিয়ে আমরা কীভাবে জীবনযাপন করি সে সম্পর্কে আমাদের সিদ্ধান্তগুলি। একইভাবে, কার্বন চক্রের পরিবর্তনগুলি আমাদের জীবনযাত্রাকে প্রভাবিত করবে। যেহেতু আমরা প্রত্যেকে কার্বন চক্রে আমাদের ভূমিকা বুঝতে পারি, জ্ঞান আমাদেরকে আমাদের ব্যক্তিগত প্রভাব নিয়ন্ত্রণ করতে এবং আমাদের চারপাশের বিশ্বে আমরা যে পরিবর্তনগুলি দেখছি তা বুঝতে সক্ষম করে।
