десно|мини|300x300пкс|Промени во концентрацијата на CO2 во милионити делови (мд) во изминатите . Јаглерод диоксидот во Земјината атмосфера е компонента со незначителна концентрација во современата Земјината атмосфера, концентрацијата на јаглерод диоксид (CO2) во сувиот воздух е (). Јаглерод диоксидот ја формирал основата на атмосферата на младата Земја, заедно со азот и водена пареа. Процентот на јаглерод диоксид се намалува од појавата на океаните и почетокот на животот. Од средината на 19 век, има постојан пораст на количината на овој гас во атмосферата од ноември 2015 година, неговата просечна месечна концентрација постојано надминувала , а во 2022 година било за еден и пол пати повисоко од прединдустриското ниво.
Улогата на јаглерод диоксидот во животот на биосферата е првенствено да ја поддржува фотосинтезата, која ја вршат растенијата. Како стакленички гас, јаглерод диоксидот во воздухот влијае на размената на топлина на планетата со околниот простор, ефикасно блокирајќи ја повторно зрачената топлина на голем број честоти и на тој начин учествува во обликувањето на климата на планетата Petty, G. W.: A First Course in Atmospheric Radiation, pages 229—251, Sundog Publishing, 2004.
Поради активната употреба на фосилните горива од страна на човештвото како гориво, концентрацијата на овој гас во атмосферата рапидно се зголемува. Покрај тоа, според IPCC на ОН, до од антропогените емисии на CO2 се резултат на уништувањето на шумите . За прв пат, антропогеното влијание врз концентрацијата на јаглерод диоксид е забележано од средината на 19 век. Оттогаш, нејзината стапка на раст се зголемувала и во 2010-тите се случило да достигне со стапка од ппм/годишно или за една година. Според поединечни студии, сегашното ниво на CO2 во атмосферата е највисоко во последните 800 илјади години и, можеби, во последните 14 или .
Улога во ефектот на стаклена градина мини|370x370пкс| Преносен спектар на земјината атмосфера (зависност на транспарентноста од брановата должина). Впивните појаси на CO2, O2, O3 и H2O се видливи. мини|370x370пкс| Пропустливост на Земјината атмосфера во видливиот и инфрацрвениот опсег (впивање и расејување), повторна емисија на сончева светлина во опсегот на инфрацрвена бранова должина: 1. Интензитетот на сончевото зрачење (лево) и инфрацрвеното зрачење на површината на Земјата (десно) - спектралните интензитети се дадени без и со впивање земено во предвид 2. Вкупно впивање и расејување во атмосферата во зависност од брановата должина 3. Впивни спектри на различни стакленички гасови и Рејлиево расејување. Растенијата го претвораат добиениот јаглерод диоксид во јаглехидрати за време на фотосинтезата, која се изведува преку пигментот хлорофил, кој ја користи енергијата на сончевото зрачење. Добиениот гас, кислородот, се ослободува во Земјината атмосферата и се користи за дишење од хетеротрофни организми и други растенија, со што се формира јаглеродниот циклус.Главниот извор на ефектот на стаклена градина во атмосферата на Земјата е гасната вода присутна во воздухот во форма на водена пареа. Без стакленички гасови во атмосферата и сончева константа од 1368, просечната температура на површината требало да биде -19,5 °C. Всушност, просечната температура на површината на Земјата е +14 °C, односно ефектот на стаклена градина доведува до зголемување од 34 °C. При релативно ниски концентрации во воздухот, CO2 е вториот најважен стакленички гас во атмосферата бидејќи впива и повторно емитува инфрацрвено зрачење на различни бранови должини, вклучувајќи бранова должина од 4,26 микрони (режим на вибрации - поради асиметрично истегнување на молекулата) и 14,99 микрометри (вибрации на свиткување на молекулата). Овој процес го елиминира или намалува зрачењето од Земјата во вселената на овие бранови должини, што резултира со ефект на стаклена градина.
Покрај инфрацрвените својства на јаглерод диоксидот, важен е и фактот дека тој е потежок од воздухот. Бидејќи просечната релативна моларна маса на воздух е , а моларната маса на CO2 е , зголемувањето на процентот на јаглерод диоксид доведува до зголемување на густината на воздухот и, соодветно, до промена на неговиот профил на притисок во зависност од висината. Поради физичката природа на ефектот на стаклена градина, ваквата промена на својствата на атмосферата доведува до зголемување на просечната температура на површината. Бидејќи со зголемување на процентот на овој гас во атмосферата, неговата поголема моларна маса доведува до зголемување на густината и притисокот, тогаш на истата температура, зголемувањето на концентрацијата на CO2 доведува до зголемување на капацитетот за влага на воздухот и до зголемување на ефектот на стаклена градина поради поголема количина на вода во атмосферата . Зголемувањето на процентот на вода во воздухот за да се постигне исто ниво на релативна влажност - поради ниската моларна маса на вода ( ) - ја намалува густината на воздухот, што се компензира со зголемувањето на густината предизвикано од присуството на зголемено ниво на јаглерод диоксид во атмосферата.
Комбинацијата на овие фактори генерално води до фактот дека зголемувањето на концентрацијата од прединдустриското ниво до современите (414,7 мд просек за 2021 година ) е еквивалентно на дополнително ослободување од на квадрат метар од површината на планетата. Она што го издвојува јаглеродниот диоксид од другите гасови како стакленички гас е неговото долгорочно влијание врз климата, кое во голема мера останува константно до илјада години откако ќе престане емисијата што ја предизвикало. Другите стакленички гасови, како што се метанот и азотен субоксид, не остануваат слободни во атмосферата толку долго. .
Улога во студениот бран Теоријата на глобалното затоплување не може да го објасни фактот дека содржината на јаглерод диоксид некогаш била многу пати поголема (особено пред појавата на кислородот), но животот се појавил и процветал, сценариото на Венезија не се реализирало. Ова укажува на присуство на негативни повратни информации. Таков ефект на „ладење“ може да бидат облаците кои го рефлектираат сончевото зрачење и настануваат со уште поголема содржина на јаглерод диоксид отколку што е сега случајот. И двата феномени, затоплувањето и ладењето, на тој начин претставуваат стабилизирачки механизми за условите за живот на Земјата.
Извори на јаглерод диоксид мини|250x250пкс| условна-боја слика на чад и загадување на воздухот од озон од пожари во Индонезија, 1997 година мини|250x250пкс| Летни пожари 2010 година во Русија, поглед од вселената Природните извори на јаглерод диоксид во атмосферата вклучуваат вулкански ерупции, согорување на органска материја во воздухот и дишење на претставници на животинскиот свет (аеробни организми). Јаглерод диоксид се произведува и од некои микроорганизми како резултат на процесот на ферментација, клеточното дишење и во процесот на распаѓање на органските остатоци во воздухот. Антропогените извори на емисии на CO2 во атмосферата вклучуваат: согорување на фосилни и нефосилни енергетски ресурси за производство на топлина, производство на електрична енергија и транспорт на луѓе и стоки. Некои видови индустриски активности доведуваат до значителни емисии на CO2, како што е производството на цемент и отстранувањето на придружните нафтени гасови со нивно палење.
Главниот извор на ефектот на стаклена градина во Земјината атмосфера е гасната вода присутна во воздухот во форма на водена пареа. Во отсуство на стакленички гасови во атмосферата и сончева константа еднаква на 1368, просечната температура на површината требало да биде −19,5 °C. Всушност, просечната температура на површината на Земјата е +14 °C, односно ефектот на стаклена градина доведува до зголемување од 34 °C. При релативно ниски концентрации во воздухот, CO2 е вториот најважен стакленички гас во атмосферата бидејќи впива и повторно емитува инфрацрвено зрачење на различни бранови должини, вклучувајќи бранова должина од 4,26 микрони (режим на вибрации - поради асиметрично истегнување на молекулата) и 14,99 µm (вибрации на свиткување на молекулата). Овој процес го елиминира или намалува зрачењето од Земјата во вселената на овие бранови должини, што резултира со ефект на стаклена градина. Бидејќи на главните честоти на впивање, атмосферскиот CO2 целосно ја исклучува повторната емисија во вселената, сегашното зголемување на концентрацијата влијае само во опсезите на впивање, каде што неговото сегашно влијание врз спектарот на реемисии на Земјата води само до делумно впивање. Општо земено, присуството на јаглерод диоксид и неговиот ефект на стаклена градина во атмосферата доведува до зголемување на температурата на површината за количина од редот од +8±1 °C, а влажноста на воздухот е одговорна за остатокот од ефектот на стаклена градина со малку влијание од други гасови.
Природни извори Повеќето извори на емисија на CO2 според податоците од 1998 на РФ CO2 се природни. Распаднатиот органски материјал, како што се мртвите дрвја и тревата, ослободуваат тони јаглерод диоксид секоја година, а океаните на Земјата ослободуваат . Пожарите, кои се јавуваат, вклучително и од природни причини, поради самиот процес на согорување во атмосферата и во случај на горење шуми поради уништување на шумите, доведуваат до емисии кои се споредливи со антропогените. Пример, индонезиските шумски и тресетски пожари ослободиле од просечните годишни емисии на CO2 од согорувањето на фосилните горива. Вулканската активност била главниот извор на јаглерод диоксид за време на младата Земја во современиот геолошки период, вулканските емисии се околу тони годишно или помалку ; од антропогените Gerlach, T. M., 1992, Present-day CO2 emissions from volcanoes: Eos, Transactions, American Geophysical Union, Vol. 72, No. 23, June 4, 1991, pp. 249, and 254—255 .
Во нормални услови, овие природни извори се во рамнотежа со физичките и биолошките процеси кои го отстрануваат јаглеродниот диоксид од атмосферата - дел од CO2 се раствора во морската вода, а дел се отстранува од воздухот преку фотосинтеза. Бидејќи овој процес обично впива 5,5 тони јаглерод диоксид годишно, а неговата вкупна маса во земјината атмосфера е тогаш во просек целиот атмосферски CO2 учествува во јаглеродниот циклус на секои шест години. Поради присуството на антропогени емисии, впивањето на CO2 од биосферата ја надминала нејзината емисија за ≈ тони во средината на 2000-тите, стапката на неговото впивање има постојана тенденција да се зголемува заедно со зголемувањето на атмосферската концентрацијаKeeling et al., 1995.
Антропогени емисии лево|мини|250x250пкс| Емисии на јаглерод во атмосферата од индустриски активности, 1800-2004 година. Со доаѓањето на индустриската револуција во средината на 19 век, имало прогресивно зголемување на антропогените емисии на јаглерод диоксид во атмосферата, што довело до нерамнотежа во циклусот на јаглерод и зголемување на концентрациите на CO2. Во моментов, околу од јаглеродниот диоксид произведен од човештвото се отстранува од атмосферата од растенијата и океаните. Односот на зголемувањето на количеството на CO2 во атмосферата кон вкупното ослободен CO2 е константна вредност од околу и претрпува краткорочни флуктуации и флуктуации во период од пет годиниKeeling et al., 1995.