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Lexikon der Geographie: Kohlenstoffkreislauf

Kohlenstoffkreislauf, Kreislauf von Kohlenstoff (C), der etwa 1‰ der Gesamtmasse der Erde ausmacht und der während der Akkretionsphase des Planeten gasförmig als Kohlendioxid (CO2) entwich. Ein erheblicher Teil dieses primordialen CO2 wurde durch die Urozeane absorbiert und als Kalkgesteine festgelegt; daher bestand die reduzierte Uratmosphäre hauptsächlich aus Wasserdampf, CO2 und Stickstoff (N2). Spurengase waren H2S, SO2, HCl, HF, H2, CO, CH4, NH3 und Edelgase. Mit der Entwicklung des Lebens (Evolution von Ökosystemen) erfolgte die stufenweise Umwandlung der Erdatmosphäre zum heutigen Zustand, der vor etwa 400 Mio. Jahren erreicht war. Danach gilt für die "fünf großen" Elemente die in Abbildung 1 angegebene Verteilung. Das biogeochemische Kreislaufsystem des Kohlenstoffs ist in der Abbildung 2 und Abbildung 3 zusammengefasst. Die hohen Flussraten zwischen Atmosphäre und Ozean (≈8·1015 mol/a) oder Atmosphäre und terrestrischer Biosphäre (≈4,8·1015 mol/a) bzw. Ozean und mariner Biosphäre (3,1·1015 mol/a) verweisen darauf, dass Speicheränderungen im exogenen C-Kreislauf rasch ausgeglichen werden. Dieser Umstand verdient erhöhte Aufmerksamkeit im Rahmen der Diskussion um Klimabeeinflussungen durch den Menschen infolge gesteigerten CO2-Ausstoßes.
Alle anderen Elemente durchlaufen ähnliche biogeochemische Kreisläufe, die Speicher- und Flussterme sind allerdings sehr unterschiedlich.

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Kohlenstoffkreislauf 1: Kohlenstoffkreislauf 1: Prozentuale Verteilung der fünf Hauptelemente in der Umwelt.

Kohlenstoffkreislauf 2: Kohlenstoffkreislauf 2: Exogener und endogener Kohlenstoffkreislauf. Kästen stellen Speicher und die Pfeile stellen Flüsse dar, deren Größe in Abb. 3 wiedergegeben ist. Dabei bedeuten Ca anorganische C-Verbindungen (Carbonate und CO2), Co organische C-Verbindungen (Kohlenwasserstoffe, Kohlehydrate usw.), C Graphit und Diamant.

Kohlenstoffkreislauf 3: Kohlenstoffkreislauf 3: Speichergrößen und Flussraten des irdischen Kohlenstoffkreislaufs.
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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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