碳循環是指碳元素在地球上的生物圈、岩石圈、水圈和大氣圈中不斷交換與循環的過程。簡單來說，碳在地球各個系統中流動，經歷了多種形態的轉變，例如從二氧化碳（CO₂）轉變為植物中的有機物，然後再回到大氣中。這個過程讓碳元素在所有生物體中反覆使用，成為地球上生命的基礎。
碳庫：地球上的「碳銀行」地球上的碳儲存於幾個不同的「碳庫」中：
岩石圈和化石燃料庫：這是地球上最大的碳庫，碳在這裡循環速度極慢。例如化石燃料（如煤炭、石油）和碳酸鹽岩石中的碳，可能要經過數百萬年才會釋放出來。這些碳庫更像是長期儲蓄帳戶，能穩定地儲存碳。
大氣圈、水圈和生物圈庫：這三個碳庫的碳循環速度較快，且容量較小。例如，大氣中的二氧化碳可以迅速被植物吸收或溶解於海洋中，這些碳庫像是活躍帳戶，經常與周圍環境進行碳交換。
碳循環的過程：從光合作用到呼吸作用自然界的碳循環主要包含兩個過程：碳固定與碳釋放。
碳固定：植物透過光合作用吸收大氣中的二氧化碳（CO₂），並在陽光的幫助下，將其轉化為葡萄糖等碳水化合物，這些有機物儲存了能量，是動物和其他生物的重要食物來源。
碳釋放：動物在呼吸作用時會消耗食物中的碳水化合物，釋放出二氧化碳回到大氣中。此外，動植物死亡後，細菌與真菌會分解屍體中的有機物，將碳重新釋放。
案例：阿里山森林中的碳循環 阿里山的原始森林中，樹木大量吸收二氧化碳，並透過光合作用儲存碳在樹幹和樹葉中。當落葉和枯枝掉落在地面，會被土壤中的微生物分解，碳再次釋放出來。這樣的森林系統就像是一座「碳工廠」，不斷地吸收與釋放碳，達到碳循環的平衡狀態。
大氣中的碳：20年一輪回
大氣中的二氧化碳大約每20年就會被完全更新一次。這個周期雖然看似短暫，但實際上地球上的碳循環是個巨大的系統。大部分的碳儲存在地殼岩石中，例如當火山爆發或岩石風化時，碳會從岩石中釋放出來，再經沉積作用返回地殼。這些過程構成了全球碳循環的一部分。
人類活動對碳循環的影響：自工業革命以來，人類活動對碳循環的干擾越來越大。以下幾個方面對碳循環的影響尤其顯著：
燃燒化石燃料：我們透過燃燒煤炭、石油和天然氣，向大氣中排放了大量的二氧化碳。這些碳本應在地殼中長期儲存，但因人類活動而快速進入大氣。
案例：台中火力發電廠的排放影響 台中火力發電廠是全球最大的燃煤電廠之一，每年排放的二氧化碳量高達數千萬噸。這不僅影響當地的空氣品質，也成為台灣碳排放的重要來源之一。政府目前推動再生能源，希望逐步減少燃煤發電的比例，降低碳排放。
土地利用改變：大規模的森林砍伐和農業開墾改變了地表植被結構，削弱了碳匯（carbon sink）的功能。森林是吸收二氧化碳的重要碳匯，當樹木被砍伐，碳匯能力就大大減少。
案例：台灣中南部的山坡地開墾 台灣中南部的山坡地過去由於大量開墾種植檳榔，導致原始森林被砍伐，碳匯功能下降，土壤流失嚴重。近年來，政府開始推動植樹造林，恢復這些地區的森林覆蓋，增加碳吸收能力。
農業活動：過度放牧和耕地開墾會使土壤退化，草地的碳匯功能減弱，碳儲存能力下降。
案例：南投草場的退化問題 在南投地區，過度放牧使草場生態系統遭到破壞，導致土地退化和沙化。政府與在地社區合作，推行生態農業和恢復草場植被，希望重建草地的碳匯功能，幫助減少大氣中的二氧化碳濃度。
碳循環失衡的後果
人類的活動打破了自然界原有的碳平衡，使碳釋放量超過碳固定量，導致大氣中二氧化碳濃度顯著上升。溫室效應加劇，引發全球氣候變暖，對我們的生活造成了多方面影響，例如極端天氣增加、海平面上升、農業生產受損等。
未來，我們需要更加關注碳循環，採取積極措施，例如推廣再生能源、減少化石燃料的使用、增加森林和植被覆蓋，來恢復地球的碳平衡，保護我們的環境和氣候系統。