Η σχέση μεταξύ ατμοσφαιρικού CO2 τα επίπεδα και η κλιματική αλλαγή συχνά θεωρούνται ως αμφιλεγόμενο θέμα. Ενώ δεν υπάρχει πραγματική διαφωνία μεταξύ των επιστημόνων του κλίματος - γύρω 90% Συμφωνώ απόλυτα ότι η ανθρώπινη δραστηριότητα είναι σαφώς υπεύθυνη για την κλιματική αλλαγή - στις Ηνωμένες Πολιτείες το 2016, μόλις 50% του κοινού κατέληξε στο ίδιο συμπέρασμα. Προσθέτοντας τη γενική σύγχυση, οι πολύ δραστήριοι «αρνητές της κλιματικής αλλαγής» ισχυρίζονται ότι η θερμοκρασία έχει εξελιχθεί ανεξάρτητα από το CO2 ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις μέσω της ιστορίας της Γης, και ότι επομένως το σημερινό αυξανόμενο CO2 τα επίπεδα δεν αποτελούν πρόβλημα.
Έτσι οι επιστήμονες έκαναν λάθος την ιστορία; Όχι. CO2 έχει συμβάλει εδώ και πολύ καιρό στον έλεγχο του κλίματος της Γης, και η αυξανόμενη συγκέντρωσή του στην ατμόσφαιρα και τους ωκεανούς αποτελεί μείζονα απειλή για την ανθρωπότητα.
Μαζί με ηλιακή δραστηριότητα και albedo, τα αέρια του θερμοκηπίου αποτελούν βασικό μέρος της Γης ακτινοβόλος προϋπολογισμός και ασκήστε ισχυρό έλεγχο στη θερμοκρασία της επιφάνειας. Αν και οι υδρατμοί είναι το κύριο αέριο του θερμοκηπίου στη Γη, CO2 εφιστά πολύ περισσότερη προσοχή επειδή μπορεί να οδηγήσει ενεργά στην κλιματική αλλαγή.
Δυστυχώς, η ανθρώπινη δραστηριότητα παρέχει CO2 στην ατμόσφαιρα με ρυθμό 70 φορές μεγαλύτερη από όλα τα ηφαίστεια της Γης σε συνδυασμό. Ως αποτέλεσμα, το ατμοσφαιρικό CO2 συγκέντρωση (ή pCO2) αυξάνεται και η επιφάνεια της Γης θερμαίνεται με ρυθμό που κανένας φυσικός παράγοντας δεν μπορεί να εξηγήσει.
Γνωρίζουμε ότι CO2 είναι ένας έλεγχος θερμοκρασίας και μπορούμε να το δείξουμε με διάφορους τρόπους. Ένας από αυτούς είναι μέσω της εξερεύνησης της ιστορίας της Γης.
Βόρεια Αμερική από δορυφόρο Suomi με χαμηλή τροχιά. NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring
Κλίμα και θερμοκρασία σε γεωλογικούς χρόνους
Χρησιμοποιώντας πετρώματα, απολιθώματα και τις χημικές και φυσικές τους ιδιότητες, οι γεωεπιστήμονες έχουν ανακατασκευάσει ζεστές και κρύες περιόδους σε όλη την ιστορία της Γης. Για να δείξουμε τη σχέση ανάμεσα στο κλίμα, τη θερμοκρασία και το pCO2 πριν από εκατομμύρια χρόνια, πρέπει να ανακατασκευάσουμε κάθε ένα από αυτά ανεξάρτητα. Για να το κάνουμε αυτό, χρησιμοποιούμε κλιματικές συσκευές εγγραφής που ονομάζονται «διακομιστές μεσολάβησης».
Η ισοτοπική σύνθεση ατόμων οξυγόνου, γραμμένη ?¹?O, μετρημένο σε αρχαία ασβεστούχα κοχύλια, είναι ένα από αυτά. Μας επιτρέπει να ανακατασκευάσουμε τις προηγούμενες θερμοκρασίες του θαλασσινού νερού με ένα γνωστό βαθμό αβεβαιότητας που εξαρτάται από την αναλυτική ακρίβεια και τον τρόπο με τον οποίο παράμετροι όπως το θαλασσινό νερό ?¹?O, η αλατότητα και pH επηρεάζουν επίσης το ?¹?O από κοχύλια.
Επειδή η γεωλογική ιστορία επηρεάζει τους βράχους και τα σήματά τους, όσο περισσότερο επιστρέφουμε στο παρελθόν, τόσο μεγαλύτερες είναι οι αβεβαιότητες. Συνδυάζουμε λοιπόν διαφορετικούς διακομιστές μεσολάβησης και διατυπώνουμε υποθέσεις που βελτιώνουν συνεχώς με χρόνια έρευνας. Η καθιέρωση τέτοιων ανακατασκευών είναι μια αργή, περίπλοκη (μερικές φορές επώδυνη) διαδικασία, αλλά γίνονται όλο και πιο αξιόπιστες κάθε χρόνο καθώς μειώνεται η αβεβαιότητα. Εάν οι αβεβαιότητες είναι πολύ μεγάλες, βασίζονται οι ερμηνείες οικονομία: το απλούστερο μοντέλο πρέπει να θεωρείται το πιο πιθανό. Αυτό που έχει σημασία είναι ότι οι επιστήμονες γνωρίζουν πώς να εκτιμούν τις αβεβαιότητες και να τις μοιράζονται.
Συνολικά, οι ανακατασκευές της θερμοκρασίας του θαλασσινού νερού συμφωνούν με τις γεωλογικές παρατηρήσεις της κλιματικής ιστορίας: οι μεγάλες εποχές των παγετώνων συμπίπτουν με τη χαμηλότερη παγκόσμια θερμοκρασία. Συγκεκριμένα, το ?1?O υποδηλώνει μια σταθερή ψύξη από 50 εκατομμύρια χρόνια και μετά, οδηγώντας στο βιομηχανικό κλίμα.
GEOCARB (έκδοση III) ανακατασκευή του pCO; (κίτρινο, ένα σημείο κάθε 10 εκατομμύρια χρόνια) και μέση θερμοκρασία της επιφάνειας της τροπικής θάλασσας από ?XNUMX?O ανθρακικών, διορθωμένη για αλλαγές στο pH του θαλασσινού νερού υποθέτοντας ότι δεν υπάρχουν αλλαγές ?XNUMX?O για το θαλασσινό νερό (κόκκινο) σε σύγκριση με τις γεωλογικά περιορισμένες ψυχρές περιόδους (ανοιχτό μπλε) και παγετώνες (σκούρο μπλε). G. Παρίσι μετά τους Royer και Beerling (2004) και Berner and Khotavala (2011), Συγγραφέας παρέχεται
Η ιστορία του pCO2
Υπάρχουν πληρεξούσιοι για το pCO2 επισης. Για παράδειγμα, παλαιοντολόγοι μετρήστε στομάτα - ανοίγματα μέσω των οποίων αναπνέουν τα φυτά, ανταλλάσσουν υγρασία και απορροφούν CO2 για φωτοσύνθεση - σε ορυκτά φύλλα. Όσο περισσότερο CO2 είναι άφθονο, το λιγότερα στομάτα απαιτούνται. Ένας παράγοντας που προσθέτει ένα βαθμό αβεβαιότητας είναι ότι τα φυτά έχουν λιγότερα στομάτα κάτω από ξηρότερα κλίματα και περισσότερο κάτω από υγρά.
Τα ορυκτά φύλλα είναι σπάνια και ατμοσφαιρικά pCO2 Τα δεδομένα είναι λιγοστά για αρχαίες περιόδους της Γης. Ελλείψει (επαρκών) δεδομένων, η αριθμητική μοντελοποίηση βοηθά στην εξήγηση των δεδομένων με μια παγκόσμια συνεκτική προσέγγιση που σέβεται τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής. Ένα από τα πιο διάσημα είναι ΓΕΩΚΑΡΒ, ένα γεωλογικό μοντέλο κύκλου άνθρακα που αναπτύχθηκε για την ανακατασκευή του pCO2 ιστορία από Ρόμπερτ Μπέρνερ και τους συναδέλφους του.
Σε χρονικά διαστήματα άνω των 100,000 ετώνpCO2 προστίθεται κυρίως από ηφαίστεια και χάνεται μέσω δύο αντλιών άνθρακα: της βιολογικής αντλίας και της αντλίας ανθρακικού.
Κατά τη φωτοσύνθεση, τα φυτά και τα φύκια προσλαμβάνουν CO2 για να χτίσουν την οργανική τους ύλη. Όταν πεθάνουν, αυτό το CO2 μπορεί να παγιδευτεί σε ιζήματα. Αυτή είναι η βιολογική αντλία. Η αντλία ανθρακικού άλατος είναι η σύζευξη μεταξύ καιρικών συνθηκών ηπείρων και καθίζησης ανθρακικών πετρωμάτων. CO2 οξινίζει τα επιφανειακά νερά που διαλύουν πετρώματα. Τα διαλυμένα στοιχεία πλένονται στον ωκεανό όπου χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ασβεστολιθικού υλικού όπως κοχύλια ή κοράλλια, τα οποία τελικά γίνονται ασβεστόλιθοι. Χρόνο με το χρόνο, αυτές οι αντλίες αποθηκεύουν CO2 μακριά από την ατμόσφαιρα.
Στο παρελθόν, τα ηφαίστεια θα μπορούσαν να ήταν λίγο πολύ ενεργά. οι ηπείροι βρίσκονταν σε διαφορετικές τοποθεσίες, που επηρέασε τις αντλίες άνθρακα. Ο Berner και οι συνεργάτες του ποσοτικοποίησαν πώς η αλλιώς γνωστή εξέλιξη αυτών των παραμέτρων επηρέασε τον κύκλο άνθρακα και, επομένως, το ατμοσφαιρικό pCO2. Γνώριζαν και έδειξαν την αβεβαιότητα του μοντέλου τους. Τα αποτελέσματά τους πρέπει να παρουσιάζονται με ένα φάκελο εκτίμησης, όχι ως δεδομένη τιμή.
Ώρες υψηλότερου pCO2 είναι ζεστές περίοδοι. Αντίθετα, μείωση του ατμοσφαιρικού CO2 Το περιεχόμενο προκάλεσε παγετώδεις περιόδους, όπως οι ανθρακούχες και οι σύγχρονες εποχές του πάγου, με την πιθανή εξαίρεση του Hirnantian (445 εκατομμύρια χρόνια πριν). Πρόσφατα μοντέλα προτείνουν ότι για αυτήν την απομακρυσμένη περίοδο, η τεκτονική διαμόρφωση έπαιξε έναν συγκεκριμένο ρόλο.
Πώς οι άνθρωποι επηρεάζουν γρήγορα το κλίμα
Θερμοκρασία και pCO; ανακατασκευές για τα τελευταία 66 Μου. Οι θερμοκρασίες υπολογίζονται χρησιμοποιώντας το αXNUMXΟ των ανθρακικών και αντιπροσωπεύονται χωρίς την αβεβαιότητά τους. Το pCO; η ανασυγκρότηση βασίζεται σε επτά διαφορετικούς αντιπροσώπους σε συμφωνία εντός των αντίστοιχων αβεβαιοτήτων τους. Beerling και Royer, 2011., Συγγραφέας παρέχεται
Με την πάροδο του χρόνου ξεκινώντας από το σημείο που οι δεινόσαυροι εξαφανίστηκαν (ένα σχετικά πρόσφατο 66 μου πριν), οι γεωλόγοι μπορούν να βασίζονται σε πολλές θερμοκρασίες και CO2 πληρεξούσια εκτός από α1?Ο ή απολιθωμένα φύλλα. Όσο πλησιάζουμε στην εποχή μας, τόσο περισσότεροι πληρεξούσιοι υπάρχουν και τόσο λιγότερες οι αβεβαιότητες, μέχρι να μπορέσουμε να συνδέσουμε γεωλογικά δεδομένα και δεδομένα πυρήνα πάγου που υποστηρίζουν το ένα το άλλο.
Τεκτονική τροποποίησε την ωκεάνια κυκλοφορία και οδήγησε στην οικοδόμηση οροσειρών όπως τα Ιμαλάια. Και οι δύο παράγοντες επηρέασαν τις αντλίες άνθρακα και το αναγκαστικό pCO2 προς την μείωση, όπως φαίνεται από τους πληρεξούσιους και σε συμφωνία με τις τάσεις του GEOCARB. Αυτή η μείωση του pCO2 οδήγησε στην παρατηρούμενη ψύξη και οδήγησε τη Γη στην τρέχουσα παγετώδη-διακλαδική εναλλαγή.
Μπορούμε να προσδιορίσουμε από πυρήνες πάγου και πληρεξούσιοι ότι το pCO2 ταλαντώθηκε μεταξύ 200 και 350 ppm για 2.6 εκατομμύρια χρόνια και ότι ξαφνικά αυξήθηκε από 280 σε 410 ppm μεταξύ 1850 και 2018. pCO2 κατευθύνεται προς επίπεδα άνευ προηγουμένου για 5, ή ακόμη και 30 εκατομμύρια χρόνια, όταν η Γη ήταν πολύ πιο ζεστή από σήμερα και δεν υπήρχαν παγοκύστες στον Ατλαντικό. Ανακατασκευές θερμοκρασίας και pCO2 μπορεί να μας δώσει μια ματιά σε αυτό που βρίσκεται μπροστά μας, εάν δεν επιβραδύνουμε το CO2 εκπομπές.
Σε μεγάλες χρονικές κλίμακες, όταν pCO2 αυξάνεται, η θέρμανση διεγείρει τις αντλίες άνθρακα, βοηθώντας έτσι το pCO2 μειώνω. Αυτή η αρνητική ανάδραση μπορεί να λειτουργήσει ως γεωλογικός θερμοστάτης. Δυστυχώς, είναι πολύ αργή να αντιδρά αρκετά γρήγορα ώστε να αντισταθμίζει τις γρήγορες εκπομπές μας. Στο χρονοδιάγραμμα μιας δεκαετίας, η αύξηση της θερμοκρασίας επιδεινώνει το CO2 απελευθέρωση στην ατμόσφαιρα. Όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, οι ωκεανοί θερμαίνονται και απελευθερώνουν διαλυμένο CO2 στην ατμόσφαιρα. Για 2.6 εκατομμύρια χρόνια, οι παγετώδεις και οι διακλαδικοί κύκλοι έχουν αναγκαστεί από τον τροχιακό της Γης διακυμάνσεις και CO2 ήταν μόνο μια εσωτερική θετική ανατροφοδότηση. Σήμερα, ανθρωπογενές CO2 οδηγεί και ενισχύει τη συνεχιζόμενη θέρμανση.
Γεωλογικός θερμοστάτης κύκλου άνθρακα. Το + σημαίνει ότι οι παράμετροι διεγείρονται από μια αύξηση του παράγοντα που βρίσκεται πριν από το βέλος. Το – σημαίνει ότι η παράμετρος είναι εξασθενημένη. Για παράδειγμα, οι αντλίες άνθρακα μειώνουν το ατμοσφαιρικό CO; ενώ οι ηφαιστειακές εισροές το αυξάνουν. Pierre-Henri Blard και Guillaume Paris
Ως αποτέλεσμα του pCO2 αύξηση, η μέση θερμοκρασία της επιφάνειας έχει ήδη αυξηθεί κατά σχεδόν 1 ° C μεταξύ 1901 και 2012. Η επιφάνεια της Γης ήταν πολύ πιο ζεστή από ό, τι σήμερα στο παρελθόν και τελικά θα κρυώσει. Ωστόσο, οι συνέπειες των βραχυπρόθεσμων αλλαγών είναι καταστρεπτικός. Εκτός από τις υψηλότερες θερμοκρασίες της επιφάνειας, τα ακραία καιρικά φαινόμενα, η οξίνιση των ωκεανών, η τήξη του πάγου και η άνοδος της στάθμης της θάλασσας πρόκειται να διαταράξουν σημαντικά την καθημερινή μας ζωή και να βλάψουν τα οικοσυστήματα γύρω μας.
Η γήινη επιστήμη μας βοηθά να κατανοήσουμε το παρελθόν του πλανήτη μας. Δεν μπορούμε να ελέγξουμε την τροχιά της Γης, την τεκτονική ή την ωκεάνια κυκλοφορία, αλλά μπορούμε να ελέγξουμε τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου μας. Το μέλλον είναι να οικοδομήσουμε όλοι μας.
Σχετικά με το Συγγραφέας
Guillaume Paris, Géochimiste, chargé de recherche CNRS au Center de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, Πανεπιστήμιο της Λωρραίνης και Pierre-Henri Blard, Géochronologue et paléoclimatologue, chargé de recherches CNRS - Center de recherches pétrographiques et géochimiques (Nancy) et Laboratoire de glaciologie (Bruxelles), Πανεπιστήμιο της Λωρραίνης
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Σχετικά βιβλία
Αλλαγή του κλίματος: Τι πρέπει να γνωρίζουν όλοι
από τον Joseph Romm
Το βασικό αστάρι για το ποιο θα είναι το καθοριστικό ζήτημα της εποχής μας, Αλλαγή του κλίματος: Τι πρέπει να γνωρίζουν όλοι είναι μια ξεκάθαρη επισκόπηση της επιστήμης, των συγκρούσεων και των επιπτώσεων του πλανήτη μας. Από τον Joseph Romm, Επικεφαλής Σύμβουλο Επιστημών για τα National Geographic's Χρόνια ζωής επικίνδυνα σειρά και ένα από τα "100 άτομα που αλλάζουν την Αμερική" του Rolling Stone Κλιματική αλλαγή προσφέρει φιλικές προς τον χρήστη, επιστημονικά αυστηρές απαντήσεις στις πιο δύσκολες (και συνήθως πολιτικοποιημένες) ερωτήσεις που αφορούν αυτό που ο κλιματολόγος Lonnie Thompson χαρακτήρισε «έναν σαφή και παρόν κίνδυνο για τον πολιτισμό». Διαθέσιμο στο Amazon
Αλλαγή του κλίματος: Η επιστήμη της υπερθέρμανσης του πλανήτη και το μέλλον της ενέργειας μας δεύτερη έκδοση
από τον Jason Smerdon
Αυτή η δεύτερη έκδοση του Κλιματική αλλαγή είναι ένας προσβάσιμος και περιεκτικός οδηγός για την επιστήμη πίσω από την υπερθέρμανση του πλανήτη. Εξαιρετικά εικονογραφημένο, το κείμενο απευθύνεται σε μαθητές σε διάφορα επίπεδα. Ο Edmond A. Mathez και ο Jason E. Smerdon παρέχουν μια ευρεία, ενημερωτική εισαγωγή στην επιστήμη που αποτελεί τη βάση της κατανόησής μας για το κλιματικό σύστημα και τις επιπτώσεις της ανθρώπινης δραστηριότητας στη θέρμανση του πλανήτη μας. Ο Mathez και ο Smerdon περιγράφουν τους ρόλους της ατμόσφαιρας και του ωκεανού παίξτε στο κλίμα μας, εισαγάγετε την έννοια της ισορροπίας ακτινοβολίας και εξηγήστε τις κλιματικές αλλαγές που συνέβησαν στο παρελθόν. Αναλύουν επίσης τις ανθρώπινες δραστηριότητες που επηρεάζουν το κλίμα, όπως οι εκπομπές αερίων θερμοκηπίου και αερολυμάτων και η αποψίλωση των δασών, καθώς και οι επιπτώσεις των φυσικών φαινομένων. Διαθέσιμο στο Amazon
Η Επιστήμη της Κλιματικής Αλλαγής: Ένα πρακτικό μάθημα
των Blair Lee, Alina Bachmann
Το Science of Climate Change: A Hands-On Course χρησιμοποιεί κείμενο και δεκαοκτώ πρακτικές δραστηριότητες να εξηγήσει και να διδάξει την επιστήμη της υπερθέρμανσης του πλανήτη και την κλιματική αλλαγή, πώς είναι υπεύθυνοι οι άνθρωποι και τι μπορεί να γίνει για να επιβραδύνει ή να σταματήσει το ρυθμό της υπερθέρμανσης του πλανήτη και την κλιματική αλλαγή Αυτό το βιβλίο είναι ένας πλήρης, περιεκτικός οδηγός για ένα ουσιαστικό περιβαλλοντικό θέμα. Τα θέματα που καλύπτονται σε αυτό το βιβλίο περιλαμβάνουν: πώς τα μόρια μεταφέρουν ενέργεια από τον ήλιο για να θερμάνουν την ατμόσφαιρα, τα αέρια του θερμοκηπίου, το φαινόμενο του θερμοκηπίου, την υπερθέρμανση του πλανήτη, τη βιομηχανική επανάσταση, την αντίδραση καύσης, τους βρόχους ανατροφοδότησης, τη σχέση μεταξύ καιρού και κλίματος, κλιματική αλλαγή, καταβόθρα άνθρακα, εξαφάνιση, αποτύπωμα άνθρακα, ανακύκλωση και εναλλακτική ενέργεια. Διαθέσιμο στο Amazon
Από τον εκδότη:
Οι αγορές στο Amazon πηγαίνουν για να αντισταθμίσουν το κόστος μεταφοράς InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, και ClimateImpactNews.com χωρίς κόστος και χωρίς διαφημιστές που παρακολουθούν τις συνήθειες περιήγησής σας. Ακόμα κι αν κάνετε κλικ σε έναν σύνδεσμο αλλά δεν αγοράσετε αυτά τα επιλεγμένα προϊόντα, οτιδήποτε άλλο αγοράζετε στην ίδια επίσκεψη στο Amazon μας πληρώνει μια μικρή προμήθεια. Δεν υπάρχει επιπλέον κόστος για εσάς, οπότε συμβάλλετε στην προσπάθεια. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήστε αυτό το σύνδεσμο για χρήση στο Amazon ανά πάσα στιγμή, ώστε να μπορείτε να υποστηρίξετε τις προσπάθειές μας.
