Σταγονίδια που αναδύονται από τον αεραγωγό της σαμπάνιας στον πυθμένα του ωκεανού στα νησιά Μαριάνα. Τα υγρά που εξαερίζονται από το σημείο περιέχουν διαλυμένο διοξείδιο του άνθρακα. NOAA Ocean Explorer
Καθώς αυξάνεται η ανησυχία για την κλιματική αλλαγή που προκαλείται από τον άνθρωπο, πολλοί επιστήμονες ανατρέχουν στην ιστορία της Γης σε γεγονότα που μπορούν να ρίξουν φως στις αλλαγές που συμβαίνουν σήμερα. Η ανάλυση του τρόπου με τον οποίο το κλιματικό σύστημα του πλανήτη έχει αλλάξει στο παρελθόν βελτιώνει την κατανόησή μας για το πώς μπορεί να συμπεριφέρεται στο μέλλον.
Είναι πλέον σαφές από αυτές τις μελέτες ότι τα απότομα γεγονότα θέρμανσης είναι ενσωματωμένο στο κλιματικό σύστημα της Γης. Έχουν συμβεί όταν διαταραχές στην αποθήκευση άνθρακα στην επιφάνεια της Γης απελευθέρωσαν αέρια θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Μία από τις μεγάλες προκλήσεις για επιστήμονες του κλίματος σαν εμένα είναι να προσδιοριστεί από πού προήλθαν αυτές οι απελευθερώσεις πριν από την παρουσία των ανθρώπων και τι τις πυροδότησε. Είναι σημαντικό, θέλουμε να ξέρουμε αν ένα τέτοιο γεγονός θα μπορούσε να συμβεί ξανά.
Σε μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη, οι συνάδελφοί μου Καίτη Χαραζίν, Ναντίν Κρουπίνσκι και ανακάλυψα ότι στο τέλος της τελευταίας εποχής των παγετώνων, περίπου 20,000 χρόνια πριν, το διοξείδιο του άνθρακα ήταν απελευθερώνεται στον ωκεανό από γεωλογικές δεξαμενές που βρίσκεται στον πυθμένα της θάλασσας όταν οι ωκεανοί άρχισαν να ζεσταίνονται.
Αυτό το εύρημα είναι μια πιθανή αλλαγή του παιχνιδιού. Οι φυσικές δεξαμενές άνθρακα στον σύγχρονο ωκεανό θα μπορούσαν να διαταραχθούν ξανά, με δυνητικά σοβαρές επιπτώσεις στους ωκεανούς και το κλίμα της Γης.
Η Γη κινείται μεταξύ των εποχών των παγετώνων (χαμηλά σημεία) και των θερμών μεσοπαγετώνων περιόδων τα τελευταία 800,000 χρόνια. Αλλά η τρέχουσα κλιματική υπερθέρμανση συμβαίνει πολύ πιο γρήγορα από τα προηγούμενα γεγονότα θέρμανσης. NASA
Το παρελθόν είναι πρόλογος
Ένα από τα πιο γνωστά παραδείγματα ταχείας θέρμανσης που προκαλείται από την απελευθέρωση γεωλογικού άνθρακα είναι το Μέγιστο θερμικό Paleocene-Eocene, ή PETM, ένα σημαντικό γεγονός υπερθέρμανσης του πλανήτη που συνέβη πριν από περίπου 55 εκατομμύρια χρόνια. Κατά τη διάρκεια του PETM, η Γη θερμάνθηκε κατά 9 έως 16 βαθμούς Φαρενάιτ (5 έως 9 βαθμούς Κελσίου) μέσα σε περίπου 10,000 χρόνια.
Οι επιστήμονες του κλίματος θεωρούν τώρα το PETM ως ένα ανάλογο για τις περιβαλλοντικές αλλαγές που συμβαίνουν σήμερα. Το PETM συνέβη σε μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και χωρίς ανθρώπινη συμμετοχή, αλλά δείχνει ότι υπάρχει εγγενής αστάθεια στο κλιματικό σύστημα εάν ο άνθρακας από τις γεωλογικές δεξαμενές απελευθερωθεί γρήγορα.
Οι επιστήμονες γνωρίζουν επίσης ότι τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα της ατμόσφαιρας αυξήθηκαν γρήγορα στο τέλος του καθεμία από τις όψιμες εποχές των παγετώνων του Πλειστόκαινου, βοηθώντας στη θέρμανση του κλίματος. Κατά τη διάρκεια του πιο πρόσφατου επεισοδίου θέρμανσης, πριν από 17,000 χρόνια, η Γη θερμάνθηκε κατά 9 έως 13 βαθμούς Φαρενάιτ (5 έως 7 βαθμούς Κελσίου).
Το Θερμικό Μέγιστο Παλαιόκαινου-Ηώκαινου ζέστανε τον πλανήτη τόσο δραματικά που τα τροπικά τροπικά δάση επεκτάθηκαν βόρεια προς την Αρκτική.
{vembed Y=ldLBoErAhz4}
Ωστόσο, εκατοντάδες επιστημονικές μελέτες απέτυχαν να αποδείξουν τι προκάλεσε τις γρήγορες αυξήσεις του διοξειδίου του άνθρακα που τελείωσαν κάθε εποχή των παγετώνων. Οι ερευνητές συμφωνούν ότι ο ωκεανός πρέπει να εμπλέκεται επειδή λειτουργεί ως ένας μεγάλος πυκνωτής άνθρακα, ρυθμίζοντας την ποσότητα του άνθρακα που βρίσκεται στην ατμόσφαιρα. Αλλά εξακολουθούν να αναζητούν ενδείξεις για να καταλάβουν τι επηρεάζει την ποσότητα άνθρακα στον ωκεανό κατά τη διάρκεια απότομων κλιματικών αλλαγών.
Λίμνες στον πυθμένα του ωκεανού
Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, οι επιστήμονες των ωκεανών ανακάλυψαν ότι υπάρχουν δεξαμενές υγρού και στερεού διοξειδίου του άνθρακα που συσσωρεύονται στον πυθμένα του ωκεανού, μέσα στους βράχους και τα ιζήματα στα όρια του ενεργού υδροθερμικοί αεραγωγοί. Σε αυτές τις τοποθεσίες, το ηφαιστειακό μάγμα από το εσωτερικό της Γης συναντά το υπερθερμασμένο νερό, παράγοντας νέφη από υγρά πλούσια σε διοξείδιο του άνθρακα που φιλτράρουν μέσα από τις ρωγμές του φλοιού της Γης, μεταναστεύοντας προς τα πάνω προς την επιφάνεια.
Όταν ένα νέφος αυτού του υγρού συναντά το κρύο θαλασσινό νερό, το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να στερεοποιηθεί σε μια μορφή που ονομάζεται ένυδρη. Ο ένυδρος σχηματίζει ένα καπάκι που παγιδεύει το διοξείδιο του άνθρακα μέσα στους βράχους και τα ιζήματα και το εμποδίζει να εισέλθει στον ωκεανό. Αλλά σε θερμοκρασίες άνω των περίπου 48 βαθμών Φαρενάιτ (9 βαθμοί Κελσίου), το ένυδρο θα λιώσει, απελευθερώνοντας πλευστό υγρό ή αέριο διοξείδιο του άνθρακα απευθείας στο υπερκείμενο νερό.
Οι επιστήμονες έχουν μέχρι στιγμής τεκμηριώσει αποθήκες υγρού και ένυδρου διοξειδίου του άνθρακα στο δυτικό Ειρηνικό κοντά στην Ταϊβάν και στην Αιγαίο Πέλαγος. Σε πιο ρηχά νερά, όπου οι θερμοκρασίες των ωκεανών είναι υψηλότερες και η πίεση είναι χαμηλότερη, οι ερευνητές παρατήρησαν καθαρό διοξείδιο του άνθρακα που προέρχεται απευθείας από τα ιζήματα ως αέριο και ανεβαίνει στην επιφάνεια του ωκεανού.
Σχεδόν καθαρές φυσαλίδες διοξειδίου του άνθρακα αναδύονται από ιζήματα που καλύπτουν ένα ενεργό υδροθερμικό σύστημα στον δυτικό τροπικό Ειρηνικό. Φωτογραφίες από τον Roy Price, ευγενική προσφορά του Jan Amend, CC BY-ND
Μια μπαλαντέρ για το κλίμα
Αυτές οι ανακαλύψεις αλλάζουν την κατανόηση των επιστημόνων για το θαλάσσιο σύστημα άνθρακα. Οι επιστήμονες του κλίματος δεν έχουν συμπεριλάβει δεξαμενές άνθρακα βαθέων υδάτων στα τρέχοντα μοντέλα που διερευνούν τις πιθανές επιπτώσεις της μελλοντικής υπερθέρμανσης, επειδή λίγα είναι γνωστά για το μέγεθος και την κατανομή αυτών των πηγών άνθρακα.
Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχουν ουσιαστικά δεδομένα που να τεκμηριώνουν πόσο διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεται αυτή τη στιγμή από αυτές τις δεξαμενές στον ωκεανό. Αυτό καθιστά τη γεωλογική ιστορία εξαιρετικά σημαντική: Επιβεβαιώνει ότι αυτοί οι τύποι δεξαμενών έχουν την ικανότητα να απελευθερώνουν τεράστιες ποσότητες άνθρακα όταν διαταράσσονται.
Ανάλογες δεξαμενές άνθρακα έχουν επίσης εντοπιστεί σε χερσαία περιβάλλοντα. Το 1979, το ηφαίστειο Dieng της Ινδονησίας έπνιξε 142 άτομα όταν απελευθέρωσε σχεδόν καθαρό διοξείδιο του άνθρακα. Το 1986, μια δεξαμενή διοξειδίου του άνθρακα στον πυθμένα της λίμνης Nyos στο Καμερούν έκρηξε, σκοτώνοντας 1,700 ντόπιους χωρικούς και εκατοντάδες ζώα.
Αγελάδα ασφυκτιά από διοξείδιο του άνθρακα στην έκρηξη της λίμνης Nyos το 1986. USGS/Τζακ Λόκγουντ
Το διοξείδιο του άνθρακα εκτοξεύεται επίσης γύρω από το όρος Mammoth της Καλιφόρνια, σε σημεία όπου το μάγμα ανεβαίνει μέσω του φλοιού της Γης και σταματά σε ρηχά βάθη. Υψηλές συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα στο έδαφος έχουν σκότωσε περισσότερα από 100 στρέμματα δέντρων. Οι επιστήμονες εργάζονται για τον εντοπισμό και τον χαρακτηρισμό άλλες τοποθεσίες στην ξηρά όπου θα μπορούσαν να συμβούν τέτοιες εκδόσεις.
Είναι πολύ πιο δύσκολο να ποσοτικοποιηθεί το διοξείδιο του άνθρακα που αποθηκεύεται στις δεξαμενές των ωκεανών. Τεράστιες περιοχές του θαλάσσιου πυθμένα περιέχουν θέσεις ενεργού ηφαιστείου και υδροθερμικής εξαέρωσης, αλλά οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν σχεδόν τίποτα για το πόσο διοξείδιο του άνθρακα συσσωρεύεται στους γύρω βράχους και τα ιζήματα. Κατά την άποψή μου, υπάρχει επείγουσα ανάγκη να μελετηθούν οι θαλάσσιες σκηνές όπου είναι πιθανό να συσσωρεύεται διοξείδιο του άνθρακα, και στη συνέχεια να αξιολογηθεί πόσο επιρρεπείς μπορεί να είναι σε αποσταθεροποίηση.
Θέρμανση των ωκεανών, αυξανόμενος κίνδυνος
Αυτό δεν είναι μια προσπάθεια που πρέπει να αναβληθεί. Οι ωκεανοί της Γης θερμαίνονται γρήγορα και τα κλιματικά μοντέλα προβλέπουν ότι θα θερμανθούν ταχύτερα κοντά στους πόλους, όπου σχηματίζονται βαθιά ρεύματα μεταφέρετε τα θερμαινόμενα νερά προς τα κάτω από την επιφάνεια.
Καθώς αυτά τα ζεστά νερά βυθίζονται στο εσωτερικό του ωκεανού, μεταφέρουν την περίσσεια θερμότητας προς τοποθεσίες όπου μπορούν να σχηματιστούν δεξαμενές διοξειδίου του άνθρακα. Αυτά τα θερμότερα νερά θα αποσταθεροποιήσουν τελικά τις ένυδρες σφραγίδες που κρατούν παγιδευμένο το υγρό διοξείδιο του άνθρακα.
Ένα πολύ μεγάλο, αργό ρεύμα που ονομάζεται θερμοαληνική κυκλοφορία μεταφέρει ζεστό νερό στις πολικές περιοχές της Γης, όπου ψύχεται και βυθίζεται στους βαθείς ωκεανούς. Maphoto/Riccardo Pravettoni μέσω GRID-Arendal, CC BY-ND
Μια τέτοια δεξαμενή εμφανίζεται στο δυτικό Ειρηνικό, δυτικά του Okinawa Trough στην Θάλασσα της Ανατολικής Κίνας. Η θερμοκρασία των νερών του πυθμένα σε αυτήν την τοποθεσία είναι 37 έως 39 βαθμούς Φαρενάιτ (3 έως 4 βαθμοί Κελσίου), πράγμα που σημαίνει ότι το καπάκι της ένυδρης ουσίας βρίσκεται εντός περίπου 4-5 βαθμών Κελσίου από το σημείο τήξης του.
Είναι σημαντικό ότι θερμά υδροθερμικά υγρά ανεβαίνουν από κάτω από τη δεξαμενή διοξειδίου του άνθρακα προς την επιφάνεια. Καθώς οι ωκεανοί συνεχίζουν να θερμαίνονται, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των ψυχρών υδάτων των ωκεανών και των θερμότερων υδροθερμικών ρευστών θα μειωθεί. Αυτό θα προκαλέσει την αραίωση της ένυδρης ουσίας, ενδεχομένως σε σημείο που δεν θα εμποδίζει πλέον να διαφεύγει το υγρό διοξείδιο του άνθρακα.
Μέχρι σήμερα δεν έχει γίνει καμία έρευνα για να αξιολογηθεί εάν αυτές οι δεξαμενές διοξειδίου του άνθρακα των ωκεανών είναι ευάλωτες στην άνοδο της θερμοκρασίας των ωκεανών. Αλλά το προϊστορικό αρχείο της Γης δείχνει ξεκάθαρα ότι οι γεωλογικές δεξαμενές μπορούν να αποσταθεροποιηθούν – και ότι όταν συμβεί αυτό, οδηγεί σε ραγδαίες αυξήσεις του διοξειδίου του άνθρακα της ατμόσφαιρας και στην υπερθέρμανση του πλανήτη. Κατά την άποψή μου, αυτό αντιπροσωπεύει έναν σημαντικό άγνωστο κίνδυνο που δεν μπορεί να αγνοηθεί.
Σχετικά με το Συγγραφέας
Lowell D. Stott, Καθηγητής, Πανεπιστήμιο Νότιας Καλιφόρνιας - Dornsife College of Letters, Arts and Sciences
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.
