Связь между атмосферным СО2 уровни и изменение климата часто воспринимаются как спорный вопрос. Пока среди ученых-климатологов нет реальных разногласий - вокруг 90% полностью согласен с тем, что деятельность человека несет ответственность за изменение климата - в Соединенных Штатах в 2016 году едва 50% широкой публики пришли к такому же выводу. В дополнение к общей путанице, высокоактивные «отрицатели изменения климата» утверждают, что температура развивалась независимо от СО2 атмосферные концентрации через историю Земли, и, следовательно, сегодняшнее повышение СО2 уровни не проблема.
Так что, ученые ошиблись? № CO2 долгое время способствовал контролю климата Земли, и его растущая концентрация в атмосфере и океанах представляет собой серьезную угрозу для человечества.
Вместе с солнечная активность и альбедопарниковые газы являются ключевой частью Земли радиационный бюджет и осуществлять строгий контроль над температурой поверхности. Хотя водяной пар является основным парниковым газом на Земле, СО2 привлекает гораздо больше внимания, потому что это может активно привести к изменению климата.
К сожалению, человеческая деятельность доставляет СО2 в атмосферу со скоростью 70 раз больше чем все вулканы на Земле вместе взятые. В результате атмосферный СО2 концентрация (или рСО2) увеличивается, и поверхность Земли нагревается такими темпами, которые не может объяснить ни один природный фактор.
Мы знаем, что СО2 это контроль температуры, и мы можем продемонстрировать это различными способами. Одним из них является исследование истории Земли.
Северная Америка с низкоорбитального спутника Суоми. НАСА / NOAA / GSFC / АЭС Суоми / VIIRS / Норман Куринг
Климат и температура в геологические времена
Используя камни, окаменелости и их химические и физические свойства, геологи воссоздали периоды тепла и холода на протяжении всей истории Земли. Чтобы продемонстрировать связь между климатом, температурой и рСО2 миллионы лет назад мы должны реконструировать каждый из них независимо. Для этого мы используем климатические регистраторы, называемые «прокси».
Изотопный состав атомов кислорода, записанный ?¹?О, измеренный в древних известковых раковинах, является одним из них. Это позволяет нам восстанавливать прошлые температуры морской воды с хорошо известной степенью неопределенности, которая зависит от аналитической точности и того, как такие параметры, как морская вода ?¹?O, соленость и pH также влияют на ?¹?О снарядов.
Поскольку геологическая история влияет на камни и их сигналы, чем дальше мы возвращаемся во времени, тем больше неопределенности. Таким образом, мы комбинируем различные прокси и формулируем гипотезы, которые постоянно совершенствуются с годами исследований. Создание таких реконструкций является медленным, сложным (иногда болезненным) процессом, но они становятся все более и более надежными с каждым годом по мере уменьшения неопределенности. Если неопределенности слишком велики, интерпретации полагаются на скупость: самая простая модель должна считаться самой вероятной. Важно то, что ученые знают, как оценивать неопределенности и делиться ими.
В целом реконструкция температуры морской воды согласуется с геологическими наблюдениями за историей климата: крупные ледниковые периоды совпадают с более низкой глобальной температурой. В частности, ?¹?O обозначают устойчивый охлаждения начиная с 50 миллионов лет, что привело к доиндустриальному климату.
GEOCARB (версия III) реконструкция pCO? (желтый, одна точка каждые 10 миллионов лет) и средняя тропическая температура поверхности моря на основе ?¹?O карбонатов с поправкой на изменения pH морской воды, предполагая отсутствие изменений ?¹?O для морской воды (красный) по сравнению с геологически ограниченными холодными периодами (светло-синий) и оледенения (темно-синий). Г. Пэрис после Ройера и Берлинга (2004) и Бернера и Хотавала (2011), Автор условии
История рСО2
Прокси существуют для pCO2 также. Например, палеонтологи считать устьица – проемы через которые растения дышат, обмениваются влагой и поглощают СО2 для фотосинтеза - на ископаемых листьях. Чем больше СО2 в изобилии, то меньше устьиц необходимы. Одним из факторов, который добавляет некоторую степень неопределенности, является то, что у растений меньше устьиц при более сухом климате и больше во влажных.
Ископаемые листья редкие и атмосферные рСО2 данных мало для древних периодов Земли. В отсутствие (достаточных) данных численное моделирование помогает объяснить данные глобально согласованным подходом, который учитывает фундаментальные законы физики. Один из самых известных ГЕОКАРБмодель геологического углеродного цикла, разработанная для реконструкции pCO2 история Роберт Бернер и его коллеги.
В сроки более 100,000 XNUMX лет, рСО2 в основном добавляется из вулканов и теряется через два угольных насоса: биологический насос и карбонатный насос.
Во время фотосинтеза растения и водоросли поглощают СО2 построить свое органическое вещество. Когда они умирают, это CO2 может попасть в осадок. Это биологический насос. Карбонатный насос - это связь между выветриванием континентов и выпадением карбонатных пород. Колорадо2 окисляет поверхностные воды, которые растворяют горные породы. Растворенные элементы вымываются в океан, где они используются для создания известковых материалов, таких как раковины или кораллы, которые в конечном итоге становятся известняками. Год за годом эти насосы хранят СО2 подальше от атмосферы.
В прошлом вулканы могли быть более или менее активными; континенты были в разных местах, что повлияло на карбоновые насосы. Бернер и его коллеги количественно оценили, как иначе известная эволюция этих параметров повлияла на углеродный цикл и, следовательно, атмосферный pCO2, Они знали и демонстрировали свою модель неопределенности. Их результаты должны быть представлены в конверте оценки, а не в виде заданного значения.
Времена более высокого рСО2 теплые периоды. И наоборот, снижение атмосферного СО2 содержание вызвало ледниковые периоды, такие как каменноугольный и современный ледниковый период, с возможным исключением гирнантианского (445 миллионов лет назад). Последние модели Предполагают, что для этого отдаленного периода тектоническая конфигурация играла определенную роль.
Как люди быстро влияют на климат
Температура и рСО? реконструкции за последние 66 млн лет. Температуры рассчитаны с использованием ?¹?O карбонатов и представлены без их неопределенности. ПКО? реконструкция основана на семи различных показателях, согласующихся в пределах своих соответствующих неопределенностей. Берлинг и Ройер, 2011., Автор условии
В течение периода времени, начинающегося с того момента, когда динозавры вымерли (сравнительно недавно, 66 млн. Лет назад), геологи могут полагаться на многие температуры и СО2 прокси в дополнение к ?¹?O или ископаемым листьям. Чем ближе мы подходим к нашей эпохе, тем больше появляется косвенных доказательств и тем меньше неопределенностей, пока мы не сможем соединить геологические данные и данные кернов льда, которые подтверждают друг друга.
Тектоника изменила океаническую циркуляцию и привела к строительству горных хребтов, подобных Гималаям. Оба фактора повлияли на угольные насосы и принудительный pCO2 в снижение, как показывают прокси и в соответствии с тенденциями GEOCARB. Это снижение рСО2 привело к наблюдаемому похолоданию и подтолкнуло Землю к нынешнему ледниково-межледниковому чередованию.
По ледяным ядрам и прокси мы можем определить, что pCO2 колеблется между 200 и 350 частями на миллион в течение 2.6 миллионов лет и что он внезапно увеличился с 280 до 410 частей на миллион в период между 1850 и 2018 годами.2 движется к беспрецедентным уровням в течение 5 или даже 30 миллионов лет, когда Земля была намного теплее, чем сегодня, и никаких атлантических ледяных шапок не было. Реконструкция температуры и рСО2 может дать нам представление о том, что нас ожидает, если мы не замедлим CO2 выбросы.
На длительных временных масштабах, когда рСО2 увеличивается, потепление стимулирует угольные насосы, тем самым помогая pCO2 уменьшать. Эта отрицательная обратная связь может действовать как геологический термостат. К сожалению это слишком медленно реагировать достаточно быстро, чтобы компенсировать наши быстрые выбросы. В течение десятилетия потепление усугубляет СО2 выпуск в атмосферу. Когда температура повышается, океаны прогреваются и выделяют растворенный СО2 в атмосферу. В течение 2.6 миллионов лет орбита Земли заставляла ледниковые и межледниковые циклы колебания и СО2 был только внутренний положительный отзыв. Сегодня антропогенный СО2 ведет и усиливает продолжающееся потепление.
Геологический термостат углеродного цикла. Знак + означает, что параметры стимулируются увеличением коэффициента, расположенного перед стрелкой. Знак – означает, что параметр ослаблен. Например, угольные насосы уменьшают выбросы CO2 в атмосферу? в то время как вулканические воздействия увеличивают его. Пьер-Анри Блар и Гийом Пэрис
В результате рСО2 средняя температура поверхности уже увеличилась на почти 1 ° C между 1901 и 2012 годами. Поверхность Земли в прошлом была намного теплее, чем сегодня, и в конечном итоге она остынет. Тем не менее, последствия краткосрочных изменений гибельный, В дополнение к более высоким поверхностным температурам экстремальные погодные явления, подкисление океана, таяние льда и повышение уровня моря вот-вот значительно нарушат нашу повседневную жизнь и нанесут вред экосистемам вокруг нас.
Наука о Земле помогает нам понять прошлое нашей планеты. Мы не можем контролировать орбиту Земли, тектонику или океаническую циркуляцию, но мы можем контролировать выбросы парниковых газов. Будущее для всех нас, чтобы строить.
Об авторе
Гийом Пэрис, Géochimiste, Временный поверенный в делах CNRS в Центре исследований в области петрографии и геохимии в Нанси, Университет Лотарингии и Пьер-Анри Блар, Геохронолог и палеоклиматолог, ответственный за исследования CNRS - Центр исследований петрогеологии и геохимии (Нанси) и Лаборатории гляциологии (Брюссель), Университет Лотарингии
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
Книги по этой теме
Изменение климата: что нужно знать каждому
Джозеф Ромм
Основной учебник о том, что будет определяющим вопросом нашего времени, Изменение климата: всем нужно знать® Это ясный обзор науки, конфликтов и последствий нашей потепления планеты. От Джозефа Ромма, главного научного советника National Geographic Годы опасной жизни серия и один из Rolling Stone "100 люди, которые меняют Америку" Изменение климата предлагает удобные для пользователя, строгие с научной точки зрения ответы на самые сложные (и обычно политизированные) вопросы, связанные с тем, что климатолог Лонни Томпсон посчитал «явной и существующей опасностью для цивилизации». Доступно на Amazon
Изменение климата: наука о глобальном потеплении и будущее нашей энергии, второе издание
Джейсон Смердон
Это второе издание Изменение климата является доступным и всеобъемлющим руководством по науке о глобальном потеплении. Изящно проиллюстрированный, текст ориентирован на студентов на разных уровнях. Эдмонд А. Матез и Джейсон Э. Смердон дают широкое, информативное введение в науку, которая лежит в основе нашего понимания климатической системы и влияния человеческой деятельности на потепление нашей планеты. Матез и Смердон описывают роли, которые атмосфера и океан играть в нашем климате, представить концепцию радиационного баланса и объяснить климатические изменения, которые произошли в прошлом. В них также подробно описываются виды деятельности человека, которые влияют на климат, такие как выбросы парниковых газов и аэрозолей и вырубка лесов, а также последствия природных явлений. Доступно на Amazon
Наука об изменении климата: практический курс
Блэр Ли, Алина Бахманн
Наука об изменении климата: практический курс использует текст и восемнадцать практических заданий объяснить и научить науке о глобальном потеплении и изменении климата, о том, как люди несут ответственность, и что можно сделать, чтобы замедлить или остановить скорость глобального потепления и изменения климата. Эта книга является полным, всеобъемлющим руководством по важной экологической теме. Предметы, рассматриваемые в этой книге, включают: как молекулы передают энергию от солнца для нагревания атмосферы, парниковые газы, парниковый эффект, глобальное потепление, промышленная революция, реакция горения, петли обратной связи, связь между погодой и климатом, изменение климата, поглотители углерода, вымирание, углеродный след, переработка и альтернативная энергетика. Доступно на Amazon
От издателя:
Покупки на Amazon идут, чтобы покрыть стоимость привлечения вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, и ClimateImpactNews.com бесплатно и без рекламодателей, которые отслеживают ваши привычки просмотра. Даже если вы нажмете на ссылку, но не купите эти выбранные продукты, все остальное, что вы купите в этом же посещении Amazon, платит нам небольшую комиссию. Никаких дополнительных затрат для вас нет, поэтому, пожалуйста, внесите свой вклад. Вы также можете воспользоваться этой ссылкой использовать в Amazon в любое время, чтобы вы могли помочь поддержать наши усилия.
