Капли поднимаются из вентиляционного отверстия шампанского на дне океана на Марианских островах. Жидкости для вентиляции с сайта содержат растворенный углекислый газ. NOAA Ocean Explorer
По мере того, как растет беспокойство по поводу антропогенного изменения климата, многие ученые оглядываются через историю Земли на события, которые могут пролить свет на происходящие сегодня изменения. Анализ того, как климатическая система планеты изменилась в прошлом, улучшает наше понимание того, как она может вести себя в будущем.
Из этих исследований теперь ясно, что резкие потепления встроенный в климатическую систему Земли, Они произошли, когда нарушения в хранении углерода на поверхности Земли выпустили парниковые газы в атмосферу. Один из главных вызовов для климатологи вроде меня заключается в том, чтобы определить, откуда появились эти выпуски до того, как появились люди, и что вызвало их. Важно отметить, что мы хотим знать, может ли такое событие произойти снова.
В недавно опубликованном исследовании мои коллеги Кэти Харазин, Надин Крупински и я обнаружил, что в конце последней ледниковой эры, около 20,000 лет назад, углекислый газ был выпущен в океан из геологических резервуаров расположен на морском дне, когда океаны начали нагреваться.
Этот вывод является потенциальным изменением игры. Природные резервуары углерода в современном океане могут быть снова нарушены, что может привести к серьезным последствиям для океанов Земли и климата.
За прошедшие 800,000 годы Земля вращалась между ледниковыми периодами (низшими точками) и теплыми межледниковыми периодами. Но нынешнее потепление климата происходит гораздо быстрее, чем прошлые потепления. НАСА
Прошлое - это пролог
Одним из наиболее известных примеров быстрого потепления, вызванного выделением геологического углерода, является Палеоцен-эоцен Термический максимумили PETM, крупное событие глобального потепления, которое произошло около 55 миллион лет назад. Во время PETM Земля нагрелась от 9 до 16 градусов по Фаренгейту (от 5 до 9 градусов по Цельсию) в течение примерно 10,000 лет.
Климатологи теперь считают, что ПЭТМ аналог экологических изменений, происходящих сегодня, ПЭТМ происходил в течение более длительного периода и без участия человека, но это показывает, что в климатической системе существует нестабильность, если углерод из геологических резервуаров выделяется быстро.
Ученые также знают, что уровень углекислого газа в атмосфере быстро вырос в конце каждый из позднего плейстоценового ледникового периода, помогая согреть климат. Во время последнего эпизода потепления, 17,000 лет назад, Земля нагрелась от 9 до градусов 13 по Фаренгейту (от 5 до 7 градусов по Цельсию).
Термический максимум палеоцен-эоцена настолько разогрел планету, что тропические дождевые леса простирались на север до Арктики.
Тем не менее, сотни научных исследований не смогли установить, что вызвало быстрое увеличение углекислого газа, который закончился каждый ледниковый период. Исследователи соглашаются, что океан должен быть вовлечен, потому что он действует как большой конденсатор углерода, регулируя количество углерода, который находится в атмосфере, Но они все еще ищут подсказки, чтобы понять, что влияет на количество углерода в океане во время резких изменений климата.
Озера на дне океана
За последние два десятилетия ученые океана обнаружили, что существуют резервуары жидкой и твердой двуокиси углерода, накапливающиеся на дне океана, в скалах и отложениях на окраинах активных гидротермальные жерла, В этих местах вулканическая магма изнутри Земли встречается с перегретой водой, образуя потоки обогащенных углекислым газом жидкостей, которые фильтруются через трещины в земной коре, мигрируя вверх к поверхности.
Когда шлейф этой жидкости встречается с холодной морской водой, углекислый газ может затвердеть в форме, называемой гидратом. Гидрат образует колпачок, который удерживает углекислый газ в породах и отложениях и удерживает его от попадания в океан. Но при температурах выше примерно 48 градусов по Фаренгейту (9 градусов по Цельсию) гидрат будет плавиться, выпуская плавучую жидкость или газообразный углекислый газ непосредственно в вышележащую воду.
До сих пор ученые документировали запасы жидкой и гидратной двуокиси углерода в западной части Тихого океана около Тайваня и в Эгейское море, В более мелких водах, где температура в океане теплее, а давление ниже, исследователи обнаружили чистый углекислый газ исходящий непосредственно из отложений в виде газа и поднимаясь на поверхность океана.
Почти донные пузырьки углекислого газа поднимаются из отложений, которые покрывают активную гидротермальную систему в западной части тропического Тихого океана. Фотографии Роя Прайса любезно предоставлены Яном Амендом, CC BY-ND
Дикая карта климата
Эти открытия меняют понимание учеными морской углеродной системы. Климатологи не включили глубоководные резервуары углерода в существующие модели, которые исследуют потенциальные последствия будущего потепления, потому что мало известно о размерах и распределении этих источников углерода.
Фактически, практически нет данных, которые документируют, сколько диоксида углерода в настоящее время выбрасывается из этих резервуаров в океан. Это делает геологическую историю критически важной: это подтверждает, что эти типы резервуаров обладают способностью выделять огромное количество углерода, когда они нарушаются.
Аналогичные резервуары углерода были также обнаружены в земной среде. В 1979 Индонезийский вулкан Дьенг удушенные люди 142 когда он выпустил почти чистый углекислый газ. В 1986, резервуаре с углекислым газом на дне озера Ниос в Камеруне извергался, убив 1,700 местных жителей и сотни животных.
Корова задохнулась от углекислого газа в результате извержения на озере Ньос 1986. USGS / Джек Локвуд
Углекислый газ также выделяется вокруг Мамонтовой горы в Калифорнии, в местах, где магма поднимается сквозь земную кору и глохнет на небольших глубинах. Высокие концентрации углекислого газа в почве имеют убил более 100 акров деревьев, Ученые работают, чтобы идентифицировать и охарактеризовать другие участки на земле где такие релизы могут произойти.
Гораздо сложнее определить количество углекислого газа, хранящегося в океанских резервуарах. Обширные районы морского дна содержат места активного вулканизма и гидротермальной вентиляции, но ученые практически ничего не знают о том, сколько углекислого газа накапливается в окружающих породах и отложениях. На мой взгляд, необходимо срочно изучить морские условия, в которых, вероятно, накапливается углекислый газ, а затем оценить, насколько они подвержены дестабилизации.
Потепление океанов, повышение риска
Это не усилия, которые следует отложить. Мировой океан быстро нагревается, и климатические модели прогнозируют, что они будут нагреваться быстрее всего около полюсов, где образуются глубокие течения, которые нести согревающие воды вниз от поверхности.
По мере того как эти теплые воды погружаются в океан, они переносят избыточное тепло в места, где могут образовываться резервуары с диоксидом углерода. Эти теплые воды в конечном итоге дестабилизируют гидратные уплотнения, которые удерживают жидкий углекислый газ в ловушке.
Очень большой, медленный ток, называемый термохалинной циркуляцией, переносит теплую воду в полярные регионы Земли, где охлаждается и опускается в глубокие океаны. Мапото / Риккардо Праветтони через ГРИД-Арендал, CC BY-ND
Один из таких резервуаров встречается в западной части Тихого океана к западу от Окинавская впадина в Восточно-Китайском море. Температура донных вод в этом месте составляет от 37 до 39 градусов по Фаренгейту (от 3 до 4 градусов по Цельсию), что означает, что гидратный колпак находится в пределах примерно 4-5 градусов по Цельсию от его точки плавления.
Важно отметить, что теплые гидротермальные жидкости поднимаются из-под резервуара с углекислым газом к поверхности. По мере того как океаны продолжают нагреваться, разница температур между холодными водами океана и более теплыми гидротермальными жидкостями будет уменьшаться. Это приведет к разжижению гидрата, потенциально до такой степени, что он больше не будет препятствовать выходу жидкой двуокиси углерода.
До настоящего времени не проводилось никаких исследований, чтобы оценить, являются ли эти океанические резервуары углекислого газа уязвимыми для повышения температуры океана. Но доисторическая история Земли ясно демонстрирует, что геологические резервуары могут быть дестабилизированы - и что, когда они есть, это приводит к быстрому увеличению углекислого газа в атмосфере и глобальному потеплению. На мой взгляд, это представляет собой важный неизвестный риск, который нельзя игнорировать.
Об авторе
Лоуэлл Д. Стотт, профессор, Университет Южной Калифорнии - Колледж писем, искусств и наук Дорнсайда
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 пройдите по этой ссылке использовать в Amazon в любое время, чтобы вы могли помочь поддержать наши усилия.
