Udnyttelse af fossile brændstoffer udsender CO₂, som er den vigtigste årsag til den globale opvarmning. Zbynek Burival / Unsplash, CC BY

Klimaændringer er måske det mest presserende emne i vores tid, både politisk og med hensyn til liv på Jorden. Der er stigende opmærksomhed på, at det globale klima er et anliggende til offentlig handling.

I 11,500 år er atmosfærisk kuldioxid (CO₂) koncentrationer svævede omkring 280 ppm (den præindustrielle “normale”) med en gennemsnitlig overfladetemperatur omkring 15 ° C. Siden den industrielle revolution er dette niveau steget kontinuerligt og nået 410 ppm i 2018. Geovidenskaben med deres fokus på tidsskalaer op til milliarder af år er unikt udstyret til at gøre ekstremt klart, hvor pludseligt industrisamfund har ændret sig og ændrer Jordens klima.

Klima, drivhusgasser og CO₂

Den vigtigste motor i Jordens klima er solen. Vores stjerne leverer en gennemsnitlig overfladekraft på 342 W / m² pr. år (omtrent det med en hårtørrer for hver kvadratmeter af planeten). Jorden absorberer ca. 70% af dette og reflekterer resten. Hvis dette var den eneste klimamekanisme, ville gennemsnitstemperaturen være -15 ° C (under frysepunktet for vand, 0 ° C). Livet ville sandsynligvis være umuligt. Heldigvis udsendes en del af den absorberede energi som infrarød stråling, som i modsætning til synligt lys interagerer med drivhusgasserne (GHG'er), der findes i atmosfæren for at udstråle varme tilbage mod Jordoverfladen. Denne drivhuseffekt opretholder i øjeblikket vores gennemsnitstemperatur omkring 15 ° C.

De primære drivhusgasser er vanddamp og det meget diskuterede CO₂. Kuldioxid bidrager med op til 30% af den samlede drivhuseffekt, vanddamp giver ca. 70%. CO₂har dog den samlede opvarmningskraft, som vanddamp ikke gør. Vanddamp i atmosfæren har en meget kort opholdstid (fra timer til dage), og dens koncentration kan kun stige, hvis temperaturen stiger. CO₂ holder sig i atmosfæren i 100 år, og dens koncentration kontrolleres ikke udelukkende af temperaturen. CO₂ er således i stand til udløse opvarmning: hvis CO₂ koncentration stiger, gennemsnitstemperaturen, uanset dens egen tendens, vil stige.

Lignende indhold

Den sidste gang Jorden blev denne varme flodheste, der strejfede rundt i Storbritannien

Matt Canavan foreslog, at det kolde snap betyder, at global opvarmning ikke er reel. Vi bryder dette og 2 andre klimamyter

CO₂-niveauer og klimaændringer: Er der virkelig en kontrovers?

Carbon synker

Det er således afgørende at forstå, hvordan atmosfærisk CO₂ er reguleret. Over geologiske tidsforløb (100,000 + år) er vulkangasser den primære kilde til CO₂, i gennemsnit 0.4 milliarder tons CO₂ pr. år (0.4 GtCO₂/ Y). Men CO₂ ikke bare uendelig ophobes i atmosfæren. Det flyder ind og ud takket være andre miljøprocesser og opbevares i reservoirer, der kaldes kulstofdræn.

Havet indeholder for det ene 50 gange mere kulstof end atmosfæren. CO₂ opløst i havet kan let frigøres mod atmosfæren, mens kun geologiske dræn holder CO₂ væk fra atmosfæren på geologiske tidsplaner.

Forenklet geologisk kulstofcyklus. Vaskene (sorte) viser sedimentationen af ​​organisk stof og koblingen af ​​karbonat med ændringssyntesen. De er imod (grå) kilder: vulkaner i mere end 4 milliarder år og termoindustrielle menneskelige aktiviteter i 150 år. G. Paris

Den første geologiske vask er sedimentært organisk stof. Levende organismer indeholder organisk kulstof, der er bygget af atmosfærisk CO₂ ved fotosyntese, og døde organismer sendes ofte til bunden af ​​havet, søer og sumpe. Enorme mængder af organisk kulstof akkumuleres således over tid i marine og kontinentale sedimenter, hvoraf nogle til sidst omdannes til fossile brændstoffer (olie, gas og kul).

Kalkholdige klipper er den anden geologiske kulstofvaske. Klipper som granitter eller basalter er forvitret ved overfladevand, vask af calcium og bikarbonationer væk til havet. Marine organismer bruger disse til at bygge hårde dele lavet af calciumcarbonat. Når deponeret i bunden af ​​havet, sekvenseres calciumcarbonat til sidst som kalksten.

Lignende indhold

Nyt bevis viser, at opvarmningskræfter verdens is til tilbagetog

Ny landhøjde metrisk øger risiko for havoverfladen

Sockeye-laks rejser hjem et år tidligt

Afhængig af estimaterne indeholder disse to dræn samlet 50,000 til 100,000 gange mere kulstof end den nuværende atmosfære.

Jordens atmosfære over tid

Mængden af ​​CO₂ i Jordens atmosfære har varieret meget. Årtier af forskning giver os mulighed for at tegne hovedlinjerne i historien, der begynder efter Jorden var fuldt dannet 4.4 milliarder år siden.

Jordens tidlig atmosfære var ekstremt rig på CO₂ (op til 10,000 gange moderne niveauer), mens ilt (O₂) var knap. I løbet af det arkæiske (3.8 til 2.5 milliarder år siden) blomstrede livet først, de første kontinenter byggede op. Vejret begyndte at trække CO₂ ud af atmosfæren. Udviklingen af ​​fotosyntese bidrog til fald i atmosfærisk CO₂, mens du løfter O₂ niveauer i løbet af Store iltgenerationfor ca. 2.3 milliarder år siden. CO₂ koncentrationen faldt til "kun" 20 til 100 gange det præindustrielle niveau, aldrig for at vende tilbage til koncentrationen af ​​Jordens tidligste år.

To milliarder år senere ændrede kulstofcyklussen. Mod den sene Devonian-early Carboniferous (for ca. 350 millioner år siden), CO₂ koncentrationen var omkring 1,000 ppm. Pattedyr eksisterede ikke. Karplanter, der var i stand til at syntetisere lignin, optrådte under Devonian og spredte sig. lignin er et molekyle, der er modstandsdygtigt over for mikrobiel nedbrydning, der gjorde det muligt for massive organiske kulstoflagre at opbygge sig som kul over millioner af år. Kombineret med forvitring af Hercynian-området (hvis rester findes i det franske Massif Central eller Appalachians i USA) trak organisk kulstofbegravelse atmosfærisk CO₂ ned til niveauer svarende til (eller lavere end) i dag og genereret en store istid mellem 320 og 280 millioner år siden.

Udbrud af vulkanen Bromo på øen Java (2011). På en geologisk tidsskala spiller vulkaner en rolle i CO₂-cyklussen. Marc Szeglat / Unsplash

Ved afslutningen af ​​Jurassic (145 millioner år siden) var pendelen imidlertid svingt. Dinosaurer hersker over jorden, pattedyr udviklede sig, tektonisk aktivitet steg og Pangea (det sidste superkontinent) flået fra hinanden. CO₂ øget til 500 til 2,000 ppm, og forblev på høje niveauer og opretholdt et varmt drivhusklima i 100 millioner år.

Fra 55 millioner år afkøles Jorden som CO₂ er faldet, især efter Himalaya-løftet og en efterfølgende stigning i vejrforhold og organisk kulstofsedimentering. Evolution fortsætter med, at hominider vises 7 millioner år siden. Ved 2.6 millioner år trådte Jorden ind i en ny tilstand, der var kendetegnet ved en skifte af is- og mellemglaciale perioder i et regelmæssigt tempo ledet af Jordens orbitalparametre og forstærket af den kortere kulstofcyklus. CO₂ nåede sit præindustrielle niveau 11,500 år siden, da Jorden trådte ind i den seneste interglacial fase.

En ny historie: Den industrielle revolution

Indtil det 19th århundrede var historien om atmosfærisk kulstof og Jordens klima en historie om geologi, biologi og evolution. Historien ændrede sig kraftigt efter den industrielle revolution, da moderne mennesker (Homo sapiens), der sandsynligvis dukkede op 300,000 år siden, begyndte at udvinde og brænde fossile brændstoffer i massiv skala.

Ved 1950 tilføjer CO₂ til atmosfæren gennem forbrænding af fossilt brændstof var allerede gennemprøvetVia isotopisk signatur af CO₂ molekyler (kendt som "Suess" -effekt). I slutningen af ​​1970'erne observerede klimaforskere a hurtig drift mod varmere samlede temperaturer. IPCC, oprettet i 1988, viste i 2012, at gennemsnitstemperaturen var steget med 0.9 ° C siden 1901. Denne ændring kan virke beskeden i forhold til den sidste nedbrydning, hvor gennemsnitstemperaturen steg med ca. 6 ° C i 7,000 år, men den er mindst 10 gange hurtigere.

Den gennemsnitlige temperatur klatrer fortsat, og naturlige parametre som solaktivitet eller vulkanisme kan ikke forklare en sådan hurtig opvarmning. Årsagen er utvetydigt menneskelig tilføjelse af drivhusgasser til atmosfæren, og lande med høj indkomst afgiver mest CO₂ pr. indbygger.

Hvordan vil vores historie ende?

Industrisamfund brændte omkring 25% af jordens fossile brændstoffer inden for 160 år og vendte brat en naturlig flux, der lagrede kulstof væk fra atmosfæren. Denne nye menneskeskabte flux er i stedet tilføje 28 Gt CO₂ pr. År, 50 gange mere end vulkaner. Naturlig geologisk sekvestrering kan ikke kompensere og atmosfærisk CO₂ fortsætter med at stige.

Lignende indhold

Hvad forårsagede "pausen" i globale gennemsnitlige overfladetemperaturer?

Ekstremer med global Heat Bring Tipping Points tættere

Globale temps fortsætter med at svæve opad, da NOAA bekræfter juli 2019 var den hotteste måned siden poster begyndte i 1880

konsekvenser er nært forestående, talrige og dystre: ekstreme vejrbegivenheder, stigning i havniveau, gletscher tilbagetog, forsuring af havet, forstyrrelser i økosystemet og udryddelser. Jorden selv har overlevet andre katastrofer. Selvom den nuværende opvarmning overgår mange arts muligheder for at tilpasse sig, vil livet fortsætte. Det er ikke planeten, der står på spil. I stedet er det menneskets samfunds fremtid og bevarelsen af ​​de nuværende økosystemer.

Mens jordvidenskaberne ikke kan levere løsninger til at tænke over de nødvendige ændringer i vores opførsel og forbrug af fossile brændstoffer, kan og skal de bidrage til viden og kollektiv bevidsthed om den aktuelle globale opvarmning.

Om forfatteren

Guillaume Paris, Géochimiste, chargé de recherche CNRS au Centre de recherches pétrographiques og géochimiques de Nancy, Université de Lorraine og Pierre-Henri Blard, Géochronologue et paléoclimatologue, chargé de recherches CNRS - Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (Nancy) og Laboratoire de glaciologie (Bruxelles), Université de Lorraine

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

Klimaændringer: Hvad alle har brug for at vide

af Joseph Romm
Den væsentligste grundmand til, hvad der vil være det afgørende spørgsmål i vores tid, Klimaændringer: Hvad alle har brug for at vide® er et klart øje overblik over videnskaben, konflikterne og implikationerne af vores opvarmende planet. Fra Joseph Romm, Chief Science Advisor for National Geographic's År med at leve farligt -serien og en af ​​Rolling Stone's "100 mennesker, der skifter Amerika," Climate Change tilbyder brugervenlige, videnskabeligt strenge svar på de mest vanskelige (og ofte politiserede) spørgsmål omkring, hvad klimatolog Lonnie Thompson har betragtet som "en klar og nuværende fare for civilisationen." Fås på Amazon

Klimaændringer: Videnskaben om global opvarmning og vores energi fremtid 2. udgave Udgave

af Jason Smerdon
Denne anden udgave af Climate Change er en tilgængelig og omfattende guide til videnskaben bag global opvarmning. Smukt illustreret er teksten rettet mod studerende på forskellige niveauer. Edmond A. Mathez og Jason E. Smerdon giver en bred, informativ introduktion til videnskaben, der ligger til grund for vores forståelse af klimasystemet og virkningerne af menneskelig aktivitet på opvarmningen af ​​vores planet. Mathez og Smerdon beskriver de roller, som atmosfæren og havet leg i vores klima, introducer begrebet strålingsbalance og forklar klimaændringer, der skete i fortiden. De detaljerer også de menneskelige aktiviteter, der har indflydelse på klimaet, såsom drivhusgas- og aerosolemissioner og afskovning, samt virkningerne af naturfænomener.  Fås på Amazon

Videnskaben om klimaforandringer: et praktisk kursus

af Blair Lee, Alina Bachmann
Videnskaben om klimaændringer: Et hands-on-kursus bruger tekst og atten praktiske aktiviteter at forklare og lære videnskaben om global opvarmning og klimaændringer, hvordan mennesker er ansvarlige, og hvad der kan gøres for at bremse eller stoppe frekvensen for global opvarmning og klimaændringer. Denne bog er en komplet, omfattende guide til et væsentligt miljøemne. Emner, der er dækket af denne bog, inkluderer: hvordan molekyler overfører energi fra solen til at varme atmosfæren, drivhusgasser, drivhuseffekten, global opvarmning, den industrielle revolution, forbrændingsreaktionen, feedback-løkker, forholdet mellem vejr og klima, klimaændringer, kulstofdræn, udryddelse, kulstofaftryk, genbrug og alternativ energi. Fås på Amazon

Fra udgiveren:
Køb på Amazon går til at bekæmpe omkostningerne ved at bringe dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uden omkostninger og uden annoncører, der sporer dine browservaner. Selv hvis du klikker på et link, men ikke køber disse valgte produkter, betaler alt andet, du køber i det samme besøg på Amazon, en lille provision. Der er ingen ekstra omkostninger for dig, så vær venlig at bidrage til indsatsen. Du kan også bruge dette link at bruge til Amazon når som helst, så du kan hjælpe med at støtte vores indsats.