Forholdet mellem atmosfærisk CO2 niveauer og klimaændringer opfattes ofte som et kontroversielt emne. Mens der ikke er nogen reel uenighed blandt klimaforskere - omkring 90 % er helt enig i, at menneskelig aktivitet tydeligvis er ansvarlig for klimaændringer - næsten ikke i 2016 i USA 50% af offentligheden kom til samme konklusion. Tilføjet til den generelle forvirring hævder meget aktive "afslag på klimaændringer", at temperaturen har udviklet sig uafhængigt af CO2 atmosfæriske koncentrationer gennem Jordens historie, og det er derfor dagens stigende CO2 niveauer er ikke et problem.
Så fik forskere historien forkert? Nej. CO2 har længe bidraget til at kontrollere Jordens klima, og dens stigende koncentration i atmosfæren og havene er en stor trussel mod menneskeheden.
Sammen med solaktivitet , albedo, drivhusgasser er en vigtig del af Jordens strålende budget og udøver en stærk kontrol på overfladetemperaturen. Selvom vanddamp er den primære drivhusgas på Jorden, CO2 henleder meget mere opmærksomhed, fordi det aktivt kan føre til klimaændringer.
Desværre leverer menneskelig aktivitet CO2 til atmosfæren med en hastighed 70 gange større end alle vulkaner på Jorden kombineret. Som et resultat af atmosfærisk CO2 koncentration (eller pCO2) stiger, og jordoverfladen varmes op i et tempo, som ingen naturlig faktor kan forklare.
Vi ved, at CO2 er en temperaturregulering, og vi kan demonstrere det på forskellige måder. En af dem er gennem udforskningen af Jordens historie.
Nordamerika fra Suomi med lavt kredsløb. NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring
Klima og temperatur gennem geologiske tider
Ved hjælp af klipper, fossiler og deres kemiske og fysiske egenskaber har geovidenskabsfolk rekonstrueret varme og kolde perioder gennem Jordens historie. At demonstrere forbindelsen mellem klima, temperatur og pCO2 for millioner af år siden, er vi nødt til at rekonstruere hver af dem uafhængigt. For at gøre dette bruger vi klimatiske optagere, der kaldes “proxies”.
Den isotopiske sammensætning af oxygenatomer, skrevet ?¹?O, målt i ældgamle kalkskaller, er en af dem. Det giver os mulighed for at rekonstruere tidligere havvandstemperaturer med en velkendt grad af usikkerhed, der afhænger af analytisk præcision, og hvordan parametre som havvand ¹?O, saltholdighed og pH påvirker også ?¹?O af skaller.
Fordi geologisk historie påvirker klipper og deres signaler, jo længere vi går tilbage i tiden, jo større er usikkerheden. Vi kombinerer således forskellige fuldmagter og formulerer hypoteser, der konstant forbedres med mange års forskning. Etablering af sådanne rekonstruktioner er en langsom, kompliceret (til tider smertefuld) proces, men de bliver mere og mere pålidelige hvert år, når usikkerheden falder. Hvis usikkerhederne er for store, er fortolkningerne afhængige af parsimoni: den enkleste model skal betragtes som den mest sandsynlige. Det, der betyder noget, er, at forskere ved, hvordan man estimerer usikkerheder og deler dem.
Overordnet set stemmer havvandstemperaturrekonstruktioner overens med geologiske observationer af klimahistorien: store istider falder sammen med lavere global temperatur. Især indikerer ?¹?O en konstant køling fra 50 millioner år og fremefter, hvilket fører til det præindustrielle klima.
GEOCARB (version III) rekonstruktion af pCO? (gul, et point hvert 10. million år) og gennemsnitlig tropisk havoverfladetemperatur fra ?¹?O af karbonater korrigeret for havvands pH-ændringer, forudsat at ingen ?¹?O ændringer for havvand (rød) sammenlignet med geologisk begrænsede kolde perioder (lyseblå) og istider (mørkeblå). G. Paris efter Royer og Beerling (2004) og Berner og Khotavala (2011), Forfatter leveret
Historien om pCO2
Der findes fuldmagter for pCO2 såvel. For eksempel paleontologer tæl stomata - åbninger gennem hvilke planter indånder, udveksler fugt og optager CO2 til fotosyntese - på fossile blade. Jo mere CO2 er rigeligt, færre stomata er krævet. En faktor, der tilføjer en grad af usikkerhed, er, at planter har færre stomata under tørre klimaer og mere under fugtigt.
Fossile blade er sjældne og atmosfæriske pCO2 data er sparsomme for gamle perioder af Jorden. I mangel af (tilstrækkelige) data hjælper numerisk modellering med at forklare data med en globalt sammenhængende tilgang, der respekterer de grundlæggende fysiske love. En af de mest berømte er GEOCARB, en geologisk kulstofcyklusmodel udviklet til at rekonstruere pCO2 historie af Robert Berner og hans kolleger.
På tidsplaner større end 100,000 årpCO2 tilføjes primært fra vulkaner og går tabt gennem to kulstofpumper: den biologiske pumpe og carbonatpumpen.
Under fotosyntesen optager planter og alger CO2 at opbygge deres organiske stof. Når de dør, er dette CO2 kan blive fanget i sedimenter. Dette er den biologiske pumpe. Carbonatpumpen er forbindelsen mellem forvitring af kontinenter og bundfældning af carbonatsten. CO2 syrner overfladevand, der opløser klipper. Opløste elementer vaskes i havet, hvor de bruges til at bygge kalkholdigt materiale såsom skaller eller koraller, der til sidst bliver kalksten. År efter år gemmer disse pumper CO2 væk fra atmosfæren.
Tidligere kunne vulkaner have været mere eller mindre aktive; kontinenter var forskellige steder, der påvirkede kulstofpumperne. Berner og kolleger kvantificerede, hvordan den ellers kendte udvikling af disse parametre påvirkede kulstofcyklussen og derfor atmosfærisk pCO2. De vidste og viste deres modelusikkerhed. Deres resultater skal præsenteres med en estimeringskonvolut, ikke som en given værdi.
Tider med højere pCO2 er varme perioder. Omvendt, fald i atmosfærisk CO2 indhold udløste glaciale perioder, som f.eks. i den kulstofholdige og moderne istid, med den mulige undtagelse af Hirnantian (for 445 millioner år siden). Nye modeller antyder, at den tektoniske konfiguration for denne fjerntliggende periode spillede en bestemt rolle.
Hvordan mennesker hurtigt påvirker klimaet
Temperatur og pCO? rekonstruktioner for de sidste 66 My. Temperaturer beregnes ved hjælp af ?¹?O af carbonater og er repræsenteret uden deres usikkerhed. pCO'en? rekonstruktion er baseret på syv forskellige fuldmagter, der er enige inden for deres respektive usikkerheder. Beerling og Royer, 2011., Forfatter leveret
I den periode, der begyndte på det tidspunkt, hvor dinosaurerne blev udryddet (en relativt nylig for 66 år siden), kan geologer stole på mange temperaturer og CO.2 fuldmagter ud over ?¹?O eller fossile blade. Jo tættere vi kommer på vores æra, jo flere proxyer er der og jo færre usikkerheder er der, indtil vi kan forbinde geologiske data og iskernedata, der understøtter hinanden.
tektonik ændret oceanisk cirkulation og førte til opførelsen af bjergkæder som Himalaya. Begge faktorer påvirkede kulstofpumperne og tvungen pCO2 til falde, som vist ved fuldmægtige og i overensstemmelse med GEOCARB-tendenser. Dette fald i pCO2 førte til den observerede afkøling og kørte Jorden til den nuværende is / interglacial veksling.
Vi kan bestemme ud fra iskerner og proxier, hvilken pCO2 har svinget mellem 200 og 350 ppm i 2.6 millioner år, og at det pludselig steg fra 280 til 410 ppm mellem 1850 og 2018. pCO2 går mod niveauer, der er hidtil uset i 5 eller endda 30 millioner år, da Jorden var meget varmere end i dag, og ingen atlantiske iskapper var til stede. Rekonstruktioner af temperatur og pCO2 kan tilbyde os et indblik i, hvad der ligger foran os, hvis vi ikke bremser CO2 emissioner.
På lang tid skalaer, når pCO2 øges, opvarmning stimulerer kulstofpumperne og hjælper derved pCO2 at formindske. Denne negative feedback kan fungere som en geologisk termostat. Desværre er det det for langsomt at reagere hurtigt nok til at kompensere for vores hurtige emissioner. På tidsplanen for et årti forværrer opvarmningen CO2 frigivelse til atmosfæren. Når temperaturen stiger, opvarmes oceanerne og frigiver opløst CO2 til atmosfæren. I 2.6 millioner år er glaciale og interglaciale cykler blevet tvunget af Jordens orbital udsving og CO2 var kun en intern positiv feedback. I dag antropogent CO2 fører og forstærker den igangværende opvarmning.
Kulstofcyklus geologisk termostat. + betyder, at parametrene stimuleres af en forøgelse af faktoren placeret før pilen. – betyder, at parameteren er dæmpet. For eksempel reducerer kulstofpumper atmosfærisk CO? mens vulkanske input øger det. Pierre-Henri Blard og Guillaume Paris
Som et resultat af pCO2 stigning, er den gennemsnitlige overfladetemperatur allerede steget med næsten 1 ° C mellem 1901 og 2012. Jordoverfladen har været meget varmere end i dag i fortiden, og den vil til sidst køle af. Imidlertid er konsekvenserne af de kortsigtede ændringer katastrofal. Ud over højere overfladetemperaturer, ekstreme vejrbegivenheder, forsuring af havet, issmeltning og stigning i havoverfladen er ved at forstyrre vores dagligdag markant og skader økosystemerne omkring os.
Jordvidenskab hjælper os med at forstå fortiden på vores planet. Vi kan ikke kontrollere Jordens kredsløb, tektonik eller oceancirkulation, men vi kan kontrollere vores drivhusgasemissioner. Fremtiden er for os alle at bygge.
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, , 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.
