Dråber stiger fra Champagne udluftning på havbunden på Marianerne. Væsker, der udledes fra stedet, indeholder opløst kuldioxid. NOAA Ocean Explorer

Når der vokser bekymring over menneskeskabte klimaændringer, ser mange forskere tilbage gennem Jordens historie til begivenheder, der kan kaste lys over ændringer, der sker i dag. At analysere, hvordan planetens klimasystem har ændret sig i fortiden, forbedrer vores forståelse af, hvordan den kan opføre sig i fremtiden.

Det er nu klart fra disse undersøgelser, at pludselig opvarmning er begivenheder indbygget i Jordens klimasystem. De er sket, når forstyrrelser i kulstoflagring ved jordoverfladen frigav drivhusgasser i atmosfæren. En af de store udfordringer for klimaforskere som mig er at bestemme, hvor disse frigivelser kom fra, før mennesker var til stede, og hvad der udløste dem. Det er vigtigt, at vi vil vide, om en sådan begivenhed kunne ske igen.

I en for nylig offentliggjort undersøgelse, mine kolleger Katie Harazin, Nadine Krupinski og jeg opdagede, at i slutningen af ​​den sidste istid, for ca. 20,000 år siden, var kuldioxid frigivet i havet fra geologiske reservoirer placeret på havbunden, når verdenshavene begyndte at varme.

Denne konstatering er en potentiel spiludveksler. Naturligt forekommende reservoirer af kulstof i det moderne hav kunne igen forstyrres med potentielt alvorlige effekter på Jordens oceaner og klima.

Jorden har cyklet mellem istiden (lave punkter) og varme mellemliggende perioder i løbet af de sidste 800,000 år. Men den nuværende klimatiske opvarmning forekommer meget hurtigere end tidligere opvarmningsbegivenheder. NASA

Fortiden er prolog

Et af de mest kendte eksempler på en hurtig opvarmning forårsaget af frigivelse af geologisk kulstof er Paleocene-eocen termisk maksimum, eller PETM, en større global opvarmningsbegivenhed, der fandt sted for omkring 55 millioner år siden. I løbet af PETM opvarmede Jorden med 9 til 16 grader Fahrenheit (5 til 9 grader Celsius) inden for ca. 10,000 år.

Klimaforskere betragter nu PETM som en analog til miljøændringer, der finder sted i dag. PETM skete over en længere periode og uden menneskelig involvering, men det viser, at der er en iboende ustabilitet i klimasystemet, hvis kulstof fra geologiske reservoirer frigøres hurtigt.

Videnskabsmænd ved også, at atmosfæriske kuldioxidniveauer steg hurtigt i slutningen af hver af de sene Pleistocene-istider, med til at opvarme klimaet. Under den seneste opvarmningsepisode, 17,000 år siden, blev Jorden opvarmet med 9 til 13 grader Fahrenheit (5 til 7 grader Celsius).

Paleocene-Eocene Thermal Maximum opvarmede planeten så dramatisk, at tropiske regnskove strækkede sig nordpå til Arktis.

{vembed Y=ldLBoErAhz4}

Dog har hundreder af videnskabelige studier ikke kunnet konstatere, hvad der forårsager de hurtige stigninger i kuldioxid, der sluttede hver istid. Forskere er enige om, at havet skal involveres, fordi det fungerer som en stor kulstofkondensator, regulering af mængden af ​​kulstof, der bor i atmosfæren. Men de søger stadig efter spor for at forstå, hvad der påvirker mængden af ​​kulstof i havet under pludselige klimaændringer.

Søer på havbunden

I løbet af de sidste to årtier har havforskere opdaget, at der er reservoirer af flydende og fast kuldioxid akkumuleret i bunden af ​​havet, inden for klipperne og sedimenterne i udkanten af ​​aktive hydrotermiske ventilationskanaler. På disse steder mødes vulkansk magma inde fra Jorden overophedet vand, hvilket producerer huler af kuldioxidrige væsker, der filtrerer gennem spalter i jordskorpen og vandrer opad mod overfladen.

Når en plume af denne væske møder koldt havvand, kan kuldioxid størkne til en form kaldet hydrat. Hydratet danner en hætte, der fælder kuldioxid inde i klipperne og sedimenterne og forhindrer det i at komme ind i havet. Men ved temperaturer over nogenlunde 48 grader Fahrenheit (9 grader Celsius), vil hydrat smelte og frigive flydende væske eller gasformigt kuldioxid direkte i det overliggende vand.

Forskere har hidtil dokumenteret reservoirer af flydende og hydrat kuldioxid i det vestlige Stillehav nær Taiwan og i Ægæiske Hav. I lavere farvande, hvor havtemperaturerne er varmere og trykket er lavere, har forskerne observeret rent kuldioxid der stammer direkte fra sedimenter som en gas og stiger til havets overflade.

Næsten ren kuldioxidbobler stiger fra sedimenter, der tæpper et aktivt hydrotermisk system i det vestlige tropiske Stillehav. Fotos af Roy Price, takket være Jan Amend, CC BY-ND

Et vilde kort med klima

Disse opdagelser ændrer forskernes forståelse af det marine kulstofsystem. Klimaforskere har ikke inkluderet dybhavs-kulstofreservoirer i nuværende modeller, der undersøger de potentielle virkninger af den fremtidige opvarmning, fordi der ikke er kendt lidt om størrelsen og distributionen af ​​disse kulstofkilder.

Der er faktisk næsten ingen data, der dokumenterer, hvor meget kuldioxid der i øjeblikket frigøres fra disse reservoirer i havet. Dette gør den geologiske historie kritisk vigtig: Det bekræfter, at disse typer reservoirer har kapacitet til at frigive store mængder kulstof, når de forstyrres.

Analoge kulstofreservoirer er også blevet identificeret i terrestriske miljøer. I 1979, Indonesiens Dieng-vulkan kvalt 142 mennesker da det frigav næsten rent kuldioxid. I 1986, et kuldioxidreservoir i bunden af ​​søen Nyos i Kamerun brød ud, dræbte 1,700 lokale landsbyboere og hundreder af dyr.

Ko kvalt af kuldioxid i 1986 Nyos-udbruddet. USGS / Jack Lockwood

Kuldioxid udluftes også omkring Mammoth Mountain, Californien, på steder, hvor magma stiger gennem jordskorpen og boder i lave dybder. Høje koncentrationer af kuldioxid i jorden har dræbte mere end 100 hektar træer. Forskere arbejder på at identificere og karakterisere andre steder på land hvor sådanne udgivelser kunne forekomme.

Det er meget mere udfordrende at kvantificere kuldioxid, der er lagret i havreservoirer. Store områder af havbunden indeholder steder med aktiv vulkanisme og hydrotermisk udluftning, men forskere ved næsten intet om, hvor meget kuldioxid der ophobes i omgivende klipper og sedimenter. Efter min mening er der et presserende behov for at undersøge marine omgivelser, hvor kuldioxid sandsynligvis ophobes, og derefter vurdere, hvor følsomme de kan være for destabilisering.

Opvarmende oceaner, stigende risiko

Dette er ikke en bestræbelse, der bør udsættes. Jordens oceaner opvarmes hurtigt, og klimamodeller projicerer, at de vil varmes hurtigst nær polerne, hvor dybe strømninger danner bære opvarmende farvande nedad fra overfladen.

Når disse varme vand synker ned i havets indre, transporterer de overskydende varme til steder, hvor der kan dannes kuldioxidreservoirer. Disse varmere farvande vil til sidst destabilisere hydratforseglingerne, der holder flydende kuldioxid fanget.

En meget stor, langsom strøm kaldet termohalinecirkulationen fører varmt vand til Jordens polære regioner, hvor det afkøles og synker til de dybe oceaner. Maphoto / Riccardo Pravettoni via GRID-Arendal, CC BY-ND

Et sådant reservoir forekommer i det vestlige Stillehav vest for Okinawa Trug i det østkinesiske hav. Temperaturen i bundvandet på dette sted er 37 til 39 grader Fahrenheit (3 til 4 grader Celsius), hvilket betyder, at hydratkappen er inden for ca. 4-5 grader Celsius fra dens smeltepunkt.

Det er vigtigt, at varme hydrotermiske væsker stiger fra under kuldioxidbeholderen mod overfladen. Når oceanerne fortsætter med at varme, vil temperaturforskellen mellem koldt havvand og varmere hydrotermiske væsker falde. Dette vil få hydratet til at blive tyndt, potentielt til et punkt, hvor det ikke længere vil forhindre flydende kuldioxid i at undslippe.

Hidtil har der ikke været nogen undersøgelse for at vurdere, om disse havkuldioxidreservoirer er sårbare over for stigende havtemperaturer. Men Jordens førhistoriske registrering viser tydeligt, at geologiske reservoirer kan destabiliseres - og at når de er, fører det til hurtige stigninger i atmosfærisk kuldioxid og global opvarmning. Efter min mening repræsenterer dette en vigtig ukendt risiko, som ikke kan ignoreres.

Om forfatteren

Lowell D. Stott, professor, University of Southern California - Dornsife College of Letters, Arts and Sciences

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.