Крапельки, що піднімаються з отвору шампанського на океанському дні на Маріанських островах. Рідини, що відводяться з сайту, містять розчинений вуглекислий газ. NOAA Ocean Explorer

Оскільки занепокоєння зростає через кліматичні зміни, спричинені людиною, багато вчених переглядають історію Землі до подій, які можуть пролити світло на зміни, що відбуваються сьогодні. Аналіз того, як змінилася кліматична система планети в минулому, покращує наше розуміння того, як вона може вести себе в майбутньому.

З цих досліджень зараз зрозуміло, що різкі потепління відбуваються вбудований в кліматичну систему Землі. Вони сталися, коли порушення зберігання вуглецю на поверхні Землі викидали в атмосферу парникові гази. Один з грандіозних викликів для кліматологи, як я полягає в тому, щоб визначити, звідки з'явилися ці випуски до того, як люди були присутні, і що їх викликало. Важливо, що ми хочемо знати, чи може така подія повторитися.

У нещодавно опублікованому дослідженні мої колеги Кеті Гаразін, Надіна Крупінська і я виявив, що наприкінці останньої льодовикової ери, приблизно 20,000 років тому, вуглекислий газ був випущений в океан з геологічних водойм розташований на морському дні, коли океани почали тепліти.

Цей висновок є потенційним змінником гри. Природні резервуари вуглецю в сучасному океані можуть бути порушені знову, що може мати серйозні наслідки для океанів Землі та клімату.

Протягом останніх 800,000 років Земля проїхала цикл між льодовиковими періодами (низькими точками) та теплими міжледовиковими періодами. Але поточне кліматичне потепління відбувається набагато швидше, ніж минулі потепління. NASA

Минуле - це пролог

Одним з найвідоміших прикладів швидкого потепління, спричиненого викидом геологічного вуглецю, є Палеоцен-еоценовий тепловий максимум, або ПЕТМ, головна подія глобального потепління, що сталася близько 55 мільйонів років тому. Під час ПЕТМ Земля прогрівалася на 9 до 16 градусів Фаренгейта (5 до 9 градусів Цельсія) протягом приблизно 10,000 років.

Кліматики зараз вважають, що ПЕТМ є аналог екологічних змін, що відбуваються сьогодні. ПЕТМ траплявся протягом більш тривалого періоду і без участі людини, але це показує, що в кліматичній системі є властива нестабільність, якщо вуглець з геологічних водойм швидко викидається.

Вченим також відомо, що рівень атмосферного вуглекислого газу в кінці Росії швидко зростав кожне з пізнього плейстоценового льодовикового віку, допомагаючи зігріти клімат. Під час останнього епізоду потепління, 17,000 років тому, Земля потепліла на 9 до 13 градусів Фаренгейта (від 5 до 7 градусів Цельсія).

Палеоцен-еоценський тепловий максимум нагрів планету настільки різко, що тропічні дощові ліси поширилися на північ до Арктики.

{vembed Y = ldLBoErAhz4}

Однак сотні наукових досліджень не змогли встановити, що спричинило швидке збільшення вуглекислого газу, яке закінчило кожну крижану епоху. Дослідники погоджуються, що океан повинен бути залучений, оскільки він виступає як великий вуглецевий конденсатор, регулювання кількості вуглецю, що знаходиться в атмосфері. Але вони все ще шукають підказки, щоб зрозуміти, що впливає на кількість вуглецю в океані під час різких кліматичних змін.

Озера на океанському дні

За останні два десятиліття океанські вчені виявили, що на дні океану, в межах скель та опадів на межі активних водойм, є резервуари рідкого і твердого вуглекислого газу. гідротермальних отворів. На цих ділянках вулканічна магма всередині Землі зустрічається перегрітої води, утворюючи переливи багатих діоксидом вуглецю рідин, які фільтрують крізь щілини земної кори, мігруючи вгору на поверхню.

Коли шлейф цієї рідини зустрічається з холодною морською водою, вуглекислий газ може затвердіти у формі, званій гідратом. Гідрат утворює ковпачок, який затримує вуглекислий газ у скелях та осадах і не дає йому потрапляти в океан. Але при температурі вище приблизно 48 градусів за Фаренгейтом (9 градусів Цельсія) гідрат буде танути, вивільняючи плаваючу рідину або газоподібний вуглекислий газ безпосередньо у воду, що надходить.

Наразі вчені задокументували резервуари рідкого та гідратного вуглекислого газу у західній частині Тихого океану поблизу Тайваню та в Егейське море. У мілких водах, де температура океану тепліша і тиск нижчий, дослідники спостерігали чистий вуглекислий газ виходить безпосередньо з опадів як газ і піднімаючись до поверхні океану.

Майже чисті бульбашки вуглекислого газу піднімаються з відкладів, які споруджують активну гідротермальну систему в західному тропічному Тихому океані. Фотографії Роя Прайса, люб’язно надано Яна Аменда, CC BY-ND

Клімат-дика карта

Ці відкриття змінюють розуміння вченими морської вуглецевої системи. Кліматичні науковці не включили глибокі морські резервуари вуглецю в сучасні моделі, які вивчають потенційні наслідки майбутнього потепління, оскільки про розміри та розподіл цих джерел вуглецю мало відомо.

Насправді фактично немає даних, які б підтверджували, скільки вуглекислого газу в даний час викидається з цих водойм в океан. Це робить геологічну історію критично важливою: вона підтверджує, що ці типи водойм здатні виділяти величезні кількості вуглецю, коли вони порушуються.

Аналогічні резервуари вуглецю також були визначені в наземних середовищах. У 1979, вулкані Індонезії Дінг задихнулися люди 142 коли він виділив майже чистий вуглекислий газ. У 1986 - водосховищі вуглекислого газу на дні озера Ніос в Камеруні спалахнув, вбивши місцевих жителів 1,700 та сотні тварин.

Корова задихнулася вуглекислим газом у виверженні озера 1986 озера Ньос. USGS / Джек Локвуд

Вуглекислий газ також випускається навколо гори Мамонт, штат Каліфорнія, на місцях, де магма піднімається через земну кору і затримується на невеликій глибині. Висока концентрація вуглекислого газу в ґрунті вбили більше, ніж 100 десятин дерев. Вчені працюють над визначенням та характеристикою інші ділянки на суші де могли відбуватися такі випуски.

Набагато складніше оцінити вуглекислий газ, який зберігається в океанських водоймах. Великі регіони морського дна містять місця активного вулканізму та гідротермальної вентиляції, проте вчені практично нічого не знають про те, скільки вуглекислого газу накопичується в навколишніх скелях та осадах. На мою думку, існує нагальна потреба вивчити морські умови, де швидше за все накопичується вуглекислий газ, а потім оцінити, наскільки вони можуть сприйняти дестабілізацію.

Потепління океанів, підвищення ризику

Це не зусилля, які слід відкласти. Земні океани швидко прогріваються, і кліматичні моделі прогнозують, що вони будуть швидко прогріватися біля полюсів, де утворюються глибокі течії, переносять зігріваючі води вниз від поверхні.

Оскільки ці теплі води занурюються в надр океану, вони транспортують надлишки тепла до місць, де можуть утворюватися резервуари вуглекислого газу. Ці тепліші води зрештою дестабілізують гідратні ущільнення, які містять рідкий вуглекислий газ в пастці.

Дуже велика повільна течія, яка називається термохаліновою циркуляцією, несе теплу воду до полярних регіонів Землі, де вона охолоджується і занурюється до глибоких океанів. Maphoto / Ріккардо Праветтоні через GRID-Arendal, CC BY-ND

Одне таке водосховище зустрічається на заході Тихого океану на заході с Окінава корито у Східно-Китайському морі. Температура донних вод у цьому місці становить від 37 до 39 градусів Фаренгейта (3 до 4 градусів Цельсія), що означає, що гідратова кришка знаходиться в межах приблизно 4-5 градусів Цельсія від її температури плавлення.

Важливо, що теплі гідротермальні рідини піднімаються з-під резервуару вуглекислого газу у напрямку до поверхні. Коли океани продовжують тепліти, різниця температур між холодними океанічними водами та теплішими гідротермальними рідинами зменшиться. Це призведе до розрідження гідрату, потенційно до тієї точки, коли він більше не перешкоджатиме виходу рідкого вуглекислого газу.

На сьогоднішній день не було проведено досліджень, щоб оцінити, чи вразливі ці резервуари вуглекислого газу в океані до підвищення температури океану. Але доісторичні записи Землі наочно демонструють, що геологічні водойми можна дестабілізувати - і коли вони є, це призводить до швидкого збільшення атмосферного вуглекислого газу та глобального потепління. На мій погляд, це є важливим невідомим ризиком, який не можна ігнорувати.

про автора

Лоуелл Д. Стотт, професор, Університет Південної Каліфорнії - Дорнсіфський коледж листів, мистецтв та наук

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

Суміжні книги

Зміна клімату: що потрібно знати усім

Джозеф Ромм
Найважливіший буквар щодо того, що буде визначальним питанням нашого часу, Зміна клімату: що потрібно знати усім® це чіткий огляд науки, конфліктів та наслідків нашої планети, що потеплішає. Від Джозефа Ромма, головного наукового радника National Geographic's Роки життя небезпечно серіал та один із "100 людей, які змінюють Америку" Rolling Stone " Зміна клімату пропонує корисні для користувача наукові суворі відповіді на найскладніші (і зазвичай політизовані) питання, що стосуються того, що кліматолог Лонні Томпсон вважав "очевидною та теперішньою небезпекою для цивілізації". Доступний на Amazon

Зміна клімату: Друге видання "Наука про глобальне потепління та наше енергетичне майбутнє"

Джейсон Смердон
Це друге видання Зміна клімату є доступним і всебічним посібником для науки, що стоїть за глобальним потеплінням. Вишукано проілюстровано, текст орієнтований на студентів на різних рівнях. Едмонд А. Матез та Джейсон Е. Смердон дають широке інформативне вступ до науки, яка лежить в основі нашого розуміння кліматичної системи та впливу людської діяльності на потепління нашої планети. Матес і Смердон описують ролі атмосфери та океану граємо в нашому кліматі, вводимо поняття радіаційного балансу та пояснюємо зміни клімату, що відбувалися в минулому. Вони також детально описують діяльність людини, яка впливає на клімат, такі як викиди парникових газів та аерозолів та вирубка лісів, а також наслідки природних явищ.  Доступний на Amazon

Наука про зміну клімату: практичний курс

автор Блер Лі, Аліна Бахман
Наука про зміну клімату: практичний курс використовує текст та вісімнадцять практичних заходів пояснити та викладати науку про глобальне потепління та зміни клімату, про те, як люди несуть відповідальність та що можна зробити, щоб уповільнити чи зупинити темпи глобального потепління та зміни клімату. Ця книга є повним, вичерпним посібником з важливої ​​екологічної теми. Тематика цієї книги включає: як молекули передають енергію від сонця для нагрівання атмосфери, парникових газів, парникового ефекту, глобального потепління, промислової революції, реакції горіння, зворотного зв'язку, взаємозв'язку між погодою та кліматом, зміною клімату, раковини вуглецю, вимирання, слід вуглецю, переробка та альтернативна енергія. Доступний на Amazon

Від видавця:
Покупки в Amazon йдуть на те, щоб покрити витрати на привезення вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, та ClimateImpactNews.com безкоштовно і без рекламодавців, які відстежують ваші звички перегляду. Навіть якщо ви натискаєте на посилання, але не купуєте ці вибрані продукти, все, що ви купуєте за той же візит на Amazon, платить нам невелику комісію. Додаткових витрат для вас немає, тому, будь ласка, внесіть свої зусилля. Ви також можете використовуйте цю посилання в будь-який час користуватися Amazon, щоб ви могли допомогти підтримати наші зусилля.