CO? Рівні та зміни клімату: чи справді існує суперечка? Michal Pech / Unsplash

Зв'язок між атмосферним СО2 рівні та зміни клімату часто сприймаються як суперечливий предмет. Поки між вченими-кліматологами немає справжньої розбіжності - навколо 90% повністю погоджуються, що людська діяльність однозначно є причиною зміни клімату - у США ледве 2016 року 50% широкої громадськості дійшов такого ж висновку. Додаючи до загальної плутанини, високоактивні «заперечувачі зміни клімату» стверджують, що температура розвивалася незалежно від СО2 атмосферні концентрації за всю історію Землі, і тому сьогодні підвищується СО2 рівні - це не проблема.

Так вчені помилилися з історією? № CO2 давно сприяє контролю за кліматом Землі, а його зростаюча концентрація в атмосфері та океанах є головною загрозою для людства.

Разом з сонячна активність та альбедо, парникові гази є ключовою частиною Землі радіаційний бюджет і здійснювати сильний контроль над поверхневою температурою. Хоча водяна пара є основним парниковим газом на Землі, CO2 привертає значно більше уваги, оскільки це може активно призвести до зміни клімату.

На жаль, людська діяльність забезпечує СО2 в атмосферу зі швидкістю 70 разів більше ніж усі вулкани на Землі разом. В результаті атмосферний СО2 концентрація (або pCO2) збільшується, і поверхня Землі прогрівається темпами, які не може пояснити жоден природний фактор.

Ми знаємо, що СО2 це контроль температури, і ми можемо продемонструвати це різними способами. Один з них - через вивчення історії Землі.


Innersele підписатися графіка


CO? Рівні та зміни клімату: чи справді існує суперечка? Північна Америка з низько орбітального супутника Суомі. НАСА / NOAA / GSFC / АЕС АОУ / VIIRS / Норман Керінг

Клімат і температура через геологічні часи

Використовуючи гірські породи, скам'янілості та їх хімічні та фізичні властивості, геознавці реконструювали теплий та холодний періоди протягом усієї історії Землі. Щоб продемонструвати зв’язок між кліматом, температурою та pCO2 мільйони років тому нам потрібно реконструювати кожен із них самостійно. Для цього ми використовуємо кліматичні рекордери, які називаються «проксі».

Ізотопічний склад атомів кисню, записаний ?¹?O, виміряний у стародавніх вапняних мушлях, є одним із них. Це дозволяє нам реконструювати минулі температури морської води з добре відомим ступенем невизначеності, який залежить від аналітичної точності та того, як такі параметри, як ?¹?O морської води, солоність і pH також впливають на ?¹?O раковин.

Оскільки геологічна історія впливає на гірські породи та їх сигнали, чим далі ми підемо назад у часі, тим більшою є невизначеність. Таким чином, ми поєднуємо різні проксі та формулюємо гіпотези, які постійно вдосконалюються з роками досліджень. Встановлення таких реконструкцій є повільним, складним (іноді болісним) процесом, але вони стають все більш надійними з кожним роком у міру зменшення невизначеності. Якщо невизначеності занадто великі, тлумачення покладаються на парситизм: найпростішу модель слід вважати найбільш ймовірною. Важливо те, що вчені знають, як оцінити невизначеності та поділитися ними.

Загалом, реконструкція температури морської води узгоджується з геологічними спостереженнями історії клімату: основні льодовикові періоди збігаються з нижчою глобальною температурою. Зокрема, ?¹?O вказує на стійкий охолодження починаючи з 50 мільйонів років, що веде до доіндустріального клімату.

CO? Рівні та зміни клімату: чи справді існує суперечка? GEOCARB (версія III) реконструкція pCO? (жовтий, одна точка кожні 10 мільйонів років) і середня температура поверхні тропічного моря від ?¹?O карбонатів, скоригована на зміни pH морської води, припускаючи відсутність змін ?¹?O для морської води (червоний) порівняно з геологічно обмеженими холодними періодами (світло-блакитний) і зледенінь (темно-синій). Г. Париж після Ройєра і Берлінга (2004) та Бернера і Хотавала (2011), Автор надано

Історія pCO2

Проксі є для pCO2 так само. Наприклад, палеонтологи рахувати продихи - діафрагми за допомогою яких рослини дихають, обмінюються вологою і приймають СО2 для фотосинтезу - на викопних листках. Тим більше CO2 є в достатку, менше вуст потрібно. Одним із факторів, що додають певної ступеня невизначеності, є те, що рослини мають меншу кількість продихів в умовах більш сухих кліматів і більше при вологому.

Викопні листя рідкісні та атмосферні pCO2 даних мало для древніх періодів Землі. За відсутності (достатніх) даних чисельне моделювання допомагає пояснити дані за допомогою глобально узгодженого підходу, який дотримується фундаментальних законів фізики. Один з найвідоміших - це ГЕОКАРБ- модель геологічного циклу вуглецю, розроблена для відновлення ПКС2 історія по Роберт Бернер та його колеги.

Про часові шкали більше 100,000 XNUMX років, pCO2 в основному додається з вулканів і втрачається через два вуглецеві насоси: біологічний насос і карбонатний насос.

Під час фотосинтезу рослини та водорості переймають СО2 будувати свою органічну речовину. Коли вони помирають, цей СО2 може потрапити в пастку осадів. Це біологічний насос. Карбонатний насос - це зв'язок між вивітрюванням материків та опадами карбонатних гірських порід. СО2 підкисляє поверхневі води, що розчиняють гірські породи. Розчинені елементи вимиваються до океану, де їх використовують для створення вапняного матеріалу, такого як оболонки або корали, які з часом стають вапняками. З року в рік ці насоси зберігають СО2 подалі від атмосфери.

У минулому вулкани могли бути більш-менш активними; континенти були в різних місцях, що вплинуло на вуглецеві насоси. Бернер та його колеги оцінили, як відома еволюція цих параметрів вплинула на цикл вуглецю, а отже, на атмосферний pCO2. Вони знали та демонстрували невизначеність своєї моделі. Їх результати повинні бути представлені конвертом для оцінки, а не як задане значення.

Часи вищого pCO2 - це теплі періоди. І навпаки, зниження атмосферного СО2 Зміст спричинив льодовикові періоди, такі як карбони та сучасні крижані епохи, за винятком гірнантійського (445 мільйонів років тому). Останні моделі припускають, що для цього віддаленого періоду тектонічна конфігурація відігравала конкретну роль.

Як люди швидко впливають на клімат

CO? Рівні та зміни клімату: чи справді існує суперечка? Температура і pCO? реконструкції за останні 66 млн. років. Температури розраховуються з використанням ?¹?O карбонатів і представлені без їх невизначеності. pCO? реконструкція ґрунтується на семи різних проксі, узгоджених у межах їхніх відповідних невизначеностей. Бірлінг і Ройер, 2011., Автор надано

За час, що починається з того моменту, коли динозаври вимерли (порівняно недавно 66 року тому), геологи можуть покладатися на багато температури та СО2 проксі на додаток до ?¹?O або викопних листків. Чим ближче ми наближаємося до нашої ери, тим більше буде проксі-серверів і менше невизначеностей, поки ми не зможемо зв’язати геологічні дані та дані керна льоду, які підтверджують одна одну.

Тектоніка змінила океанічну циркуляцію і призвела до будівництва гірських хребтів на зразок Гімалаїв. Обидва фактори впливали на вуглецеві насоси та примусовий рівень СО2 до зменшити, як показали проксі, і відповідно до тенденцій GEOCARB. Це зниження pCO2 призвело до спостережуваного похолодання і призвело Землю до поточного льодовиково-міжльодовикового чергування.

Ми можемо визначити з ядер льоду та проксі, які мають PCO2 коливається від 200 до 350 проміле на протязі 2.6 мільйонів років і раптово зросла з 280 до 410 проміле між 1850 та 2018 роками. pCO2 прямує до безпрецедентних рівнів протягом 5, а то й 30 мільйонів років, коли Земля була набагато теплішою, ніж сьогодні, і жодної атлантичної криги не було. Реконструкції температури та рСО2 може запропонувати нам поглянути на те, що нас чекає, якщо ми не сповільнимо СО2 викиди.

На тривалих масштабах часу, коли pCO2 збільшується, потепління стимулює вуглецеві насоси, тим самим допомагаючи pCO2 зменшувати. Цей негативний зворотний зв'язок може діяти як геологічний термостат. На жаль, так і є занадто повільно реагувати досить швидко, щоб компенсувати наші швидкі викиди. У часовій шкалі десятиліття потепління посилює СО2 викид в атмосферу. При підвищенні температури океани нагріваються і виділяють розчинений СО2 в атмосферу. За 2.6 мільйона років льодовиковий та міжльодовиковий цикли були витіснені орбіталлю Землі коливання і СО2 був лише внутрішнім позитивним відгуком. Сьогодні антропогенний СО2 веде і підсилює постійне потепління.

CO? Рівні та зміни клімату: чи справді існує суперечка? Геологічний термостат вуглецевого циклу. Знак + означає, що параметри стимулюються збільшенням коефіцієнта, розташованого перед стрілкою. Знак – означає, що параметр ослаблений. Наприклад, вугільні насоси зменшують атмосферний CO? тоді як вулканічні надходження збільшують його. П'єр-Анрі Блард та Гійом Парис

В результаті pCO2 Зростання середня температура поверхні вже зросла на майже 1 ° С між 1901 і 2012 роками. Поверхня Землі була набагато теплішою, ніж сьогодні, і з часом вона охолоне. Однак наслідки короткочасних змін є катастрофічний. На додаток до високих поверхневих температур, екстремальні погодні явища, підкислення океану, танення льоду та підвищення рівня моря ось-ось значно порушать наше повсякденне життя та завдадуть шкоди екосистемам навколо нас.

Науки про Землю допомагають нам зрозуміти минуле нашої планети. Ми не можемо контролювати орбіту, тектоніку або океанічну циркуляцію Землі, але можемо контролювати викиди парникових газів. Майбутнє - для всіх нас будувати.Бесіда

про автора

Гійом Париж, Геохіміст, заповідник CNRS au Center de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, Університет Лотарингії і П'єр-Анрі Блард, Géochronologue et paléoclimatologue, chargé de recherches CNRS - Center of recherches pétrographiques et géochimiques (Nancy) et Laboratoire de glaciologie (Bruxelles), Університет Лотарингії

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

Суміжні книги

Зміна клімату: що потрібно знати усім

Джозеф Ромм
0190866101Найважливіший 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
0231172834Це 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
194747300XНаука 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.