Titisan naik dari bolong Champagne di dasar laut di Kepulauan Mariana. Cecair mengalir dari laman web ini mengandungi karbon dioksida terlarut. NOAA Ocean Explorer
Kerana kebimbangan yang membangkitkan perubahan iklim yang disebabkan oleh manusia, ramai saintis mencari kembali sejarah bumi dengan peristiwa-peristiwa yang dapat menjelaskan perubahan yang berlaku hari ini. Menganalisis bagaimana sistem iklim planet telah berubah pada masa lalu meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana ia boleh bertindak pada masa akan datang.
Ia kini jelas dari kajian-kajian ini yang menimbulkan peristiwa pemanasan dibina ke dalam sistem iklim bumi. Mereka telah berlaku apabila gangguan dalam simpanan karbon di permukaan Bumi mengeluarkan gas rumah hijau ke atmosfera. Salah satu cabaran besar untuk saintis iklim seperti saya adalah untuk menentukan di mana pembebasan ini datang sebelum manusia hadir, dan apa yang mencetuskannya. Yang penting, kami ingin tahu sama ada kejadian itu berlaku lagi.
Dalam kajian yang baru diterbitkan, rakan-rakan saya Katie Harazin, Nadine Krupinski dan saya dapati bahawa pada akhir zaman glasier terakhir, kira-kira 20,000 tahun lalu, karbon dioksida dibebaskan ke laut dari takungan geologi terletak di dasar laut ketika lautan mulai panas.
Temuan ini adalah pengubah permainan yang berpotensi. Hidupan takungan karbon secara alamiah di lautan moden boleh diganggu lagi, dengan kesan yang serius ke lautan dan iklim Bumi.
Bumi telah berkitar antara zaman ais (titik rendah) dan tempoh interglacial yang hangat sepanjang tahun 800,000 yang lalu. Tetapi pemanasan iklim semasa berlaku lebih cepat daripada peristiwa pemanasan masa lalu. NASA
Masa lalu adalah prolog
Salah satu contoh terbaik pemanasan pesat yang disebabkan oleh pelepasan karbon geologi ialah Maksimum Thermal Paleocene-Eocene, atau PETM, acara pemanasan global utama yang berlaku kira-kira 55 juta tahun yang lalu. Semasa PETM, Bumi dipanaskan oleh 9 hingga 16 darjah Fahrenheit (5 hingga 9 darjah Celsius) dalam masa 10,000 tahun.
Ahli sains iklim kini menganggap PETM menjadi analog untuk perubahan alam sekitar yang berlaku hari ini. PETM berlaku dalam tempoh yang lebih lama dan tanpa penglibatan manusia, tetapi ia menunjukkan bahawa terdapat ketidakstabilan dalam sistem iklim jika karbon dari takungan geologi dibebaskan dengan cepat.
Para saintis juga tahu bahawa paras karbon dioksida atmosfera meningkat dengan pesat pada akhir setiap zaman es Pleistocene akhir, membantu memanaskan iklim. Semasa episod pemanasan yang paling baru-baru ini, 17,000 tahun yang lalu, Bumi dipanaskan oleh 9 hingga 13 degrees Fahrenheit (5 hingga 7 darjah Celcius).
Maksimum Thermal Paleocene-Eocene memanaskan planet ini secara mendadak sehingga hutan hujan tropika meluas ke utara ke Artik.
Walau bagaimanapun, beratus-ratus kajian saintifik telah gagal untuk mewujudkan apa yang menyebabkan kenaikan karbon dioksida pesat yang berakhir setiap zaman ais. Penyelidik bersetuju bahawa lautan mesti terlibat kerana ia bertindak sebagai kapasitor karbon besar, mengawal jumlah karbon yang berada di atmosfera. Tetapi mereka masih mencari petunjuk untuk memahami apa yang mempengaruhi jumlah karbon di lautan semasa perubahan iklim yang mendadak.
Tasik di dasar lautan
Selama dua dekad yang lalu, para saintis lautan telah menemui bahawa terdapat takungan air cair dan karbon dioksida padat yang terkumpul di dasar lautan, di dalam batuan dan sedimen pada margin aktif lubang hidroterma. Di tapak-tapak ini, magma gunung berapi dari dalam Bumi memenuhi air panas, menghasilkan bulu-bulu cairan yang kaya dengan karbon dioksida yang menyaring melalui celah-celah di kerak bumi, bergerak ke atas ke arah permukaan.
Apabila plume cairan ini memenuhi air laut yang sejuk, karbon dioksida dapat menguatkan ke dalam bentuk yang dipanggil hidrat. Hidrat ini membentuk topi yang menangkap karbon dioksida di dalam batuan dan sedimen dan menyimpannya dari memasuki lautan. Tetapi pada suhu di atas kira-kira kira-kira 48 darjah Fahrenheit (9 darjah Celsius), hidrat akan mencairkan, melepaskan cecair yang mengalir atau gas karbon dioksida langsung ke dalam air yang berlebihan.
Para saintis setakat ini telah mendokumenkan takungan cecair dan hidrat karbon dioksida di Pasifik barat berhampiran Taiwan dan di Laut Aegean. Di perairan dangkal, di mana suhu laut lebih panas dan tekanan lebih rendah, penyelidik telah melihat karbon dioksida tulen berpunca langsung dari sedimen sebagai gas dan naik ke permukaan lautan.
Gelembung karbon dioksida hampir tulen terbit dari sedimen yang menyelimuti sistem hidrotermal aktif di Pasifik tropika barat. Gambar oleh Roy Price, ihsan Jan Amend, CC BY-ND
Kad liar iklim
Penemuan ini mengubah pemahaman saintis mengenai sistem karbon laut. Ahli sains iklim tidak memasukkan takungan karbon laut dalam dalam model semasa yang meneroka potensi kesan pemanasan masa depan, kerana sedikit diketahui tentang saiz dan pengedaran sumber karbon ini.
Sebenarnya, hampir tiada data yang mendokumenkan berapa banyak karbon dioksida yang kini dibebaskan dari takungan ini ke laut. Ini menjadikan sejarah geologi sangat penting: Ia mengesahkan bahawa jenis takungan ini mempunyai kapasiti untuk mengeluarkan sejumlah besar karbon apabila ia terganggu.
Takungan air analog telah dikenalpasti dalam persekitaran terestrial. Di 1979, gunung berapi Dieng Indonesia mencemarkan orang 142 apabila ia mengeluarkan karbon dioksida hampir murni. Di 1986, takungan karbon dioksida di bahagian bawah Tasik Nyos di Cameroon meletus, membunuh penduduk tempatan 1,700 dan beratus-ratus haiwan.
Lembu tercekik oleh karbon dioksida dalam letusan 1986 Lake Nyos. USGS / Jack Lockwood
Karbon dioksida juga mengalir di sekitar Gunung Mammoth, California, di tempat-tempat di mana magma naik melalui kerak dan gerai bumi di kedalaman cetek. Kepekatan karbon dioksida yang tinggi di dalam tanah mempunyai membunuh lebih daripada 100 ekar pokok. Para saintis berusaha untuk mengenal pasti dan mencirikan tapak lain di darat di mana siaran itu boleh berlaku.
Lebih mencabar untuk mengukur karbon dioksida yang disimpan di takungan lautan. Kawasan luas di dasar laut mengandungi tapak gunung berapi aktif dan pembuangan hidroterma, tetapi para saintis hampir tidak mengetahui berapa banyak karbon dioksida yang terkumpul di dalam batuan dan sedimen di sekitarnya. Pada pandangan saya, terdapat keperluan mendesak untuk mengkaji tetapan marin di mana karbon dioksida mungkin terkumpul, dan kemudian menilai betapa mudahnya mereka untuk ketidakstabilan.
Menghangat lautan, meningkatkan risiko
Ini bukan usaha yang harus ditangguhkan. Lautan bumi panas dengan cepat, dan projek model iklim yang mereka akan memanaskan terpantas berhampiran tiang, di mana arus yang mendalam membentuk membawa pemanasan air ke bawah dari permukaan.
Ketika perairan hangat ini tenggelam di dalam laut, mereka mengangkut haba yang berlebihan ke arah tempat-tempat di mana takungan karbon dioksida dapat terbentuk. Perairan yang hangat itu akhirnya akan menghancurkan meterai hidrat yang menjadikan karbon dioksida cair terperangkap.
Arus yang sangat besar dan perlahan yang dipanggil peredaran termohaline membawa air hangat ke kawasan kutub bumi, di mana ia menyejukkan dan tenggelam ke lautan yang dalam. Maphoto / Riccardo Pravettoni melalui GRID-Arendal, CC BY-ND
Satu takungan tersebut berlaku di barat Pasifik barat Okinawa Palung di Laut China Timur. Suhu perairan bawah di lokasi ini adalah 37 hingga 39 darjah Fahrenheit (3 hingga 4 darjah Celsius), yang bermaksud topi hidrat berada dalam kira-kira 4-5 darjah Celsius dari titik leburnya.
Cecair hidroterma hangat yang semakin meningkat dari bawah takungan karbon dioksida ke permukaan. Apabila lautan terus menghangatkan, perbezaan suhu antara perairan laut sejuk dan cecair hidrotermal yang lebih panas akan berkurangan. Ini akan menyebabkan hidrat menjadi nipis, berpotensi ke titik di mana ia tidak lagi akan menyimpan karbon dioksida cair daripada melarikan diri.
Sehingga kini tiada kajian untuk menilai sama ada takungan karbondioksida di lautan ini terdedah kepada peningkatan suhu lautan. Tetapi rekod pra-sejarah bumi dengan jelas menunjukkan bahawa takungan geologi boleh menjadi tidak stabil - dan apabila mereka, ia membawa kepada peningkatan pesat dalam karbon dioksida atmosfera dan pemanasan global. Pada pandangan saya, ini mewakili risiko penting yang tidak diketahui yang tidak boleh diabaikan.
Tentang Pengarang
Lowell D. Stott, Profesor, University of Southern California - Kolej Surat, Seni dan Sains Dornsife
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku-buku yang berkaitan
Perubahan Iklim: Apa Yang Harus Anda Ketahui Setiap Orang
oleh Joseph Romm
Buku asas penting mengenai apa yang akan menjadi isu penentu masa kita, Perubahan Iklim: Apa Yang Harus Diketahui Semua Orang adalah gambaran menyeluruh tentang sains, konflik, dan implikasi dari planet pemanasan kami. Dari Joseph Romm, Ketua Penasihat Sains untuk National Geographic Tahun Hidup Berbahaya siri dan salah satu daripada "100 Rolling Stone yang mengubah Amerika," Perubahan iklim menawarkan jawapan yang mesra pengguna dan saintifik terhadap soalan yang paling sukar (dan biasa dipolitikkan) yang mengelilingi ahli klimatologi Lonnie Thompson sebagai "bahaya yang jelas dan terkini terhadap tamadun." Tersedia di Amazon
Perubahan Iklim: Sains Pemanasan Global dan edisi Edisi Edisi Kedua kami
oleh Jason Smerdon
Edisi kedua ini Perubahan iklim adalah panduan yang boleh diakses dan komprehensif kepada sains di sebalik pemanasan global. Dengan ilustrasi yang indah, teks itu ditujukan kepada pelajar di pelbagai peringkat. Edmond A. Mathez dan Jason E. Smerdon menyediakan pengantar yang luas dan informatif kepada sains yang mendasari pemahaman kita mengenai sistem iklim dan kesan aktiviti manusia terhadap pemanasan planet kita. Mathez dan Smerdon menerangkan peranan bahawa atmosfer dan lautan bermain dalam iklim kita, memperkenalkan konsep keseimbangan sinaran, dan menerangkan perubahan iklim yang berlaku pada masa lalu. Mereka juga memperinci aktiviti manusia yang mempengaruhi iklim, seperti gas rumah hijau dan pelepasan aerosol dan penebangan hutan, serta kesan fenomena alam. Tersedia di Amazon
Sains Perubahan Iklim: Kursus Hands-On
oleh Blair Lee, Alina Bachmann
Sains Perubahan Iklim: Kursus Hands-On menggunakan teks dan lapan belas aktiviti tangan untuk menjelaskan dan mengajar sains pemanasan global dan perubahan iklim, bagaimana manusia bertanggungjawab, dan apa yang boleh dilakukan untuk memperlahankan atau menghentikan kadar pemanasan global dan perubahan iklim. Buku ini adalah panduan lengkap dan komprehensif untuk topik persekitaran yang penting. Subjek yang terkandung dalam buku ini termasuk: bagaimana molekul memindahkan tenaga dari matahari untuk memanaskan atmosfera, gas rumah hijau, kesan rumah hijau, pemanasan global, Revolusi Perindustrian, tindak balas pembakaran, gelung maklum balas, hubungan antara cuaca dan iklim, perubahan iklim, sinki karbon, kepupusan, jejak karbon, kitar semula, dan tenaga alternatif. Tersedia di Amazon
Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, and ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.
