Michal Pech / Unsplash

Hubungan antara CO atmosfera₂ tahap dan perubahan iklim sering dilihat sebagai subjek kontroversi. Walaupun tidak ada perselisihan yang nyata di kalangan saintis iklim - sekitar 90% bersetuju sepenuhnya bahawa aktiviti manusia jelas bertanggungjawab terhadap perubahan iklim - di Amerika Syarikat pada tahun 2016, hampir tidak 50% orang awam datang ke kesimpulan yang sama. Menambah kekeliruan umum, "penyangkut perubahan iklim" yang sangat aktif mendakwa bahawa suhu telah berubah secara bebas daripada CO₂ kepekatan atmosfera melalui sejarah Bumi, dan oleh itu, peningkatan CO hari ini₂ tahap tidak menjadi isu.

Begitu juga para saintis mendapatkan cerita itu salah? No. CO₂ telah lama menyumbang untuk mengawal iklim Bumi, dan peningkatan kepekatannya di atmosfera dan lautan adalah ancaman utama kepada manusia.

Bersama dengan aktiviti solar and albedo, gas rumah hijau adalah bahagian penting bumi belanjawan radiatif dan menggunakan kawalan yang kuat pada suhu permukaan. Walaupun wap air adalah gas rumah hijau utama di Bumi, CO₂ menarik lebih banyak perhatian kerana ia dapat secara aktif membawa perubahan iklim.

Malangnya, aktiviti manusia menyampaikan CO₂ ke atmosfera pada kadar kali 70 lebih besar daripada semua gunung berapi di Bumi digabungkan. Akibatnya, CO atmosfera₂ kepekatan (atau pCO₂) meningkat dan permukaan bumi menjadi panas pada kadar yang tidak dapat dijelaskan oleh faktor semulajadi.

Kami tahu bahawa CO₂ adalah kawalan suhu dan kita dapat menunjukkannya dalam pelbagai cara. Salah satunya adalah melalui penerokaan sejarah Bumi.

Amerika Utara dari Suomi satelit yang mengorbit rendah. NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring

Iklim dan suhu melalui masa geologi

Menggunakan batu, fosil dan sifat kimia dan fizikal mereka, ahli geosains telah membina semula tempoh panas dan sejuk sepanjang sejarah bumi. Untuk menunjukkan hubungan antara iklim, suhu dan pCO₂ berjuta-juta tahun yang lalu, kita perlu membina semula setiap daripada mereka secara bebas. Untuk berbuat demikian, kami menggunakan perakam iklim yang dipanggil "proksi".

Komposisi isotop atom oksigen, ditulis ?¹?O, diukur dalam cangkerang berkapur purba, adalah salah satu daripadanya. Ia membolehkan kami membina semula suhu air laut lepas dengan tahap ketidakpastian yang terkenal yang bergantung pada ketepatan analitik dan bagaimana parameter seperti air laut ?¹?O, kemasinan dan pH juga memberi kesan kepada ?¹?O daripada cengkerang.

Kerana sejarah geologi mempengaruhi batu dan isyarat mereka, semakin lama kita kembali ke masa, semakin besar ketidakpastian. Oleh itu, kami menggabungkan pelbagai proksi dan merumuskan hipotesis yang terus bertambah baik dengan tahun-tahun penyelidikan. Mewujudkan pembinaan semula sedemikian adalah proses perlahan, rumit (kadang-kadang menyakitkan) tetapi mereka menjadi lebih dan lebih dipercayai setiap tahun apabila ketidakpastian berkurang. Jika ketidakpastian terlalu besar, tafsiran bergantung parsimoni: model paling mudah harus dipertimbangkan paling mirip. Apa yang penting adalah bahawa saintis tahu bagaimana untuk menganggarkan ketidakpastian, dan berkongsi mereka.

Secara keseluruhan, pembinaan semula suhu air laut bersetuju dengan pemerhatian geologi sejarah iklim: zaman ais utama bertepatan dengan suhu global yang lebih rendah. Khususnya, ?¹?O menunjukkan stabil penyejukan dari 50 juta tahun ke depan, yang membawa kepada iklim praindustri.

GEOCARB (versi III) pembinaan semula pCO? (kuning, satu mata setiap 10 juta tahun) dan purata suhu permukaan laut tropika daripada ?¹?O karbonat diperbetulkan untuk perubahan pH air laut dengan andaian tiada perubahan ?¹?O untuk air laut (merah) berbanding dengan tempoh sejuk yang dikekang secara geologi (biru muda) dan glasiasi (biru tua). G. Paris selepas Royer dan Beerling (2004) dan Berner dan Khotavala (2011), Pengarang disediakan

Sejarah pCO₂

Proksi wujud untuk pCO₂ juga. Sebagai contoh, paleontologi kiraan stomata - bukaan di mana tumbuhan bernafas, menukarkan kelembapan dan mengambil CO₂ untuk fotosintesis - pada daun fosil. Semakin banyak CO₂ adalah banyak, yang kurang stomata diperlukan. Satu faktor yang menambah tahap ketidakpastian adalah bahawa tumbuhan mempunyai stomata kurang di bawah iklim kering dan lebih di bawah lembapan.

Daun fosil jarang dan pCO atmosfera₂ data adalah terhad untuk tempoh purba bumi. Dengan ketiadaan data (mencukupi), pemodelan berangka membantu menjelaskan data dengan pendekatan koheren global yang menghormati undang-undang asas fizik. Salah satu yang paling terkenal ialah GEOCARB, model kitaran karbon geologi yang dibangunkan untuk membina semula pCO₂ sejarah oleh Robert Berner dan rakan-rakannya.

Pada masa-masa lebih daripada 100,000 tahun, pCO₂ terutamanya ditambahkan dari gunung berapi, dan hilang melalui dua pam karbon: pam biologi dan pam karbonat.

Semasa fotosintesis, tumbuhan dan alga mengambil CO₂ untuk membina bahan organik mereka. Apabila mereka mati, CO ini₂ mungkin terperangkap dalam sedimen. Ini adalah pam biologi. Pam karbonat adalah gabungan antara pelapuran benua dan pemendakan batu karbonat. CO₂ menghasut air permukaan yang membubarkan batu. Unsur-unsur yang dibubarkan dibersihkan ke lautan di mana ia digunakan untuk membina bahan berkapur seperti cangkang atau batu karang, yang akhirnya menjadi limestones. Tahun demi tahun, pam ini menyimpan CO₂ jauh dari atmosfera.

Pada masa lalu, gunung berapi mungkin lebih atau kurang aktif; Benua berada di lokasi yang berlainan, yang menjejaskan pam karbon. Berner dan rakan sekerja mengukur bagaimana evolusi yang diketahui oleh parameter tersebut mempengaruhi kitaran karbon dan oleh itu, pCO atmosfera₂. Mereka tahu dan mempamerkan ketidakpastian model mereka. Keputusan mereka harus dikemukakan dengan sampul surat anggaran, bukan sebagai nilai yang diberikan.

Masa pCO yang lebih tinggi₂ adalah tempoh yang hangat. Sebaliknya, pengurangan CO atmosfera₂ kandungan mencetuskan tempoh glasier seperti zaman ais Karbon dan zaman moden, dengan kemungkinan pengecualian Hirnantian (445 juta tahun dahulu). Model terkini mencadangkan bahawa untuk tempoh jauh ini, konfigurasi tektonik memainkan peranan tertentu.

Bagaimana manusia cepat menjejaskan iklim

Suhu dan pCO? pembinaan semula untuk 66 My. Suhu dikira menggunakan ?¹?O karbonat dan diwakili tanpa ketidakpastiannya. pCO? pembinaan semula adalah berdasarkan tujuh proksi berbeza dalam persetujuan dalam ketidakpastian masing-masing. Beerling dan Royer, 2011., Pengarang disediakan

Sepanjang tempoh masa bermula pada titik dinosaur yang pupus (agak baru-baru ini 66 Saya yang lalu), ahli geologi boleh bergantung pada banyak suhu dan CO₂ proksi sebagai tambahan kepada ?¹?O atau daun fosil. Semakin kita menghampiri era kita, semakin banyak proksi dan semakin sedikit ketidakpastian, sehingga kita boleh menyambungkan data geologi dan teras ais yang menyokong satu sama lain.

Tektonik peredaran lautan yang diubah suai dan membawa kepada pembinaan gunung seperti Himalaya. Kedua-dua faktor itu mempengaruhi pam karbon dan dipaksa pCO₂ kepada mengurangkan, seperti yang ditunjukkan oleh proksi dan dengan persetujuan dengan trend GEOCARB. Penurunan ini dalam pCO₂ membawa kepada penyejukan yang diperhatikan dan menggerakkan Bumi ke arah penggantian glasial-interglasi semasa.

Kita boleh menentukan dari teras ais dan proksi yang pCO₂ telah berayun antara 200 dan 350 ppm selama 2.6 juta tahun dan ia tiba-tiba meningkat dari 280 kepada 410 ppm antara 1850 dan 2018. pCO₂ sedang menuju ke tahap yang belum pernah terjadi sebelumnya selama 5 tahun, atau bahkan 30 juta tahun, ketika Bumi lebih hangat dari hari ini dan tidak ada topi es Atlantik hadir. Pembinaan semula suhu dan pCO₂ boleh menawarkan kepada kita apa yang berlaku di hadapan kita jika kita tidak melambatkan CO₂ pelepasan.

Pada skala masa yang panjang, apabila pCO₂ kenaikan, pemanasan merangsang pam karbon, dengan itu membantu pCO₂ untuk mengurangkan. Maklum balas negatif ini boleh bertindak sebagai termostat geologi. Malangnya, ia adalah terlalu perlahan untuk bertindak balas dengan cepat untuk mengimbangi pelepasan pantas kami. Pada skala masa sedekad, pemanasan memburukkan lagi CO₂ melepaskan ke atmosfera. Apabila suhu meningkat, lautan menyejuk dan melepaskan CO terlarut₂ ke atmosfera. Selama 2.6 juta tahun, kitaran glasier dan interlastik telah dipaksa oleh orbit Bumi turun naik dan CO₂ hanya maklum balas positif dalaman. Hari ini, CO antropogenik₂ memimpin dan menguatkan pemanasan berterusan.

Termostat geologi kitaran karbon. + bermakna bahawa parameter dirangsang oleh peningkatan faktor yang terletak sebelum anak panah. The – bermakna bahawa parameter dilemahkan. Sebagai contoh, pam karbon mengurangkan CO atmosfera? manakala input gunung berapi meningkatkannya. Pierre-Henri Blard dan Guillaume Paris

Hasil daripada pCO₂ Peningkatan, suhu permukaan purata telah meningkat oleh hampir 1 ° C antara tahun 1901 dan 2012. Permukaan Bumi telah lebih hangat dari hari ini pada masa lalu dan akhirnya akan menjadi sejuk. Walau bagaimanapun, akibat perubahan jangka pendek adalah malapetaka. Selain daripada suhu permukaan yang lebih tinggi, peristiwa cuaca yang melampau, pengasidan laut, leburan ais dan kenaikan paras laut akan menjejaskan kehidupan seharian kita dan membahayakan ekosistem di sekeliling kita.

Sains bumi membantu kita memahami masa lalu planet kita. Kita tidak boleh mengawal orbit Bumi, tektonik atau peredaran laut tetapi kita boleh mengawal pelepasan gas rumah hijau kita. Masa depan adalah untuk kita semua membina.

Tentang Pengarang

Guillaume Paris, Géochimiste, penarafan semula CNRS au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, Université de Lorraine dan Pierre-Henri Blard, Géochronologue et paléoclimatologue, yang mempunyai rekod CNRS - Pusat de recherches pétrographiques et géochimiques (Nancy) dan Laboratoire de glaciologie (Bruxelles), Université de Lorraine

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.