Tại sao lưu trữ carbon tăng trong thời kỳ băng hà nhỏ cho chúng ta

Việc giảm nồng độ carbon dioxide trong khí quyển trong Thời kỳ băng hà nhỏ không phải do những người tiên phong ở Thế giới mới cắt giảm một cách nhanh chóng thông qua nền nông nghiệp bản địa của Mỹ, như đã nghĩ trước đây.

Thay vào đó, chúng tôi phân tích mới về hồ sơ khí hậu chứa trong lõi băng ở Nam Cực cho thấy lượng CO trong khí quyển giảm? trong thời kỳ lạnh từ năm 1500 đến năm 1750 được thúc đẩy bởi sự gia tăng hấp thu carbon của thực vật.

Điều này lại gợi ý rằng nếu thực vật phản ứng với nhiệt độ giảm bằng cách hấp thụ nhiều carbon hơn, thì chúng có khả năng phản ứng với lượng CO đang tăng lên hiện nay? mức độ bằng cách giải phóng thêm nó vào khí quyển.

Không khí lịch sử

CO khí quyển? nồng độ khá ổn định từ khoảng 2000 năm trước cho đến khi bắt đầu Cách mạng Công nghiệp, kể từ khi chúng bắt đầu leo trèo. Tuy nhiên, trên đường đi là những thay đổi tương đối nhỏ, như đã thấy trong Thời kỳ băng hà nhỏ (LIA).

Carbon dioxide luân chuyển tự nhiên giữa khí quyển, đất liền và đại dương. Trên đất liền, nó được loại bỏ khỏi khí quyển nhờ quá trình quang hợp của thực vật và được trả lại khi vật liệu thực vật bị phân hủy. Thông thường các quá trình này cân bằng, nhưng sự thay đổi tốc độ của một trong các quá trình này có thể làm thay đổi CO trong khí quyển? chuyển sang trạng thái cân bằng mới.


đồ họa đăng ký nội tâm


Nếu sự phân hủy tăng lên khi nó ấm lên, điều này sẽ làm chậm hoặc đảo ngược sự hấp thu tái cân bằng, để lại nhiều carbon dioxide trong khí quyển, làm ấm khí hậu hơn nữa và trong một phản hồi tích cực.

LIA tương ứng với sự bắt đầu thực dân châu Âu của Thế giới mới. Bệnh châu Âu tàn phá dân số ở châu Mỹ, và một lý thuyết cho rằng điều này dẫn đến sự sụt giảm trong nông nghiệp bản địa, từ đó khiến rừng phát triển trở lại và hấp thụ một lượng CO đáng kể? từ khí quyển. Điều này được cho là dấu hiệu đầu tiên có thể nhận biết về mặt địa chất về tác động của con người lên toàn cầu, và do đó là sự khởi đầu của kỷ nguyên Anthropocene.

Nhưng thực tế có phải như vậy không? Nghiên cứu của chúng tôi gợi ý là không, bởi vì mặc dù chúng tôi có thể tương đối chắc chắn về sự thay đổi LIA trong CO? là do sự khác biệt trong hành vi của thực vật trên đất liền, kết quả của chúng tôi cho thấy rằng sự thay đổi này là phản ứng với biến đổi khí hậu chứ không phải do những thay đổi do con người gây ra trong lớp phủ thực vật.

Tìm kiếm manh mối

Làm thế nào chúng ta có thể nói? Chúng ta biết rằng quá trình này liên quan đến thực vật trên cạn, bởi vì bầu khí quyển trong thời kỳ LIA thậm chí còn có hàm lượng CO thấp hơn? chứa đồng vị cacbon-12, được thực vật quang hợp ưa thích.

Nhưng làm thế nào để chúng ta biết liệu những thay đổi đó là do thay đổi độ che phủ của thảm thực vật hay do phản hồi của khí hậu. Để trả lời câu hỏi đó, chúng tôi đã xem xét một loại khí khác, carbonyl sulfide (COS), cũng bị giữ lại trong bọt khí cùng với carbon dioxide. Phân tử này có cấu trúc gần giống như CO?, ngoại trừ một trong những nguyên tử oxy được thay thế bằng lưu huỳnh.

Khoảng cách này đủ gần để đánh lừa thực vật hấp thụ nó trong quá trình quang hợp. Nhưng không giống như CO?, COS nó không được giải phóng khi vật liệu thực vật phân hủy nên quá trình quang hợp tăng lên dẫn đến giảm COS trong khí quyển.

Điều này có nghĩa là giả thuyết ban đầu của Anthropocene có một kết quả có thể kiểm chứng: nó sẽ dẫn đến việc giảm nồng độ COS có thể quan sát được trong lõi băng. Tuy nhiên, khi chúng tôi xem xét hồ sơ lõi băng, chúng tôi thấy rằng có sự gia tăng. Điều này cho thấy rằng quá trình quang hợp thực sự giảm trong LIA, thay vì tăng như chúng ta mong đợi nếu sự khác biệt là do sự tái sinh của rừng.

Điều này có nghĩa là sự sụt giảm CO trong khí quyển? trong LIA có nhiều khả năng là phản ứng trực tiếp với nhiệt độ giảm xuống. Khí hậu mát mẻ của LIA làm giảm quá trình quang hợp nhưng cũng làm chậm quá trình hô hấp và phân hủy của thực vật, dẫn đến hậu quả là có nhiều CO hơn? được hấp thụ bởi sinh quyển đất trong thời kỳ mát mẻ.

Còn tương lai thì sao?

Mặt trái của điều này là điều ngược lại có thể xảy ra khi nhiệt độ tăng lên, như hiện nay. Nhiệt độ tăng có thể đồng nghĩa với việc có nhiều CO hơn? được giải phóng khỏi sinh quyển trên cạn. Trong khi thực vật tiếp tục tăng khả năng quang hợp khi Trái đất ấm lên, phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng quá trình phân hủy thực vật sẽ còn tăng nhiều hơn, nghĩa là lượng carbon lưu lại trong đất sẽ ít hơn.

Điều này có liên quan, bởi vì như chúng ta biết, con người đã mở vòi trên một nguồn carbon mới: nhiên liệu hóa thạch trước đây đã bị khóa dưới lòng đất. Chúng tôi đang nhanh chóng trả lại rất nhiều carbon được lưu trữ này vào khí quyển, và đất và đại dương chỉ loại bỏ khoảng một nửa những gì chúng tôi thêm vào.

Khám phá của chúng tôi cho thấy rằng mỗi độ tăng nhiệt độ sẽ dẫn đến lượng carbon dioxide tăng thêm khoảng 20 phần triệu trong khí quyển. Đây là khoảng giữa kỳ vọng từ các mô hình khí hậu. Điều đó có nghĩa là, nếu chúng ta muốn giữ sự nóng lên toàn cầu trong vòng 2? nhiệt độ trung bình thời tiền công nghiệp, phù hợp với thỏa thuận khí hậu Paris, chúng ta cần tính đến vòng phản hồi tích cực này, nghĩa là nhiệt độ càng tăng thì CO càng tăng thêm? sẽ được giải phóng khỏi cảnh quan của thế giới.

Giới thiệu về tác giả

Peter Rayner, Giáo sư, University of Melbourne

Cathy Trudinger, Nhà khoa học nghiên cứu cao cấp, CSIRO

David Etheridge, Nhà khoa học nghiên cứu chính, CSIRO,

Mauro Rubino, Đại học thứ hai của Napoli

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

at

phá vỡ

Cảm ơn đã ghé thăm Nội địa.com, ở đâu có 20,000 + những bài báo thay đổi cuộc sống quảng bá "Thái độ mới và những khả năng mới". Tất cả các bài viết được dịch sang Hơn 30 ngôn ngữ. Theo dõi đến Tạp chí Nội tâm, xuất bản hàng tuần và Cảm hứng hàng ngày của Marie T Russell. Tạp chí InsideSelf đã được xuất bản từ năm 1985.