Mối quan hệ giữa CO khí quyển2 mức độ và biến đổi khí hậu thường được coi là một chủ đề gây tranh cãi. Trong khi không có bất đồng thực sự giữa các nhà khoa học khí hậu - xung quanh 90% hoàn toàn đồng ý rằng hoạt động của con người rõ ràng chịu trách nhiệm cho biến đổi khí hậu - tại Hoa Kỳ vào năm 2016, hầu như không 50% công chúng đã đi đến kết luận tương tự. Thêm vào sự nhầm lẫn chung, những người từ chối biến đổi khí hậu ở thành phố rất tích cực, cho rằng nhiệt độ đã phát triển độc lập với CO2 nồng độ trong khí quyển trong lịch sử Trái đất và do đó CO tăng lên ngày nay2 cấp độ không phải là một vấn đề.
Vì vậy, các nhà khoa học đã nhận được câu chuyện sai? Số CO2 từ lâu đã góp phần kiểm soát khí hậu Trái đất và sự tập trung gia tăng của nó trong bầu khí quyển và đại dương là mối đe dọa lớn đối với nhân loại.
Cùng với hoạt động năng lượng mặt trời và albedo, khí nhà kính là một phần quan trọng của Trái đất ngân sách phóng xạ và kiểm soát mạnh mẽ nhiệt độ bề mặt. Mặc dù hơi nước là khí nhà kính chính trên Trái đất, CO2 thu hút sự chú ý nhiều hơn bởi vì nó có thể chủ động dẫn đến biến đổi khí hậu.
Thật không may, hoạt động của con người cung cấp CO2 với bầu không khí ở một tỷ lệ 70 lần lớn hơn hơn tất cả các núi lửa trên Trái đất kết hợp. Kết quả là, khí quyển CO2 nồng độ (hoặc pCO2) tăng lên và bề mặt Trái đất nóng lên với tốc độ mà không yếu tố tự nhiên nào có thể giải thích.
Chúng tôi biết rằng CO2 là một điều khiển nhiệt độ và chúng ta có thể chứng minh nó theo nhiều cách khác nhau. Một trong số đó là thông qua việc khám phá lịch sử Trái đất.
Bắc Mỹ từ vệ tinh quỹ đạo thấp Suomi. NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring
Khí hậu và nhiệt độ qua thời gian địa chất
Sử dụng đá, hóa thạch và các tính chất hóa học của chúng, các nhà địa chất học đã tái tạo lại thời kỳ ấm và lạnh trong suốt lịch sử Trái đất. Để chứng minh mối liên hệ giữa khí hậu, nhiệt độ và pCO2 hàng triệu năm trước, chúng ta cần tái cấu trúc lại chúng một cách độc lập. Để làm như vậy, chúng tôi sử dụng máy ghi âm khí hậu có tên là proxy proxy.
Thành phần đồng vị của các nguyên tử oxy, được viết ?¹?O, được đo bằng vỏ đá vôi cổ đại, là một trong số đó. Nó cho phép chúng ta tái tạo lại nhiệt độ nước biển trong quá khứ với mức độ không chắc chắn nổi tiếng phụ thuộc vào độ chính xác phân tích và các thông số như nước biển ?¹?O, độ mặn và pH cũng ảnh hưởng đến ?¹?O vỏ sò.
Bởi vì lịch sử địa chất ảnh hưởng đến đá và tín hiệu của chúng, chúng ta càng quay ngược thời gian, càng không chắc chắn. Do đó, chúng tôi kết hợp các proxy khác nhau và đưa ra các giả thuyết liên tục cải tiến với nhiều năm nghiên cứu. Thiết lập các tái thiết như vậy là một quá trình chậm, phức tạp (đôi khi đau đớn) nhưng chúng ngày càng trở nên đáng tin cậy hơn mỗi năm khi sự không chắc chắn giảm. Nếu độ không đảm bảo quá lớn, việc giải thích dựa vào rắc rối: mô hình đơn giản nhất phải được coi là dễ thương nhất. Vấn đề là các nhà khoa học biết cách ước tính sự không chắc chắn và chia sẻ chúng.
Nhìn chung, việc tái tạo nhiệt độ nước biển phù hợp với các quan sát địa chất về lịch sử khí hậu: các kỷ băng hà lớn trùng với nhiệt độ toàn cầu thấp hơn. Đặc biệt, ?¹?O biểu thị mức độ ổn định làm mát từ 50 triệu năm trở đi, dẫn đến khí hậu thời tiền sử.
Tái thiết GEOCARB (phiên bản III) của pCO? (màu vàng, cứ sau 10 triệu năm lại có một điểm) và nhiệt độ bề mặt nước biển nhiệt đới trung bình từ ?¹?O của cacbonat được điều chỉnh theo sự thay đổi độ pH của nước biển giả sử không có ?¹?O thay đổi đối với nước biển (màu đỏ) so với thời kỳ lạnh hạn chế về mặt địa chất (màu xanh nhạt) và băng hà (màu xanh đậm). G. Paris sau Royer và Be mét (2004) và Berner và Khotavala (2011), tác giả cung cấp
Lịch sử của pCO2
Proxy tồn tại cho pCO2 cũng. Ví dụ, các nhà cổ sinh vật học đếm khí khổng – khẩu độ thông qua đó thực vật thở, trao đổi độ ẩm và hấp thụ CO2 cho quang hợp - trên lá hóa thạch. Càng nhiều CO2 rất phong phú ít khí khổng được yêu cầu. Một yếu tố làm tăng thêm một mức độ không chắc chắn là thực vật có ít khí khổng dưới điều kiện khí hậu khô hơn và nhiều hơn dưới những nơi ẩm ướt.
Lá hóa thạch là pCO hiếm và khí quyển2 dữ liệu khan hiếm cho thời kỳ cổ đại của Trái đất. Trong trường hợp không có dữ liệu (đủ), mô hình số giúp giải thích dữ liệu theo cách tiếp cận mạch lạc toàn cầu, tôn trọng các định luật cơ bản của vật lý. Một trong những nổi tiếng nhất là GEOCARB, một mô hình chu trình carbon địa chất được phát triển để tái cấu trúc pCO2 lịch sử bởi Robert Berner và các đồng nghiệp của mình.
Về thời gian lớn hơn 100,000 năm, pCO2 chủ yếu được thêm vào từ núi lửa và bị mất qua hai bơm carbon: bơm sinh học và bơm carbonate.
Trong quá trình quang hợp, thực vật và tảo chiếm CO2 để xây dựng chất hữu cơ của họ. Khi họ chết, CO này2 có thể bị mắc kẹt trong trầm tích. Đây là máy bơm sinh học. Bơm carbonate là sự kết hợp giữa phong hóa của các lục địa và kết tủa đá carbonate. CO2 axit hóa nước mặt làm tan đá. Các yếu tố hòa tan được dạt vào đại dương nơi chúng được sử dụng để xây dựng vật liệu đá vôi như vỏ sò hoặc san hô, cuối cùng trở thành đá vôi. Năm này qua năm khác, những máy bơm này lưu trữ CO2 tránh xa bầu không khí
Trong quá khứ, núi lửa có thể đã hoạt động ít nhiều; lục địa ở các địa điểm khác nhau, ảnh hưởng đến máy bơm carbon. Berner và các đồng nghiệp đã định lượng sự tiến hóa được biết đến của các thông số đó ảnh hưởng đến chu trình carbon và do đó, pCO trong khí quyển2. Họ biết và hiển thị sự không chắc chắn mô hình của họ. Kết quả của họ nên được trình bày với một phong bì ước tính, không phải là một giá trị nhất định.
Thời gian của pCO cao hơn2 là thời kỳ ấm áp. Ngược lại, giảm CO trong khí quyển2 nội dung đã kích hoạt các thời kỳ băng hà như kỷ băng hà Carbon và hiện đại, ngoại trừ có thể là Hirnantian (cách đây 445 triệu năm). Những mẫu gần đây đề nghị rằng trong thời kỳ xa xôi này, cấu hình kiến tạo đóng một vai trò cụ thể.
Làm thế nào con người nhanh chóng ảnh hưởng đến khí hậu
Nhiệt độ và pCO? tái thiết cho 66 My cuối cùng. Nhiệt độ được tính bằng cách sử dụng ?¹?O của cacbonat và được biểu diễn mà không có độ bất định. PCO? việc tái thiết dựa trên bảy ủy nhiệm khác nhau được thống nhất trong phạm vi những điều không chắc chắn tương ứng của chúng. Beantic and Royer, 2011., tác giả cung cấp
Trong khoảng thời gian bắt đầu từ thời điểm khủng long bị tuyệt chủng (một 66 tương đối gần đây của tôi), các nhà địa chất có thể dựa vào nhiều nhiệt độ và CO2 proxy ngoài ?¹?O hoặc lá hóa thạch. Càng đến gần thời đại của chúng ta, càng có nhiều proxy và càng ít sự không chắc chắn hơn, cho đến khi chúng ta có thể kết nối dữ liệu địa chất và lõi băng hỗ trợ lẫn nhau.
Kiến tạo sửa đổi lưu thông đại dương và dẫn đến việc xây dựng các dãy núi như dãy Hy Mã Lạp Sơn. Cả hai yếu tố ảnh hưởng đến máy bơm carbon và pCO cưỡng bức2 đến giảm, như được thể hiện bởi các proxy và phù hợp với xu hướng GEOCARB. Sự giảm pCO này2 đã dẫn đến sự làm mát được quan sát và đưa Trái đất đến sự xen kẽ giữa băng hà và hiện tại.
Chúng ta có thể xác định từ lõi băng và proxy mà pCO2 đã dao động trong khoảng 200 đến 350 ppm trong 2.6 triệu năm và nó đột nhiên tăng từ 280 lên 410 ppm trong khoảng từ 1850 đến 2018. pCO2 đang hướng tới những mức độ chưa từng có trong 5, thậm chí 30 triệu năm, khi Trái đất ấm hơn nhiều so với ngày nay và không có mũ băng Đại Tây Dương nào có mặt. Tái thiết của nhiệt độ và pCO2 có thể cho chúng ta một cái nhìn thoáng qua về những gì ở phía trước chúng ta nếu chúng ta không làm chậm CO2 khí thải.
Trên quy mô thời gian dài, khi pCO2 tăng, làm ấm kích thích các bơm carbon, do đó giúp pCO2 Làm giảm xuống. Phản hồi tiêu cực này có thể hoạt động như một bộ điều nhiệt địa chất. Tiếc là nó quá chậm để phản ứng đủ nhanh để bù đắp lượng khí thải nhanh của chúng tôi. Theo thời gian của một thập kỷ, sự nóng lên làm trầm trọng thêm CO2 phát hành vào khí quyển. Khi nhiệt độ tăng, đại dương nóng lên và giải phóng CO hòa tan2 đến bầu không khí. Trong 2.6 triệu năm, các chu kỳ băng hà và liên âm đã bị cưỡng bức bởi quỹ đạo của Trái đất biến động và đồng2 chỉ là một phản hồi tích cực nội bộ. Ngày nay, CO nhân tạo2 dẫn và khuếch đại sự nóng lên liên tục.
Bộ điều nhiệt địa chất chu trình cacbon. Dấu + có nghĩa là các tham số được kích thích bằng cách tăng hệ số nằm trước mũi tên. Dấu – có nghĩa là tham số bị suy giảm. Ví dụ, máy bơm carbon làm giảm CO trong khí quyển? trong khi đầu vào núi lửa làm tăng nó. Pierre-Henri Blard và Guillaume Paris
Là kết quả của pCO2 tăng, nhiệt độ bề mặt trung bình đã tăng gần 1 ° C giữa năm 1901 và 2012. Bề mặt Trái đất ấm hơn nhiều so với ngày nay trong quá khứ và cuối cùng nó sẽ nguội dần. Tuy nhiên, hậu quả của những thay đổi ngắn hạn là tai hại. Ngoài nhiệt độ bề mặt cao hơn, các sự kiện thời tiết khắc nghiệt, axit hóa đại dương, băng tan và nước biển dâng sẽ làm gián đoạn đáng kể cuộc sống hàng ngày của chúng ta và gây hại cho hệ sinh thái xung quanh chúng ta.
Khoa học trái đất giúp chúng ta hiểu về quá khứ của hành tinh chúng ta. Chúng ta không thể kiểm soát quỹ đạo, kiến tạo hoặc tuần hoàn đại dương của Trái đất nhưng chúng ta có thể kiểm soát khí thải nhà kính. Tương lai là cho tất cả chúng ta xây dựng.
Giới thiệu về Tác giả
Guillaume Paris, Géochimiste, Chargeé de recherche CNRS au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, Đại học de Lorraine và Pierre - Đại học de Lorraine
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
Sách liên quan
Biến đổi khí hậu: Mọi người cần biết điều gì
bởi Joseph Romm
Nguyên tắc cơ bản về vấn đề sẽ là gì trong thời đại chúng ta, Biến đổi khí hậu: Mọi người cần biết gì® là một cái nhìn tổng quan rõ ràng về khoa học, xung đột và ý nghĩa của hành tinh nóng lên của chúng ta. Từ Joseph Romm, Cố vấn trưởng Khoa học cho National Geographic Số năm sống nguy hiểm loạt và một trong những "100 người đang thay đổi nước Mỹ" của Rolling Stone Khí hậu thay đổi đưa ra những câu trả lời khoa học, thân thiện với người dùng cho những câu hỏi khó nhất (và thường bị chính trị hóa) xung quanh những gì nhà khí hậu học Lonnie Thompson đã coi là "mối nguy hiểm rõ ràng và hiện tại đối với nền văn minh." Có sẵn trên Amazon
Biến đổi khí hậu: Khoa học về sự nóng lên toàn cầu và tương lai năng lượng của chúng tôi phiên bản thứ hai
của Jason Smerdon
Phiên bản thứ hai này của Khí hậu thay đổi là một hướng dẫn dễ tiếp cận và toàn diện cho khoa học đằng sau sự nóng lên toàn cầu. Minh họa một cách tinh tế, văn bản hướng đến sinh viên ở nhiều cấp độ khác nhau. Edmond A. Mathez và Jason E. Smerdon giới thiệu rộng rãi, nhiều thông tin về khoa học làm nền tảng cho sự hiểu biết của chúng ta về hệ thống khí hậu và tác động của hoạt động của con người lên sự nóng lên của hành tinh chúng ta.Mathez và Smerdon mô tả vai trò của khí quyển và đại dương chơi trong khí hậu của chúng tôi, giới thiệu khái niệm cân bằng bức xạ và giải thích những thay đổi khí hậu xảy ra trong quá khứ. Họ cũng nêu chi tiết các hoạt động của con người ảnh hưởng đến khí hậu, như khí thải nhà kính và khí thải và nạn phá rừng, cũng như ảnh hưởng của các hiện tượng tự nhiên. Có sẵn trên Amazon
Khoa học về biến đổi khí hậu: Một khóa học thực hành
bởi Blair Lee, Alina Bachmann
Khoa học về biến đổi khí hậu: Một khóa học thực hành sử dụng văn bản và mười tám hoạt động thực hành để giải thích và dạy về khoa học về sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu, cách con người chịu trách nhiệm và những gì có thể được thực hiện để làm chậm hoặc ngăn chặn tốc độ nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu. Cuốn sách này là một hướng dẫn đầy đủ, toàn diện cho một chủ đề môi trường thiết yếu. Các chủ đề trong cuốn sách này bao gồm: cách các phân tử truyền năng lượng từ mặt trời để làm ấm khí quyển, khí nhà kính, hiệu ứng nhà kính, sự nóng lên toàn cầu, Cách mạng công nghiệp, phản ứng đốt cháy, vòng phản hồi, mối quan hệ giữa thời tiết và khí hậu, biến đổi khí hậu, bể carbon, sự tuyệt chủng, dấu chân carbon, tái chế và năng lượng thay thế. Có sẵn trên Amazon
Từ Nhà xuất bản:
Mua hàng trên Amazon để giảm chi phí mang lại cho bạn InsideSelf.comelf.com, MightyNatural.com, và ClimateImpactNews.com miễn phí và không có nhà quảng cáo theo dõi thói quen duyệt web của bạn. Ngay cả khi bạn nhấp vào một liên kết nhưng không mua các sản phẩm được chọn này, bất kỳ thứ gì khác bạn mua trong cùng một lượt truy cập trên Amazon đều trả cho chúng tôi một khoản hoa hồng nhỏ. Không có chi phí bổ sung cho bạn, vì vậy hãy đóng góp cho nỗ lực. Bạn cũng có thể sử dụng liên kết này sử dụng cho Amazon bất cứ lúc nào để bạn có thể giúp hỗ trợ những nỗ lực của chúng tôi.
