Die uitbuiting van fossielbrandstowwe brand CO2 uit, die hoofoorsaak van aardverwarming. Zbynek Burival / Unsplash, CC BY
Klimaatverandering kan die mees dringende kwessie van ons dag wees, beide polities en in terme van die lewe op Aarde. Daar is toenemende bewustheid dat die globale klimaat 'n saak vir openbare optrede is.
Vir 11,500 jaar, atmosferiese koolstofdioksied (CO2) konsentrasies swaai rondom 280 ppm (die preindustrial "normale"), met 'n gemiddelde oppervlaktemperatuur rondom 15 ° C. Sedert die Industriële Revolusie het hierdie vlak voortdurend gestyg en 410 ppm in 2018 bereik. Die geowetenskappe, met hul fokus op tydskaal tot miljarde jare, is uniek toegerus om uiters duidelik te maak hoe abrupte nywerheidsverenigings verander het en die Aarde se klimaat verander.
Klimaat, kweekhuisgasse en CO2
Die belangrikste enjin van die Aarde se klimaat is die son. Ons ster lewer 'n gemiddelde oppervlakkrag van 342 W / m2 per jaar (ongeveer dié van 'n haardroër vir elke vierkante meter van die planeet). Die aarde absorbeer ongeveer 70% hiervan en weerspieël die res. As dit die enigste klimaatmeganisme was, sou die gemiddelde temperatuur -15 ° C wees (onder die vriespunt van water, 0 ° C). Die lewe sal waarskynlik onmoontlik wees. Gelukkig word sommige van die geabsorbeerde energie weer uitgestraal as infrarooi straling, wat in teenstelling met sigbare lig in wisselwerking met die kweekhuisgasse (GHGs) teenwoordig in die atmosfeer om hitte terug te keer na die Aarde se oppervlak. Hierdie kweekhuiseffek hou tans die gemiddelde temperatuur rondom 15 ° C.
Die primêre GHG's is waterdamp en die baie gedebatteerde CO2. Koolstofdioksied dra tot 30% van die totale broeikaseffek by, waterdamp bied ongeveer 70%. CO2, alhoewel, het oorhoofse opwarmende krag dat waterdamp nie. Waterdamp in die atmosfeer het 'n baie kort verblyf tyd (van ure tot dae) en die konsentrasie kan slegs toeneem as die temperatuur toeneem. CO2 Lingers in die atmosfeer vir 100 jaar en die konsentrasie word nie uitsluitlik deur temperatuur beheer nie. CO2 is dus in staat om aktiveer verwarming: as CO2 konsentrasie styg, sal die gemiddelde temperatuur, ongeag sy eie neiging, toeneem.
Koolstof wasbakke
Dit is dus belangrik om te verstaan hoe atmosferiese CO2 is gereguleer. Oor geologiese tydskaalse (100,000 + jaar) is vulkaniese gasse die primêre bron van CO2, gemiddeld 0.4 miljard van ton CO2 per jaar (0.4 GtCO2/ Y). Maar CO2 maak nie net eindeloos op in die atmosfeer nie. Dit vloei in en uit, danksy ander omgewingsprosesse, en word gestoor in reservoirs wat bekend staan as koolstofdruppels.
Die see, vir een, bevat 50 keer meer koolstof as die atmosfeer. Maar CO2 Oplos in die see kan maklik na die atmosfeer vrygelaat word, terwyl slegs geologiese sinke CO hou2 weg van die atmosfeer op geologiese tye.
Vereenvoudigde geologiese koolstofsiklus. Die sink (swart) toon die sedimentasie van organiese materiaal en die verandering-sintese koppeling van karbonaat. Hulle verset (grys) bronne: vulkane vir meer as 4 miljard jaar en termo-industriële menslike aktiwiteite vir 150-jare. G. Parys
Die eerste geologiese sink is sedimentêre organiese materiaal. Lewende organismes bevat organiese koolstof wat uit atmosferiese CO gebou word2 deur fotosintese, en dooie organismes word dikwels na die bodem van die see, mere en moerasse gestuur. Groot hoeveelhede organiese koolstof akkumuleer dus mettertyd in mariene en kontinentale sedimente, waarvan sommige uiteindelik omskep word in fossielbrandstowwe (olie, gas en steenkool).
Calcareous gesteentes is die tweede geologiese koolstof sink. Gesteentes soos graniete of basaltes is verweerde deur oppervlakwater, wat kalsium- en bikarbonaat-ione wegvoer na die see. Mariene organismes gebruik hierdie om harde dele van kalsiumkarbonaat te bou. Wanneer dit aan die bodem van die oseaan gedeponeer word, word kalsiumkarbonaat uiteindelik as kalksteen gesekwestreer.
Afhangende van die ramings bevat hierdie twee sinkpunte gekombineer 50,000 100,000 te keer meer koolstof as die huidige atmosfeer.
Die Aarde se atmosfeer oor tyd
Die hoeveelheid CO2 In die Aarde se atmosfeer het dit baie gewissel. Dekades van navorsing stel ons in staat om die hooflyne van die geskiedenis te teken nadat die Aarde ten volle gevorm is 4.4 miljard jaar gelede.
aarde se vroeë atmosfeer was baie ryk aan CO2 (tot 10,000 keer moderne vlakke), terwyl suurstof (O2) was skaars. Gedurende die Argeërs (3.8 tot 2.5 miljard jaar gelede) het die lewe eers gegroei, die eerste vastelande opgebou. Weerstaan het begin om CO te trek2 uit die atmosfeer. Die ontwikkeling van fotosintese het bygedra tot die vermindering van atmosferiese CO2, terwyl u O verlig2 vlakke gedurende die Groot Oxygenation Event, ongeveer 2.3 miljard jaar gelede. CO2 konsentrasie het tot "slegs" 20 tot 100 keer die pre-industriële vlak, om nooit terug te keer na die konsentrasie van die vroegste eeue van die aarde nie.
Twee biljoen jaar later het die koolstofsiklus verander. Teen die einde van die Devon-vroeë Carboniferous (ongeveer 350 miljoen jaar gelede), CO2 konsentrasie was om 1,000 dpm. Soogdiere het nie bestaan nie. Vaatplante wat lignien kan sintetiseer, het tydens die Devonian verskyn en versprei. lignien is 'n molekule wat weerstandbiedend is teen mikrobiese afbraak wat massiewe organiese koolstofaandele toelaat om op te bou as steenkool oor miljoene jare. Gekombineer met die verwering van die Hercynian-reeks (waarvan die oorblyfsels gevind kan word in Frankryk se Massif Central of Appalachians in die Verenigde State), het organiese koolstofbegrafnis atmosferiese CO2 tot vlakke soortgelyk aan (of laer as) vandag se en gegenereer a groot glaciale era tussen 320 en 280 miljoen jaar gelede.
Uitbarsting van Bromo vulkaan op die eiland Java (2011). Op 'n geologiese tydskaal speel vulkane 'n rol in die CO₂-siklus. Marc Szeglat / Unsplash
Teen die einde van die Jurassic (145 miljoen jaar gelede) het die slinger egter swaai. Dinosourusse het die Aarde geregeer, soogdiere het ontwikkel, tektoniese aktiwiteit het toegeneem en Pangea (die laaste superkontinent) uitmekaar geskeur. CO2 verhoog, na 500 tot 2,000 ppm, en het op hoë vlakke gebly en 'n warm kweekklimaat vir 100 miljoen jaar behou.
Vanaf 55 miljoen jaar het die aarde afgekoel as CO2 afgeneem, veral na aanleiding van die Himalaja-opheffing en 'n daaropvolgende toename in verwering en organiese koolstof sedimentasie. Evolusie gaan voort met Hominiede wat verskyn 7 miljoen jaar gelede. Op 2.6 miljoen jaar het die Aarde 'n nuwe staat binnegekom wat gekenmerk word deur 'n afwisseling van gletsiale en interglaciale tydperke op 'n gereelde tempo wat deur die Aarde se orbitale parameters gelei word en versterk word deur die korter termynkoolsiklus. CO2 het sy pre-industriële vlak 11,500 jaar gelede bereik toe die Aarde die jongste interglaciale stadium binnegekom het.
'N Nuwe storie: die Industriële Revolusie
Tot die 19e eeu was die verhaal van atmosferiese koolstof en Aarde se klimaat 'n verhaal van geologie, biologie en evolusie. Die storie het skerp verander na aanleiding van die Industriële Revolusie, toe moderne mense (Homo sapiens), wat waarskynlik verskyn het 300,000 jaar gelede, het fossielbrandstowwe op groot skaal begin onttrek en verbrand.
Deur 1950, die toevoeging van CO2 na die atmosfeer deur middel van fossielbrandstowwe verbranding was reeds bewese, via die koolstof isotopiese handtekening van CO2 molekules (bekend as die Suess-effek). Teen die laat 1970's het klimaatwetenskaplikes 'n vinnige wegdrywing na warmer algehele temperature. Die IPCC, geskep in 1988, het in 2012 gewys dat die gemiddelde temperatuur met 0.9 ° C toegeneem het. sedert 1901. Die verandering lyk dalk beskeie in vergelyking met die laaste ontglasing, toe die gemiddelde temperatuur met ongeveer 6 ° C in 7,000 jaar gestyg het, maar dit is minstens 10 keer vinniger.
Die gemiddelde temperatuur gaan voort om te klim, en natuurlike parameters soos sonaktiwiteit of vulkanisme kan nie so 'n vinnige verwarming verduidelik nie. Die oorsaak is ondubbelsinnig menslike toevoeging van GHG's tot die atmosfeer, en hoë-inkomste lande gee die meeste CO uit2 per inwoner.
Hoe sal ons storie eindig?
Bedryfsverenigings het binne 25 jaar oor 160% van die Aarde se fossielbrandstowwe brand, en het 'n natuurlike vloed wat koolstof uit die atmosfeer opberg, skielik omgekeer. Hierdie nuwe menslike gegenereerde vloed is in plaas daarvan voeg 28 Gt CO₂ per jaar, 50 keer meer as vulkane. Natuurlike geologiese sekwestrasie kan nie vergoed nie en atmosferiese CO2 bly styg.
Die gevolge is dreigend, talryk en vreeslik: uiterste weersomstandighede, styging op seevlakke, gletser retreat, oseaan versuring, ekosistiese ontwrigting en uitwissing. Aarde self het ander katastrofes oorleef. Alhoewel huidige opwarming baie spesies se vermoë om aan te pas, sal oorskry, sal die lewe voortduur. Dit is nie die planeet wat op die spel is nie. In plaas daarvan is dit die toekoms van menslike samelewings en die bewaring van huidige ekosisteme.
Terwyl die Aardwetenskappe nie oplossings kan bied om na te dink oor die nodige veranderinge in ons gedrag en verbruik van fossielbrandstowwe nie, kan en kan hulle bydra tot kennis en kollektiewe bewustheid van die huidige aardverwarming.
Oor Die Skrywer
Guillaume Paris, Geochimiste, chargé die recherche CNRS au Centre die recherches petrographiques et géochimiques die Nancy, Université de Lorraine en Pierre-Henri Blard, Geochronologue et paléoclimatologue, chargé die recherches CNRS - Centre de recherches petrographiques et geochimiques (Nancy) et Laboratoire die Glaciologie (Bruxelles), Université de Lorraine
Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.
verwante Boeke
Klimaatsverandering: Wat Almal moet weet
deur Joseph Romm
Die noodsaaklike grondslag vir wat die definisie van ons tyd sal wees, Klimaatsverandering: Wat Almal moet weet ® is 'n duidelike oorsig van die wetenskap, konflikte en implikasies van ons opwarmingsplan. Van Joseph Romm, Hoofwetenskapadviseur vir National Geographic's Jaar van die lewe Dangerously reeks en een van Rolling Stone se "100-mense wat Amerika verander" Klimaatverandering bied gebruikersvriendelike, wetenskaplike streng antwoorde op die moeilikste (en algemeen gepoligiseerde) vrae rondom watter klimatoloog Lonnie Thompson 'n duidelike en huidige gevaar vir beskawing geag het. ". Beskikbaar op Amazon
Klimaatverandering: Die Wetenskap van Globale Verhitting en Ons Energie Toekomstige tweede uitgawe Uitgawe
deur Jason Smerdon
Hierdie tweede uitgawe van Klimaatverandering is 'n toeganklike en omvattende gids tot die wetenskap agter aardverwarming. Uitstekend geïllustreer, die teks is gerig op studente op verskillende vlakke. Edmond A. Mathez en Jason E. Smerdon bied 'n breë, insiggewende inleiding tot die wetenskap wat onderliggend is aan ons begrip van die klimaatstelsel en die uitwerking van menslike aktiwiteit op die verwarming van ons planeet. Mathez en Smerdon beskryf die rolle wat die atmosfeer en oseaan speel in ons klimaat, stel die konsep van stralingsbalans bekend, en verduidelik klimaatveranderinge wat in die verlede plaasgevind het. Hulle beskryf ook die menslike aktiwiteite wat die klimaat beïnvloed, soos kweekhuisgas en aërosolvrystellings en ontbossing, asook die uitwerking van natuurverskynsels. Beskikbaar op Amazon
Die Wetenskap van Klimaatverandering: 'n Hands-On Kursus
deur Blair Lee, Alina Bachmann
Die Wetenskap van Klimaatverandering: 'n Hands-on-kursus gebruik teks en agtien hands-on-aktiwiteite om die wetenskap van aardverwarming en klimaatsverandering te verduidelik en te onderrig, hoe mense verantwoordelik is en wat gedoen kan word om die tempo van aardverwarming en klimaatverandering te vertraag of te stop. Hierdie boek is 'n volledige, omvattende gids tot 'n noodsaaklike omgewingsonderwerp. Onderwerpe wat in hierdie boek gedek word, sluit in: hoe molekules energie oor die son oordra om die atmosfeer, kweekhuisgasse, die kweekhuiseffek, aardverwarming, die Industriële Revolusie, die verbrandingsreaksie, terugvoerlusse, die verhouding tussen weer en klimaat, klimaatsverandering, koolstofdruppels, uitsterwing, koolstofvoetspoor, herwinning en alternatiewe energie. Beskikbaar op Amazon
Van Die Uitgewer:
Aankope op Amazon gaan die koste om u te bring, te dek InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, en ClimateImpactNews.com gratis en sonder adverteerders wat jou blaaitoontjies dop. Selfs as jy op 'n skakel klik, maar nie hierdie geselekteerde produkte koop nie, enigiets anders wat jy in dieselfde besoek op Amazon koop, betaal ons 'n klein kommissie. Daar is geen bykomende koste vir u nie, dus dra by tot die moeite. Jy kan ook gebruik hierdie skakel Om te enige tyd vir Amazon te gebruik, sodat u ons pogings kan ondersteun.
