De exploitatie van fossiele brandstoffen stoot CO₂ uit, de belangrijkste oorzaak van het broeikaseffect. Zbynek Burival / Unsplash, CC BY

Klimaatverandering is misschien wel de meest urgente kwestie van onze tijd, zowel politiek als in termen van leven op aarde. Er is een groeiend besef dat het wereldklimaat een zaak van publieke actie is.

Voor 11,500-jaren, atmosferische koolstofdioxide (CO₂) concentraties zweefden rond 280 ppm (de pre-industriële "normaal"), met een gemiddelde oppervlaktetemperatuur rond 15 ° C. Sinds de industriële revolutie is dit niveau voortdurend gestegen en bereikte 410 ppm in 2018. De geowetenschappen, met hun focus op tijdschalen tot miljarden jaren, zijn uniek uitgerust om heel duidelijk te maken hoe abrupt industriële samenlevingen zijn veranderd en het klimaat op aarde veranderen.

Klimaat, broeikasgassen en CO₂

De belangrijkste motor van het klimaat op aarde is de zon. Onze ster levert een gemiddeld oppervlaktevermogen van 342 W / m² per jaar (ongeveer dat van een haardroger voor elke vierkante meter van de planeet). De aarde absorbeert ongeveer 70% hiervan en geeft de rest weer. Als dit het enige klimaatmechanisme zou zijn, zou de gemiddelde temperatuur -15 ° C zijn (onder het vriespunt van water, 0 ° C). Het leven zou waarschijnlijk onmogelijk zijn. Gelukkig wordt een deel van de geabsorbeerde energie opnieuw uitgestraald als infrarode straling, die, in tegenstelling tot zichtbaar licht, interageert met de broeikasgassen (broeikasgassen) die in de atmosfeer aanwezig zijn om warmte terug naar het aardoppervlak uit te stralen. Dit broeikaseffect handhaaft momenteel onze gemiddelde temperatuur rond 15 ° C.

De primaire BKG's zijn waterdamp en het veelbesproken CO₂. Koolstofdioxide draagt ​​tot 30% bij aan het totale broeikaseffect, waterdamp levert ongeveer 70% op. CO₂heeft echter een algehele opwarmkracht die waterdamp niet heeft. Waterdamp in de atmosfeer heeft een zeer korte verblijftijd (van uren tot dagen) en de concentratie kan alleen toenemen als de temperatuur stijgt. CO₂ blijft hangen in de atmosfeer voor 100-jaren en de concentratie ervan wordt niet alleen bepaald door de temperatuur. CO₂ is dus in staat om leiden opwarming: als CO₂ concentratie neemt toe, de gemiddelde temperatuur, ongeacht de eigen trend, zal toenemen.

gerelateerde inhoud

Hoe planten zich aanpassen aan een veranderend klimaat

Hoe ijskernen ons begrip van oud klimaat vormen

Arctic Glacier's Galloping Melt Is de war brengend Wetenschappers

Carbon putten

Het is dus cruciaal om te begrijpen hoe atmosferisch CO₂ is gereguleerd. Over geologische tijdschema's (100,000 + jaar), zijn vulkanische gassen de primaire bron van CO₂, gemiddeld 0.4 miljard ton CO₂ per jaar (0.4 GtCO₂/ Y). Maar CO₂ komt niet alleen eindeloos in de atmosfeer terecht. Het stroomt in en uit dankzij andere milieuprocessen en wordt opgeslagen in reservoirs die bekend staan ​​als koolstofputten.

De oceaan, bijvoorbeeld, bevat 50 keer meer koolstof dan de atmosfeer. CO₂ opgelost in de oceaan kan gemakkelijk worden vrijgegeven aan de atmosfeer, terwijl alleen geologische putten CO behouden₂ weg van de atmosfeer op geologische tijdschalen.

Vereenvoudigde geologische koolstofcyclus. De putten (zwart) tonen de sedimentatie van organisch materiaal en de verandering-synthese koppeling van carbonaat. Ze zijn tegen (grijze) bronnen: vulkanen voor meer dan 4 miljard jaar en thermo-industriële menselijke activiteiten voor 150-jaren. G. Parijs

De eerste geologische put is sedimentair organisch materiaal. Levende organismen bevatten organische koolstof opgebouwd uit atmosferisch CO₂ door fotosyntheseen dode organismen worden vaak naar de bodem van de oceaan, meren en moerassen gestuurd. Onmetelijke hoeveelheden organische koolstof hopen zich op in de loop van de tijd in mariene en continentale sedimenten, waarvan sommige uiteindelijk worden omgezet in fossiele brandstoffen (olie, gas en steenkool).

Kalkgesteente is de tweede geologische koolstofput. Rotsen zoals graniet of basalt zijn dat wel verweerde door oppervlaktewater, wassen calcium en bicarbonaat ionen weg naar de oceaan. Mariene organismen gebruiken deze om harde delen van calciumcarbonaat te maken. Wanneer het wordt afgezet op de bodem van de oceaan, wordt calciumcarbonaat uiteindelijk als kalksteen afgezonderd.

gerelateerde inhoud

Klimaatwetenschappers verkennen de verborgen oceaan onder het grootste ijsplateau van Antarctica

IJsvrije arctische locatie 40 jaar op de kaart

Klimaatverbinding met gletsjerterugtocht nu onweerlegbaar

Afhankelijk van de schattingen bevatten deze twee putten samen 50,000 om 100,000 keer meer koolstof dan de huidige atmosfeer.

De atmosfeer van de aarde in de tijd

De hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer van de aarde heeft sterk gevarieerd. Tientallen jaren van onderzoek stellen ons in staat om de hoofdlijnen van de geschiedenis te tekenen, beginnend nadat de aarde volledig was gevormd 4.4 miljard jaar geleden.

aarde vroege sfeer was extreem rijk aan CO₂ (tot 10,000 keer moderne niveaus), terwijl zuurstof (O₂) was schaars. Tijdens de Archean (3.8 tot 2.5 miljard jaar geleden) bloeide het leven voor het eerst op, de eerste continenten werden opgebouwd. Verwering begon CO te trekken₂ uit de atmosfeer. De ontwikkeling van fotosynthese droeg ertoe bij atmosferisch CO te verminderen₂, tijdens het verheffen van O₂ niveaus tijdens de Great Oxygenation Event, ongeveer 2.3 miljard jaar geleden. CO₂ concentratie daalde tot "slechts" 20 tot 100 maal het pre-industriële niveau, nooit om terug te keren naar de concentratie van de vroegste aionen van de Aarde.

Twee miljard jaar later veranderde de koolstofcyclus. Op weg naar het laat Devoon-vroege Carboon (ongeveer 350 miljoen jaar geleden), CO₂ concentratie was rond 1,000 ppm. Zoogdieren bestonden niet. Vasculaire planten die lignine konden synthetiseren verschenen tijdens het Devoon en verspreidden zich. lignine is een molecuul dat resistent is tegen microbiële afbraak waardoor miljoenen organische koolstofvoorraden als steenkool konden worden opgebouwd gedurende miljoenen jaren. Gecombineerd met de verwering van het Hercynian-gamma (waarvan de overblijfselen te vinden zijn in het Massif Central in Frankrijk of de Appalachen in de Verenigde Staten), werd organische koolstof begraving getrokken uit atmosferische CO₂ tot niveaus die vergelijkbaar zijn met (of lager dan) de gegenereerde en gegenereerde a grote ijstijd tussen 320 en 280 miljoen jaar geleden.

Uitbarsting van Bromo-vulkaan op het eiland Java (2011). Op een geologische tijdsschaal spelen vulkanen een rol in de CO₂-cyclus. Marc Szeglat / Unsplash

Tegen het einde van de Jurassic (145 miljoen jaar geleden) was de slinger echter uitgevallen. Dinosaurussen regeerden over de aarde, zoogdieren evolueerden, tektonische activiteit nam toe en Pangaea (het laatste supercontinent) uit elkaar gescheurd. CO₂ toegenomen tot 500 tot 2,000 ppm, en bleef op een hoog niveau, met behoud van een warm kasklimaat gedurende 100 miljoen jaar.

Vanaf 55 miljoen jaar koelde de aarde af als CO₂ verminderde, met name na de Himalayan-opheffing en een daaropvolgende toename in verwering en organische koolstofbezinking. De evolutie gaat verder met het verschijnen van hominiden 7 miljoen jaar geleden. Op 2.6 miljoen jaar ging de Aarde een nieuwe staat binnen, gekenmerkt door een afwisseling van glaciale en interglaciale periodes in een regelmatig tempo, geleid door de baanparameters van de aarde en versterkt door de kortere koolstofcyclus. CO₂ bereikte zijn pre-industriële niveau 11,500 jaren geleden toen de aarde de laatste interglaciale fase betrad.

Een nieuw verhaal: de industriële revolutie

Tot de 19e eeuw was het verhaal van atmosferische koolstof en het aardklimaat een verhaal van geologie, biologie en evolutie. Dat verhaal veranderde sterk na de Industriële Revolutie, toen moderne mensen (Homo sapiens), die waarschijnlijk is verschenen 300,000 jaar geleden, begon op grote schaal fossiele brandstoffen te winnen en te verbranden.

Door 1950 wordt de toevoeging van CO₂ in de atmosfeer door verbranding met fossiele brandstoffen was het al bewezenVia de koolstof isotoop handtekening van CO₂ moleculen (bekend als de "Suess" -effect). Tegen het einde van de 1970 hebben klimaatwetenschappers een waargenomen snel afdrijven naar warmere algehele temperaturen. De IPCC, gemaakt in 1988, liet in 2012 zien dat de gemiddelde temperatuur was toegenomen met 0.9 ° C sinds 1901. Die verandering lijkt misschien bescheiden in vergelijking met de laatste deglaciatie, toen de gemiddelde temperatuur in 6 jaren met ongeveer 7,000 ° C steeg, maar het is minstens 10 keer sneller.

De gemiddelde temperatuur blijft stijgen en natuurlijke parameters zoals zonneactiviteit of vulkanisme kunnen zo'n snelle opwarming niet verklaren. De oorzaak is ondubbelzinnig menselijke toevoeging van broeikasgassen aan de atmosfeer, en landen met een hoog inkomen stoten de meeste CO uit₂ per inwoner.

Hoe zal ons verhaal eindigen?

Industriële samenlevingen verbrandden ongeveer 25% van de fossiele brandstoffen van de aarde binnen 160-jaren en kraakten plotseling een natuurlijke flux op waarin koolstof uit de atmosfeer werd opgeslagen. Deze nieuwe door de mens gegenereerde stroom is in plaats daarvan toe te voegen 28 Gt van CO₂ per jaar, 50 maal meer dan vulkanen. Natuurlijke geologische sekwestratie kan niet compenseren en atmosferische CO₂ blijft stijgen.

gerelateerde inhoud

Groenlandse recordmelt, gebonden aan de snellere arctische opwarming

Slechts een handjevol Super Emitters die de schuld hebben voor 50% methaanlekken

Polar Ice Melt verhoogt de gevaren op zeeniveau

Het gevolgen zijn imminent, talrijk en verschrikkelijk: extreme weersomstandigheden, zeespiegelstijging, gletsjerterugtrekking, oceaanverzuring, ecosysteemverstoringen en uitstervingen. De aarde zelf heeft andere catastrofes overleefd. Hoewel de huidige opwarming het aanpassingsvermogen van veel soorten overtreft, zal het leven doorgaan. Het is niet de planeet die op het spel staat. In plaats daarvan is het de toekomst van menselijke samenlevingen en het behoud van de huidige ecosystemen.

Hoewel de aardwetenschappen geen oplossingen kunnen bieden om na te denken over de noodzakelijke veranderingen in ons gedrag en de consumptie van fossiele brandstoffen, kunnen en moeten ze bijdragen aan kennis en collectieve bewustwording van de huidige opwarming van de aarde.

Over de auteur

Guillaume Paris, Géochimiste, chargé de recherche CNRS au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, Université de Lorraine en Pierre-Henri Blard, Géochronologue et paléoclimatologue, chargé de recherches CNRS - Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (Nancy) et Laboratoire de glaciologie (Bruxelles), Université de Lorraine

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

Klimaatverandering: wat iedereen moet weten

door Joseph Romm
De essentiële inleiding over wat de bepalende factor van onze tijd zal zijn, Klimaatverandering: wat iedereen moet weten® is een overzicht van de wetenschap, conflicten en implicaties van onze opwarmende planeet. Van Joseph Romm, Chief Science Advisor voor National Geographic's Jaren van leven gevaarlijk series en een van de "100-mensen van Rolling Stone die Amerika veranderen" Klimaatverandering biedt gebruiksvriendelijke, wetenschappelijk rigoureuze antwoorden op de moeilijkste (en vaak gepolitiseerde) vragen rond wat klimatoloog Lonnie Thompson "een duidelijk en aanwezig gevaar voor de beschaving" heeft geacht. Beschikbaar op Amazon

Climate Change: The Science of Global Warming and Our Energy Future tweede editie

door Jason Smerdon
Deze tweede editie van Klimaatverandering is een toegankelijke en uitgebreide gids voor de wetenschap achter het broeikaseffect. Prachtig geïllustreerd, de tekst is gericht op studenten op verschillende niveaus. Edmond A. Mathez en Jason E. Smerdon geven een brede, informatieve inleiding tot de wetenschap die ten grondslag ligt aan ons begrip van het klimaatsysteem en de effecten van menselijke activiteit op de opwarming van onze planeet. Matthez en Smerdon beschrijven de rollen die de atmosfeer en de oceaan hebben spelen in ons klimaat, introduceren het concept van stralingsbalans en verklaren de klimaatveranderingen die zich in het verleden hebben voorgedaan. Ze beschrijven ook de menselijke activiteiten die het klimaat beïnvloeden, zoals uitstoot van broeikasgassen en aerosolen en ontbossing, evenals de effecten van natuurlijke verschijnselen.  Beschikbaar op Amazon

The Science of Climate Change: een hands-on cursus

door Blair Lee, Alina Bachmann
De wetenschap van klimaatverandering: een hands-on cursus maakt gebruik van tekst en achttien hands-on activiteiten de wetenschap van het broeikaseffect en de klimaatverandering uitleggen en onderwijzen, hoe mensen verantwoordelijk zijn en wat kan worden gedaan om het tempo van de opwarming van de aarde en de klimaatverandering te vertragen of te stoppen. Dit boek is een complete, uitgebreide gids voor een essentieel milieuthema. Onderwerpen die in dit boek worden behandeld zijn onder meer: ​​hoe moleculen energie uit de zon overbrengen om de atmosfeer, broeikasgassen, het broeikaseffect, het broeikaseffect, de industriële revolutie, de verbrandingsreactie, feedbacklussen, de relatie tussen weer en klimaat, klimaatverandering, te verwarmen, koolstofputten, uitsterven, koolstofvoetafdruk, recycling en alternatieve energie. Beschikbaar op Amazon

Van de uitgever:
Aankopen op Amazon gaan om de kosten van het brengen van je te bekostigen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, en ClimateImpactNews.com zonder kosten en zonder adverteerders die je surfgedrag volgen. Zelfs als u op een link klikt maar deze geselecteerde producten niet koopt, betaalt alles wat u bij hetzelfde bezoek op Amazon koopt, een kleine commissie. Er zijn geen extra kosten voor u, dus draag alstublieft bij aan de moeite. Je kan ook gebruik dan deze link te gebruiken op elk gewenst moment voor Amazon, zodat u ons kunt helpen onze inspanningen te ondersteunen.