De relatie tussen atmosferisch CO2 niveaus en klimaatverandering worden vaak gezien als een controversieel onderwerp. Hoewel er geen echt meningsverschil bestaat onder klimaatwetenschappers - overal 90% is het er volledig mee eens dat menselijke activiteit duidelijk verantwoordelijk is voor klimaatverandering - in de Verenigde Staten in 2016 nauwelijks 50% van het grote publiek kwam tot dezelfde conclusie. Als toevoeging aan de algemene verwarring beweren zeer actieve 'ontkenners van klimaatverandering' dat de temperatuur onafhankelijk van CO is geëvolueerd2 atmosferische concentraties door de geschiedenis van de aarde, en dat is daarom de stijgende CO van vandaag2 niveaus zijn geen probleem.
Hebben wetenschappers het verhaal verkeerd begrepen? Nee. CO2 heeft al lang bijgedragen aan het beheersen van het klimaat op aarde, en de toenemende concentratie in de atmosfeer en oceanen vormt een grote bedreiging voor de mensheid.
Samen met zonneactiviteit en albedo, broeikasgassen zijn een belangrijk onderdeel van de aarde stralingsbudget en oefenen een sterke controle uit op de oppervlaktetemperatuur. Hoewel waterdamp het primaire broeikasgas op aarde is, is CO2 trekt veel meer aandacht omdat het actief klimaatverandering kan leiden.
Helaas levert menselijke activiteit CO op2 naar de atmosfeer met een snelheid 70 keer groter dan alle vulkanen op aarde samen. Als gevolg hiervan, atmosferische CO2 concentratie (of pCO2) neemt toe en het oppervlak van de aarde warmt op in een tempo dat geen natuurlijke factor kan verklaren.
We weten dat CO2 is een temperatuurregeling en we kunnen het op verschillende manieren demonstreren. Een daarvan is door het verkennen van de geschiedenis van de aarde.
Noord-Amerika van Suomi met een lage baan rond de satelliet. NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring
Klimaat en temperatuur door geologische tijden
Met behulp van rotsen, fossielen en hun chemische en fysische eigenschappen hebben geowetenschappers warme en koude periodes gereconstrueerd doorheen de geschiedenis van de aarde. Het verband aantonen tussen klimaat, temperatuur en pCO2 miljoenen jaren geleden moeten we elk van hen onafhankelijk reconstrueren. Om dit te doen, gebruiken we klimaatrecorders genaamd "proxy's".
De isotopische samenstelling van zuurstofatomen, geschreven ?¹?O, gemeten in oude kalkhoudende schelpen, is er één van. Het stelt ons in staat de zeewatertemperaturen uit het verleden te reconstrueren met een bekende mate van onzekerheid die afhangt van analytische precisie en hoe parameters zoals zeewater ¹?O, zoutgehalte en pH ook van invloed op de ?¹?O granaten.
Omdat de geologische geschiedenis van invloed is op rotsen en hun signalen, hoe verder we teruggaan in de tijd, hoe groter de onzekerheden. We combineren dus verschillende proxy's en formuleren hypothesen die continu verbeteren met jaren van onderzoek. Het tot stand brengen van dergelijke reconstructies is een langzaam, ingewikkeld (soms pijnlijk) proces, maar ze worden elk jaar betrouwbaarder naarmate de onzekerheden afnemen. Als onzekerheden te groot zijn, zijn interpretaties afhankelijk spaarzaamheid: het eenvoudigste model moet als het meest waarschijnlijk worden beschouwd. Het gaat erom dat wetenschappers weten hoe ze onzekerheden kunnen inschatten en delen.
Over het geheel genomen komen de reconstructies van de zeewatertemperatuur overeen met geologische waarnemingen uit de klimaatgeschiedenis: grote ijstijden vallen samen met een lagere temperatuur op aarde. In het bijzonder duidt ?¹?O op een stabiele waarde koeling vanaf 50 miljoen jaar, leidend tot het pre-industriële klimaat.
GEOCARB (versie III) reconstructie van pCO? (geel, één punt elke 10 miljoen jaar) en gemiddelde tropische zeeoppervlaktetemperatuur van ¹?O carbonaten gecorrigeerd voor pH-veranderingen van zeewater, ervan uitgaande dat er geen ¹?O veranderingen zijn voor zeewater (rood) vergeleken met geologisch beperkte koude perioden (lichtblauw) en ijstijden (donkerblauw). G. Paris na Royer en Beerling (2004) en Berner en Khotavala (2011), auteur voorzien
De geschiedenis van pCO2
Er bestaan proxy's voor pCO2 ook. Bijvoorbeeld paleontologen huidmondjes tellen - openingen waardoor planten ademen, vocht uitwisselen en CO opnemen2 voor fotosynthese - op fossiele bladeren. Hoe meer CO2 is overvloedig, de minder huidmondjes nodig. Een factor die een zekere mate van onzekerheid toevoegt, is dat planten minder huidmondjes hebben in drogere klimaten en meer onder vochtige klimaten.
Fossiele bladeren zijn zeldzame en atmosferische pCO2 gegevens zijn schaars voor oude perioden van de aarde. Bij gebrek aan (voldoende) gegevens, helpt numerieke modellering gegevens te verklaren met een globaal coherente benadering die de fundamentele natuurwetten respecteert. Een van de meest bekende is GEOCARB, een geologisch koolstofcyclusmodel ontwikkeld om pCO te reconstrueren2 geschiedenis door Robert Berner en zijn collega's.
Op tijdschalen meer dan 100,000 jaar, pCO2 wordt voornamelijk toegevoegd uit vulkanen en verloren via twee koolstofpompen: de biologische pomp en de carbonaatpomp.
Tijdens fotosynthese nemen planten en algen CO op2 om hun organische stof op te bouwen. Wanneer ze sterven, deze CO2 kan vast komen te zitten in sedimenten. Dit is de biologische pomp. De carbonaatpomp is de koppeling tussen verwering van continenten en neerslag van carbonaatrots. CO2 verzuurt oppervlaktewateren die rotsen oplossen. Opgeloste elementen worden naar de oceaan gewassen waar ze worden gebruikt om kalkhoudend materiaal zoals schelpen of koralen te bouwen, die uiteindelijk kalksteen worden. Jaar na jaar slaan deze pompen CO op2 weg van de atmosfeer.
In het verleden hadden vulkanen min of meer actief kunnen zijn; continenten bevonden zich op verschillende locaties, die de koolstofpompen beïnvloedde. Berner en collega's kwantificeerden hoe de anders bekende evolutie van die parameters de koolstofcyclus en dus de atmosferische pCO beïnvloedde2. Ze wisten en toonden hun modelonzekerheid. Hun resultaten moeten worden gepresenteerd met een schatting, niet als een gegeven waarde.
Tijden van hogere pCO2 zijn warme periodes. Omgekeerd, afname van atmosferische CO2 inhoud veroorzaakte ijstijden zoals van het Carboon en moderne ijstijden, met de mogelijke uitzondering van de Hirnantian (445 miljoen jaar geleden). Recente modellen suggereren dat voor deze verre periode de tektonische configuratie een specifieke rol speelde.
Hoe mensen het klimaat snel beïnvloeden
Temperatuur en pCO? reconstructies voor de laatste 66 My. Temperaturen worden berekend met behulp van de ?¹?O van carbonaten en worden weergegeven zonder hun onzekerheid. De pCO? De reconstructie is gebaseerd op zeven verschillende volmachten die het eens zijn binnen hun respectievelijke onzekerheden. Beerling en Royer, 2011., auteur voorzien
Gedurende de periode vanaf het moment dat dinosaurussen uitstierven (een relatief recente 66 My geleden), kunnen geologen op veel temperatuur en CO vertrouwen2 proxy's naast ?¹?O of fossiele bladeren. Hoe dichter we bij ons tijdperk komen, hoe meer proxy’s er zijn en hoe minder onzekerheden er zijn, totdat we geologische en ijskerngegevens kunnen verbinden die elkaar ondersteunen.
bouwkunde gemodificeerde oceanische circulatie en leidde tot de bouw van bergketens zoals de Himalaya. Beide factoren hadden invloed op de koolstofpompen en gedwongen pCO2 naar verlagen, zoals aangetoond door volmachten en in overeenstemming met de GEOCARB-trends. Deze afname in pCO2 leidde tot de waargenomen koeling en dreef de aarde naar de huidige glaciale-interglaciale afwisseling.
We kunnen van ijskernen en proxy's bepalen dat pCO2 schommelt al 200 miljoen jaar tussen 350 en 2.6 ppm en is tussen 280 en 410 plotseling gestegen van 1850 naar 2018 ppm. pCO2 is op weg naar niveaus zonder weerga voor 5, of zelfs 30 miljoen jaar, toen de aarde veel warmer was dan vandaag en er geen Atlantische ijskappen aanwezig waren. Reconstructies van temperatuur en pCO2 kan ons een glimp geven van wat ons te wachten staat als we CO niet vertragen2 emissies.
Op lange tijdschalen, wanneer pCO2 neemt toe, opwarming stimuleert de koolstofpompen en helpt daarmee pCO2 afnemen. Deze negatieve feedback kan fungeren als een geologische thermostaat. Helaas wel te traag om snel genoeg te reageren om onze snelle uitstoot te compenseren. Op het tijdsbestek van een decennium verergert opwarming CO2 loslaten in de atmosfeer. Wanneer de temperatuur stijgt, worden oceanen opgewarmd en geven opgelost CO vrij2 naar de atmosfeer. Gedurende 2.6 miljoen jaar zijn glaciale en interglaciale cycli gedwongen door de baan van de aarde schommelingen en co2 was alleen een interne positieve feedback. Tegenwoordig is antropogene CO2 leidt en versterkt de voortdurende opwarming.
Geologische thermostaat uit de koolstofcyclus. De + betekent dat de parameters worden gestimuleerd door een verhoging van de factor die zich vóór de pijl bevindt. De – betekent dat de parameter verzwakt is. Koolstofpompen verlagen bijvoorbeeld de CO2-uitstoot in de atmosfeer? terwijl vulkanische input dit vergroot. Pierre-Henri Blard en Guillaume Paris
Als gevolg van de pCO2 verhogen, is de gemiddelde oppervlaktetemperatuur al met bijna 1 ° C tussen 1901 en 2012. Het aardoppervlak was veel warmer dan vandaag in het verleden en het zal uiteindelijk afkoelen. De gevolgen van de wijzigingen op korte termijn zijn echter noodlottig. Naast hogere oppervlaktetemperaturen zullen extreme weersomstandigheden, verzuring van de oceaan, smelten van ijs en zeespiegelstijging ons dagelijks leven aanzienlijk verstoren en schade toebrengen aan de ecosystemen om ons heen.
Aardwetenschappen helpt ons het verleden van onze planeet te begrijpen. We kunnen de baan van de aarde, de tektoniek of de oceanische circulatie niet beheersen, maar we kunnen wel onze broeikasgasemissies beheersen. De toekomst is voor ons allemaal om te bouwen.
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.
