Shutterstock

De aarde had de afgelopen miljoenen jaren verschillende periodes met een hoog kooldioxidegehalte in de atmosfeer en hoge temperaturen. Kunt u uitleggen wat deze periodes veroorzaakte, aangezien er in die tijd geen verbranding van fossiele brandstoffen of andere bronnen van door de mens veroorzaakte kooldioxide-uitstoot was?

Het verbranden van fossiele brandstoffen of vegetatie is een manier om kooldioxide in de lucht te brengen - en daar zijn we heel goed in geworden. Mensen genereren bijna 40 miljard ton kooldioxide elk jaar, voornamelijk door verbranding van fossiele brandstoffen.

Kooldioxide blijft in de lucht eeuwen tot millennia en het bouwt zich op in de loop van de tijd. Sinds we ongeveer 300 jaar geleden begonnen met het systematisch gebruik van kolen en olie als brandstof, is de hoeveelheid kooldioxide in de lucht met bijna de helft gestegen.

NOAA

Afgezien van de emissies die we toevoegen, gaan de kooldioxideconcentraties in de lucht op en neer als onderdeel van het natuurlijke koolstof cyclus, gedreven door uitwisselingen tussen de lucht, de oceanen en de biosfeer (leven op aarde), en uiteindelijk door geologische processen.

Natuurlijke veranderingen in kooldioxide

Elk jaar stijgen en dalen de kooldioxideconcentraties een beetje, aangezien de planten in de lente en de zomer groeien en in de herfst en winter afsterven. De timing hiervan seizoensgebonden stijging en daling is gebonden aan seizoenen op het noordelijk halfrond, aangezien het grootste deel van het landoppervlak op aarde daar is.

De oceanen spelen ook een actieve rol in de koolstofcyclus en dragen bij tot variaties over een paar maanden tot langzame verschuivingen door de eeuwen heen. Oceaanwater neemt rechtstreeks kooldioxide op in een uitwisseling tussen de lucht en het zeewater. Kleine zeeplanten gebruiken koolstofdioxide voor fotosynthese en veel microscopische mariene organismen gebruiken koolstofverbindingen om schelpen te maken. Wanneer deze mariene micro-organismen afsterven en naar de zeebodem zinken, nemen ze de koolstof mee.

Gezamenlijk absorberen de biosfeer (ecosystemen op het land en in de bodem) en de oceanen de helft van alle door de mens uitgestoten kooldioxide, en dit vertraagt ​​de snelheid van klimaatverandering. Maar naarmate het klimaat blijft veranderen en de oceanen verder opwarmen, is het niet duidelijk of de biosfeer en de oceanen zo'n groot deel van onze uitstoot zullen blijven absorberen. Naarmate water opwarmt, is het minder in staat koolstofdioxide te absorberen en naarmate het klimaat verandert, raken veel ecosystemen gestrest en kunnen ze kooldioxide minder fotosynthetiseren.

De diepe klimaatgeschiedenis van de aarde

Op tijdschalen van honderdduizenden tot miljoenen jaren zijn de kooldioxideconcentraties in de lucht enorm gevarieerd, net als het wereldklimaat.

Deze koolstofcyclus op lange termijn betreft de vorming en het verval van het aardoppervlak zelf: tektonische plaatactiviteit, de opbouw en verwering van bergketens, langdurige vulkanische activiteit en de opkomst van nieuwe zeebodem bij actieve mid-oceanische fouten.

Het grootste deel van de koolstof die in de aardkorst is opgeslagen, is in de vorm van kalksteen, gemaakt van de op koolstof gebaseerde schalen van mariene organismen die miljoenen jaren geleden naar de oceaanbodem zijn gezonken.

Kooldioxide wordt aan de lucht toegevoegd wanneer vulkanen uitbarsten, en het wordt uit de lucht gehaald als rotsen en bergketens verweren en verslijten. Deze processen hebben doorgaans miljoenen jaren nodig om kooldioxide aan de atmosfeer toe te voegen of af te trekken.

Tegenwoordig voegen vulkanen slechts een klein beetje kooldioxide toe aan de lucht 1% van wat menselijke activiteit momenteel bijdraagt. Maar er zijn in het verleden wel eens momenten geweest dat de vulkanische activiteit veel groter was en grote hoeveelheden koolstofdioxide in de lucht heeft uitgestoten.

Een voorbeeld is ongeveer 250 miljoen jaar geleden, toen langdurige vulkanische activiteit het kooldioxidegehalte in de atmosfeer dramatisch verhoogde. Dit waren vulkaanuitbarstingen op grote schaal - die ongeveer twee miljoen jaar duurden en het veroorzaken van een massale uitsterving.

In het meer recente geologische verleden, de afgelopen 50 miljoen jaar, is het kooldioxidegehalte in het algemeen geleidelijk aan het dalen en is het klimaat aan het afkoelen, met enkele ups en downs. Toen de kooldioxideconcentraties tussen twee en drie miljoen jaar geleden laag genoeg werden (ongeveer 300 delen per miljoen), begon de huidige ijstijdcyclus, maar de opwarming die onze emissies veroorzaken, is groter dan de trend van natuurlijke koeling.

Hoewel het klimaat op aarde in het verleden aanzienlijk is veranderd, gebeurde dit op geologische tijdschalen. De koolstof in de olie en steenkool die we verbranden, vertegenwoordigt kooldioxide die honderden miljoenen jaren geleden door de vegetatie is opgenomen en vervolgens gedurende millennia is afgezet via geologische processen. We hebben binnen een paar eeuwen een aanzienlijk deel verbrand.

Als de menselijke uitstoot van kooldioxide in deze eeuw blijft toenemen, kunnen we niveaus bereiken tientallen miljoenen jaren niet gezien, toen de aarde een veel warmer klimaat had met veel hogere zeespiegel en geen ijskappen.

Over de auteur

James Renwick, hoogleraar Fysische geografie (klimaatwetenschappen), Te Herenga Waka - Victoria University of Wellington

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.