Utnyttelse av fossilt brensel avgir CO₂, den viktigste årsaken til den globale oppvarmingen. Zbynek Burival / Unsplash, CC BY

Klimaendringene kan være det mest presserende problemet av vår dag, både politisk og i forhold til livet på jorden. Det er økende bevissthet om at det globale klimaet er et spørsmål for offentlig handling.

For 11,500 år, atmosfærisk karbondioksid (CO₂) konsentrasjoner svevet rundt 280 ppm (den førindustrielle “normale”), med en gjennomsnittlig overflatetemperatur rundt 15 ° C. Siden den industrielle revolusjonen har dette nivået steget kontinuerlig og nådd 410 ppm i 2018. Geofag, med fokus på tidsperioder opp til milliarder av år, er unikt utstyrt for å gjøre ekstremt tydelig hvor brått industrielle samfunn har endret seg og endrer jordas klima.

Klima, klimagasser og CO₂

Hovedmotoren i jordas klima er solen. Stjernen vår leverer en gjennomsnittlig overflatekraft på 342 W / m² per år (omtrent det som en hårføner for hver kvadratmeter av planeten). Jorden absorberer omtrent 70% av dette og reflekterer resten. Hvis dette var den eneste klimamekanismen, ville gjennomsnittstemperaturen være -15 ° C (under frysepunktet for vann, 0 ° C). Livet vil sannsynligvis være umulig. Heldigvis blir noe av den absorberte energien sendt ut igjen som infrarød stråling, som i motsetning til synlig lys samvirker med drivhusgassene (GHG) som finnes i atmosfæren for å utstråle varme tilbake mot jordoverflaten. Denne drivhuseffekten opprettholder for tiden vår gjennomsnittstemperatur rundt 15 ° C.

De primære drivhusgassene er vanndamp og den mye debatterte CO₂. Karbondioksid bidrar til opptil 30% av den totale drivhuseffekten, vanndamp gir omtrent 70%. CO₂har imidlertid generell varmekraft som vanndamp ikke gjør. Vanndamp i atmosfæren har en veldig kort oppholdstid (fra timer til dager), og konsentrasjonen kan bare øke hvis temperaturen øker. CO₂ lingers i atmosfæren for 100 år og konsentrasjonen er ikke bare kontrollert av temperatur. CO₂ er dermed i stand til utløse oppvarming: hvis CO₂ konsentrasjonen øker, vil gjennomsnittstemperaturen, uavhengig av sin egen trend, øke.

Relatert innhold

Hvorfor fremtiden for Afrikas skoger og savanner er truet

Ny forskning viser hvor mye metan som går fra havet til atmosfæren hvert år

Kan vi spå fremtiden for klimakrisen?

Kullsyre

Det er derfor viktig å forstå hvordan atmosfærisk CO₂ er regulert. Over geologiske tidsrammer (100,000 + år) er vulkanske gasser den primære kilden til CO₂, i gjennomsnitt 0.4 milliarder tonn CO₂ per år (0.4 GtCO₂/ Y). Men CO₂ akkumuleres ikke uendelig i atmosfæren. Den strømmer inn og ut takket være andre miljøprosesser, og lagres i reservoarer kjent som karbonvasker.

Havet, for en, inneholder 50 ganger mer karbon enn atmosfæren. Men CO₂ Oppløst i havet kan lett slippes ut mot atmosfæren, mens bare geologiske vasker holder CO₂ vekk fra atmosfæren på geologiske tidsskalaer.

Forenklet geologisk karbonsyklus. Vaskene (svarte) viser sedimentering av organisk materiale og koblingen av karbonat med endringssyntese. De er imot (grå) kilder: vulkaner i mer enn 4 milliarder år og termoindustriell menneskelig virksomhet i 150 år. G. Paris

Det første geologiske vasken er sedimentært organisk materiale. Levende organismer inneholder organisk karbon bygget fra atmosfærisk CO₂ gjennom fotosyntese, og døde organismer sendes ofte til bunnen av havet, innsjøene og sumpene. Store mengder organisk karbon akkumuleres dermed over tid i marine og kontinentale sedimenter, hvorav noen til slutt forvandles til fossile brensler (olje, gass og kull).

Kalcareous bergarter er den andre geologiske karbonvask. Stener som granitt eller basalter er forvitret ved overflatevann, vask kalsium- og bikarbonationer bort til havet. Marine organismer bruker disse til å bygge harde deler laget av kalsiumkarbonat. Når det legges ned på bunnen av havet, blir kalsiumkarbonat etterhvert sekvestert som kalkstein.

Relatert innhold

Anchorage treffer 90 grader for første gang i innspilt historie

Metanbobler fra havbunnen hint på offshore skjelv som kommer

Falt europeisk kolonisering ut den lille istiden?

Avhengig av estimatene, inneholder disse to vasker kombinert 50,000 til 100,000 ganger mer karbon enn dagens atmosfære.

Jordens atmosfære over tid

Mengden CO₂ i jordas atmosfære har variert mye. Tiår med forskning lar oss tegne hovedlinjene i historien som begynner etter at Jorden var fullstendig dannet 4.4 milliarder år siden.

jordens tidlig atmosfære var ekstremt rik på CO₂ (opptil 10,000 ganger moderne nivåer), mens oksygen (O₂) var knappe. Under Arkean (3.8 til 2.5 milliard år siden) blomstret livet først, de første kontinentene ble bygget opp. Forvitring begynte å trekke CO₂ ut av atmosfæren. Utviklingen av fotosyntese bidro til å redusere atmosfærisk CO₂, mens du løfter O₂ nivåer under Great Oxygenation Event, om 2.3 milliarder år siden. CO₂ konsentrasjonen falt til “bare” 20 til 100 ganger det preindustrielle nivået, for aldri å vende tilbake til konsentrasjonen av jordas tidligste eoner.

To milliarder år senere endret karbonsyklusen. Mot den sena Devonian-early Carboniferous (omtrent 350 millioner år siden), CO₂ konsentrasjonen var rundt 1,000 ppm. Pattedyr eksisterte ikke. Karplanter som var i stand til å syntetisere lignin dukket opp under Devonian og spredte seg. lignin er et molekyl som er motstandsdyktig mot mikrobiell nedbrytning som gjorde det mulig for massive organiske karbonlagre å bygge seg opp som kull over millioner av år. Kombinert med forvitring av Hercynian-området (restene kan finnes i Frankrikes Massif Central eller Appalachians i USA), trakk organisk karbonbegravelse atmosfærisk CO₂ ned til nivåer som ligner på (eller lavere enn) dagens og genererte en stor istid mellom 320 og 280 for millioner år siden.

Utbrudd av vulkanen Bromo på øya Java (2011). På en geologisk tidsskala spiller vulkaner en rolle i CO₂-syklusen. Marc Szeglat / Unsplash

Ved slutten av Jura (145 millioner år siden), hadde pendelen svingt. Dinosaurer regjerte jorden, pattedyr utviklet seg, tektonisk aktivitet økt og Pangea (det siste superkontinentet) revet i stykker. CO₂ økt, til 500 til 2,000 ppm, og holdt seg på høye nivåer, opprettholde et varmt klimaklimat for 100 millioner år.

Fra 55 millioner år, kjølet jorden som CO₂ redusert, spesielt etter Himalayan oppløftning og en etterfølgende økning i forvitring og organisk karbon sedimentering. Evolusjonen fortsetter med hominider som vises 7 millioner år siden. Ved 2.6 millioner år gikk Jorden inn i en ny tilstand preget av en veksling av is- og mellomglassperioder med jevnlig tempo ledet av Jordens orbitalparametere og forsterket av kortsiktig karbonsyklus. CO₂ nådde sitt preindustrielle nivå 11,500 år siden da Jorden gikk inn i det siste interglaciale stadiet.

En ny historie: Den industrielle revolusjonen

Fram til det 19th århundre var historien om atmosfærisk karbon og jordens klima en historie om geologi, biologi og evolusjon. Historien endret seg kraftig etter den industrielle revolusjonen, da moderne mennesker (Homo sapiens), som trolig dukket opp 300,000 år siden, begynte å utvinne og brenne fossilt brensel i massiv skala.

Ved 1950 er tilsetningen av CO₂ til atmosfæren gjennom fossilt brensel var allerede utprøvd, via karbon isotopisk signatur av CO₂ molekyler (kjent som “Suess” -effekt). Ved slutten av 1970-årene observerte klimaforskere a rask drift mot varmere generelle temperaturer. IPCC, opprettet i 1988, viste i 2012 at gjennomsnittstemperaturen hadde økt med 0.9 ° C siden 1901. Den endringen kan virke beskjeden i forhold til den siste nedbrytningen, da gjennomsnittstemperaturen økte med omtrent 6 ° C i 7,000 år, men den er minst 10 ganger raskere.

Gjennomsnittstemperaturen fortsetter å klatre, og naturlige parametere som solaktivitet eller vulkanisme kan ikke forklare en så rask oppvarming. Årsaken er utvetydig menneskelig tilsetning av drivhusgasser til atmosfæren, og høyinntektsland avgir mest CO₂ per innbygger.

Hvordan vil vår historie ende?

Industrisamfunn brente omtrent 25% av jordas fossile brensel i løpet av 160 år og vendte brått en naturlig fluks som lagret karbon vekk fra atmosfæren. Denne nye menneskeskapte fluksen er i stedet legge 28 Gt CO₂ per år, 50 ganger mer enn vulkaner. Naturlig geologisk sekvestrasjon kan ikke kompensere og atmosfærisk CO₂ fortsetter å stige.

Relatert innhold

Ser ut som vi har blått 1.5-graden Global Warming Target

3 ting jeg har lært om klimaendringer under Covid

Dette er bare en del av en naturlig syklus, ikke sant?

De konsekvenser er nært forestående, tallrike og dystre: ekstreme værhendelser, økning i havnivået, isbre-retrett, forsuring av havet, forstyrrelser i økosystemet og utryddelser. Jorden selv har overlevd andre katastrofer. Selv om den nåværende oppvarmingen vil overgå mange artsers evne til å tilpasse seg, vil livet fortsette. Det er ikke planeten som står på spill. I stedet er det fremtiden for menneskersamfunn og bevaring av nåværende økosystemer.

Mens jordvitenskapen ikke kan gi løsninger for å tenke på de nødvendige endringene i vår oppførsel og forbruk av fossile brensler, kan og kan de bidra til kunnskap og kollektiv bevissthet om dagens globale oppvarming.

Om forfatteren

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

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

Klimaendring: Hva alle trenger å vite

av Joseph Romm
Den grunnleggende grunnen til hva som vil være det definerende spørsmålet om vår tid, Klimaendring: Hva alle trenger å vite® er en tydelig oversikt over vitenskapen, konfliktene og konsekvensene av vår oppvarmingsplanet. Fra Joseph Romm, Chief Science Advisor for National Geographic's Livsår Farlig serier og en av Rolling Stones "100-folk som forandrer Amerika" Klima forandringer tilbyr brukervennlige, vitenskapelig strenge svar på de vanskeligste (og ofte politiserte) spørsmålene om hvilken klimatolog Lonnie Thompson har ansett "en klar og nåværende fare for sivilisasjonen.". Tilgjengelig på Amazon

Klimaendring: Vitenskapen om global oppvarming og vår energi Fremtidens andre utgave Utgave

av Jason Smerdon
Denne andre utgaven av Klima forandringer er en tilgjengelig og omfattende guide til vitenskapen bak global oppvarming. Utmerket illustrert, er teksten rettet mot studenter på en rekke nivåer. Edmond A. Mathez og Jason E. Smerdon gir en bred og informativ introduksjon til vitenskapen som ligger til grund for vår forståelse av klimasystemet og virkningen av menneskelig aktivitet på oppvarmingen av vår planet.Mathez og Smerdon beskriver rollene som atmosfæren og havet spille i vårt klima, introdusere begrepet strålingsbalanse, og forklare klimaendringer som skjedde tidligere. De beskriver også menneskelige aktiviteter som påvirker klimaet, som drivhusgass og aerosolutslipp og avskoging, samt effektene av naturfenomener.  Tilgjengelig på Amazon

Vitenskapen om klimaendring: En hands-on kurs

av Blair Lee, Alina Bachmann
Vitenskapen om klimaendring: En hands-on-kurs bruker tekst og atten hands-on aktiviteter å forklare og lære vitenskapen om global oppvarming og klimaendringer, hvordan mennesker er ansvarlige, og hva som kan gjøres for å bremse eller stoppe graden av global oppvarming og klimaendringer. Denne boken er en komplett, omfattende guide til et viktig miljøemne. Emner som er omtalt i denne boken inkluderer: hvordan molekyler overfører energi fra solen til å varme atmosfæren, drivhusgassene, drivhuseffekten, global oppvarming, den industrielle revolusjonen, forbrenningsreaksjonen, tilbakemeldingsløpene, forholdet mellom vær og klima, klimaendringer, karbon vasker, utryddelse, karbonavtrykk, resirkulering og alternativ energi. Tilgjengelig på Amazon

Fra Utgiver:
Innkjøp på Amazon går for å dekke kostnadene ved å bringe deg InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uten kostnad og uten annonsører som sporer surfevaner. Selv om du klikker på en kobling, men ikke kjøper disse utvalgte produktene, betaler alt annet du kjøper i samme besøk på Amazon oss en liten provisjon. Det er ingen ekstra kostnader for deg, så vær så snill å bidra til innsatsen. Du kan også bruk denne lenken å bruke til Amazon når som helst slik at du kan bidra til å støtte vår innsats.