Dråper stiger fra Champagne-ventilen på havbunnen i Mariana-øyene. Væsker som utluftes fra området inneholder oppløst karbondioksid. NOAA Ocean Explorer
Som bekymring vokser over menneskeskapte klimaendringer, ser mange forskere tilbake gjennom jordens historie til hendelser som kan kaste lys over endringer som skjer i dag. Ved å analysere hvordan planets klimasystem har forandret seg i fortiden, forbedres vår forståelse av hvordan det kan opptre i fremtiden.
Det er nå klart fra disse studiene at brå oppvarming hendelser er bygget inn i jordens klimasystem. De har oppstått når forstyrrelser i karbonlagring på jordens overflate gir utslipp av klimagasser til atmosfæren. En av de store utfordringene for klimaforskere som meg er å avgjøre hvor disse utgivelsene kom fra før mennesker var tilstede, og hva utløste dem. Viktig, vi vil vite om en slik hendelse kan skje igjen.
I en nylig publisert studie, mine kolleger Katie Harazin, Nadine Krupinski og jeg oppdaget at ved slutten av den siste istiden, omtrent 20,000 år siden, var karbondioksid utgitt i havet fra geologiske reservoarer ligger på havbunnen når havene begynte å varme.
Dette funnet er en potensiell spillveksler. Naturlig forekommende karbonreservoarer i det moderne hav kan forstyrres igjen, med potensielt alvorlige virkninger for jordens hav og klima.
Jorden har syklet mellom istiden (lave poeng) og varme interglacialperioder i løpet av de siste 800,000-årene. Men nåværende klimaoppvarming skjer mye raskere enn tidligere oppvarmingshendelser. NASA
Fortiden er prolog
Et av de mest kjente eksemplene på en rask oppvarming forårsaket av frigjøring av geologisk karbon er Paleocene-Eocene Termisk Maksimal, eller PETM, en stor global oppvarming hendelse som skjedde rundt 55 millioner år siden. Under PETM oppvarmet jorden 9 til 16 grader Fahrenheit (5 til 9 grader Celsius) innen ca. 10,000 år.
Klimaforskere vurderer nå at PETM er en analog for miljøendringer som finner sted i dag. PETM skjedde over en lengre periode og uten menneskelig involvering, men det viser at det er iboende ustabilitet i klimasystemet dersom karbon fra geologiske reservoarer slippes raskt.
Forskere vet også at atmosfæriske karbondioksidnivåer steg raskt på slutten av hver av de seneste Pleistocene-istiden, som bidrar til å varme klimaet. Under den siste oppvarmingsepisoden, 17,000 år siden, varmet Jorden 9 til 13 grader Fahrenheit (5 til 7 grader Celsius).
Paleocene-Eocene Termisk Maksimum oppvarmet planeten så dramatisk at tropiske regnskoger utvidet nordover til Arktis.
{vembed Y = ldLBoErAhz4}
Imidlertid har hundrevis av vitenskapelige studier ikke klart å fastslå hva som førte til at de raske karbondioksidene økte som endte hver istid. Forskere er enige om at havet må være involvert fordi det fungerer som en stor karbon kondensator, regulerer mengden karbon som ligger i atmosfæren. Men de søker fortsatt etter ledetråder for å forstå hva som påvirker mengden karbon i havet under brå klimaendringer.
Innsjøer på havbunnen
I løpet av de siste to tiårene har havforskere oppdaget at det er reservoarer av flytende og fast karbondioksid som samler seg på bunnen av havet, innenfor bergarter og sedimenter på margene av aktive hydrotermiske ventiler. På disse områdene møter vulkansk magma fra jorda overopphetet vann, produserer plukker av karbondioksidrike væsker som filtrerer gjennom sprekk i jordskorpen, migrerer oppover mot overflaten.
Når en plume av dette væsken møter kaldt sjøvann, kan karbondioksidet stivne inn i en form som kalles hydrat. Hydratet danner en hette som fanger karbondioksid i bergarter og sedimenter og holder den fra å komme inn i havet. Men ved temperaturer over omtrent 48 grader Fahrenheit (9 grader Celsius), vil hydrat smelte, frigjøre flytende eller gassformig karbondioksid direkte inn i overliggende vann.
Forskere har hittil dokumentert reservoarer av væske og hydrat karbondioksid i det vestlige Stillehavet nær Taiwan og i Egeerhavet. På grunne farvann, hvor havstemperaturen er varmere og trykket er lavere, har forskerne observert rent karbondioksid utstråler direkte fra sedimenter som en gass og stiger til havets overflate.
Nesten rene karbondioksidbobler stiger fra sedimenter som dekker et aktivt hydrotermisk system i det vestlige tropiske Stillehavet. Bilder av Roy Price, takket være Jan Amend, CC BY-ND
Et klima vilt kort
Disse funnene forandrer forskernes forståelse av det marine karbonsystemet. Klimaforskere har ikke tatt med dype karbonreservoarer i dagens modeller som undersøker mulige virkninger av fremtidig oppvarming, fordi lite er kjent med størrelsen og fordelingen av disse karbonkildene.
Faktisk er det nesten ingen data som dokumenterer hvor mye karbondioksid for tiden blir frigjort fra disse reservoarene i havet. Dette gjør den geologiske historien kritisk viktig: Det bekrefter at disse typer reservoarer har kapasitet til å frigjøre store mengder karbon når de forstyrres.
Analoge karbonreservoarer har også blitt identifisert i terrestriske miljøer. I 1979, Indonesias Dieng-vulkan kvalt 142 mennesker da det ga ut nesten ren karbondioksid. I 1986, et karbondioksidreservoar på bunnen av Nyosjøen i Kamerun utbrudd, dreper 1,700 lokale landsbyboere og hundrevis av dyr.
Koe kveles med karbondioksid i 1986 Lake Nyos utbrudd. USGS / Jack Lockwood
Kullsyre lukker også rundt Mammoth Mountain, California, på steder hvor magma stiger gjennom jordskorpen og boder på grunne dyp. Høye konsentrasjoner av karbondioksid i jorda har drepte mer enn 100 hektar med trær. Forskere arbeider for å identifisere og karakterisere andre steder på land hvor slike utgivelser kunne oppstå.
Det er mye mer utfordrende å kvantifisere karbondioksidet lagret i havreservoarer. Store områder av havbunnen inneholder steder for aktiv vulkanisme og hydrotermisk ventilasjon, men forskere vet nesten ingenting om hvor mye karbondioksid som samles i omkringliggende bergarter og sedimenter. Etter min mening er det et presserende behov for å studere marine innstillinger der karbondioksid sannsynligvis akkumuleres, og deretter å vurdere hvor utsatt de kan være for destabilisering.
Oppvarmende hav, økende risiko
Dette er ikke et forsøk som bør utsettes. Jordens hav oppvarmer seg raskt, og klimamodeller projiserer at de vil varme raskest i nærheten av polene, hvor dype strømmer danner det bære oppvarming vannet nedover fra overflaten.
Da disse varme vannet synker inn i havets indre, transporterer de overflødig varme mot steder der karbondioksidreservoarer kan danne seg. De varmere vannet vil til slutt destabilisere hydrattetningene som holder væsken i karbondioksid fanget.
En veldig stor, langsom strøm kalt termohalinsirkulasjonen bærer varmt vann til jordens polare områder, hvor det avkjøler og synker til de dype havene. Maphoto / Riccardo Pravettoni via GRID-Arendal, CC BY-ND
Et slikt reservoar forekommer i vestlige Stillehavet vest for Okinawa Trough i Øst-Kinahavet. Temperaturen på bunnvannet på dette stedet er 37 til 39 grader Fahrenheit (3 til 4 grader Celsius), som betyr at hydrathetten er innenfor omtrent 4-5 grader Celsius av smeltepunktet.
Viktig er at varme hydrotermiske væsker stiger fra under karbondioksidreservoaret mot overflaten. Som havene fortsetter å varme, vil temperaturforskjellen mellom kaldt havvann og varmere hydrotermiske væsker redusere. Dette vil føre til at hydratet tynner, potensielt til et punkt der det ikke lenger vil holde flytende karbondioksid slippe ut.
Hittil har det ikke vært noen undersøkelser for å vurdere om disse karbondioksidreservoarene er sårbare for økende havstemperaturer. Men jordens prehistoriske rekord viser tydelig at geologiske reservoar kan bli destabilisert - og at når de er, fører det til raske økninger i atmosfærisk karbondioksid og global oppvarming. Etter min mening representerer dette en viktig ukjent risiko som ikke kan ignoreres.
Om forfatteren
Lowell D. Stott, professor, University of Southern California - Dornsife College of Letters, kunst og vitenskap
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.
