為什麼在小冰河時期碳儲量增加對我們來說是不利的

為什麼在小冰河時期碳儲量增加對我們來說是不利的

小冰河期間大氣中二氧化碳含量的下降並非由新世界的先驅者通過美國本土農業切割而引起的,正如之前所認為的那樣。

相反,我們的 新的分析 南極冰芯中包含的氣候記錄表明,從1500到1750的寒冷期間大氣CO 2水平的下降是由植物對碳的淨吸收增加所驅動的。

這反過來表明,如果植物通過吸收更多的碳而對溫度下降做出反應,它們很可能通過將更多的碳釋放到大氣中來對當前升高的二氧化碳水平做出反應。

歷史氛圍

大氣二氧化碳濃度從2000年前開始直到工業革命開始時相當穩定,因為它們已經開始 急劇攀升。 然而,沿途是相對較小的變化,例如在小冰期(LIA)期間看到的變化。

二氧化碳在大氣,陸地和海洋之間自然循環。 在陸地上,它通過植物光合作用從大氣中移除,並在植物材料分解時返回。 通常這些過程平衡,但這些過程之一的速率變化可以將大氣中的二氧化碳水平轉變為新的平衡。

如果分解隨著溫度的升高而增加,這將減緩或逆轉重新平衡的吸收,在大氣中留下更多的二氧化碳,使氣候進一步升溫,等等,以積極的反饋。

LIA與歐洲殖民新世界的開始相對應。 歐洲疾病摧毀了美洲的人口,並且 一個理論 認為這導致土著農業減少,從而使森林恢復生長並從大氣中吸收大量的二氧化碳。 這被認為是人類對地球影響的第一個地質上可識別的標誌,因而也是人類世紀的開始。

但事實確實如此嗎? 我們的研究表明沒有,因為雖然我們可以相對肯定,CO 2水平的LIA變化是由於陸地植物行為的差異,我們的結果表明這種變化是對氣候變化的反應,而不是人為驅動的變化。在植被覆蓋。

尋找線索

我們怎麼說? 我們知道該過程涉及陸地植物,因為在含有同位素碳-12的CO 2中LIA期間的氣氛甚至更低,這是光合作用植物所優選的。

但我們如何知道這些變化是由於植被覆蓋變化還是氣候反饋。 為了回答這個問題,我們研究了另一種氣體,即硫化羰(COS),它也與二氧化碳一起被困在氣泡中。 該分子具有與CO 2幾乎相同的結構,除了一個氧原子被硫取代。

這足以接近植物,這些植物在光合作用期間吸收它。 但與CO 2不同,COS不會在植物材料分解時釋放,因此光合作用的增加會導致大氣COS的降低。

這意味著“早期人類世”假說具有可測試的結果:它應該導致冰芯內COS濃度的可觀察到的降低。 然而,當我們查看冰芯記錄時,我們發現有增加。 這表明在LIA期間光合作用實際上減少了​​,而不是像我們預期的那樣增加,如果差異是由於森林再生。

這意味著在LIA期間大氣CO 2的下降更可能是對浸漬溫度的直接響應。 LIA的涼爽氣候減少了光合作用,但也減緩了植物呼吸和分解,淨效應是在涼爽時期陸地生物圈吸收了更多的二氧化碳。

未來怎麼樣?

另一方面,當溫度上升時,可能會發生反轉,就像現在一樣。 溫度上升可能意味著更多的二氧化碳從陸地生物圈中釋放出來。 雖然植物在地球變暖時繼續增加光合作用,但我們的研究結果表明,植物分解會進一步增加,這意味著土壤中碳的殘留量會減少。

這是令人擔憂的,因為正如我們所知,人類已經開闢了新的碳源:以前被鎖在地下的化石燃料。 我們正在迅速將大量儲存的碳排放到大氣中,陸地和海洋只消除了我們添加的大約一半。

我們的發現表明,每升高一度的溫度都會導致大氣中每百萬個二氧化碳中大約有20。 這大約是氣候模型的期望中期。 這意味著,如果我們想要將全球變暖保持在平均前工業溫度的2℃以內,那麼就符合 巴黎氣候協議,我們需要考慮這個正反饋迴路,這意味著升溫越多,從世界的景觀中釋放的二氧化碳就越多。

關於作者

Peter Rayner,教授研究員, 墨爾本大學

Cathy Trudinger,高級研究科學家, CSIRO

David Etheridge,首席研究科學家, CSIRO,

Mauro Rubino ,, 那不勒斯第二大學

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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