二氧化碳水平與氣候變化:是否真的存在爭議?

二氧化碳水平與氣候變化:是否真的存在爭議? Michal Pech /未飛濺

大氣CO之間的關係2 水平和氣候變化通常被認為是有爭議的主題。 儘管氣候科學家之間並沒有真正的分歧- 90% 完全同意人類活動顯然是造成氣候變化的原因–在2016年的美國, 50%的公眾 得出相同的結論。 更普遍的困惑是,高度活躍的“氣候變化但尼爾”聲稱溫度是獨立於CO演變的2 地球歷史上的大氣濃度,以及今天的不斷上升的二氧化碳2 水平不是問題。

那麼,科學家們把這個故事弄錯了嗎? 否CO2 長期以來,它一直為控制地球的氣候做出了貢獻,其在大氣和海洋中的集中度不斷上升對人類構成了重大威脅。

和...一起 太陽活動反照率,溫室氣體是地球的關鍵部分 輻射預算 並強力控製表面溫度。 儘管水蒸氣是地球上主要的溫室氣體,但二氧化碳2 由於它可以積極引導氣候變化,因此引起了更多關注。

不幸的是,人類活動帶來了二氧化碳2 以一定的速度排入大氣 70倍 超過地球上所有火山的總和。 結果,大氣中的CO2 濃度(或pCO2)增加,並且地球表面以自然因素無法解釋的速度升溫。

我們知道CO2 是溫度控制,我們可以通過多種方式進行演示。 其中之一是通過探索地球的歷史。

二氧化碳水平與氣候變化:是否真的存在爭議? 來自低軌道衛星Suomi的北美。 NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring

地質時期的氣候和溫度

地質學家利用岩石,化石及其化學和物理特性,在整個地球歷史上重建了溫暖和寒冷的時期。 證明氣候,溫度和pCO之間的聯繫2 數百萬年前,我們需要獨立地重建它們中的每一個。 為此,我們使用稱為“代理”的氣候記錄儀。


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氧原子的同位素組成,寫成 δ⁸O在古代鈣質殼中測量的是其中之一。 它使我們能夠以眾所周知的不確定度來重構過去的海水溫度,該不確定度取決於分析精度以及諸如海水δ⁸O,鹽度和 pH 也影響 殼的δ¹O.

由於地質歷史會影響岩石及其信號,因此我們往回追溯得越遠,不確定性就越大。 因此,我們結合了不同的代理,並提出了隨著多年研究不斷完善的假設。 建立這樣的重建過程是一個緩慢,複雜(有時很痛苦)的過程,但是隨著不確定性的降低,重建過程每年都變得越來越可靠。 如果不確定性太大,則解釋依賴 簡約:必須將最簡單的模型視為最可能的模型。 重要的是,科學家知道如何估計不確定性並進行共享。

總體而言,海水溫度的重建與氣候歷史的地質觀測結果吻合:主要的冰期與較低的全球溫度相吻合。 尤其是δXNUMX O表示穩定 冷卻 從五千萬年開始,導致了工業化前的氣候。

二氧化碳水平與氣候變化:是否真的存在爭議? GEOCARB(第III版)重建pCO 10(黃色,每一千萬年一分),並假設碳(水)的δXNUMX O沒有變化(與地質條件受限的冷期(輕度)相比),根據碳酸鹽的δXNUMX O校正了海水的pH值,校正了熱帶平均海面溫度。藍色)和冰川(深藍色)。 G.巴黎(僅次於Royer和Beerling(2004)和Berner和Khotavala(2011)), 作者提供

pCO的歷史2

存在針對pCO的代理2 也一樣 例如,古生物學家 計數氣孔 - 光圈 植物通過它呼吸,交換水分並吸收一氧化碳2 光合作用–在化石葉子上。 一氧化碳2 豐富, 氣孔少 是必須的。 增加一定程度不確定性的一個因素是,在較乾燥的氣候下植物的氣孔較少,而在較濕的氣候下的氣孔較多。

化石的葉子稀有且大氣中的pCO2 地球上的古代時期缺乏數據。 在沒有(足夠)數據的情況下,數值建模可以通過一種遵循物理基本定律的全局一致方法來幫助解釋數據。 最著名的之一是 地球碳纖維,開髮用於重建pCO的地質碳循環模型2 歷史依據 羅伯特·伯納 和他的同事們。

在時間尺度上 大於100,000年,pCO2 二氧化碳主要來自火山,並通過兩個碳泵(生物泵和碳酸鹽泵)損失。

在光合作用期間,植物和藻類吸收一氧化碳2 建立他們的有機物。 他們死後2 可能會被沉積物困住。 這是生物泵。 碳酸鹽泵是各大洲的風化與碳酸鹽岩降水之間的耦合。 一氧化碳2 酸化溶解岩石的地表水。 溶解的元素被沖洗到海洋,在那裡它們被用來建造鈣質物質,例如貝殼或珊瑚,最終變成石灰石。 這些泵年復一年地儲存CO2 遠離大氣層。

過去,火山可能或多或少活躍。 大洲在不同的位置,這影響了碳泵。 Berner及其同事量化了這些參數原本已知的演變如何影響碳循環以及大氣pCO2。 他們知道並顯示了模型不確定性。 他們的結果應該以估計包絡線而不是給定值呈現。

更高的pCO倍2 是溫暖的時期。 相反,減少大氣中的CO2 內容觸發了冰河時期,例如石炭紀和現代冰河時期,但可能是南南人(445億年前)除外。 最新型號 這表明在這個偏遠時期,構造構造起了特定作用。

人類如何快速影響氣候

二氧化碳水平與氣候變化:是否真的存在爭議? 最後66 My的溫度和pCO XNUMX重建。 溫度是使用碳酸鹽的δXNUMX O計算的,表示時沒有不確定性。 pCO XNUMX的重建基於在各自不確定性內達成一致的七個不同代理。 Beerling和Royer,2011年。, 作者提供

在恐龍滅絕的那段時間(相對較近的是我66年前),地質學家可以依靠許多溫度和二氧化碳2 δXNUMX O或化石葉以外的代理。 我們離時代越近,代理越多,不確定性就越少,直到我們可以連接相互支持的地質和冰芯數據。

構造學 改變了海洋環流,導致修建了喜馬拉雅山脈等山脈。 這兩個因素都會影響碳泵和強制pCO2減少,如代理所示並與GEOCARB趨勢一致。 pCO的減少2 導致觀測到的降溫,並將地球驅動到當前的冰冰間變化。

我們可以從冰芯和代理中確定pCO2 在200萬年中一直在350至2.6 ppm之間波動,並且在280至410年間突然從1850 ppm增加至2018 ppm。pCO2 當地球比今天溫暖得多且沒有大西洋冰蓋時,地球正朝著5甚至30萬年的前所未有的高度發展。 溫度和pCO的重建2 如果我們不放慢二氧化碳的排放,可以讓我們瞥見前方的事物2 排放。

從長遠來看,當pCO2 增加,變暖刺激了碳泵,從而幫助pCO2 減少。 該負反饋可以充當地質恆溫器。 不幸的是 太慢了 做出足夠迅速的反應以補償我們的快速排放。 在十年的時間內,變暖加劇了二氧化碳2 釋放到大氣中。 當溫度升高時,海洋變暖並釋放出溶解的一氧化碳2 大氣。 2.6萬年來,地球軌道迫使冰川和冰川間週期 波動 和CO2 只是內部的積極反饋。 今天,人為的CO2 導致並加劇持續的變暖。

二氧化碳水平與氣候變化:是否真的存在爭議? 碳循環地質恆溫器。 +表示參數通過箭頭前面的因子的增加來刺激。 的 - 意味著該參數被衰減。 例如,碳泵減少大氣的二氧化碳,而火山輸入增加它。 皮埃爾·亨利·布拉德(Pierre-Henri Blard)和紀堯姆(Guillaume)巴黎

由於pCO2 增加,平均表面溫度已經增加了 接近1°C 在1901年到2012年之間。地球的表面比過去的今天溫暖得多,並且最終將變涼。 但是,短期變化的後果是 慘重。 除了較高的地表溫度外,極端天氣事件,海洋酸化,冰融化和海平面上升也將極大地破壞我們的日常生活並損害我們周圍的生態系統。

地球科學可以幫助我們了解地球的過去。 我們無法控制地球軌道,構造或海洋環流,但我們可以控制溫室氣體排放。 未來是我們所有人共同建設的。談話

關於作者

Guillaume Paris,Géochimiste,chargéderecherche CNRS au Centre derecherchespétrographiquesetgéochimiquesdeNancy, 洛林大學 和Pierre-Henri Blard,Géochronologueetaléoclimatologue,chargéderecherches CNRS - Center derecherchespétrographiquesetgéochimiques(Nancy)et Laboratoire de glaciologie(Bruxelles), 洛林大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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