Druppels wat opkom uit die Champagne-vent op die oseaanvloer in die Mariana-eilande. Vloeistowwe wat uit die perseel ontsluit, bevat opgeloste koolstofdioksied. NOAA Ocean Explorer
Aangesien besorgdheid oor mensgemaakte klimaatsverandering groei, kyk baie wetenskaplikes terug deur die Aarde se geskiedenis na gebeure wat lig kan werp op veranderinge wat vandag plaasvind. Ontleed hoe die planeet se klimaatstelsel in die verlede verander het, verbeter ons begrip van hoe dit in die toekoms kan optree.
Uit hierdie studies is dit nou duidelik dat skielike opwarmingsgebeure is gebou in die Aarde se klimaatstelsel. Hulle het plaasgevind toe stoor in koolstofopslag by die Aarde se oppervlak kweekhuisgasse in die atmosfeer vrygestel het. Een van die groot uitdagings vir klimaat wetenskaplikes soos ek is om te bepaal waar hierdie vrystellings vandaan kom voordat mense teenwoordig was en wat hulle veroorsaak het. Dit is belangrik dat ons wil weet of so 'n gebeurtenis weer kan gebeur.
In 'n onlangs gepubliseerde studie, my kollegas Katie Harazin, Nadine Krupinski en ek het ontdek dat aan die einde van die laaste ystydperk ongeveer 20,000 jaar gelede koolstofdioksied was Uit die geologiese reservoirs in die see vrygestel geleë op die seebodem toe die oseane begin warm word.
Hierdie bevinding is 'n potensiële spelwisselaar. Natuurlik voorkomende koolstofreservoirs in die moderne oseaan kan weer versteur word, met moontlike ernstige gevolge vir die aarde se oseane en klimaat.
Die aarde het tussen die ystydperke (lae punte) en warm interglaciale tydperke oor die afgelope 800,000-jare geslinger. Maar die huidige klimaatverhitting vind baie vinniger plaas as verlede verwarming. NASA
Die verlede is proloog
Een van die bekendste voorbeelde van 'n vinnige opwarming as gevolg van die vrystelling van geologiese koolstof is die Paleoseen-Eocene Termiese Maksimum, of PETM, 'n groot aardverwarming gebeurtenis wat ongeveer 55 miljoen jaar gelede plaasgevind het. Tydens die PETM word die aarde deur 9 tot 16 grade Fahrenheit (5 tot 9 grade Celsius) binne ongeveer 10,000 jaar verhit.
Klimaat wetenskaplikes beskou nou die PETM as 'n analoog vir omgewingsveranderings wat vandag plaasvind. Die PETM het oor 'n langer tydperk en sonder menslike betrokkenheid plaasgevind, maar dit toon dat daar 'n inherente onstabiliteit in die klimaatstelsel is as koolstof uit geologiese reservoirs vinnig vrygestel word.
Wetenskaplikes weet ook dat die atmosferiese koolstofdioksiedvlakke vinnig gestyg het elk van die laat-Pleistoseen-ystydperke, om die klimaat te verwarm. Tydens die mees onlangse opwarmingsafdeling, 17,000 jaar gelede, is die Aarde verwarm deur 9 tot 13 grade Fahrenheit (5 tot 7 grade Celsius).
Die Paleoceen-Eocene Termiese Maksimum het die planeet so dramaties warm gemaak dat tropiese reënwoude noordwaarts na die Arktiese gebied uitgebrei het.
Honderde wetenskaplike studies het egter nie vasgestel wat veroorsaak het dat die vinnige koolstofdioksiedverhogings wat elke ystydperk beëindig het, veroorsaak het nie. Navorsers stem saam dat die oseaan betrokke moet wees omdat dit as 'n groot koolstofkapasitor dien, die hoeveelheid koolstof wat in die atmosfeer woon, te reguleer. Maar hulle is steeds op soek na leidrade om te verstaan ​​wat die hoeveelheid koolstof in die see beïnvloed tydens abrupte klimaatsveranderinge.
Meren op die oceaan vloer
Oor die afgelope twee dekades het oseanewetenskaplikes ontdek dat daar reservoirs van vloeibare en soliede koolstofdioksied op die bodem van die oseaan is, binne die rotse en sedimente op die kantlyn van aktiewe hidrotermiese vents. Op hierdie terreine ontmoet vulkaniese magma van binne die Aarde oorverhitte water, wat pluime koolstofdioksiedryke vloeistowwe produseer wat deur skeure in die Aarde se kors filter, wat opwaarts na die oppervlak beweeg.
Wanneer 'n pruim van hierdie vloeistof aan koue seewater voldoen, kan die koolstofdioksied in 'n vorm wat hidraat genoem word, stol. Die hidraat vorm 'n pet wat koolstofdioksied binne die rotse en sedimente vasvang en hou dit van die see in. Maar by temperature bo ruwweg 48 grade Fahrenheit (9 grade Celsius), sal hidraat smelt, wat lewendige vloeibare of gasvormige koolstofdioksied direk in die oorliggende water vrystel.
Wetenskaplikes het tot dusver gedokumenteerde reservoirs van vloeibare en hidreer koolstofdioksied in die westelike Stille Oseaan naby Taiwan en in die Egeïese see. In vlak water, waar die oseaan temperature warmer is en die druk laer is, het navorsers suiwer koolstofdioksied waargeneem voortspruitend uit sedimente as 'n gas en styg na die oseaan se oppervlak.
Byna suiwer koolstofdioksiedborrels styg van sedimente wat 'n aktiewe hidrotermiese stelsel in die westelike tropiese Stille Oseaan dek. Foto's deur Roy Price, met vergunning van Jan Change, CC BY-ND
'N Klimaat wilde kaart
Hierdie ontdekkings verander wetenskaplikes se begrip van die mariene koolstofstelsel. Klimaatwetenskaplikes het nie diepsee-koolstofreservoirs in huidige modelle ingesluit wat die moontlike impak van toekomstige verwarming ondersoek nie, want min is bekend oor die grootte en verspreiding van hierdie koolstofbronne.
Trouens, daar is feitlik geen data wat dokumenteer hoeveel koolstofdioksied tans uit hierdie reservoirs in die see vrygestel word nie. Dit maak die geologiese geskiedenis krities belangrik: dit bevestig dat hierdie tipes reservoirs die vermoë het om groot hoeveelhede koolstof vry te stel wanneer hulle versteur word.
Analoge koolstofreservoirs is ook in terrestriële omgewings geïdentifiseer. In 1979, Indonesië se Dieng vulkaan verstik 142 mense toe dit byna suiwer koolstofdioksied vrygestel het. In 1986, 'n koolstofdioksied reservoir aan die onderkant van die meer Nyos in Kameroen losgebars, vermoor plaaslike inwoners van 1,700 en honderde diere.
Koei versmoor deur koolstofdioksied in die 1986 Lake Nyos-uitbarsting. USGS / Jack Lockwood
Koolstofdioksied dreineer ook rondom Mammoth Mountain, Kalifornië, op plekke waar magma op die grond se kors en stalletjies op diepe dieptes styg. Hoë konsentrasies koolstofdioksied in die grond het meer as 100 hektaar bome vermoor. Wetenskaplikes werk om te identifiseer en te karakteriseer ander terreine op land waar sulke vrystellings kan plaasvind.
Dit is baie meer uitdagend om die koolstofdioksied wat in oseaanreservoirs gestoor word, te kwantifiseer. Groot gebiede van die seebodem bevat terreine van aktiewe vulkanisme en hidrotermiese ontluchting, maar wetenskaplikes weet feitlik niks oor hoeveel koolstofdioksied ophoop in omliggende rotse en sedimente nie. Na my mening is daar 'n dringende behoefte om mariene instellings te studeer waar koolstofdioksied waarskynlik ophoop, en dan te bepaal hoe vatbaar dit kan wees vir destabilisering.
Opwarming van oseane, toenemende risiko
Dit is nie 'n poging wat uitgestel moet word nie. Die oseane van die aarde warm vinnig, en klimaatmodelle projekteer dat hulle die vinnigste naby die pole sal verwarm, waar diep strome dit vorm dra warm water van die oppervlak af.
Aangesien hierdie warm water in die binneland se binnekant sink, vervoer hulle oormaat hitte na plekke waar koolstofdioksiedreservoirs kan vorm. Hierdie warmer waters sal uiteindelik die hidraat seëls wat die vloeibare koolstofdioksied vasvang, destabiliseer.
'N baie groot, stadige stroom genaamd die termohaliene sirkulasie dra warm water na die Aarde se poolstreke, waar dit afkoel en sink na die diep oseane. Maphoto / Riccardo Pravettoni via GRID-Arendal, CC BY-ND
Een sodanige reservoir vind in die westelike Stille Oseaan wes van die Okinawa Trog in die Oos-Sjinese See. Die temperatuur van die onderste water op hierdie plek is 37 tot 39 grade Fahrenheit (3 tot 4 grade Celsius), wat beteken dat die hidraatdop binne ongeveer 4-5 grade Celsius van sy smeltpunt is.
Dit is belangrik dat warm hidrotermiese vloeistowwe van onder die koolstofdioksiedreservoir na die oppervlak styg. Namate die oseane bly warm, sal die temperatuurverskil tussen koue oseaanwater en warmer hidrotermiese vloeistowwe afneem. Dit sal veroorsaak dat die hidraat dun, moontlik tot 'n punt waar dit nie meer sal hou dat vloeibare koolstofdioksied ontsnap nie.
Tot op hede was daar geen navorsing om te bepaal of hierdie oseaan koolstofdioksied reservoirs kwesbaar is vir stygende oseaitemperature nie. Maar die Aarde se prehistoriese rekord toon duidelik dat geologiese reservoirs destabiliseer kan word - en sodra dit is, lei dit tot vinnige toenames in atmosferiese koolstofdioksied en aardverwarming. Volgens my is dit 'n belangrike onbekende risiko wat nie geïgnoreer kan word nie.
Lowell D. Stott, Professor, Universiteit van Suidelike Kalifornië - Dornsife Letterkollege, Kuns en Wetenskappe
Jy is hier: Tuis > Sosiale en politieke > omgewing > klimaat > Impakte > Siektes versprei soos die arctic warms en die ys smelt