从马里亚纳群岛海底的香槟通风口升起的水滴。 从现场排出的流体含有溶解的二氧化碳。 NOAA海洋探索者
随着对人类引起的气候变化的关注日益增加，许多科学家正在回顾地球的历史，以了解能够揭示当今变化的事件。 分析地球气候系统过去的变化，可以提高我们对未来行为的理解。
现在从这些研究中可以清楚地看到突然升温事件 建立在地球的气候系统中。 它们发生在地球表面碳储存的扰动将温室气体释放到大气中时。 对其中一个重大挑战 气候科学家喜欢我 是在人类出现之前确定这些释放的来源，以及触发它们的原因。 重要的是，我们想知道这样的事件是否会再次发生。
在最近发表的一项研究中，我的同事们 凯蒂哈拉辛, 纳丁·克鲁平斯基 我发现在最后一个冰川时代结束时，大约是20,000年前，二氧化碳是 从地质水库释放到海洋中 当海洋开始变暖时，它位于海底。
这一发现是一个潜在的改变游戏规则的人。 现代海洋中天然存在的碳库可能再次受到干扰，对地球的海洋和气候具有潜在的严重影响。
在过去的800,000年中，地球在冰河时代（低点）和温暖的间冰期之间循环。 但目前的气候变暖发生的速度比过去的变暖事件要快得多。 美国航空航天局
过去是序幕
由地质碳释放引起的快速变暖的一个最着名的例子是 古新世 - 始新世热量最大值，或PETM，这是一个发生在55万年前的重大全球变暖事件。 在PETM期间，9在大约16年内使地球变暖至5华氏度（9至10,000摄氏度）。
气候科学家现在认为PETM是一种 模拟今天发生的环境变化。 PETM发生的时间较长，没有人为干预，但它表明，如果来自地质储层的碳迅速释放，气候系统就会存在固有的不稳定性。
科学家们也知道大气中的二氧化碳水平在年底迅速上升 每个晚更新世冰期，有助于温暖气候。 在最近的变暖事件中，17,000多年前，地球被9温暖到13华氏度（5到7摄氏度）。
古新世 - 始新世最大热量极大地使地球变暖，热带雨林向北延伸到北极。
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然而，数百项科学研究未能确定导致每个冰河时代结束的二氧化碳迅速增加的原因。 研究人员同意海洋必须参与，因为它充当了一个大型碳电容器， 调节大气中的碳含量。 但他们仍在寻找线索，以了解在突然的气候变化过程中影响海洋中碳含量的因素。
在海底的湖泊
在过去的二十年中，海洋科学家发现，在海洋底部，活动边缘的岩石和沉积物中积聚了液态和固态二氧化碳的储集层。 热液喷口。 在这些地方，来自地球内部的火山岩浆遇到过热的水，产生大量富含二氧化碳的流体，这些流体通过地壳的裂缝过滤，向上迁移到地表。
当这种流体的羽流遇到冷海水时，二氧化碳会凝固成一种称为水合物的形式。 水合物形成一个帽子，可以捕获岩石和沉积物中的二氧化碳，防止二氧化碳进入海洋。 但在高于大约48华氏度（9摄氏度）的温度下，水合物将熔化，将浮力液体或气态二氧化碳直接释放到上覆水中。
到目前为止，科学家已经记录了台湾附近西太平洋地区的水和二氧化碳水库 爱琴海。 在较浅的海水中，海洋温度较高且压力较低，研究人员观察到纯二氧化碳 直接从沉积物中发出的气体 并升到海洋表面。
几乎纯净的二氧化碳气泡从沉积物中升起，这些沉积物覆盖了热带西太平洋的活跃热液系统。 Roy Price的照片，由Jan Amend提供, CC BY-ND
气候外卡
这些发现正在改变科学家对海洋碳系统的理解。 气候科学家尚未将深海碳储量纳入当前模型，探索未来变暖的潜在影响，因为对这些碳源的大小和分布知之甚少。
事实上，几乎没有数据可以记录这些水库目前从海洋中释放出多少二氧化碳。 这使得地质历史变得至关重要：它证实了这些类型的油藏在受到干扰时具有释放大量碳的能力。
在陆地环境中也发现了类似的碳储层。 在1979，印度尼西亚的迪昂火山 窒息的142人 当它释放出几乎纯净的二氧化碳时。 在1986，喀麦隆尼奥斯湖底部的二氧化碳储层 爆发，杀死1,700当地村民和数百只动物。
在1986 Lake Nyos喷发中，二氧化碳窒息了牛。 USGS /杰克洛克伍德
二氧化碳也在加利福尼亚州猛犸山周围发泄，岩浆通过地壳上升，并在浅水深处停留。 土壤中含有高浓度的二氧化碳 杀死了超过100英亩的树木。 科学家正在努力识别和表征 陆地上的其他网站 这种释放可能发生的地方。
量化储存在海洋水库中的二氧化碳更具挑战性。 海底的广大地区包含活跃的火山活动和热液喷发的地点，但科学家们几乎不了解二氧化碳在周围的岩石和沉积物中积累了多少。 在我看来，迫切需要研究二氧化碳可能积聚的海洋环境，然后评估它们对不稳定的敏感程度。
气候变暖，风险增加
这不是应该推迟的努力。 地球的海洋正在迅速变暖，气候模型预测它们将在极地附近发热，在那里形成深水流 从表面向下带来温暖的水.
当这些温暖的海水沉入海洋的内部时，它们将多余的热量输送到可以形成二氧化碳储层的地方。 那些温暖的水域最终会破坏保持液态二氧化碳的水合物密封。
一股非常大的，缓慢的电流称为温盐环流，将温水带到地球的极地，在那里它会冷却并沉入深海。 Maphoto / Riccardo Pravettoni通过GRID-Arendal, CC BY-ND
其中一个这样的水库发生在西太平洋西部 冲绳海槽 在东海。 该位置的底部水的温度为37至39华氏度（3至4摄氏度），这意味着水合物盖在其熔点的约4-5摄氏度内。
重要的是，温暖的热液流体从二氧化碳储层下方向地面上升。 随着海洋继续变暖，冷海水与较温暖的热液之间的温差将减小。 这将导致水合物变薄，可能达到不再使液态二氧化碳逃逸的程度。
到目前为止，还没有研究来评估这些海洋二氧化碳储层是否容易受到海洋温度上升的影响。 但是，地球的史前记录清楚地表明地质储层可能不稳定 - 而且当它们存在时，它会导致大气二氧化碳和全球变暖的迅速增加。 在我看来，这代表了一个不容忽视的重要未知风险。
关于作者
Lowell D. Stott，教授， 南加州大学 - Dornsife文学，艺术与科学学院
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