为什么碳储存在小冰河时代增加预示着我们的病

为什么碳储存在小冰河时代增加预示着我们的病

在小冰河时代,大气中二氧化碳浓度的下降并不是由新世界的先驱们通过美国本土农业砍伐大片而造成的,正如以前所认为的那样。

相反,我们的 新分析 南极冰芯内的气候记录表明,在从1500到1750的寒冷期间大气中二氧化碳水平的下降是由于植物对碳的净吸收增加所致。

这反过来表明,如果植物因吸收更多的碳而对降低的温度作出反应,它们可能会对目前CO 2水平上升作出反应,将其释放到大气中。

历史氛围

从几年前的2000到工业革命开始之前,大气中的二氧化碳浓度相当稳定,因为当他们开始 急剧攀升。 然而,沿途相对较小的变化,如小冰期(LIA)期间所见。

二氧化碳自然地在大气,陆地和海洋之间循环。 在陆地上,它通过植物光合作用从大气中除去,并在植物材料分解时返回。 通常这些过程是平衡的,但是其中一个过程的速率的变化可以使大气中的二氧化碳水平转换到新的平衡状态。

如果分解随着温度的升高而增加,这将减缓或逆转再平衡摄取,在大气中留下更多的二氧化碳,进一步使气候变​​暖,等等,在积极的反馈中。

LIA与新世界的欧洲殖民开始相对应。 欧洲的疾病严重破坏了美洲的人口 一个理论 认为这导致了当地农业的减少,这反过来使森林退化,并从大气中吸收了大量的二氧化碳。 这被认为是人类对地球影响的第一个地质可识别的标志,因此也是人类世纪的开始。


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但是这是真的吗? 我们的研究没有建议,因为虽然我们可以相对确定的CO 2水平的LIA变化是由于陆地植物的行为差异,我们的结果表明,这种变化是对气候变化的反应,而不是对人为驱动的变化在植被覆盖。

寻找线索

我们怎么知道? 我们知道这个过程涉及到陆生植物,因为LIA期间的气氛甚至低于含有同位素碳-12的二氧化碳,这是光合作用植物所喜欢的。

但是,我们怎么知道这些变化是由于植被覆盖的变化还是由于气候的反馈。 为了回答这个问题,我们看了另外一种气体,即硫化氢(COS),它也和二氧化碳一起被困在气泡中。 除了一个氧原子被硫取代以外,该分子具有与CO 2几乎相同的结构。

这是足够接近的诱惑植物,在光合作用过程中。 但是,与CO 2,COS不同,当植物材料分解时不会释放COS,因此光合作用的增加导致大气COS降低。

这意味着“早期人类世”的假设有一个可测试的结果:它应该导致冰芯内COS浓度的显着降低。 但是,当我们查看冰芯记录时发现有一个增加。 这表明在LIA期间光合作用实际上减少了,而不是如我们预期的那样增加,如果差异是由于森林再生造成的话。

这意味着LIA期间大气CO 2的下降更可能是对浸渍温度的直接响应。 LIA的凉爽气候降低了光合作用,但也减缓了植物的呼吸作用和分解作用,净效应是在生物降温期间更多的CO 2被地球生物圈吸收。

未来呢?

这种情况的另一面是,当温度升高时,就会发生逆转,就像现在这样。 气温上升可能意味着从陆地生物圈释放更多的二氧化碳。 随着地球变暖植物不断增加光合作用,我们的研究结果表明,植物分解会增加更多,这意味着更少的碳留在土壤中。

这是关键的,因为正如我们所知道的,人类已经开启了新的碳源:先前被锁在地下的化石燃料。 我们正在迅速将大量储存的碳排放到大气中,而陆地和海洋只消除了我们增加的一半。

我们的发现表明,每升高一度的温度就会导致大气中每百万额外二氧化碳的20份额。 这是关于气候模型预期的中间。 这意味着,如果我们想要保持全球变暖在平均工业前温度的2℃以内,符合 巴黎气候协议,我们需要考虑这个正反馈环路,这意味着越多的温度攀升,越多的额外的二氧化碳将从世界的景观释放。

作者简介

Peter Rayner,教授研究员, 墨尔本大学

Cathy Trudinger,高级研究科学家, CSIRO

首席研究科学家David Etheridge, CSIRO,

毛罗·鲁比诺,, 那不勒斯第二大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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