二氧化碳水平与气候变化:是否真的存在争议?

二氧化碳水平与气候变化:是否真的存在争议? Michal Pech /未飞溅

大气CO之间的关系2 水平和气候变化通常被认为是有争议的主题。 尽管气候科学家之间并没有真正的分歧- 90% 完全同意人类活动显然是造成气候变化的原因–在2016年的美国, 50%的公众 得出相同的结论。 更普遍的困惑是,高度活跃的“气候变化但尼尔”声称温度是独立于CO演变的2 地球历史上的大气浓度,以及今天的不断上升的二氧化碳2 水平不是问题。

那么,科学家们把这个故事弄错了吗? 否CO2 长期以来,它一直为控制地球的气候做出了贡献,其在大气和海洋中的集中度不断上升对人类构成重大威胁。

和...一起 太阳活动反照率,温室气体是地球的关键部分 辐射预算 并强力控制表面温度。 尽管水蒸气是地球上主要的温室气体,但二氧化碳2 由于它可以积极引导气候变化,因此引起了更多关注。

不幸的是,人类活动带来了二氧化碳2 以一定的速度排入大气 70倍 超过地球上所有火山的总和。 结果,大气中的CO2 浓度(或pCO2)增加,并且地球表面以自然因素无法解释的速度升温。

我们知道CO2 是温度控制,我们可以通过多种方式进行演示。 其中之一是通过探索地球的历史。

二氧化碳水平与气候变化:是否真的存在争议? 来自低轨道卫星Suomi的北美。 NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring

地质时期的气候和温度

地质学家利用岩石,化石及其化学和物理特性,在整个地球历史上重建了温暖和寒冷的时期。 证明气候,温度和pCO之间的联系2 数百万年前,我们需要独立地重建它们中的每一个。 为此,我们使用称为“代理”的气候记录器。


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氧原子的同位素组成,写成 δ⁸O在古代钙质壳中测量的是其中之一。 它使我们能够以众所周知的不确定度来重建过去的海水温度,该不确定度取决于分析精度以及诸如海水δ⁸O,盐度和 pH 也影响 壳的δ¹O.

由于地质历史会影响岩石及其信号,因此我们往回追溯得越远,不确定性就越大。 因此,我们结合了不同的代理,并提出了随着多年研究不断完善的假设。 建立这样的重建过程是一个缓慢,复杂(有时是痛苦的)过程,但是随着不确定性的降低,重建过程每年都变得越来越可靠。 如果不确定性太大,则解释依赖 简约:必须将最简单的模型视为最可能的模型。 重要的是,科学家知道如何估计不确定性并进行共享。

总体而言,海水温度的重建与气候历史的地质观测结果吻合:主要的冰期与较低的全球温度相吻合。 尤其是δXNUMX O表示稳定 冷却 从五千万年开始,导致了工业化前的气候。

二氧化碳水平与气候变化:是否真的存在争议? GEOCARB(第III版)重建pCO 10(黄色,每一千万年一分),并假设碳(水)的δXNUMX O没有变化(与地质条件受限的冷期(轻度)相比),根据碳酸盐的δXNUMX O校正了海水的pH值,校正了热带平均海面温度。蓝色)和冰川(深蓝色)。 G.巴黎(仅次于Royer和Beerling(2004)和Berner和Khotavala(2011)), 作者提供

pCO的历史2

存在针对pCO的代理2 也一样 例如,古生物学家 计数气孔光圈 植物通过它呼吸,交换水分并吸收一氧化碳2 光合作用–在化石叶子上。 一氧化碳2 丰富, 气孔少 是必须的。 增加一定程度不确定性的一个因素是,在较干燥的气候下植物的气孔较少,而在较湿的气候下的气孔较多。

化石的叶子稀有且大气中的pCO2 地球上的古代时期缺乏数据。 在没有(足够)数据的情况下,数值建模可以通过一种遵循物理基本定律的全局一致方法来帮助解释数据。 最著名的之一是 地球碳纤维,开发用于重建pCO的地质碳循环模型2 历史依据 罗伯特·伯纳 和他的同事们。

在时间尺度上 大于100,000年,pCO2 二氧化碳主要来自火山,并通过两个碳泵(生物泵和碳酸盐泵)损失。

在光合作用期间,植物和藻类吸收一氧化碳2 建立他们的有机物。 他们死后2 可能会被沉积物困住。 这是生物泵。 碳酸盐泵是各大洲的风化与碳酸盐岩降水之间的耦合。 一氧化碳2 酸化溶解岩石的地表水。 溶解的元素被冲洗到海洋,在那里它们被用来制造钙质物质,例如贝壳或珊瑚,最终变成石灰石。 这些泵年复一年地储存CO2 远离大气层。

过去,火山可能或多或少活跃。 大洲在不同的位置,这影响了碳泵。 Berner及其同事量化了这些参数原本已知的演变如何影响碳循环以及大气pCO2。 他们知道并显示了模型不确定性。 他们的结果应该以估计包络线而不是给定值呈现。

更高的pCO倍2 是温暖的时期。 相反,减少大气中的CO2 内容触发了冰河时期,例如石炭纪和现代冰河时期,可能还有南南特(445亿年前)除外。 最新型号 这表明在这个偏远时期,构造构造起了特定作用。

人类如何快速影响气候

二氧化碳水平与气候变化:是否真的存在争议? 最后66 My的温度和pCO XNUMX重建。 温度是使用碳酸盐的δXNUMX O计算的,表示时没有不确定性。 pCO XNUMX的重建基于七个不同的代理,它们在各自的不确定性内达成一致。 Beerling和Royer,2011年。, 作者提供

在恐龙灭绝的那段时间(相对较早的是我66年前),地质学家可以依靠许多温度和二氧化碳2 δXNUMX O或化石叶以外的代理。 我们离时代越近,代理越多,不确定性就越少,直到我们可以连接相互支持的地质和冰芯数据。

构造 改变了海洋环流,导致修建了喜马拉雅山脉等山脉。 这两个因素都会影响碳泵和强制pCO2减少,如代理所示并与GEOCARB趋势一致。 pCO的减少2 导致观测到的降温,并将地球驱动到当前的冰冰间变化。

我们可以从冰芯和代理中确定pCO2 200万年来一直在350至2.6 ppm之间波动,在280至410年间突然从1850 ppm增加至2018 ppm。pCO2 当地球比今天温暖得多且没有大西洋冰盖时,地球正朝着5甚至30万年的前所未有的高度发展。 温度和pCO的重建2 如果我们不放慢二氧化碳的排放,可以让我们瞥见前方的事物2 排放。

从长远来看,当pCO2 增加,变暖刺激了碳泵,从而帮助pCO2 减少。 该负反馈可以充当地质恒温器。 不幸的是 太慢了 做出足够迅速的反应以补偿我们的快速排放。 在十年的时间内,变暖加剧了二氧化碳2 释放到大气中。 当温度升高时,海洋变暖并释放出溶解的一氧化碳2 大气。 2.6万年来,地球轨道迫使冰川和冰川间周期 波动 和CO2 只是内部的积极反馈。 今天,人为的CO2 导致并加剧持续的变暖。

二氧化碳水平与气候变化:是否真的存在争议? 碳循环地质恒温器。 +表示参数由箭头前面的因子的增加来刺激。 –表示参数已衰减。 例如,碳泵减少了大气中的CO XNUMX,而火山输入却增加了它。 皮埃尔·亨利·布拉德(Pierre-Henri Blard)和纪尧姆(Guillaume)巴黎

由于pCO2 增加,平均表面温度已经增加了 接近1°C 在1901年到2012年之间。地球的表面比过去的今天温暖得多,并且最终将变凉。 但是,短期变化的后果是 惨重。 除了较高的地表温度外,极端天气事件,海洋酸化,冰融化和海平面上升也将极大地破坏我们的日常生活并损害我们周围的生态系统。

地球科学可以帮助我们了解地球的过去。 我们无法控制地球的轨道,构造或海洋环流,但可以控制温室气体的排放。 未来是我们所有人共同建设的。谈话

关于作者

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

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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