Pisaroita, jotka nousevat Champagne-venttiilistä Marianan saaren merenpohjassa. Sivustosta poistuvat nesteet sisältävät liuennutta hiilidioksidia. NOAA Ocean Explorer

Koska huoli kasvaa ihmisen aiheuttamasta ilmastonmuutoksesta, monet tiedemiehet tarkastelevat maapallon historiaa tapahtumiin, jotka voivat valaista tänään tapahtuvia muutoksia. Analysoimalla, miten planeetan ilmastojärjestelmä on muuttunut aikaisemmin, parannetaan ymmärrystä siitä, miten se voi käyttäytyä tulevaisuudessa.

Näistä tutkimuksista on nyt selvää, että äkilliset lämpenemistapahtumat ovat maapallon ilmastojärjestelmään. Ne ovat tapahtuneet, kun hiilen varastoinnin häiriöt maan pinnalla vapauttivat kasvihuonekaasuja ilmakehään. Yksi suurista haasteista ilmaston tutkijat kuten minä on selvittää, missä nämä julkaisut tulivat ennen kuin ihmiset olivat läsnä, ja mitä ne laukaisivat. Tärkeää on, että haluamme tietää, voisiko tällainen tapahtuma tapahtua uudelleen.

Äskettäin julkaistussa tutkimuksessa kollegani Katie Harazin, Nadine Krupinski ja huomasin, että viimeisen jääkauden lopussa noin 20,000 vuotta sitten hiilidioksidi oli vapautetaan merelle geologisista varastoista merenpohjassa, kun valtameret alkoivat lämmetä.

Tämä havainto on mahdollinen pelinvaihtaja. Nykyaikaisen valtameren luonnossa esiintyvät hiilivarastot voisivat jälleen häiriintyä, ja niillä voi olla vakavia vaikutuksia maan valtameriin ja ilmastoon.

Maa on kulkenut jään aikojen (matalien pisteiden) ja lämmin interglaciaalisten jaksojen välillä viimeisten 800,000-vuosien aikana. Mutta nykyinen ilmaston lämpeneminen tapahtuu paljon nopeammin kuin aikaisemmat lämpenemismatkat. NASA

Menneisyys on prologi

Yksi tunnetuimpia esimerkkejä geologisen hiilen vapautumisesta aiheutuvasta nopeasta lämpenemisestä on Paleoseeni-eoseeninen lämpömahdollisuustai PETM, joka on merkittävä maailmanlaajuinen lämpenemistä koskeva tapahtuma, joka tapahtui noin 55in miljoonia vuosia sitten. PETM: n aikana maa lämpensi 9in 16-asteisiin Fahrenheit (5 9-asteisiin Celsius-asteisiin) noin 10,000-vuoden kuluessa.

Ilmaston tutkijat pitävät PETM: ää nyt analoginen ympäristön muutoksille. PETM: ää tapahtui pidemmän ajan ja ilman ihmisen osallistumista, mutta se osoittaa, että ilmastojärjestelmässä on luontaista epävakautta, jos geologisista säiliöistä peräisin oleva hiili vapautuu nopeasti.

Tutkijat tietävät myös, että ilmakehän hiilidioksiditasot nousivat nopeasti vuoden 2007 lopussa jokainen myöhäisestä pleistoseenijäämästä, auttaa lämmittämään ilmastoa. Viimeisimmän lämpenemisjakson aikana, 17,000 vuotta sitten, maa lämmensi 9in 13-asteisiin Fahrenheit (5 7-asteisiin Celsius-asteisiin).

Paleocene-Eocene Thermal Maximum lämmitti planeetan niin dramaattisesti, että trooppiset sademetsät ulottuvat pohjoiseen arktiselle alueelle.

{vembed Y = ldLBoErAhz4}

Kuitenkin satoja tieteellisiä tutkimuksia ei ole pystytty selvittämään, mikä aiheutti jokaisen jääkauden päättyneen nopean hiilidioksidin kasvun. Tutkijat ovat yhtä mieltä siitä, että valtameren on oltava mukana, koska se toimii suurena hiilikondensaattorina, säätelee ilmakehässä olevan hiilen määrää. Mutta he etsivät edelleen vihjeitä ymmärtääkseen, mikä vaikuttaa hiilen määrään valtameressä äkillisten ilmastonmuutosten aikana.

Järvet meren pohjalla

Kahden viime vuosikymmenen aikana valtameren tutkijat ovat havainneet, että valtameren alareunassa on aktiivisia nestemäisiä ja kiinteitä hiilidioksidia, jotka ovat aktiivisten kallioiden ja sedimenttien alapuolella. hydrotermiset tuuletusaukot. Näissä paikoissa maapallon sisäinen tulivuoren magma kohtaa ylikuumentuneen veden, joka tuottaa hiilidioksidirikkaita nesteitä, jotka suodattuvat maankuoren halkeamien läpi ja muuttavat ylöspäin kohti pintaa.

Kun tämä neste kohtaa kylmän meriveden, hiilidioksidi voi jähmettyy muotoon, jota kutsutaan hydraatiksi. Hydraatti muodostaa korkin, joka loukkaa hiilidioksidia kivien ja sedimenttien sisällä ja pitää sen pääsemättä merelle. Mutta lämpötiloissa, jotka ovat suurempia kuin noin 48-asteet Fahrenheit (9-asteet Celsius-asteina), hydraatti sulaa, mikä vapauttaa kelluvan nestemäisen tai kaasumaisen hiilidioksidin suoraan päälliseen veteen.

Tutkijat ovat tähän mennessä dokumentoineet nestemäisen ja hydraattisen hiilidioksidin säiliöitä Länsi - Tyynenmeren alueella Taiwanin lähellä Egeanmeri. Pienemmissä vesissä, joissa meren lämpötila on lämpimämpi ja paine on alhaisempi, tutkijat ovat havainneet puhtaan hiilidioksidin suoraan sedimenteistä kaasuna ja nousee valtameren pintaan.

Lähes puhtaita hiilidioksidikuplia nousee sedimenteistä, jotka peittävät aktiivisen hydrotermisen järjestelmän läntisessä trooppisessa Tyynenmeren alueella. Kuvat: Roy Price, Jan Amend, CC BY-ND

Ilmastokortti

Nämä löydöt muuttavat tutkijoiden käsitystä meren hiilijärjestelmästä. Ilmaston tutkijat eivät ole sisällyttäneet syvänmeren hiilivarastoja nykyisiin malleihin, jotka tutkivat tulevan lämpenemisen mahdollisia vaikutuksia, koska näiden hiililähteiden koosta ja jakautumisesta tiedetään vähän.

Itse asiassa ei ole käytännöllisesti katsoen mitään tietoa siitä, kuinka paljon hiilidioksidia vapautuu nykyään näistä säiliöistä merelle. Tämä tekee geologisesta historiasta kriittisen tärkeän. Se vahvistaa, että tämäntyyppisillä säiliöillä on kyky vapauttaa suuria määriä hiiltä, ​​kun niitä häiritään.

Analogiset hiilivarastot on myös tunnistettu maanpäällisissä ympäristöissä. 1979, Indonesian Dieng-tulivuori tukahdutti 142-ihmisiä kun se vapautti lähes puhdasta hiilidioksidia. 1986issa, hiilidioksidisäiliössä Nyos-järven pohjalla Kamerunissa purkautui, tappaa 1,700in paikallisia kyläläisiä ja satoja eläimiä.

Hiilidioksidin aiheuttama lehmä 1986-järven Nyos-purkauksessa. USGS / Jack Lockwood

Hiilidioksidi puhaltaa myös Mammoth-vuoren, Kalifornian, ympärillä paikoissa, joissa magma nousee maan kuoren läpi ja pysähtyy matalissa syvyydessä. Maaperässä on suuria hiilidioksidipitoisuuksia tappoi enemmän kuin 100-hehtaarin puita. Tutkijat pyrkivät tunnistamaan ja luonnehtimaan muualla maalla jos tällaisia ​​päästöjä voi esiintyä.

On paljon haastavampaa kvantitatiivisesti määritellä merivesisäiliöihin varastoitu hiilidioksidi. Suuret merenpohjan alueet sisältävät aktiivisen vulkaanisen ja hydrotermisen tuuletuspaikan, mutta tiedemiehet tietävät lähes mitään siitä, kuinka paljon hiilidioksidia kerääntyy ympäröiviin kiviin ja sedimentteihin. Mielestäni on kiireesti tutkittava meriympäristöä, jossa hiilidioksidi todennäköisesti kasaantuu, ja sitten arvioida, kuinka alttiita ne saattavat vaikuttaa epävakauteen.

Merien lämpeneminen, riski kasvaa

Tämä ei ole pyrkimys, jota olisi lykättävä. Maan valtameret lämpenevät nopeasti, ja ilmastomallit hankkivat, että ne lämpenevät nopeimmin lähellä napoja, joissa syviä virtoja muodostuu kuljettava lämpeneviä vesiä alaspäin.

Koska nämä lämpimät vedet uppoavat valtameren sisätilaan, ne kuljettavat ylimääräistä lämpöä kohteisiin, joissa voi muodostua hiilidioksidisäiliöitä. Nämä lämpimämmät vedet horjuttavat lopulta nestemäisiä hiilidioksidipäästöjä säilyttäviä hydraattitiivisteitä.

Erittäin suuri, hidas virta, jota kutsutaan termohydroleiksi, kuljettaa lämpimän veden maapallon polaarialueille, jossa se jäähtyy ja uppoaa syviin valtameriin. Maphoto / Riccardo Pravettoni GRID-Arendalin kautta, CC BY-ND

Yksi tällainen säiliö tapahtuu Länsi - Tyynenmeren länsipuolella Okinawa Trough Itä-Kiinan merellä. Pohjaveden lämpötila tässä paikassa on 37 - 39-asteet Fahrenheit (3 - 4-asteet Celsius), mikä tarkoittaa, että hydraattikorkki on sulamispisteensä n. 4-5-asteissa.

Tärkeää on, että lämpimät hydrotermiset nesteet nousevat hiilidioksidisäiliön alapuolelta kohti pintaa. Koska valtameret lämpenevät edelleen, kylmän valtameren vesien ja lämpimämpiä hydrotermisiä nesteitä välinen lämpötilaero pienenee. Tämä aiheuttaa hydraatin ohenemisen, mahdollisesti siihen pisteeseen, jossa se ei enää pidä nestemäistä hiilidioksidia pääsemästä pois.

Tähän mennessä ei ole tutkittu, onko nämä meren hiilidioksidisäiliöt alttiita meren lämpötilan nousulle. Mutta maan esihistoriallinen ennätys osoittaa selvästi, että geologiset säiliöt voivat olla epävakaa - ja kun ne ovat, se johtaa ilmakehän hiilidioksidin ja ilmaston lämpenemisen nopeaan kasvuun. Tämä on mielestäni tärkeä tuntematon riski, jota ei voida jättää huomiotta.

Author

Lowell D. Stott, professori, Etelä-Kalifornian yliopisto - Dornsifen kirkonkorkeakoulu, taide ja tiede

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

Ilmastonmuutos: mitä jokainen tarvitsee tietää

kirjoittanut: Joseph Romm
Olennainen alusta siitä, mikä on aikamme keskeinen kysymys, Ilmastonmuutos: mitä jokainen tarvitsee tietää on selkeä silmäys yleiskatsaus lämpenevän planeettamme tieteestä, konflikteista ja seurauksista. Joseph Romm, National Geographicin tieteellinen neuvonantaja Vuodet elää vaarassa sarja ja yksi Rolling Stonein "100-ihmisistä, jotka muuttavat Amerikkaa", Ilmastonmuutos tarjoaa käyttäjäystävällisiä, tieteellisesti tiukkoja vastauksia vaikeimpiin (ja yleisesti politisoituihin) kysymyksiin, joita ilmasto Lonnie Thompson on pitänyt "selkeänä ja nykyisenä vaarana sivilisaatiolle". Saatavana Amazon

Ilmastonmuutos: globaalin lämpenemisen tiede ja energia-tulevaisuuden toinen painos

esittäjä (t): Jason Smerdon
Tämä toinen painos Ilmastonmuutos on helppokäyttöinen ja kattava opas globaalin lämpenemisen takana olevaan tieteeseen. Hienosti kuvitettu teksti on suunnattu opiskelijoille eri tasoilla. Edmond A. Mathez ja Jason E. Smerdon tarjoavat laajan, informatiivisen johdannon tieteestä, jonka taustalla on ymmärrys ilmastojärjestelmästä ja ihmisen toiminnan vaikutuksista planeetamme lämpenemiseen. Mathez ja Smerdon kuvaavat ilmapiirin ja meren rooleja esitellä ilmastoamme, ota käyttöön säteilytasapainon käsite ja selitä aiemmin tapahtuneet ilmastonmuutokset. Niissä kuvataan myös ihmisen toimintaa, joka vaikuttaa ilmastoon, kuten kasvihuonekaasujen ja aerosolien päästöt ja metsäkadot sekä luonnonilmiöiden vaikutukset.  Saatavana Amazon

Ilmastonmuutoksen tiede: käytännön kurssi

Blair Lee, Alina Bachmann
Ilmastonmuutoksen tiede: Hands-On -kurssi käyttää tekstiä ja kahdeksantoista käytännön toimintaa selittää ja opettaa ilmaston lämpenemisen ja ilmastonmuutoksen tiedettä, miten ihmiset ovat vastuussa ja mitä voidaan tehdä hidastamaan tai lopettamaan ilmaston lämpenemisen ja ilmastonmuutoksen. Tämä kirja on kattava ja kattava opas olennaisesta ympäristökysymyksestä. Tässä kirjassa käsitellyt aiheet ovat: miten molekyylit siirtävät energiaa auringosta ilmakehän lämmittämiseen, kasvihuonekaasut, kasvihuoneilmiö, ilmaston lämpeneminen, teollinen vallankumous, palamisreaktio, palautesilmukat, sään ja ilmaston välinen suhde, ilmastonmuutos, hiilinielut, sukupuutto, hiilijalanjälki, kierrätys ja vaihtoehtoinen energia. Saatavana Amazon

Julkaisijasta:
Ostot Amazon-palvelussa kulkevat sinut tuodakseen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ja ClimateImpactNews.com maksutta ja ilman mainostajia, jotka seuraavat seurantatapojasi. Vaikka napsautat linkkiä, mutta älä osta näitä valittuja tuotteita, kaikki muut, jotka ostat samassa Amazon-vierailussa, maksaa meille pienen palkkion. Sinulle ei aiheudu lisäkustannuksia, joten olkaa hyvä ja edistäkää työtä. Voit myös käytä tätä linkkiä käyttää Amazonia milloin tahansa, jotta voit auttaa tukemaan ponnisteluja.