Shutterstock

Ziemia miała kilka okresów wysokiego poziomu dwutlenku węgla w atmosferze i wysokich temperatur w ciągu ostatnich kilku milionów lat. Czy możesz wyjaśnić, co spowodowało te okresy, biorąc pod uwagę, że w tamtych czasach nie było spalania paliw kopalnych ani innych źródeł wydzielania dwutlenku węgla przez człowieka?

Spalanie paliw kopalnych lub roślinność to jeden ze sposobów na wyrzucenie dwutlenku węgla w powietrze - i jest to coś, w czym staliśmy się bardzo dobrzy. Ludzie generują prawie 40 miliardów ton dwutlenku węgla co roku, głównie poprzez spalanie paliw kopalnych.

Dwutlenek węgla pozostaje w powietrzu przez wieki do tysiącleci i z czasem narasta. Odkąd rozpoczęliśmy systematyczne wykorzystywanie węgla i ropy jako paliwa, około 300 lat temu ilość dwutlenku węgla w powietrzu wzrosła o prawie połowę.

NOAA

Oprócz emisji, które dodajemy, stężenia dwutlenku węgla w powietrzu rosną i spadają w ramach naturalnych obieg węgla, napędzane wymianami między powietrzem, oceanami i biosferą (życiem na ziemi), a ostatecznie procesami geologicznymi.

Naturalne zmiany w dwutlenku węgla

Każdego roku stężenie dwutlenku węgla rośnie i maleje, gdy rośliny rosną wiosną i latem, a obumierają jesienią i zimą. Czas tego sezonowy wzrost i spadek jest związany z porami roku na półkuli północnej, ponieważ jest tam większość powierzchni lądu na Ziemi.

Oceany odgrywają również aktywną rolę w cyklu węgla, przyczyniając się do zmian w ciągu kilku miesięcy i powolnych zmian na przestrzeni wieków. Woda oceaniczna pobiera dwutlenek węgla bezpośrednio w ramach wymiany między powietrzem a wodą morską. Małe rośliny morskie wykorzystują dwutlenek węgla do fotosyntezy, a wiele mikroskopijnych organizmów morskich wykorzystuje związki węgla do tworzenia muszli. Kiedy te mikroorganizmy morskie umierają i opadają na dno morskie, zabierają ze sobą węgiel.

Łącznie biosfera (ekosystemy na lądzie i glebie) i oceany pochłaniają się połowa całego dwutlenku węgla emitowanego przez człowieka, a to spowalnia tempo zmian klimatu. Jednak w miarę zmiany klimatu i dalszego ocieplania oceanów nie jest jasne, czy biosfera i oceany będą nadal pochłaniały tak dużą część naszych emisji. W miarę ocieplania woda jest mniej zdolna do pochłaniania dwutlenku węgla, a wraz ze zmianami klimatu wiele ekosystemów ulega stresowi i jest mniej zdolnych do fotosyntezy dwutlenku węgla.

Głęboka historia klimatu Ziemi

W skali czasowej od setek tysięcy do milionów lat stężenia dwutlenku węgla w powietrzu były bardzo zróżnicowane, podobnie jak globalny klimat.

To zdjęcie długoterminowy obieg węgla obejmuje tworzenie i rozkład samej powierzchni Ziemi: aktywność płyty tektonicznej, gromadzenie się i wietrzenie łańcuchów górskich, przedłużoną aktywność wulkaniczną oraz pojawienie się nowego dna morskiego przy aktywnych uskokach oceanicznych.

Większość węgla przechowywanego w skorupie ziemskiej ma postać wapienia, utworzonego z opartych na węglu skorup organizmów morskich, które zatonąły na dnie oceanu miliony lat temu.

Dwutlenek węgla jest dodawany do powietrza, gdy wybuchają wulkany, i jest usuwany z powietrza, gdy skały i łańcuchy górskie starzeją się i ulegają zużyciu. Procesy te zazwyczaj wymagają milionów lat dodawania lub odejmowania dwutlenku węgla z atmosfery.

W dzisiejszych czasach wulkany dodają do powietrza tylko niewielką ilość dwutlenku węgla 1% tego, co wnosi obecnie aktywność człowieka. Jednak w przeszłości zdarzały się sytuacje, w których aktywność wulkaniczna była znacznie większa i wyrzucała duże ilości dwutlenku węgla w powietrze.

Przykładem jest około 250 milionów lat temu, kiedy przedłużająca się aktywność wulkaniczna dramatycznie podniosła poziomy dwutlenku węgla w atmosferze. Były to erupcje wulkanów na dużą skalę - trwające około dwóch milionów lat i powodując masowe wyginięcie.

W najnowszej geologicznej przeszłości, w ciągu ostatnich 50 milionów lat, poziom dwutlenku węgla ogólnie ogólnie spadał, a klimat ochładzał się, z pewnymi wzlotami i upadkami. Gdy stężenia dwutlenku węgla stały się wystarczająco niskie (około 300 części na milion) między dwoma a trzema milionami lat temu, rozpoczął się obecny cykl epoki lodowcowej, ale ocieplenie, które powodują nasze emisje, jest większe niż naturalny trend chłodzenia.

Chociaż klimat Ziemi zmienił się znacznie w przeszłości, zdarzyło się to w geologicznych skalach czasowych. Węgiel w oleju i węglu, który spalamy, reprezentuje dwutlenek węgla pochłaniany przez roślinność setki milionów lat temu, a następnie osadzany w procesach geologicznych na przestrzeni tysiącleci. Spaliliśmy znaczną część w ciągu kilku stuleci.

Gdyby emisje dwutlenku węgla przez ludzi nadal rosły przez ten wiek, moglibyśmy osiągnąć poziomy niewidoczne od dziesiątek milionów lat, kiedy Ziemia miała znacznie cieplejszy klimat ze znacznie wyższym poziomem morza i bez pokrywy lodowej.

O autorze

James Renwick, profesor, geografia fizyczna (klimatologia), Te Herenga Waka - Victoria University of Wellington

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

Zmiany klimatu: co każdy musi wiedzieć

Joseph Romm
Podstawowy element tego, co będzie decydującym zagadnieniem naszych czasów, Zmiany klimatu: co każdy musi wiedzieć® to przejrzysty przegląd nauki, konfliktów i implikacji naszej ocieplającej się planety. Joseph Romm, główny doradca naukowy National Geographic Lata życia niebezpiecznie serial i jeden z „100 ludzi, którzy zmieniają Amerykę” Rolling Stone'a ” Zmiana klimatu oferuje przyjazne dla użytkownika, rygorystyczne naukowo odpowiedzi na najtrudniejsze (i powszechnie upolitycznione) pytania dotyczące tego, co klimatolog Lonnie Thompson uznał za „jasne i aktualne zagrożenie dla cywilizacji”. Dostępne na Amazon

Zmiany klimatu: Nauka o globalnym ociepleniu i nasza przyszłość energetyczna Drugie wydanie

autor: Jason Smerdon
To drugie wydanie Zmiana klimatu jest dostępnym i kompleksowym przewodnikiem po nauce stojącej za globalnym ociepleniem. Znakomicie zilustrowany tekst jest skierowany do studentów na różnych poziomach. Edmond A. Mathez i Jason E. Smerdon przedstawiają obszerne, pouczające wprowadzenie do nauki, które leży u podstaw naszego zrozumienia systemu klimatycznego i wpływu działalności człowieka na ocieplenie naszej planety. Mathez i Smerdon opisują role atmosfery i oceanu baw się w naszym klimacie, przedstaw koncepcję bilansu promieniowania i wyjaśnij zmiany klimatu, które miały miejsce w przeszłości. Opisują również działania człowieka mające wpływ na klimat, takie jak emisje i wylesianie gazów cieplarnianych i aerozoli, a także skutki zjawisk naturalnych.  Dostępne na Amazon

Nauka o zmianach klimatu: kurs praktyczny

autor: Blair Lee, Alina Bachmann
Nauka o zmianach klimatu: kurs praktyczny wykorzystuje tekst i osiemnaście praktycznych zajęć wyjaśnianie i nauczanie nauki o globalnym ociepleniu i zmianach klimatu, o tym, jak ludzie są odpowiedzialni oraz o tym, co można zrobić, aby spowolnić lub zatrzymać tempo globalnego ocieplenia i zmian klimatu. Ta książka jest kompletnym, kompleksowym przewodnikiem po niezbędnym temacie środowiskowym. Tematy omówione w tej książce obejmują: w jaki sposób cząsteczki przenoszą energię ze słońca do ogrzania atmosfery, gazy cieplarniane, efekt cieplarniany, globalne ocieplenie, rewolucję przemysłową, reakcję spalania, pętle sprzężenia zwrotnego, związek między pogodą a klimatem, zmianę klimatu, pochłaniacze dwutlenku węgla, wymieranie, ślad węglowy, recykling i energia alternatywna. Dostępne na Amazon

Od wydawcy:
Zakupy na Amazon iść na pokrycie kosztów przynoszą InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, i ClimateImpactNews.com bez kosztów i bez reklamodawców śledzących twoje nawyki przeglądania. Nawet jeśli klikniesz link, ale nie kupisz tych wybranych produktów, wszystko, co kupisz podczas tej samej wizyty w Amazon, płaci nam niewielką prowizję. Nie ponosisz żadnych dodatkowych kosztów, więc proszę przyczynić się do wysiłku. Możesz też skorzystaj z tego linku do korzystania z Amazon w dowolnym momencie, aby pomóc wesprzeć nasze wysiłki.