Come gli umani hanno deragliato il clima della Terra in soli 160 anni

Come gli umani hanno deragliato il clima della Terra in soli 160 anni Lo sfruttamento dei combustibili fossili emette CO₂, la principale causa del riscaldamento globale. Zbynek Burival / Unsplash, CC BY

Il cambiamento climatico potrebbe essere la questione più urgente dei nostri giorni, sia politicamente che in termini di vita sulla Terra. Sta crescendo la consapevolezza che il clima globale è una questione di azione pubblica.

Per gli anni 11,500, anidride carbonica atmosferica (CO2) concentrazioni attorno a 280 ppm (il "normale" preindustriale), con una temperatura superficiale media intorno a 15 ° C. Dalla rivoluzione industriale, questo livello è aumentato costantemente, raggiungendo 410 ppm in 2018. Le geoscienze, con la loro attenzione su scale temporali fino a miliardi di anni, sono equipaggiate in modo univoco per rendere estremamente chiaro quanto bruscamente le società industriali siano cambiate e stiano cambiando il clima della Terra.

Clima, gas serra e CO2

Il motore principale del clima terrestre è il sole. La nostra stella offre una potenza superficiale media di 342 W / m2 all'anno (all'incirca quello di un asciugacapelli per ogni metro quadrato del pianeta). La Terra assorbe circa il 70% di questo e riflette il resto. Se questo fosse l'unico meccanismo climatico, la temperatura media sarebbe -15 ° C (sotto il punto di congelamento dell'acqua, 0 ° C). La vita sarebbe probabilmente impossibile. Fortunatamente, parte dell'energia assorbita viene riemessa come radiazione infrarossa, che, a differenza della luce visibile, interagisce con i gas serra (GHG) presenti nell'atmosfera per irradiare calore verso la superficie terrestre. Questo effetto serra attualmente mantiene la nostra temperatura media intorno a 15 ° C.

I GHG primari sono il vapore acqueo e il CO molto dibattuto2. Il biossido di carbonio contribuisce al 30% dell'effetto serra totale, il vapore acqueo fornisce circa il 70%. CO2, tuttavia, ha un potere di riscaldamento complessivo che il vapore acqueo non ha. Il vapore acqueo nell'atmosfera ha un tempo di permanenza molto breve (da ore a giorni) e la sua concentrazione può aumentare solo se la temperatura aumenta. CO2 indugia nell'atmosfera per gli anni 100 e la sua concentrazione non è controllata esclusivamente dalla temperatura. CO2 è quindi in grado di innescare riscaldamento: se CO2 la concentrazione aumenta, la temperatura media, indipendentemente dalla sua tendenza, aumenterà.

Pozzi di carbonio

È quindi fondamentale capire come CO atmosferico2 è regolato Oltre i tempi geologici (100,000 + anni), i gas vulcanici sono la fonte primaria di CO2, con una media di 0.4 miliardi di tonnellate di CO2 all'anno (0.4 GtCO2/ Y). Ma CO2 non si accumula all'infinito nell'atmosfera. Flussa dentro e fuori grazie ad altri processi ambientali e viene immagazzinato in serbatoi noti come pozzi di assorbimento del carbonio.

L'oceano, per esempio, contiene volte 50 più carbonio rispetto all'atmosfera. Tuttavia, CO2 dissolto nell'oceano può facilmente essere rilasciato verso l'atmosfera, mentre solo i pozzi geologici mantengono il CO2 lontano dall'atmosfera su tempi geologici.

Come gli umani hanno deragliato il clima della Terra in soli 160 anni Ciclo geologico del carbonio semplificato. I lavandini (neri) mostrano la sedimentazione della materia organica e l'accoppiamento alterazione-sintesi del carbonato. Si oppongono a fonti (grigie): vulcani per oltre 4 miliardi di anni e attività umane termoindustriali per 150 anni. G. Parigi

Il primo sink geologico è materia organica sedimentaria. Gli organismi viventi contengono carbonio organico costruito dalla CO atmosferica2 attraverso le fotosintesie gli organismi morti vengono spesso inviati sul fondo dell'oceano, dei laghi e delle paludi. Immense quantità di carbonio organico si accumulano così nel tempo in sedimenti marini e continentali, alcuni dei quali vengono infine trasformati in combustibili fossili (petrolio, gas e carbone).

Le rocce calcaree sono il secondo deposito geologico del carbonio. Rocce come graniti o basalti sono intemperie dalle acque superficiali, lavando via ioni di calcio e bicarbonato verso l'oceano. Gli organismi marini li usano per costruire parti dure fatte di carbonato di calcio. Quando viene depositato sul fondo dell'oceano, il carbonato di calcio viene infine sequestrato come calcare.

A seconda delle stime, questi due sink combinati contengono 50,000 a 100,000 volte più carbonio rispetto all'atmosfera attuale.

L'atmosfera terrestre nel tempo

La quantità di CO2 nell'atmosfera terrestre è variata ampiamente. Decenni di ricerca ci consentono di tracciare le linee principali della storia a partire dalla piena formazione della Terra 4.4 miliardi di anni fa.

Terra atmosfera precoce era estremamente ricco di CO2 (fino a 10,000 volte i livelli moderni), mentre l'ossigeno (O2) era scarso. Durante l'Archeano (da 3.8 a 2.5 miliardi di anni fa), la vita è fiorita, i primi continenti si sono sviluppati. Gli agenti atmosferici hanno iniziato a tirare CO2 fuori dall'atmosfera. Lo sviluppo della fotosintesi ha contribuito a ridurre la CO atmosferica2, mentre elevando O2 livelli durante il Grande evento di ossigenazione, su 2.3 miliardi di anni fa. CO2 la concentrazione è scesa a "solo" da 20 a 100 volte il livello preindustriale, per non tornare mai più alla concentrazione dei primi eoni della Terra.

Due miliardi di anni dopo, il ciclo del carbonio è cambiato. Verso la fine del Devoniano-presto Carbonifero (circa 350 milioni di anni fa), CO2 la concentrazione era intorno 1,000 ppm. I mammiferi non esistevano. Le piante vascolari in grado di sintetizzare la lignina sono apparse durante il Devoniano e si sono diffuse. La lignina è una molecola resistente al degrado microbico che ha permesso a enormi riserve di carbonio organico di accumularsi come carbone per milioni di anni. In combinazione con le intemperie della gamma ercinica (le cui tracce si trovano nel Massiccio Centrale della Francia o negli Appalachi negli Stati Uniti), la sepoltura del carbonio organico tirò CO atmosferica2 fino a livelli simili (o inferiori a) di oggi e generati a maggiore era glaciale tra 320 e 280 milioni di anni fa.

Come gli umani hanno deragliato il clima della Terra in soli 160 anni Eruzione del vulcano Bromo sull'isola di Java (2011). Su una scala temporale geologica, i vulcani svolgono un ruolo nel ciclo CO₂. Marc Szeglat / Unsplash

Alla fine del Giurassico (145 milioni di anni fa), tuttavia, il pendolo era oscillato. I dinosauri hanno governato la Terra, i mammiferi si sono evoluti, l'attività tettonica è aumentata e Pangea (l'ultimo super-continente) squarciato. CO2 aumentato, a 500 a 2,000 ppm, e rimase ad alti livelli, mantenendo un clima serra caldo per 100 milioni di anni.

Da 55 milioni di anni, la Terra si è raffreddata come CO2 diminuita, in particolare dopo l'innalzamento dell'Himalaya e un successivo aumento degli agenti atmosferici e della sedimentazione del carbonio organico. L'evoluzione continua con l'apparizione degli ominidi 7 milioni di anni fa. A 2.6 milioni di anni, la Terra è entrata in un nuovo stato caratterizzato da un'alternanza di periodi glaciali e interglaciali a un ritmo regolare guidato dai parametri orbitali terrestri e amplificato dal ciclo del carbonio a breve termine. CO2 ha raggiunto il livello preindustriale 11,500 anni fa quando la Terra è entrata nell'ultimo stadio interglaciale.

Una nuova storia: la rivoluzione industriale

Fino al 19th secolo, la storia del carbonio atmosferico e del clima terrestre era una storia di geologia, biologia ed evoluzione. Quella storia è cambiata drasticamente in seguito alla Rivoluzione industriale, quando gli umani moderni (Homo sapiens), che probabilmente è apparso anni fa, 300,000, iniziò a estrarre e bruciare combustibili fossili su vasta scala.

Con 1950, l'aggiunta di CO2 all'atmosfera attraverso la combustione di combustibili fossili era già comprovata, Tramite la firma isotopica del carbonio di CO2 molecole (noto come il Effetto "Suess"). Alla fine degli 1970, gli scienziati del clima hanno osservato a deriva rapida verso temperature globali più calde. L'IPCC, creato in 1988, ha mostrato in 2012 che la temperatura media era aumentata di 0.9 ° C dal 1901. Quel cambiamento potrebbe sembrare modesto rispetto all'ultima deglaciazione, quando la temperatura media è aumentata di circa 6 ° C negli anni 7,000, ma è almeno 10 volte più veloce.

La temperatura media continua a salire e parametri naturali come l'attività solare o il vulcanismo non possono spiegare un riscaldamento così rapido. La causa è l'aggiunta inequivocabilmente umana di GHG all'atmosfera, e paesi ad alto reddito emettere il maggior numero di CO2 per abitante

Come finirà la nostra storia?

Le società industriali hanno bruciato circa il 25% dei combustibili fossili della Terra entro 160 anni e hanno improvvisamente invertito un flusso naturale che immagazzina carbonio lontano dall'atmosfera. Questo nuovo flusso generato dall'uomo è invece l'aggiunta di 28 Gt di CO₂ all'anno, 50 volte più dei vulcani. Il sequestro geologico naturale non può compensare e CO atmosferico2 continua a crescere.

conseguenze sono imminenti, numerosi e terribili: eventi meteorologici estremi, innalzamento del livello del mare, ritirata dei ghiacciai, acidificazione degli oceani, perturbazioni ed estinzioni dell'ecosistema. La Terra stessa è sopravvissuta ad altre catastrofi. Sebbene l'attuale riscaldamento supererà la capacità di adattamento di molte specie, la vita continuerà. Non è in gioco il pianeta. Invece, è il futuro delle società umane e la conservazione degli attuali ecosistemi.

Mentre le scienze della Terra non possono fornire soluzioni per pensare ai cambiamenti necessari nel nostro comportamento e consumo di combustibili fossili, possono e devono contribuire alla conoscenza e alla consapevolezza collettiva dell'attuale riscaldamento globale.

Circa l'autore

Guillaume Paris, Géochimiste, incaricato della ricerca del CNRS al Centre of recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, Université de Lorraine e Pierre-Henri Blard, Géochronologue et paléoclimatologue, incaricato delle ricerche del CNRS - Centre of recherches pétrographiques et géochimiques (Nancy) e Laboratoire de glaciologie (Bruxelles), Université de Lorraine

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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