A Mariana-szigetek óceánfenékén a pezsgő nyílásából emelkedő cseppek. A helyről kilépő folyadékok oldott szén-dioxidot tartalmaznak. NOAA Ocean Explorer

Ahogy az emberek által okozott éghajlatváltozás miatt növekszik az aggodalom, sok tudós visszatekint a Föld története során olyan eseményekre, amelyek felvilágosíthatják a ma bekövetkező változásokat. Annak elemzése, hogyan változott a bolygó éghajlati rendszere a múltban, javítja megértésünket, hogyan viselkedhet a jövőben.

Ezekből a tanulmányokból világossá vált, hogy hirtelen melegedési események vannak beépítve a Föld éghajlati rendszerébe. Ezek akkor fordultak elő, amikor a Föld felszínén a szén-tárolás zavara üvegházhatású gázokat bocsátott ki a légkörbe. Az egyik legnagyobb kihívás éghajlati tudósok, mint én annak meghatározása, honnan származtak ezek a kibocsátások, mielőtt az emberek jelen voltak, és mi indította őket. Fontos szempont, hogy szeretnénk tudni, hogy egy ilyen esemény megismétlődik.

Egy nemrégiben közzétett tanulmányban, kollégáim Katie Harazin, Nadine Krupinski rájöttem, hogy az utolsó jégkorszak végén, körülbelül 20,000 évvel ezelőtt, a szén-dioxid volt az óceánba engedték a geológiai tározókból található a tengerfenéknél, amikor az óceánok melegedni kezdtek.

Ez a megállapítás potenciális játékváltó. A modern óceánban természetesen előforduló széntartályokat ismét meg lehet zavarni, amelyek súlyos következményekkel járhatnak a Föld óceánjaira és az éghajlatra.

A Föld az elmúlt 800,000 években a jégkorszak (alacsony pontok) és a meleg glecsek közötti időszakok között körbekerült. De a jelenlegi éghajlati felmelegedés sokkal gyorsabban megy végbe, mint a múltbeli felmelegedési események. NASA

A múlt prológ

A geológiai szénkibocsátás által okozott gyors felmelegedés egyik legismertebb példája a Paleocén-eocén termikus maximuma, vagy a PETM, egy nagy globális felmelegedési esemény, amely körülbelül 55 millió évvel ezelőtt történt. A PETM alatt a Földet körülbelül 9 éven belül 16-ról 5-fokra (9 – 10,000 Celsius fok) felmelegítették.

Az éghajlattudósok ma már a PETM-et tekintik analóg a ma zajló környezeti változásokra. A PETM hosszabb ideig zajlott, és emberi részvétel nélkül, de ez azt mutatja, hogy az éghajlati rendszerben instabilitás van, ha a geológiai tárolókból származó szén gyorsan felszabadul.

A tudósok azt is tudják, hogy a légköri szén-dioxid szintje gyorsan növekedett a késői pleisztocén jégkorszakok mindegyike, hozzájárulva az éghajlat melegítéséhez. A legfrissebb felmelegedési szakaszban, az 17,000 évvel ezelőtt, a Földet 9-nel 13 Fahrenheit fokra (5 - 7 Celsius fok) melegítették fel.

A paleocén-eocén termikus maximum olyan drámai módon melegítette fel a bolygót, hogy a trópusi esőerdők az Északi-sark felé észak felé terjedtek.

{vembed Y = ldLBoErAhz4}

Számos tudományos kutatás azonban nem tudta megállapítani, mi okozta a gyors szén-dioxid-növekedést, amely minden jégkorszakot lezárt. A kutatók egyetértenek abban, hogy az óceánt be kell vonni, mert nagy szénkondenzátorként működik, a légkörben található szén mennyiségének szabályozása. De továbbra is nyomokat keresnek, hogy megértsék, mi befolyásolja az óceán szénmennyiségét a hirtelen klímaváltozások során.

Tavak az óceán fenekén

Az elmúlt két évtizedben az óceáni tudósok felfedezték, hogy folyékony és szilárd szén-dioxid tározók halmozódnak fel az óceán fenekén, a sziklák és üledékek között az aktív határain hidrotermikus szellőzőnyílások. Ezen a helyen a Földön belüli vulkáni magma találkozik a felmelegített vízzel, és széndioxidban gazdag folyadékokat hoz létre, amelyek a földkéreg résein keresztül szűrnek, felfelé vándorolnak.

Amikor egy folyadék egy darabja megfelel a hideg tengervíznek, a szén-dioxid megszilárdulhat hidráttá. A hidrát olyan sapkát képez, amely csapdába ejti a szén-dioxidot a sziklákban és üledékekben, és megakadályozza, hogy az az óceánba kerüljen. Körülbelül 48 Fahrenheit-fok (9 Celsius-fok) feletti hőmérsékleten a hidrát megolvad, és felszabadító lendületes folyadékot vagy gáznemű szén-dioxidot közvetlenül a felszíni vízbe enged.

A tudósok eddig dokumentáltak folyékony és hidrát szén-dioxid tározókat a Csendes-óceán nyugati részén Tajvan közelében és a Égei-tenger. A sekélyebb vizekben, ahol az óceán hőmérséklete melegebb és a nyomás alacsonyabb, a kutatók tiszta szén-dioxidot figyeltek meg közvetlenül az üledékből gázként származik és az óceán felszínéhez emelkedik.

Szinte tiszta szén-dioxid-buborékok emelkednek az üledékekből, amelyek takarják az aktív hidrotermális rendszert a Csendes-óceán nyugati részén. Fotók Roy Price, Jan Amend jóvoltából, CC BY-ND

Az éghajlati vadkártya

Ezek a felfedezések megváltoztatják a tudósok megértését a tengeri szénrendszerről. Az éghajlat-kutatók nem vették be a mélytengeri széntartályokat a jelenlegi modellekbe, amelyek feltárják a jövőbeli felmelegedés lehetséges hatásait, mivel kevés tudomásunk van e szénforrások méretéről és eloszlásáról.

Valójában gyakorlatilag nincs olyan adat, amely dokumentálná, mennyi szén-dioxid jut az e tározókból az óceánba. Ez a geológiai történetet kritikus fontosságúvá teszi: Megerősíti, hogy az ilyen típusú tározók képesek hatalmas mennyiségű szén kibocsátására, ha zavartak.

Analóg széntartályokat azonosítottak a földi környezetben is. Az 1979-ben, Indonézia Dieng vulkánjában megfojtott 142 embereket amikor szinte tiszta szén-dioxidot bocsátott ki. Az 1986-ben egy szén-dioxid-tározó a Kamerun Nyos-tó alján kitört, megölve az 1,700 helyi falusiakat és több száz állatot.

A tehén szén-dioxid által elfojtott az 1986 Nyos-tó kitörése során. USGS / Jack Lockwood

A szén-dioxid a kaliforniai Mammoth-hegy körül is szellőződik azokon a helyeken, ahol a magma a földkéregben emelkedik és a sekély mélységben leáll. A talajban magas a szén-dioxid koncentráció több mint 100 hektáros fát ölt meg. A tudósok azon dolgoznak, hogy azonosítsák és jellemezzék egyéb helyszínek a szárazföldön ahol ilyen kibocsátások fordulhatnak elő.

Sokkal nagyobb kihívást jelent az óceán-tározókban tárolt szén-dioxid mennyiségi meghatározása. A tengerfenék hatalmas régióiban aktív vulkanizmus és hidrotermikus szellőztetés található, de a tudósok gyakorlatilag semmit sem tudnak arról, hogy mennyi szén-dioxid halmozódik fel a környező kőzetekben és üledékekben. Véleményem szerint sürgősen meg kell vizsgálni a tengeri körülményeket, ahol a szén-dioxid valószínűleg felhalmozódik, majd meg kell vizsgálni, mennyire hajlamosak ezekre a destabilizációra.

Melegítő óceánok, növekvő kockázat

Ez nem egy olyan törekvés, amelyet el kell halasztani. A Föld óceánjai gyorsan felmelegednek, és az éghajlati modellek azt sugallják, hogy a pólusok közelében haladnak leggyorsabban, ahol mély szállítson felmelegedő vizet a felszínről lefelé.

Mivel ezek a meleg vizek belemerülnek az óceán belsejébe, a fölösleges hőt olyan helyekre szállítják, ahol szén-dioxid-tározók képződhetnek. Ezek a melegebb vizek végül destabilizálják a hidráttömítéseket, amelyek csapdába ejtik a folyékony szén-dioxidot.

Egy nagyon nagy, lassú áram, az úgynevezett termohaline keringés, meleg vizet szállít a Föld sarkvidékeire, ahol lehűti és a mély óceánokba süllyed. Maphoto / Riccardo Pravettoni a GRID-Arendalon keresztül, CC BY-ND

Az egyik ilyen tározó a Csendes-óceán nyugati részén található Okinawa vályú a Kelet-kínai-tengeren. A fenékvíz hőmérséklete ezen a helyen 37 – 39 fok Fahrenheit fok (3 – 4 Celsius fok), ami azt jelenti, hogy a hidrát kupak olvadáspontjának körülbelül 4 – 5 Celsius fokon belül van.

Fontos szempont, hogy meleg hidrotermális folyadékok emelkedjenek a szén-dioxid-tározó aljából a felület felé. Ahogy az óceánok tovább melegednek, a hideg óceánvizek és a melegebb hidrotermális folyadékok hőmérsékleti különbsége csökken. Ennek következtében a hidrát vékony lesz, potenciálisan olyan pontra, ahol már nem akadályozza meg a folyékony szén-dioxid kijutását.

A mai napig nem végeztek kutatásokat annak felmérésére, hogy ezek az óceán-szén-dioxid-tározók érzékenyek-e az óceán hőmérsékletének emelkedésére. De a Föld történelem előtti adatai világosan demonstrálják, hogy a geológiai rezervoárok destabilizálhatók - és ha vannak, akkor a légköri szén-dioxid gyors növekedéséhez és a globális felmelegedéshez vezet. Véleményem szerint ez egy fontos ismeretlen kockázatot jelent, amelyet nem lehet figyelmen kívül hagyni.

A szerzőről

Lowell D. Stott professzor, A dél-kaliforniai egyetem - a Dornsife levél, mûvészetek és tudományok kollégiuma

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

Kapcsolódó könyvek

Klímaváltozás: amit mindenkinek tudnia kell

írta: Joseph Romm
Az alapvető eleme annak, ami korunk meghatározó kérdése lesz, Klímaváltozás: Amit mindenkinek tudnia kell® egyértelmű áttekintés a felmelegedő bolygónk tudományáról, konfliktusairól és következményeiről. Joseph Romm-tól, a National Geographic vezető tudományos tanácsadójától Életvesztés évei sorozat és a Rolling Stone egyik "100 emberei, akik megváltoztatják Amerikát" Éghajlatváltozási felhasználóbarát, tudományosan szigorú válaszokat kínál a legnehezebb (és általában politizált) kérdésekre, amelyek körülveszik azt a kérdést, amelyet Lonnie Thompson klimatológus "egyértelmű és jelenlegi veszélynek tart a civilizáció számára". Elérhető az Amazonon

Klímaváltozás: A globális felmelegedés tudománya és az energia jövőnk második kiadása

Jason Smerdon
Ez a második kiadás Éghajlatváltozási egy elérhető és átfogó útmutató a globális felmelegedés mögött álló tudományhoz. Kiválóan szemléltetett szöveg a hallgatók felé irányul, különféle szinteken. Edmond A. Mathez és Jason E. Smerdon átfogó, informatív bevezetést nyújt a tudományhoz, amely alátámasztja az éghajlati rendszer megértését és az emberi tevékenységnek a bolygónk felmelegedésére gyakorolt ​​hatásait.Mathez és Smerdon leírják a légkör és az óceán szerepeit. játszani az éghajlatban, bevezetni a sugárzás egyensúlyának fogalmát, és elmagyarázni a múltban bekövetkezett éghajlati változásokat. Bemutatják továbbá az éghajlatot befolyásoló emberi tevékenységeket, például az üvegházhatású gázok és az aeroszolok kibocsátását és az erdőirtást, valamint a természeti jelenségek hatásait.  Elérhető az Amazonon

Az éghajlatváltozás tudománya: gyakorlati út

írta: Blair Lee, Alina Bachmann
Az éghajlatváltozás tudománya: A gyakorlati tanfolyam szöveget és tizennyolc gyakorlati tevékenységet használ magyarázza és tanítja a globális felmelegedés és az éghajlatváltozás tudományát, az emberek felelősségvállalását, és mit lehet tenni a globális felmelegedés és az éghajlatváltozás ütemének lelassításához vagy megállításához. Ez a könyv egy teljes, átfogó útmutató egy alapvető környezetvédelmi témához. A könyvben tárgyalt témák között szerepel: hogyan mozgatják a molekulák az energiát a nap felől a légkör felmelegedésére, üvegházhatású gázok, üvegházhatás, globális felmelegedés, az ipari forradalom, az égési reakció, a visszacsatolási ciklusok, az időjárás és az éghajlat közötti kapcsolat, az éghajlatváltozás, szén-dioxid-elnyelők, kihalás, szén-dioxid-lábnyom, újrahasznosítás és alternatív energia. Elérhető az Amazonon

A kiadótól:
Az Amazon vásárlásai fedezik az Ön költségeit InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, és a ClimateImpactNews.com ingyenesen és hirdető nélkül, amely nyomon követi az Ön böngészési szokásait. Még akkor is, ha rákattint egy linkre, de nem vásárolja meg ezeket a kiválasztott termékeket, bármi más, amit ugyanazon az Amazon látogatáskor vásárolt meg, kis jutalékot fizet nekünk. Nincsenek többletköltségek, ezért kérjük, járuljon hozzá az erőfeszítéshez. Te is használja ezt a linket bármikor felhasználhatja az Amazon-ra, így segítheti erőfeszítéseink támogatását.