Níveis de CO₂ e mudança climática: existe realmente uma controvérsia?

Níveis de CO₂ e mudança climática: existe realmente uma controvérsia? Michal Pech / Unsplash

A relação entre o CO atmosférico2 níveis e mudanças climáticas são freqüentemente vistos como um assunto controverso. Embora não haja desacordo real entre os cientistas climáticos - em torno de 90% Concordo plenamente que a atividade humana é claramente responsável pelas mudanças climáticas - nos Estados Unidos em 2016, apenas 50% do público em geral chegou à mesma conclusão. Além da confusão geral, os “negadores das mudanças climáticas” altamente ativos afirmam que a temperatura evoluiu independentemente do CO2 concentrações atmosféricas através da história da Terra, e que, portanto, o aumento do CO de hoje2 níveis não são um problema.

Então os cientistas entenderam a história errado? No. CO2 há muito tempo contribui para controlar o clima da Terra, e sua crescente concentração na atmosfera e nos oceanos é uma grande ameaça para a humanidade.

Junto com atividade solar e albedo, os gases de efeito estufa são uma parte essencial da orçamento radiativo e exercer um forte controle sobre a temperatura da superfície. Embora o vapor de água seja o principal gás de efeito estufa na Terra, o CO2 chama muito mais atenção porque pode liderar ativamente as mudanças climáticas.

Infelizmente, a atividade humana fornece CO2 para a atmosfera a uma taxa vezes 70 maiores do que todos os vulcões da Terra juntos. Como resultado, o CO atmosférico2 concentração (ou pCO2) aumenta e a superfície da Terra se aquece a um ritmo que nenhum fator natural pode explicar.

Sabemos que o CO2 é um controle de temperatura e podemos demonstrá-lo de várias maneiras. Um deles é através da exploração da história da Terra.

Níveis de CO₂ e mudança climática: existe realmente uma controvérsia? América do Norte a partir de satélite orbital baixo Suomi. NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring

Clima e temperatura através de tempos geológicos

Usando rochas, fósseis e suas propriedades químicas e físicas, os geocientistas reconstruíram períodos quentes e frios ao longo da história da Terra. Demonstrar a ligação entre clima, temperatura e pCO2 há milhões de anos, precisamos reconstruir cada um deles independentemente. Para isso, usamos gravadores climáticos chamados "proxies".

A composição isotópica dos átomos de oxigênio, escrita δ¹⁸O, medido em conchas calcárias antigas, é um deles. Permite reconstruir as temperaturas passadas da água do mar com um grau de incerteza bem conhecido, que depende da precisão analítica e de como parâmetros como água do mar δ¹⁸O, salinidade e pH também afeta o δ¹⁸O de conchas.

Como a história geológica afeta as rochas e seus sinais, quanto mais voltarmos no tempo, maiores serão as incertezas. Assim, combinamos proxies diferentes e formulamos hipóteses que melhoram continuamente com anos de pesquisa. Estabelecer essas reconstruções é um processo lento e complicado (às vezes doloroso), mas elas se tornam cada vez mais confiáveis ​​a cada ano, à medida que as incertezas diminuem. Se as incertezas são muito grandes, as interpretações dependem parcimônia: o modelo mais simples deve ser considerado o mais provável. O que importa é que os cientistas saibam estimar incertezas e compartilhá-las.

No geral, as reconstruções da temperatura da água do mar concordam com as observações geológicas da história climática: as principais eras do gelo coincidem com a temperatura global mais baixa. Em particular, δ¹⁸O indica uma constante resfriamento a partir de 50 milhões de anos, levando ao clima pré-industrial.

Níveis de CO₂ e mudança climática: existe realmente uma controvérsia? GEOCARB (versão III) reconstrução de pCO₂ (amarelo, um ponto a cada 10 milhões de anos) e a temperatura média da superfície do mar tropical a partir de δ¹⁸O de carbonatos corrigidos pelas mudanças no pH da água do mar, assumindo que não há mudanças δ¹⁸O na água do mar (vermelho) em comparação com períodos frios geologicamente restritos (luz azul) e glaciações (azul escuro). G. Paris após Royer e Beerling (2004) e Berner e Khotavala (2011), Autor fornecida

A história do pCO2

Existem proxies para pCO2 também. Por exemplo, paleontólogos contagem de estômatos - aberturas através do qual as plantas respiram, trocam umidade e absorvem CO2 para fotossíntese - em folhas fósseis. Quanto mais CO2 é abundante, o menos estomas é requerido. Um fator que acrescenta um certo grau de incerteza é que as plantas têm menos estômatos em climas mais secos e mais em ambientes úmidos.

Folhas fósseis são raras e pCO atmosféricas2 os dados são escassos para períodos antigos da Terra. Na ausência de dados (suficientes), a modelagem numérica ajuda a explicar os dados com uma abordagem globalmente coerente que respeite as leis fundamentais da física. Um dos mais famosos é GEOCARB, um modelo geológico do ciclo do carbono desenvolvido para reconstruir o pCO2 história por Robert Berner e seus colegas.

Em escalas de tempo superior a 100,000 anos, pCO2 é adicionado principalmente de vulcões e perdido por duas bombas de carbono: a bomba biológica e a bomba de carbonato.

Durante a fotossíntese, plantas e algas absorvem CO2 para construir sua matéria orgânica. Quando eles morrem, esse CO2 pode ficar preso em sedimentos. Esta é a bomba biológica. A bomba de carbonato é o acoplamento entre intemperismo dos continentes e precipitação de rochas carbonáticas. CO2 acidifica as águas superficiais que dissolvem rochas. Os elementos dissolvidos são lavados no oceano, onde são usados ​​para construir materiais calcários, como conchas ou corais, que eventualmente se tornam pedras calcárias. Ano após ano, essas bombas armazenam CO2 longe da atmosfera.

No passado, os vulcões poderiam ter sido mais ou menos ativos; continentes estavam em locais diferentes, que afetou as bombas de carbono. Berner e colegas quantificaram como a evolução conhecida desses parâmetros afetava o ciclo do carbono e, portanto, o PCO atmosférico2. Eles conheciam e demonstravam incerteza no modelo. Seus resultados devem ser apresentados com um envelope de estimativa, não como um determinado valor.

Tempos de pCO mais alto2 são períodos quentes. Por outro lado, diminuição do CO atmosférico2 o conteúdo desencadeou períodos glaciais, como as eras glaciais carboníferas e modernas, com a possível exceção do hirnantiano (445 milhões de anos atrás). Modelos recentes sugerem que, durante esse período remoto, a configuração tectônica teve um papel específico.

Como os seres humanos afetam rapidamente o clima

Níveis de CO₂ e mudança climática: existe realmente uma controvérsia? Reconstruções de temperatura e pCO₂ nos últimos 66 milhões de. As temperaturas são calculadas usando o δ¹⁸O de carbonatos e são representadas sem a sua incerteza. A reconstrução do pCO₂ é baseada em sete proxies diferentes, de acordo com suas respectivas incertezas. Beerling e Royer, 2011., Autor fornecida

Durante o período que começou no ponto em que os dinossauros foram extintos (há relativamente pouco tempo atrás), os geólogos podem contar com muitas temperaturas e CO2 proxies, além de δ¹⁸O ou folhas fósseis. Quanto mais chegamos à nossa era, mais proxies existem e menos incertezas, até que possamos conectar dados geológicos e do núcleo de gelo que se apoiam.

Tectônica modificou a circulação oceânica e levou à construção de cadeias de montanhas como o Himalaia. Ambos os fatores afetaram as bombas de carbono e o pCO forçado2 para diminuir, como mostrado pelos proxies e de acordo com as tendências do GEOCARB. Essa diminuição no pCO2 levou ao resfriamento observado e levou a Terra à atual alternância glacial-interglacial.

Podemos determinar, a partir de núcleos e proxies de gelo, que o pCO2 oscila entre 200 e 350 ppm por 2.6 milhões de anos e subitamente aumentou de 280 para 410 ppm entre 1850 e 2018. pCO2 está caminhando para níveis sem precedentes há 5 ou até 30 milhões de anos, quando a Terra estava muito mais quente do que hoje e nenhuma calota de gelo do Atlântico estava presente. Reconstruções de temperatura e pCO2 pode nos oferecer um vislumbre do que temos pela frente se não desacelerarmos o CO2 emissões.

Em escalas de tempo longas, quando o pCO2 aumenta, o aquecimento estimula as bombas de carbono, ajudando assim o pCO2 diminuir. Esse feedback negativo pode atuar como um termostato geológico. Infelizmente, é muito devagar reagir com rapidez suficiente para compensar nossas emissões rápidas. Na escala de tempo de uma década, o aquecimento agrava as emissões de CO2 liberação para a atmosfera. Quando a temperatura aumenta, os oceanos aquecem e liberam CO dissolvido2 para a atmosfera. Por 2.6 milhões de anos, os ciclos glaciais e interglaciais foram forçados pelo orbital da Terra flutuações e companhia2 foi apenas um feedback positivo interno. Hoje, o CO antropogênico2 lidera e amplifica o aquecimento contínuo.

Níveis de CO₂ e mudança climática: existe realmente uma controvérsia? Termostato geológico do ciclo do carbono. O + significa que os parâmetros são estimulados por um aumento do fator localizado antes da seta. O - significa que o parâmetro está atenuado. Por exemplo, as bombas de carbono diminuem o COXNUMX atmosférico enquanto as entradas vulcânicas o aumentam. Pierre-Henri Blard e Guillaume Paris

Como resultado do pCO2 aumento, a temperatura média da superfície já aumentou em quase 1 ° C entre 1901 e 2012. A superfície da Terra ficou muito mais quente do que hoje no passado e, eventualmente, esfriará. Contudo, as consequências das mudanças de curto prazo são desastroso. Além das temperaturas superficiais mais altas, eventos climáticos extremos, acidificação do oceano, derretimento do gelo e aumento do nível do mar estão prestes a atrapalhar significativamente nossas vidas diárias e prejudicar os ecossistemas ao nosso redor.

A ciência da terra nos ajuda a entender o passado do nosso planeta. Não podemos controlar a órbita da Terra, tectônica ou circulação oceânica, mas podemos controlar nossas emissões de gases de efeito estufa. O futuro é para todos nós construirmos.A Conversação

Sobre o autor

Guillaume Paris, Géochimiste, encarregado de recherche CNRS de Recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, Université de Lorraine e Pierre-Henri Blard, Géochronologue e paléoclimatologue, encarregado de recherches do CNRS - Centro de Recherches pétrographiques et géochimiques (Nancy) e Laboratoire de glaciologie (Bruxelles), Université de Lorraine

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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