A exploração de combustíveis fósseis emite CO₂, a principal causa do aquecimento global. Zbynek Burival / Unsplash, CC BY
A mudança climática pode ser a questão mais urgente de nossos dias, tanto politicamente quanto em termos de vida na Terra. Há crescente conscientização de que o clima global é uma questão de ação pública.
Para os anos 11,500, o dióxido de carbono atmosférico (CO2) as concentrações pairavam em torno de 280 ppm (o “normal” pré-industrial), com uma temperatura média da superfície em torno de 15 ° C. Desde a Revolução Industrial, este nível tem aumentado continuamente, atingindo 410 ppm em 2018. As geociências, com seu foco em escalas de tempo de até bilhões de anos, estão equipadas de maneira única para tornar extremamente claro o quão abruptamente as sociedades industriais mudaram e estão mudando o clima da Terra.
Clima, gases de efeito estufa e CO2
O principal motor do clima da Terra é o sol. Nossa estrela oferece uma potência superficial média de 342 W / m2 por ano (aproximadamente o de um secador de cabelo para cada metro quadrado do planeta). Terra absorve cerca de 70% deste e reflete o resto. Se este fosse o único mecanismo climático, a temperatura média seria -15 ° C (abaixo do ponto de congelamento da água, 0 ° C). A vida provavelmente seria impossível. Felizmente, parte da energia absorvida é reemitida como radiação infravermelha, que, ao contrário da luz visível, interage com os gases de efeito estufa (GEEs) presentes na atmosfera para irradiar calor de volta à superfície da Terra. Este efeito de estufa mantém atualmente a nossa temperatura média em torno de 15 ° C.
Os principais gases de efeito estufa são o vapor de água e o muito debatido CO2. O dióxido de carbono contribui até 30% do efeito de estufa total, o vapor de água fornece cerca de 70%. CO2, no entanto, tem um poder de aquecimento geral que o vapor de água não tem. O vapor de água na atmosfera tem um tempo de residência muito curto (de horas a dias) e sua concentração só pode aumentar se a temperatura aumentar. CO2 permanece na atmosfera por anos 100 e sua concentração não é controlada somente pela temperatura. CO2 é assim capaz de desencadear aquecimento: se CO2 aumentos de concentração, a temperatura média, independentemente da sua própria tendência, aumentará.
Sumidouros de carbono
Portanto, é crucial entender como as emissões atmosféricas de CO2 é regulado. Em escalas de tempo geológicas (100,000 + anos), os gases vulcânicos são a principal fonte de CO2, com uma média de 0.4 bilhões de toneladas de CO2 por ano (0.4 GtCO2/ y). Mas CO2 não se acumula infinitamente na atmosfera. Flui para dentro e para fora graças a outros processos ambientais e é armazenado em reservatórios conhecidos como sumidouros de carbono.
O oceano, por exemplo, contém vezes 50 mais carbono que a atmosfera. No entanto, CO2 dissolvido no oceano pode ser facilmente liberado para a atmosfera, enquanto apenas os sumidouros geológicos mantêm CO2 longe da atmosfera em escalas de tempo geológicas.
Ciclo de carbono geológico simplificado. Os sumidouros (pretos) mostram a sedimentação da matéria orgânica e o acoplamento alteração-síntese do carbonato. Eles se opõem às fontes (cinza): vulcões há mais de 4 bilhões de anos e atividades humanas termoindustriais para os anos 150. G. Paris
O primeiro sumidouro geológico é a matéria orgânica sedimentar. Os organismos vivos contêm carbono orgânico construído a partir de CO atmosférico2 através fotossíntesee organismos mortos são frequentemente enviados para o fundo do oceano, lagos e pântanos. Imensas quantidades de carbono orgânico acumulam-se com o tempo nos sedimentos marinhos e continentais, alguns dos quais são eventualmente transformados em combustíveis fósseis (petróleo, gás e carvão).
Rochas calcárias são o segundo sumidouro de carbono geológico. Rochas como granitos ou basaltos são intemperizado por águas superficiais, lavando íons de cálcio e bicarbonato de distância para o oceano. Organismos marinhos os usam para construir partes duras feitas de carbonato de cálcio. Quando depositado no fundo do oceano, o carbonato de cálcio é sequestrado como calcário.
Dependendo das estimativas, esses dois dissipadores combinados 50,000 para 100,000 vezes mais carbono do que a atmosfera atual.
A atmosfera da Terra ao longo do tempo
A quantidade de CO2 na atmosfera da Terra variou muito. Décadas de pesquisa nos permitem desenhar as linhas principais da história começando depois que a Terra foi totalmente formada 4.4 bilhões de anos atrás.
A terra atmosfera precoce era extremamente rico em CO2 (até o 10,000 vezes os níveis modernos), enquanto o oxigênio2) era escasso. Durante o Arqueano (3.8 para 2.5 bilhões de anos atrás), a vida floresceu pela primeira vez, os primeiros continentes foram construídos. Intemperismo começou a puxar CO2 fora da atmosfera. O desenvolvimento da fotossíntese contribuiu para diminuir o CO atmosférico2, enquanto eleva O2 níveis durante o Evento de Grande Oxigenação, cerca de 2.3 bilhões de anos atrás. CO2 a concentração caiu para "apenas" 20 a 100 vezes o nível pré-industrial, para nunca mais retornar à concentração das primeiras eras da Terra.
Dois bilhões de anos depois, o ciclo do carbono mudou. Em direção ao final do período Devoniano-início Carbonífero (aproximadamente 350 milhões de anos atrás), CO2 concentração estava por perto 1,000 ppm. Mamíferos não existiam. Plantas vasculares capazes de sintetizar lignina apareceram durante o Devoniano e se espalharam. Lignina é uma molécula resistente à degradação microbiana que permitiu que os estoques de carbono orgânico maciço se acumulassem como carvão ao longo de milhões de anos. Combinado com o intemperismo do intervalo Herciniano (cujos vestígios podem ser encontrados no Maciço Central da França ou nos Apalaches nos Estados Unidos), o enterro de carbono orgânico puxou CO atmosférico2 para níveis semelhantes (ou inferiores) aos de hoje e gerou um grande era glacial entre 320 e 280 milhões de anos atrás.
Erupção do vulcão Bromo na ilha de Java (2011). Em uma escala de tempo geológico, os vulcões desempenham um papel no ciclo de CO₂. Marc Szeglat / Unsplash
No final do Jurássico (145, milhões de anos atrás), no entanto, o pêndulo balançou. Os dinossauros dominaram a Terra, os mamíferos evoluíram, a atividade tectônica aumentou e o Pangea (o último supercontinente) dilacerado. CO2 aumentado para 500 para 2,000 ppme permaneceu em altos níveis, mantendo um clima quente de estufa por 100 milhões de anos.
De 55 milhões de anos, a Terra esfriou como CO2 diminuiu, notavelmente após a elevação do Himalaia e um subseqüente aumento no intemperismo e sedimentação de carbono orgânico. A evolução continua com hominídeos aparecendo Há 7 milhões de anos atrás. Em 2.6 milhões de anos, a Terra entrou em um novo estado caracterizado por uma alternância de períodos glaciais e interglaciais em um ritmo regular liderado pelos parâmetros orbitais da Terra e amplificados pelo ciclo de carbono de curto prazo. CO2 Atingiu seu nível pré-industrial 11,500 anos atrás quando a Terra entrou no mais recente estágio interglacial.
Uma nova história: a Revolução Industrial
Até o século 19, a história do carbono atmosférico e do clima da Terra era uma história de geologia, biologia e evolução. Essa história mudou drasticamente após a Revolução Industrial, quando os humanos modernos (Homo sapiens), que provavelmente apareceu anos 300,000 atráscomeçou a extrair e queimar combustíveis fósseis em grande escala.
Por 1950, a adição de CO2 para a atmosfera através da combustão de combustíveis fósseis já estava comprovadoatravés do assinatura isotópica de carbono de CO2 moléculas (conhecidas como Efeito "Suess"). Até o final do 1970, cientistas do clima observaram deriva rápida para temperaturas globais mais quentes. O IPCC, criado em 1988, mostrou em 2012 que a temperatura média aumentou em 0.9 ° C desde 1901. Essa mudança pode parecer modesta em comparação com a última deglaciação, quando a temperatura média aumentou cerca de 6 ° C em 7,000 anos, mas é pelo menos 10 vezes mais rápida.
A temperatura média continua subindo e os parâmetros naturais, como atividade solar ou vulcanismo, não conseguem explicar um aquecimento tão rápido. A causa é inequivocamente a adição humana de GHGs à atmosfera, e países de alta renda emitem mais CO2 por habitante.
Como nossa história terminará?
As sociedades industriais queimaram cerca de 25% dos combustíveis fósseis da Terra nos anos 160 e abruptamente inverteram um fluxo natural que armazenava carbono da atmosfera. Este novo fluxo gerado pelo homem é acrescentando 28 Gt de CO₂ por ano50 vezes mais que vulcões. O sequestro geológico natural não pode compensar e CO atmosférico2 continua subindo.
A conseqüências são iminentes, numerosos e terríveis: eventos climáticos extremos, aumento do nível do mar, recuo dos glaciares, acidificação dos oceanos, perturbações do ecossistema e extinções. A própria Terra sobreviveu a outras catástrofes. Embora o aquecimento atual supere a capacidade de adaptação de muitas espécies, a vida continuará. Não é o planeta que está em jogo. Em vez disso, é o futuro das sociedades humanas e a preservação dos ecossistemas atuais.
Embora as ciências da Terra não possam fornecer soluções para pensar sobre as mudanças necessárias em nosso comportamento e consumo de combustíveis fósseis, elas podem e devem contribuir para o conhecimento e conscientização coletiva do atual aquecimento global.
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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