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.

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 ?¹?O, medido em antigas conchas calcárias, é um deles. Ele nos 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 ?¹?O da água do mar, salinidade e pH também afeta o ?¹?O 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 glaciais coincidem com temperaturas globais mais baixas. Em particular, ?¹?O indica um estado estável resfriamento a partir de 50 milhões de anos, levando ao clima pré-industrial.

Reconstrução GEOCARB (versão III) de pCO? (amarelo, um ponto a cada 10 milhões de anos) e temperatura média da superfície do mar tropical de ?¹?O de carbonatos corrigidos para alterações no pH da água do mar, assumindo que não há alterações de ?¹?O para a água do mar (vermelho) em comparação com períodos frios geologicamente restritos (azul claro) 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 Roberto 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

Temperatura e pCO? reconstruções nos últimos 66 milhões de anos. As temperaturas são calculadas usando o ?¹?O dos carbonatos e são representadas sem sua incerteza. O pCO? a reconstrução baseia-se em sete proxies diferentes, de acordo com as 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 ?¹?O ou folhas fósseis. Quanto mais nos aproximamos da nossa era, mais proxies existem e menos incertezas, até que possamos conectar dados geológicos e de núcleo de gelo que se apoiem mutuamente.

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.

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 CO 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.

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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