Niveles de CO₂ y cambio climático: ¿existe realmente una controversia?

Niveles de CO₂ y cambio climático: ¿existe realmente una controversia? Michal Pech / Unsplash

La relación entre el CO atmosférico2 Los niveles y el cambio climático a menudo se perciben como un tema controvertido. Si bien no hay un desacuerdo real entre los científicos del clima - alrededor 90% Totalmente de acuerdo en que la actividad humana es claramente responsable del cambio climático: en los Estados Unidos en 2016, apenas 50% del público en general Llegué a la misma conclusión. Además de la confusión general, los "negadores del cambio climático" altamente activos afirman que la temperatura ha evolucionado independientemente del CO2 concentraciones atmosféricas a través de la historia de la Tierra, y que, por lo tanto, el aumento de CO de hoy2 Los niveles no son un problema.

Entonces, ¿los científicos entendieron mal la historia? No co2 Ha contribuido durante mucho tiempo al control del clima de la Tierra, y su creciente concentración en la atmósfera y los océanos es una gran amenaza para la humanidad.

Juntos con actividad solar y albedo, los gases de efecto invernadero son una parte clave de la Tierra presupuesto radiativo y ejerce un fuerte control sobre la temperatura de la superficie. Aunque el vapor de agua es el principal gas de efecto invernadero en la Tierra, CO2 llama mucho más la atención porque puede liderar activamente el cambio climático.

Desafortunadamente, la actividad humana entrega CO2 a la atmósfera a un ritmo 70 veces mayores que todos los volcanes en la Tierra combinados. Como resultado, el CO atmosférico2 concentración (o pCO2) aumenta y la superficie de la Tierra se calienta a un ritmo que ningún factor natural puede explicar.

Sabemos que CO2 es un control de temperatura y podemos demostrarlo de varias maneras. Uno de ellos es a través de la exploración de la historia de la Tierra.

Niveles de CO₂ y cambio climático: ¿existe realmente una controversia? América del Norte desde el satélite en órbita baja Suomi. NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring

Clima y temperatura en tiempos geológicos.

Utilizando rocas, fósiles y sus propiedades químicas y físicas, los geocientíficos han reconstruido períodos cálidos y fríos a lo largo de la historia de la Tierra. Demostrar el vínculo entre clima, temperatura y pCO2 Hace millones de años, necesitamos reconstruir cada uno de ellos de forma independiente. Para ello, utilizamos registradores climáticos llamados "proxies".


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La composición isotópica de los átomos de oxígeno, escrita δ¹⁸O, medido en antiguas conchas calcáreas, es uno de ellos. Nos permite reconstruir las temperaturas pasadas del agua de mar con un grado de incertidumbre bien conocido que depende de la precisión analítica y de cómo parámetros tales como el agua de mar δ¹⁸O, la salinidad y pH también afecta el δ¹⁸O de conchas.

Debido a que la historia geológica afecta a las rocas y sus señales, cuanto más retrocedemos en el tiempo, mayores son las incertidumbres. Combinamos diferentes poderes y formulamos hipótesis que mejoran continuamente con años de investigación. Establecer tales reconstrucciones es un proceso lento y complicado (a veces doloroso), pero se vuelven más y más confiables cada año a medida que disminuyen las incertidumbres. Si las incertidumbres son demasiado grandes, las interpretaciones dependen de parsimonia: el modelo más simple debe considerarse el más probable. Lo que importa es que los científicos sepan cómo estimar las incertidumbres y compartirlas.

En general, las reconstrucciones de temperatura del agua de mar concuerdan con las observaciones geológicas de la historia climática: las principales edades de hielo coinciden con una temperatura global más baja. En particular, δ¹⁸O indica una constante enfriamiento a partir de 50 millones de años, conduciendo al clima preindustrial.

Niveles de CO₂ y cambio climático: ¿existe realmente una controversia? GEOCARB (versión III) reconstrucción de pCO₂ (amarillo, un punto cada 10 millones de años) y la temperatura promedio de la superficie del mar tropical a partir de δ¹⁸O de carbonatos corregida por los cambios en el pH del agua de mar, suponiendo que no haya cambios en δ¹⁸O para el agua de mar (rojo) en comparación con los períodos de frío geológicamente restringidos (luz azul) y glaciaciones (azul oscuro). G. Paris después de Royer y Beerling (2004) y Berner y Khotavala (2011), autor proporcionado

La historia de pCO2

Existen proxies para pCO2 también. Por ejemplo, paleontólogos contar estomas - aberturas a través del cual las plantas respiran, intercambian humedad y absorben CO2 para fotosíntesis - en hojas fósiles. Cuanto más CO2 es abundante, el menos estomas son requeridos. Un factor que agrega cierto grado de incertidumbre es que las plantas tienen menos estomas bajo climas más secos y más bajo climas húmedos.

Las hojas fósiles son pCO raros y atmosféricos.2 Los datos son escasos para los períodos antiguos de la Tierra. En ausencia de datos (suficientes), el modelado numérico ayuda a explicar los datos con un enfoque globalmente coherente que respeta las leyes fundamentales de la física. Uno de los más famosos es GEOCARB, un modelo geológico del ciclo del carbono desarrollado para reconstruir pCO2 historia por Robert Berner y sus colegas

En escalas de tiempo mayor de 100,000 años, pCO2 se agrega principalmente de los volcanes y se pierde a través de dos bombas de carbono: la bomba biológica y la bomba de carbonato.

Durante la fotosíntesis, las plantas y las algas absorben CO2 para construir su materia orgánica. Cuando mueren, este CO2 podría quedar atrapado en sedimentos. Esta es la bomba biológica. La bomba de carbonato es el acoplamiento entre la meteorización de los continentes y la precipitación de rocas carbonatadas. CO2 acidifica las aguas superficiales que disuelven las rocas. Los elementos disueltos se lavan al océano donde se utilizan para construir material calcáreo como conchas o corales, que eventualmente se convierten en calizas. Año tras año, estas bombas almacenan CO2 lejos del ambiente.

En el pasado, los volcanes podrían haber estado más o menos activos; continentes estaban en diferentes lugares, que afectó a las bombas de carbono. Berner y sus colegas cuantificaron cómo la evolución conocida de esos parámetros afectó el ciclo del carbono y, por lo tanto, el pCO atmosférico2. Ellos sabían y mostraban la incertidumbre de su modelo. Sus resultados deben presentarse con un sobre de estimación, no como un valor dado.

Tiempos de mayor pCO2 Son períodos cálidos. Por el contrario, disminución del CO atmosférico2 El contenido desencadenó períodos glaciales como el de las glaciaciones carboníferas y modernas, con la posible excepción del Hirnantian (hace 445 millones de años). Modelos recientes sugieren que para este período remoto, la configuración tectónica jugó un papel específico.

Cómo los humanos afectan rápidamente el clima

Niveles de CO₂ y cambio climático: ¿existe realmente una controversia? Reconstrucciones de temperatura y pCO₂ para los últimos 66 My. Las temperaturas se calculan utilizando el δ¹⁸O de los carbonatos y se representan sin su incertidumbre. La reconstrucción de pCO₂ se basa en siete representantes diferentes de acuerdo con sus respectivas incertidumbres. Beerling y Royer, 2011., autor proporcionado

Durante el período de tiempo que comienza en el punto en que los dinosaurios se extinguieron (hace 66 My relativamente reciente), los geólogos pueden confiar en muchas temperaturas y CO2 proxies además de δ¹⁸O u hojas fósiles. Cuanto más nos acercamos a nuestra era, más proxies hay y menos incertidumbres hay, hasta que podamos conectar datos geológicos y de núcleos de hielo que se apoyan mutuamente.

Tectónica modificó la circulación oceánica y condujo a la construcción de cadenas montañosas como el Himalaya. Ambos factores afectaron las bombas de carbono y el pCO forzado.2 a disminuir, como lo demuestran los representantes y de acuerdo con las tendencias de GEOCARB. Esta disminución en pCO2 condujo al enfriamiento observado y condujo a la Tierra a la actual alternancia glacial-interglacial.

Podemos determinar a partir de núcleos de hielo y proxies que pCO2 ha estado oscilando entre 200 y 350 ppm durante 2.6 millones de años y de repente aumentó de 280 a 410 ppm entre 1850 y 2018. pCO2 se dirige hacia niveles sin precedentes durante 5, o incluso 30 millones de años, cuando la Tierra estaba mucho más cálida que hoy y no había capas de hielo en el Atlántico. Reconstrucciones de temperatura y pCO2 puede ofrecernos una idea de lo que nos espera si no ralentizamos el CO2 las emisiones.

En escalas de tiempo largas, cuando pCO2 aumenta, el calentamiento estimula las bombas de carbono, lo que ayuda a pCO2 disminuir. Esta retroalimentación negativa puede actuar como un termostato geológico. Desafortunadamente es demasiado lento para reaccionar lo suficientemente rápido como para compensar nuestras rápidas emisiones. En la escala de tiempo de una década, el calentamiento agrava el CO2 liberar a la atmósfera. Cuando la temperatura aumenta, los océanos se calientan y liberan CO disuelto2 a la atmosfera. Durante 2.6 millones de años, los ciclos glaciales e interglaciales han sido forzados por el orbital de la Tierra fluctuaciones del mercado. y compañía2 fue solo una retroalimentación positiva interna. Hoy, CO antropogénico2 lidera y amplifica el calentamiento continuo.

Niveles de CO₂ y cambio climático: ¿existe realmente una controversia? Termostato geológico del ciclo del carbono. El + significa que los parámetros son estimulados por un aumento del factor ubicado antes de la flecha. El - significa que el parámetro está atenuado. Por ejemplo, las bombas de carbono disminuyen el CO₂ atmosférico mientras que las entradas volcánicas lo aumentan. Pierre-Henri Blard y Guillaume Paris

Como resultado del pCO2 aumentar, la temperatura media de la superficie ya ha aumentado en casi 1 ° C entre 1901 y 2012. La superficie de la Tierra ha sido mucho más cálida que hoy en el pasado y eventualmente se enfriará. Sin embargo, las consecuencias de los cambios a corto plazo son desastroso. Además de las temperaturas superficiales más altas, los fenómenos meteorológicos extremos, la acidificación de los océanos, la fusión del hielo y el aumento del nivel del mar están a punto de alterar significativamente nuestra vida cotidiana y dañar los ecosistemas que nos rodean.

La ciencia de la Tierra nos ayuda a comprender el pasado de nuestro planeta. No podemos controlar la órbita de la Tierra, la tectónica o la circulación oceánica, pero podemos controlar nuestras emisiones de gases de efecto invernadero. El futuro es para todos nosotros construir.La conversación

Sobre el Autor

Guillaume Paris, Géochimiste, chargé de recherche CNRS au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, Université de Lorraine y Pierre-Henri Blard, Géochronologue et paléoclimatologue, chargé de recherches CNRS - Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (Nancy) et Laboratoire de glaciologie (Bruxelles), Université de Lorraine

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

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