Deep Sea Carbon Reservoirs När Superheated Earth - Kan det hända igen?

Deep Sea Carbon Reservoirs När Superheated Earth - Kan det hända igen? Droppar som stiger från Champagne-ventilen på havsbotten i Marianöarna. Vätskor som ventilerar från platsen innehåller upplöst koldioxid. NOAA Ocean Explorer

När bekymmer växer över mänskligt inducerade klimatförändringar, ser många forskare tillbaka genom jordens historia till händelser som kan kasta ljus över förändringar som uppstår idag. Analysera hur planetens klimatsystem har förändrats tidigare förbättrar vår förståelse för hur det kan verka i framtiden.

Det är nu klart från dessa studier att plötsliga uppvärmningshändelser är inbyggd i jordens klimatsystem. De har inträffat när störningar i koldioxidförvaring vid jordens yta släppte växthusgaser ut i atmosfären. En av de stora utmaningarna för klimatforskare som jag är att avgöra var dessa utgåvor kom ifrån innan människor var närvarande och vad utlöste dem. Viktigt är att vi vill veta om en sådan händelse kan hända igen.

I en nyligen publicerad studie, mina kollegor Katie Harazin, Nadine Krupinski och jag upptäckte att i slutet av den sista istiden, omkring 20,000 år sedan, var koldioxid släpptes ut i havet från geologiska reservoarer ligger på havsbotten när oceanerna började värma.

Detta resultat är en potentiell spelväxlare. Naturligt förekommande kolbehållare i det moderna havet kan störas igen, med potentiellt allvarliga effekter på jordens hav och klimat.

Deep Sea Carbon Reservoirs När Superheated Earth - Kan det hända igen? Jorden har cyklat mellan isålder (låga punkter) och varma interglacialperioder under de senaste 800,000-åren. Men nuvarande klimatuppvärmning sker mycket snabbare än tidigare uppvärmningshändelser. NASA

Det förflutna är prolog

Ett av de mest kända exemplen på en snabb uppvärmning orsakad av frisättning av geologiskt kol är Paleocen-Eocene Termisk Maximal, eller PETM, en stor global uppvärmning händelse som inträffade omkring 55 miljoner år sedan. Under PETM värmdes jorden av 9 till 16 grader Fahrenheit (5 till 9 grader Celsius) inom cirka 10,000 år.

Klimatforskare anser nu att PETM är en analog för miljöförändringar som äger rum idag. PETM hände under en längre tid och utan mänsklig inblandning, men det visar att det finns inneboende instabilitet i klimatsystemet om koldioxid från geologiska reservoarer släpps snabbt.

Forskare vet också att atmosfäriska koldioxidhalter steg snabbt i slutet av var och en av de sena Pleistoceneis-åldrarna, som hjälper till att värma klimatet. Under den senaste uppvärmningsepisoden, 17,000 år sedan, värmdes jorden av 9 till 13 grader Fahrenheit (5 till 7 grader Celsius).

Paleocene-Eocene Thermal Maximum värmde planeten så dramatiskt att tropiska regnskogar sträckte sig norrut till Arktis.

Hundratals vetenskapliga studier har emellertid misslyckats med att fastställa vad som orsakade de snabba koldioxidökningarna som slutade varje istid. Forskare är överens om att havet måste vara involverat eftersom det fungerar som en stor kol kondensator, reglerar mängden kol som ligger i atmosfären. Men de söker fortfarande ledtrådar för att förstå vad som påverkar mängden kol i havet under abrupta klimatförändringar.

Sjöar på havsbotten

Under de senaste två decennierna har oceanforskare upptäckt att det finns reservoarer av flytande och fast koldioxid som ackumuleras i botten av havet, inom bergarter och sediment på marginalerna av aktiva varmvatten ventilation. På dessa platser möter vulkanisk magma från jorden uppvärmd vatten, som producerar plumer av koldioxidrika vätskor som filtrerar genom sprickor i jordskorpan och migrerar uppåt mot ytan.

När en plum av denna vätska möter kall havsvatten kan koldioxiden stelna i en form som kallas hydrat. Hydratet bildar en keps som fäller koldioxid inom klipporna och sedimenten och håller den från att komma in i havet. Men vid temperaturer över ungefär 48 grader Fahrenheit (9 grader Celsius), kommer hydrat smälta och släpper flytande flytande eller gasformig koldioxid direkt in i det överliggande vattnet.

Forskare har hittills dokumenterat reservoarer av flytande och hydrat koldioxid i västra Stilla havet nära Taiwan och i Egeiska havet. På grundare vatten, där havstemperaturen är varmare och trycket är lägre, har forskare observerat ren koldioxid som emanerar direkt från sediment som en gas och stiger till havets yta.

Deep Sea Carbon Reservoirs När Superheated Earth - Kan det hända igen? Nästan rena koldioxidbubblor stiger från sediment som täcker ett aktivt hydrotermiskt system i den västra tropiska Stilla havet. Bilder av Roy Price, artighet av Jan Amend, CC BY-ND

Ett klimat vildt kort

Dessa upptäckter förändrar forskarnas förståelse av det marina kolsystemet. Klimatforskare har inte inkluderat djupa havskolreservoarer i nuvarande modeller som undersöker potentiella effekter av framtida uppvärmning, eftersom lite är känt om storleken och distributionen av dessa kolkällor.

I själva verket finns det praktiskt taget inga uppgifter som dokumenterar hur mycket koldioxid som för närvarande släpps från dessa reservoarer i havet. Detta gör den geologiska historien kritiskt viktig: Det bekräftar att dessa typer av reservoarer har kapacitet att släppa ut stora mängder kol när de störs.

Analoga kolreservoarer har också identifierats i markbundna miljöer. I 1979, Indonesiens Dieng-vulkan kvävda 142-personer när det släppte nästan ren koldioxid. I 1986, en koldioxidreservoar på botten av Nyosjön i Kamerun fick utbrott, dödade 1,700 lokala bybor och hundratals djur.

Deep Sea Carbon Reservoirs När Superheated Earth - Kan det hända igen? Koe kvävas av koldioxid i 1986 Lake Nyos utbrott. USGS / Jack Lockwood

Koldioxid ventiler också runt Mammoth Mountain, Kalifornien, på platser där magma stiger genom jordskorpan och bås på grunda djup. Höga halter av koldioxid i jorden har dödade mer än 100 tunnland träd. Forskare arbetar för att identifiera och karakterisera andra platser på land där sådana utsläpp skulle kunna uppstå.

Det är mycket mer utmanande att kvantifiera koldioxiden som lagras i havsreservoarer. Västerregionerna av havsbotten innehåller platser för aktiv vulkanism och hydrotermisk ventilation, men forskare vet nästan ingenting om hur mycket koldioxid som ackumuleras i omgivande bergarter och sediment. Enligt min åsikt finns det ett akut behov av att studera marina inställningar där koldioxid sannolikt ackumuleras och sedan bedöma hur mottagliga de kan vara för destabilisering.

Uppvärmande hav, ökande risker

Det här är inte ett försök som bör skjutas upp. Jordens hav värms snabbt och klimatmodellerna kommer att värma sig snabbast nära polerna, där djupa strömmar bildar det bära uppvärmning av vatten nedåt från ytan.

När dessa varma vatten sjunker in i havets inre transporterar de överflödig värme mot platser där koldioxidreservoarer kan bildas. Dessa varmare vatten kommer till sist att destabilisera hydrattätningarna som håller flytande koldioxid fångade.

Deep Sea Carbon Reservoirs När Superheated Earth - Kan det hända igen? En mycket stor, långsam ström kallad termohalisk cirkulation bär varmt vatten till jordens polarområden, där det kyler och sjunker till de djupa oceanerna. Maphoto / Riccardo Pravettoni via GRID-Arendal, CC BY-ND

En sådan reservoar uppträder i västra Stilla havet väster om Okinawa Trough i östkinesiska havet. Temperaturen på bottenvattnet vid denna plats är 37 till 39 grader Fahrenheit (3 till 4 grader Celsius), vilket innebär att hydrathatten ligger inom ca 4-5 grader Celsius av dess smältpunkt.

Viktigt är att heta hydrotermiska fluider stiger under koldioxidreservoaren mot ytan. När oceanerna fortsätter att värma kommer temperaturskillnaden mellan kallt vatten och varmare hydrotermiska vätskor att minska. Detta kommer att orsaka att hydratet tunna, eventuellt till en punkt där det inte längre kommer att hålla flytande koldioxid från att fly.

Hittills har det inte gjorts några undersökningar för att bedöma om dessa havs koldioxidreservoarer är sårbara för stigande havstemperaturer. Men jordens prehistoriska rekord visar tydligt att geologiska reservoarer kan destabiliseras - och att när de är, leder det till snabba ökningar av atmosfärisk koldioxid och global uppvärmning. Enligt min åsikt utgör detta en viktig okänd risk som inte kan ignoreras.Avlyssningen

Om författaren

Lowell D. Stott, professor, University of Southern California - Dornsife College of Letters, Konst och Vetenskap

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

Klimatförändring: Vad alla behöver veta

av Joseph Romm
0190866101Den väsentliga grunden för vad som kommer att bli den avgörande frågan om vår tid, Klimatförändring: Vad alla behöver veta är en tydlig överblick över vetenskapens, konflikterna och konsekvenserna av vår uppvärmningsplan. Från Joseph Romm, chefvetenskapliga rådgivare för National Geographic's År av Living Dangerously serier och en av Rolling Stone's "100-personer som förändrar Amerika" Klimatförändringar erbjuder användarvänliga, vetenskapligt stränga svar på de svåraste (och oftast politiserade) frågorna kring vilken klimatolog Lonnie Thompson har ansett "en klar och nuvarande fara för civilisationen". Finns på Amazon

Klimatförändring: Vetenskapen om global värme och vår energi Framtidens andra utgåvan Edition

av Jason Smerdon
0231172834Denna andra upplagan av Klimatförändringar är en tillgänglig och omfattande guide till vetenskapen bakom global uppvärmning. Exklusivt illustrerad, texten riktas mot studenter på olika nivåer. Edmond A. Mathez och Jason E. Smerdon ger en bred, informativ introduktion till vetenskapen som ligger till grund för vår förståelse av klimatsystemet och effekterna av mänsklig aktivitet på uppvärmningen av vår planet.Mathez och Smerdon beskriver rollerna som atmosfären och havet spela i vårt klimat, introducera begreppet strålningsbalans och förklara klimatförändringar som inträffade tidigare. De beskriver också de mänskliga aktiviteter som påverkar klimatet, som växthusgas och aerosolutsläpp och avskogning samt effekterna av naturfenomen. Finns på Amazon

Vetenskapen om klimatförändring: En hands-on-kurs

av Blair Lee, Alina Bachmann
194747300XVetenskapen om klimatförändring: En hands-on-kurs använder text och arton hands-on-aktiviteter att förklara och undervisa vetenskapen om global uppvärmning och klimatförändringar, hur människor är ansvariga och vad som kan göras för att sakta eller stoppa graden av global uppvärmning och klimatförändringar. Denna bok är en komplett, omfattande guide till ett viktigt miljöämne. Ämnen som omfattas av denna bok är: hur molekyler överför energi från solen för att värma atmosfären, växthusgaser, växthuseffekten, den globala uppvärmningen, den industriella revolutionen, förbränningsreaktionen, återkopplingsslingorna, förhållandet mellan väder och klimat, klimatförändringar, kolsänkor, utrotning, kolavtryck, återvinning och alternativ energi. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}