Hubungan antara CO atmosfer2 level dan perubahan iklim sering dianggap sebagai subjek yang kontroversial. Meskipun tidak ada ketidaksepakatan nyata di antara para ilmuwan iklim - sekitar 90% sepenuhnya setuju bahwa aktivitas manusia jelas bertanggung jawab atas perubahan iklim - di Amerika Serikat pada tahun 2016, hampir tidak 50% dari masyarakat umum sampai pada kesimpulan yang sama. Menambah kebingungan umum, “penyangkal perubahan iklim” yang sangat aktif mengklaim bahwa suhu telah berevolusi secara independen dari CO2 konsentrasi atmosfer melalui sejarah Bumi, dan karenanya CO saat ini meningkat2 level tidak menjadi masalah.
Jadi, apakah para ilmuwan salah cerita? Tidak CO2 telah lama berkontribusi untuk mengendalikan iklim Bumi, dan meningkatnya konsentrasi di atmosfer dan lautan merupakan ancaman utama bagi umat manusia.
Bersama dengan aktivitas matahari dan albedo, gas rumah kaca adalah bagian utama Bumi anggaran radiatif dan memberikan kontrol yang kuat pada suhu permukaan. Meskipun uap air adalah gas rumah kaca utama di Bumi, CO2 menarik lebih banyak perhatian karena secara aktif dapat memimpin perubahan iklim.
Sayangnya, aktivitas manusia menghasilkan CO2 ke atmosfer pada tingkat kali 70 lebih besar dari gabungan semua gunung berapi di Bumi. Akibatnya, CO atmosfer2 konsentrasi (atau pCO2) meningkat dan permukaan Bumi memanas pada kecepatan yang tidak dapat dijelaskan oleh faktor alam.
Kita tahu bahwa CO2 adalah kontrol suhu dan kami dapat menunjukkannya dengan berbagai cara. Salah satunya adalah melalui penjelajahan sejarah Bumi.
Amerika Utara dari Suomi satelit yang mengorbit rendah. NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring
Iklim dan suhu melalui zaman geologis
Dengan menggunakan batu, fosil, dan sifat kimia dan fisiknya, ahli geosains telah merekonstruksi periode hangat dan dingin sepanjang sejarah Bumi. Untuk menunjukkan hubungan antara iklim, suhu dan pCO2 jutaan tahun yang lalu, kita perlu merekonstruksi masing-masing secara mandiri. Untuk melakukannya, kami menggunakan perekam iklim yang disebut "proksi".
Komposisi isotop atom oksigen, tertulis ?¹?O, diukur dalam cangkang berkapur kuno, adalah salah satunya. Hal ini memungkinkan kita untuk merekonstruksi suhu air laut di masa lalu dengan tingkat ketidakpastian yang diketahui yang bergantung pada presisi analitis dan parameter seperti air laut ?¹?O, salinitas, dan pH juga mempengaruhi ?¹?O cangkang.
Karena sejarah geologis memengaruhi bebatuan dan isyarat-isyaratnya, semakin jauh kita kembali ke masa lalu, semakin besar ketidakpastiannya. Karena itu kami menggabungkan berbagai proxy dan merumuskan hipotesis yang terus membaik dengan penelitian bertahun-tahun. Membangun rekonstruksi semacam itu adalah proses yang lambat, rumit (kadang-kadang menyakitkan) tetapi mereka menjadi lebih dan lebih dapat diandalkan setiap tahun karena ketidakpastian berkurang. Jika ketidakpastian terlalu besar, interpretasi bergantung kekikiran: model paling sederhana harus dianggap yang paling mungkin. Yang penting adalah para ilmuwan tahu bagaimana memperkirakan ketidakpastian, dan membagikannya.
Secara keseluruhan, rekonstruksi suhu air laut sesuai dengan pengamatan geologis terhadap sejarah iklim: zaman es besar terjadi bersamaan dengan penurunan suhu global. Secara khusus, ?¹?O menunjukkan keadaan stabil pendinginan dari 50 juta tahun ke depan, mengarah ke iklim praindustri.
GEOCARB (versi III) rekonstruksi pCO? (kuning, satu poin setiap 10 juta tahun) dan rata-rata suhu permukaan laut tropis dari ?¹?O karbonat dikoreksi untuk perubahan pH air laut dengan asumsi tidak ada perubahan ?¹?O untuk air laut (merah) dibandingkan dengan periode dingin yang dibatasi secara geologis (biru muda) dan glasiasi (biru tua). G. Paris setelah Royer dan Beerling (2004) dan Berner dan Khotavala (2011), penulis tersedia
Sejarah pCO2
Proxy ada untuk pCO2 demikian juga. Misalnya, paleontologis menghitung stomata - lubang melalui mana tanaman bernafas, bertukar kelembaban dan mengambil CO2 untuk fotosintesis - pada daun fosil. Semakin banyak CO2 berlimpah, itu stomata lebih sedikit diperlukan. Salah satu faktor yang menambah tingkat ketidakpastian adalah bahwa tanaman memiliki lebih sedikit stomata di bawah iklim yang lebih kering dan lebih banyak di bawah yang lembab.
Daun fosil langka dan pCO atmosfer2 data langka untuk zaman kuno Bumi. Dengan tidak adanya data (memadai), pemodelan numerik membantu menjelaskan data dengan pendekatan yang koheren secara global yang menghormati hukum dasar fisika. Salah satu yang paling terkenal adalah GEOCARB, model siklus karbon geologis yang dikembangkan untuk merekonstruksi pCO2 sejarah oleh Robert Berner dan rekan-rekannya.
Pada rentang waktu lebih dari 100,000 tahun, PCO2 terutama ditambahkan dari gunung berapi, dan hilang melalui dua pompa karbon: pompa biologis dan pompa karbonat.
Selama fotosintesis, tanaman dan ganggang mengambil CO2 untuk membangun bahan organik mereka. Ketika mereka mati, CO ini2 mungkin terjebak dalam sedimen. Ini adalah pompa biologis. Pompa karbonat adalah sambungan antara pelapukan benua dan presipitasi batuan karbonat. BERSAMA2 mengasamkan air permukaan yang melarutkan batu. Unsur terlarut dicuci ke laut di mana mereka digunakan untuk membangun bahan berkapur seperti kerang atau karang, yang akhirnya menjadi batu gamping. Tahun demi tahun, pompa ini menyimpan CO2 jauh dari atmosfer.
Di masa lalu, gunung berapi bisa jadi lebih atau kurang aktif; benua berada di lokasi yang berbeda, yang mempengaruhi pompa karbon. Berner dan rekannya mengkuantifikasi bagaimana evolusi yang diketahui dari parameter-parameter itu mempengaruhi siklus karbon dan, karenanya, pCO atmosfer2. Mereka tahu dan menampilkan ketidakpastian model mereka. Hasilnya harus disajikan dengan amplop estimasi, bukan sebagai nilai yang diberikan.
Waktu pCO lebih tinggi2 adalah periode hangat. Sebaliknya, penurunan CO atmosfer2 konten memicu periode glasial seperti Zaman Karbon dan zaman es modern, dengan kemungkinan pengecualian Hirnantian (445 juta tahun lalu). Model terbaru menyarankan bahwa untuk periode jauh ini, konfigurasi tektonik memainkan peran tertentu.
Bagaimana manusia dengan cepat memengaruhi iklim
Suhu dan pCO? rekonstruksi untuk 66 My terakhir. Suhu dihitung menggunakan ?¹?O karbonat dan direpresentasikan tanpa ketidakpastian. PCOnya? rekonstruksi didasarkan pada tujuh proksi berbeda yang selaras dengan ketidakpastiannya masing-masing. Beerling dan Royer, 2011., penulis tersedia
Selama periode waktu yang dimulai pada titik di mana dinosaurus punah (yang relatif baru 66 tahun lalu), ahli geologi dapat mengandalkan banyak suhu dan CO2 proxy selain ?¹?O atau daun fosil. Semakin dekat kita dengan era kita, semakin banyak proksi yang ada dan semakin sedikit ketidakpastian, hingga kita dapat menghubungkan data geologi dan inti es yang saling mendukung.
Tektonik sirkulasi samudera yang dimodifikasi dan mengarah pada pembangunan pegunungan seperti Himalaya. Kedua faktor tersebut mempengaruhi pompa karbon dan pCO paksa2 untuk mengurangi, seperti yang ditunjukkan oleh proksi dan sesuai dengan tren GEOCARB. Penurunan pCO ini2 menyebabkan pendinginan yang diamati dan mendorong Bumi ke pergantian glasial-interglasial saat ini.
Kita dapat menentukan dari inti es dan proksi pCO itu2 telah berosilasi antara 200 dan 350 ppm selama 2.6 juta tahun dan tiba-tiba meningkat dari 280 menjadi 410 ppm antara tahun 1850 dan 2018. pCO2 sedang menuju ke tingkat yang belum pernah terjadi sebelumnya selama 5, atau bahkan 30 juta tahun, ketika Bumi jauh lebih hangat dari hari ini dan tidak ada lapisan es Atlantik yang hadir. Rekonstruksi suhu dan pCO2 dapat menawarkan kepada kita sekilas apa yang ada di depan kita jika kita tidak memperlambat CO2 emisi.
Pada skala waktu yang lama, saat pCO2 meningkat, pemanasan merangsang pompa karbon, sehingga membantu pCO2 untuk mengurangi. Umpan balik negatif ini dapat bertindak sebagai pengatur suhu geologis. Sayangnya itu terlalu lambat untuk bereaksi cukup cepat untuk mengimbangi emisi cepat kami. Pada skala waktu satu dekade, pemanasan memperburuk CO2 lepaskan ke atmosfer. Ketika suhu meningkat, lautan memanas dan melepaskan CO terlarut2 ke atmosfer. Selama 2.6 juta tahun, siklus glasial dan interglasial telah dipaksa oleh orbit Bumi fluktuasi dan CO2 hanya umpan balik positif internal. Hari ini, antropogenik CO2 memimpin dan memperkuat pemanasan yang sedang berlangsung.
Termostat geologi siklus karbon. Tanda + berarti parameter distimulasi oleh peningkatan faktor yang terletak sebelum panah. Tanda – berarti parameter dilemahkan. Misalnya, pompa karbon menurunkan CO di atmosfer? sementara masukan vulkanik meningkatkannya. Pierre-Henri Blard dan Guillaume Paris
Sebagai hasil dari pCO2 meningkat, suhu permukaan rata-rata telah meningkat sebesar hampir 1 ° C antara 1901 dan 2012. Permukaan bumi jauh lebih hangat daripada hari ini di masa lalu dan pada akhirnya akan mendingin. Namun, konsekuensi dari perubahan jangka pendek adalah bencana. Selain suhu permukaan yang lebih tinggi, peristiwa cuaca ekstrem, pengasaman laut, pencairan es, dan kenaikan permukaan laut akan secara signifikan mengganggu kehidupan kita sehari-hari dan merusak ekosistem di sekitar kita.
Ilmu bumi membantu kita memahami masa lalu planet kita. Kita tidak bisa mengendalikan orbit Bumi, tektonik, atau sirkulasi lautan, tetapi kita bisa mengendalikan emisi gas rumah kaca kita. Masa depan adalah untuk kita semua untuk membangun.
Tentang Penulis
Guillaume Paris, Géochimiste, chargé de recherche CNRS atau Centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, Université de Lorraine dan Pierre-Henri Blard, Géochronologue et paléoclimatologue, chargé de recherches CNRS - Pusat daur ulang pétrographiques et géochimiques (Nancy) dan Laboratoire de glaciologie (Bruxelles), Université de Lorraine
Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.
Buku terkait
Perubahan Iklim: Apa yang Harus Diketahui Setiap Orang
oleh Joseph Romm
Primer penting tentang apa yang akan menjadi masalah yang menentukan waktu kita, Perubahan Iklim: Apa yang Harus Diketahui Setiap Orang® adalah gambaran yang jelas tentang sains, konflik, dan implikasi dari planet kita yang memanas. Dari Joseph Romm, Kepala Penasihat Sains untuk National Geographic Tahun Hidup Dangerously seri dan salah satu dari "100 orang Rolling Stone yang mengubah Amerika," Perubahan iklim menawarkan jawaban yang ramah pengguna, dan ketat secara ilmiah terhadap pertanyaan paling sulit (dan biasanya dipolitisasi) seputar apa yang menurut ahli iklim Lonnie Thompson dianggap "bahaya yang jelas dan saat ini bagi peradaban." Tersedia di Amazon
Perubahan Iklim: Ilmu Pengetahuan tentang Pemanasan Global dan Masa Depan Energi Kita edisi kedua
oleh Jason Smerdon
Edisi kedua ini Perubahan iklim adalah panduan yang mudah diakses dan komprehensif untuk ilmu di balik pemanasan global. Diilustrasikan dengan indah, teks diarahkan untuk siswa di berbagai tingkatan. Edmond A. Mathez dan Jason E. Smerdon memberikan pengantar luas, informatif untuk ilmu pengetahuan yang mendasari pemahaman kita tentang sistem iklim dan efek dari aktivitas manusia pada pemanasan planet kita .athez dan Smerdon menggambarkan peran atmosfer dan lautan bermain di iklim kita, memperkenalkan konsep keseimbangan radiasi, dan menjelaskan perubahan iklim yang terjadi di masa lalu. Mereka juga merinci kegiatan manusia yang mempengaruhi iklim, seperti gas rumah kaca dan emisi aerosol dan deforestasi, serta efek dari fenomena alam. Tersedia di Amazon
Ilmu Perubahan Iklim: Kursus Praktek
oleh Blair Lee, Alina Bachmann
Ilmu Perubahan Iklim: Kursus Praktek menggunakan teks dan delapan belas kegiatan langsung untuk menjelaskan dan mengajarkan ilmu tentang pemanasan global dan perubahan iklim, bagaimana manusia bertanggung jawab, dan apa yang dapat dilakukan untuk memperlambat atau menghentikan laju pemanasan global dan perubahan iklim. Buku ini adalah panduan lengkap dan komprehensif untuk topik lingkungan yang penting. Subjek yang dibahas dalam buku ini meliputi: bagaimana molekul mentransfer energi dari matahari untuk menghangatkan atmosfer, gas rumah kaca, efek rumah kaca, pemanasan global, Revolusi Industri, reaksi pembakaran, putaran umpan balik, hubungan antara cuaca dan iklim, perubahan iklim, penyerap karbon, kepunahan, jejak karbon, daur ulang, dan energi alternatif. Tersedia di Amazon
Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon digunakan untuk membiayai biaya membawa Anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, dan ClimateImpactNews.com tanpa biaya dan tanpa pengiklan yang melacak kebiasaan browsing Anda. Sekalipun Anda mengeklik tautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa pun yang Anda beli dalam kunjungan yang sama di Amazon memberi kami komisi kecil. Tidak ada biaya tambahan untuk Anda, jadi silakan berkontribusi untuk upaya ini. Anda juga bisa menggunakan link ini untuk digunakan ke Amazon kapan saja sehingga Anda dapat membantu mendukung upaya kami.
