หยดน้ำที่พุ่งขึ้นจากปล่องแชมเปญบนพื้นมหาสมุทรในหมู่เกาะมาเรียนา ของเหลวที่ระบายออกจากเว็บไซต์จะมีคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายอยู่ NOAA Ocean Explorer
เมื่อความวิตกกังวลเพิ่มขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดจากมนุษย์นักวิทยาศาสตร์หลายคนมองย้อนกลับไปในประวัติศาสตร์ของโลกต่อเหตุการณ์ที่สามารถแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน การวิเคราะห์ว่าระบบภูมิอากาศของโลกมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรในอดีตช่วยปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิธีการที่มันอาจมีพฤติกรรมในอนาคต
ตอนนี้เห็นได้ชัดจากการศึกษาเหล่านี้ว่า สร้างขึ้นในระบบภูมิอากาศของโลก. พวกมันเกิดขึ้นเมื่อความวุ่นวายในการกักเก็บคาร์บอนที่ผิวโลกปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศ หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่สำหรับ นักวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศอย่างฉัน คือการพิจารณาว่าการเผยแพร่เหล่านี้มาจากไหนก่อนที่มนุษย์จะปรากฏและสิ่งที่กระตุ้นให้พวกเขา ที่สำคัญเราต้องการทราบว่าเหตุการณ์ดังกล่าวอาจเกิดขึ้นอีกครั้ง
ในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้เพื่อนร่วมงานของฉัน Katie Harazin, Nadine Krupinski และฉันค้นพบว่าในตอนท้ายของยุคน้ำแข็งสุดท้ายเมื่อประมาณ 20,000 ปีที่แล้วคาร์บอนไดออกไซด์เป็น ปล่อยลงสู่มหาสมุทรจากอ่างเก็บน้ำธรณีวิทยา ตั้งอยู่บนพื้นทะเลเมื่อมหาสมุทรเริ่มอุ่น
การค้นพบนี้เป็นเกมเปลี่ยนที่มีศักยภาพ แหล่งกักเก็บคาร์บอนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในมหาสมุทรสมัยใหม่อาจถูกรบกวนอีกครั้งโดยอาจส่งผลกระทบร้ายแรงต่อมหาสมุทรและภูมิอากาศของโลก
โลกได้กรณืระหว่างยุคน้ำแข็ง (จุดต่ำ) และช่วงเวลาที่อบอุ่นในช่วง 800,000 ที่ผ่านมา แต่ภาวะโลกร้อนในปัจจุบันกำลังเกิดขึ้นเร็วกว่าเหตุการณ์ร้อนในอดีต นาซา
อดีตคืออารัมภบท
หนึ่งในตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดของภาวะโลกร้อนที่เกิดจากการปล่อยคาร์บอนทางธรณีวิทยาคือ Paleocene-Eocene Thermal สูงสุดหรือ PETM เป็นเหตุการณ์โลกร้อนครั้งสำคัญที่เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 55 ล้านปีก่อน ในช่วง PETM โลกอบอุ่นโดย 9 ถึง 16 องศาฟาเรนไฮต์ (5 ถึง 9 องศาเซลเซียส) ภายในเวลาประมาณ 10,000 ปี
นักวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศตอนนี้พิจารณา PETM ว่าเป็น อะนาล็อกสำหรับการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นวันนี้. PETM เกิดขึ้นมาเป็นเวลานานและไม่มีการมีส่วนร่วมของมนุษย์ แต่ก็แสดงให้เห็นว่ามีความไม่แน่นอนในระบบภูมิอากาศหากคาร์บอนจากแหล่งกักเก็บทางธรณีวิทยาถูกปล่อยออกมาอย่างรวดเร็ว
นักวิทยาศาสตร์ยังรู้ด้วยว่าระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในตอนท้าย แต่ละยุคน้ำแข็ง Pleistocene ปลายช่วยให้อากาศอบอุ่น ในช่วงตอนอุ่นเครื่องล่าสุด 17,000 ปีที่แล้วโลกอุ่นโดย 9 ถึง 13 องศาฟาเรนไฮต์ (5 ถึง 7 องศาเซลเซียส)
ความร้อนสูงสุดของ Paleocene-Eocene ทำให้โลกอบอุ่นอย่างมากจนป่าฝนเขตร้อนขยายตัวไปทางเหนือสู่อาร์กติก
อย่างไรก็ตามการศึกษาทางวิทยาศาสตร์หลายร้อยครั้งล้มเหลวในการสร้างสิ่งที่ก่อให้เกิดการเพิ่มขึ้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อย่างรวดเร็วซึ่งสิ้นสุดแต่ละยุคน้ำแข็ง นักวิจัยเห็นพ้องต้องกันว่ามหาสมุทรต้องมีส่วนร่วมเพราะมันทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุคาร์บอนขนาดใหญ่ ควบคุมปริมาณคาร์บอนที่อยู่ในชั้นบรรยากาศ. แต่พวกเขายังคงค้นหาเบาะแสเพื่อทำความเข้าใจกับสิ่งที่มีผลต่อปริมาณคาร์บอนในมหาสมุทรระหว่างการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างฉับพลัน
ทะเลสาบบนพื้นมหาสมุทร
ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์มหาสมุทรได้ค้นพบว่ามีแหล่งกักเก็บของเหลวและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็งสะสมอยู่ที่ด้านล่างของมหาสมุทรภายในหินและตะกอนบนขอบของการใช้งาน ช่องระบายความร้อนด้วยน้ำ. ที่ไซต์เหล่านี้ภูเขาไฟแมกมาจากภายในโลกพบกับน้ำร้อนยวดยิ่งทำให้เกิดของเหลวที่อุดมด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งกรองผ่านรอยแยกในเปลือกโลกเคลื่อนตัวขึ้นสู่พื้นผิว
เมื่อขนของของเหลวนี้พบกับน้ำทะเลเย็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สามารถแข็งตัวเป็นรูปแบบที่เรียกว่าไฮเดรต ไฮเดรตก่อตัวเป็นหมวกที่ดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ภายในก้อนหินและตะกอนและป้องกันไม่ให้มันเข้าสู่มหาสมุทร แต่ที่อุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 48 องศาฟาเรนไฮต์ (9 องศาเซลเซียส) ไฮเดรตจะละลายปล่อยของเหลวที่ลอยตัวหรือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลงสู่น้ำ
นักวิทยาศาสตร์ได้จัดทำเอกสารแหล่งเก็บของเหลวและคาร์บอนไดออกไซด์ในมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตกใกล้ไต้หวันและใน ทะเลอีเจียน. ในน้ำตื้นที่อุณหภูมิของมหาสมุทรอุ่นขึ้นและความดันลดลงนักวิจัยได้สังเกตคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ เล็ดลอดออกมาจากตะกอนเป็นก๊าซโดยตรง และขึ้นสู่ผิวน้ำในมหาสมุทร
ฟองคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์เกือบทั้งหมดเพิ่มขึ้นจากตะกอนที่ปกคลุมระบบความร้อนใต้พิภพในมหาสมุทรแปซิฟิกเขตร้อนตะวันตก ภาพถ่ายโดย Roy Price ได้รับความอนุเคราะห์จาก Jan Amend, CC BY-ND
บัตรเสริมสภาพภูมิอากาศ
การค้นพบเหล่านี้กำลังเปลี่ยนความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับระบบคาร์บอนทางทะเล นักวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศไม่ได้รวมแหล่งกักเก็บคาร์บอนในทะเลลึกในแบบจำลองปัจจุบันที่สำรวจผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากภาวะโลกร้อนในอนาคตเนื่องจากไม่ค่อยมีใครรู้จักขนาดและการกระจายของแหล่งคาร์บอนเหล่านี้
ในความเป็นจริงไม่มีข้อมูลที่บันทึกว่ามีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอ่างเก็บน้ำเหล่านี้สู่มหาสมุทรมากแค่ไหน สิ่งนี้ทำให้ประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยามีความสำคัญอย่างยิ่ง: เป็นการยืนยันว่าอ่างเก็บน้ำประเภทนี้มีความสามารถในการปล่อยคาร์บอนจำนวนมหาศาลเมื่อถูกรบกวน
แหล่งกักเก็บคาร์บอนแบบอะนาล็อกได้รับการระบุในสภาพแวดล้อมทางบกด้วย ใน 1979 ภูเขาไฟ Dieng ของอินโดนีเซีย คน 142 ที่หายใจไม่ออก เมื่อปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์เกือบบริสุทธิ์ ใน 1986 อ่างเก็บน้ำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ด้านล่างของทะเลสาบ Nyos ในแคเมอรูน ปะทุขึ้นฆ่าชาวบ้านในพื้นที่ 1,700 และสัตว์นับร้อย
วัวที่หายใจไม่ออกด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ในการระเบิดของ 1986 Lake Nyos USGS / Jack Lockwood
คาร์บอนไดออกไซด์ก็กำลังเคลื่อนไปรอบ ๆ แมมมอ ธ เมาน์เทนแคลิฟอร์เนียในจุดที่แมกมาลอยผ่านเปลือกโลกและแผงลอยที่ระดับความลึกตื้น คาร์บอนไดออกไซด์ในดินมีความเข้มข้นสูง ฆ่าได้มากกว่าต้นไม้ 100 เอเคอร์. นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อระบุและจำแนกลักษณะ เว็บไซต์อื่น ๆ บนบก ในกรณีที่การเปิดตัวดังกล่าวอาจเกิดขึ้น
มันมีความท้าทายมากขึ้นในการหาปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เก็บอยู่ในอ่างเก็บน้ำในมหาสมุทร พื้นที่กว้างใหญ่ของพื้นทะเลมีพื้นที่ของภูเขาไฟและปล่องระบายความร้อน แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้อะไรเลยเกี่ยวกับปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่สะสมอยู่ในหินและตะกอนรอบ ๆ ในมุมมองของฉันมีความจำเป็นเร่งด่วนในการศึกษาสภาพแวดล้อมทางทะเลที่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สะสมอยู่และจากนั้นประเมินว่าพวกเขามีความอ่อนไหวต่อการทำให้เกิดความไม่เสถียร
ภาวะโลกร้อนมหาสมุทรเพิ่มความเสี่ยง
นี่ไม่ใช่ความพยายามที่ควรเลื่อนออกไป มหาสมุทรของโลกกำลังร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วและแบบจำลองสภาพภูมิอากาศบอกว่าพวกมันจะอบอุ่นใกล้กับเสาเร็วที่สุด อุ้มน้ำอุ่นลงจากผิวน้ำ.
เมื่อน้ำอุ่นเหล่านี้จมลงสู่ด้านในของมหาสมุทรพวกมันจะถ่ายเทความร้อนส่วนเกินไปยังจุดที่แหล่งกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สามารถก่อตัวได้ ในที่สุดน้ำอุ่นก็จะทำให้ซีลผนึกไฮเดรตไม่เสถียรซึ่งกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์เหลวไว้
กระแสน้ำที่ไหลช้าและมีขนาดใหญ่มากที่เรียกว่าการไหลเวียนของเทอร์โมไลน์จะนำน้ำอุ่นไปยังบริเวณขั้วโลกของโลกที่ซึ่งมันเย็นตัวลงและจมลงสู่มหาสมุทรลึก Maphoto / Riccardo Pravettoni ผ่าน GRID-Arendal, CC BY-ND
หนึ่งในอ่างเก็บน้ำดังกล่าวเกิดขึ้นในมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตกทางตะวันตกของ รางน้ำโอกินาว่า ในทะเลจีนตะวันออก อุณหภูมิของน้ำด้านล่างในสถานที่นี้คือ 37 ถึง 39 องศาฟาเรนไฮต์ (3 ถึง 4 องศาเซลเซียส) ซึ่งหมายความว่าฝาไฮเดรตอยู่ในช่วงประมาณ 4-5 องศาเซลเซียสของจุดหลอมเหลว
ที่สำคัญของเหลวอุ่นอุ่นจากความร้อนจะเพิ่มขึ้นจากใต้อ่างเก็บน้ำคาร์บอนไดออกไซด์สู่พื้นผิว เมื่อมหาสมุทรยังคงอุ่นต่อไปความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างน้ำทะเลเย็นกับของเหลวอุ่นอุ่นจะลดลง สิ่งนี้จะทำให้ไฮเดรตบางลงจนถึงจุดที่จะไม่ทำให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เหลวหนีออกไปอีก
จนถึงปัจจุบันยังไม่มีการวิจัยเพื่อประเมินว่าอ่างเก็บน้ำคาร์บอนไดออกไซด์ในมหาสมุทรเหล่านี้มีความเสี่ยงต่ออุณหภูมิของมหาสมุทรที่สูงขึ้นหรือไม่ แต่บันทึกก่อนประวัติศาสตร์ของโลกแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าแหล่งกักเก็บทางธรณีวิทยาสามารถถูกทำให้เสถียร - และเมื่อเป็นเช่นนั้นมันจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศและภาวะโลกร้อน ในมุมมองของฉันนี้แสดงถึงความเสี่ยงที่ไม่รู้จักที่สำคัญที่ไม่สามารถละเว้น
เกี่ยวกับผู้เขียน
Lowell D. Stott ศาสตราจารย์ มหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย - Dornsife College of Letters, ศิลปะและวิทยาศาสตร์
บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.
หนังสือที่เกี่ยวข้อง
การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ: สิ่งที่ทุกคนจำเป็นต้องรู้
โดย Joseph Romm
ไพรเมอร์ที่จำเป็นสำหรับสิ่งที่จะเป็นปัญหาการกำหนดเวลาของเรา การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ: สิ่งที่ทุกคนต้องการรู้® เป็นภาพรวมที่ชัดเจนของวิทยาศาสตร์ความขัดแย้งและผลกระทบของโลกร้อน จาก Joseph Romm, หัวหน้าที่ปรึกษาวิทยาศาสตร์สำหรับ National Geographic ปีแห่งการมีชีวิตที่อันตราย ซีรีย์และหนึ่งใน "100 ผู้กำลังเปลี่ยนแปลงอเมริกา" ของโรลลิงสโตน เปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เสนอคำตอบที่เป็นมิตรกับผู้ใช้ทางวิทยาศาสตร์อย่างเข้มงวดกับคำถามที่ยากที่สุด (และโดยทั่วไปทางการเมือง) โดยรอบสิ่งที่นักอุตุนิยมวิทยาลอนนี่ ธ อมป์สันถือว่า "เป็นอันตรายและชัดเจนต่ออารยธรรม" วางจำหน่ายใน Amazon
การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ: ศาสตร์แห่งภาวะโลกร้อนและพลังงานรุ่นที่สองในอนาคตของเรา
โดย Jason Smerdon
รุ่นที่สองของ เปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เป็นแนวทางที่เข้าถึงได้และครอบคลุมเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังภาวะโลกร้อน ภาพประกอบอย่างประณีตข้อความจะมุ่งไปที่นักเรียนในหลากหลายระดับ Edmond A. Mathez และ Jason E. Smerdon ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ที่เน้นความเข้าใจของเราเกี่ยวกับระบบสภาพอากาศและผลของกิจกรรมของมนุษย์ต่อภาวะโลกร้อนของเรา Mathez และ Smerdon อธิบายถึงบทบาทที่ชั้นบรรยากาศและมหาสมุทร เล่นในสภาพภูมิอากาศของเราแนะนำแนวคิดของความสมดุลของรังสีและอธิบายการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดขึ้นในอดีต พวกเขายังให้รายละเอียดเกี่ยวกับกิจกรรมของมนุษย์ที่มีอิทธิพลต่อสภาพอากาศเช่นการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและละอองและการทำลายป่ารวมถึงผลกระทบของปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ วางจำหน่ายใน Amazon
วิทยาศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ: หลักสูตรภาคปฏิบัติ
โดยแบลร์ลีอลีนาแบชแมนน์
ศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ: หลักสูตรภาคปฏิบัติใช้ข้อความและกิจกรรมการปฏิบัติจริงสิบแปดประการ เพื่ออธิบายและสอนวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศวิธีที่มนุษย์มีความรับผิดชอบและสิ่งที่สามารถทำได้เพื่อชะลอหรือหยุดอัตราภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หนังสือเล่มนี้เป็นคู่มือที่สมบูรณ์และครอบคลุมเกี่ยวกับหัวข้อด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ วิชาที่กล่าวถึงในหนังสือเล่มนี้ประกอบด้วย: โมเลกุลส่งพลังงานจากดวงอาทิตย์เพื่อให้ความอบอุ่นกับบรรยากาศ, ก๊าซเรือนกระจก, ภาวะเรือนกระจก, ภาวะโลกร้อน, การปฏิวัติอุตสาหกรรม, ปฏิกิริยาการเผาไหม้, ปฏิกิริยาตอบสนอง, ความสัมพันธ์ระหว่างสภาพอากาศและสภาพภูมิอากาศ เก็บคาร์บอนการสูญพันธุ์การปล่อยคาร์บอนการรีไซเคิลและพลังงานทางเลือก วางจำหน่ายใน Amazon
จากสำนักพิมพ์:
การซื้อใน Amazon ไปเพื่อชดใช้ค่าใช้จ่ายในการนำคุณ InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, และ ClimateImpactNews.com ไม่มีค่าใช้จ่ายและไม่มีผู้โฆษณาที่ติดตามพฤติกรรมการท่องเว็บของคุณ แม้ว่าคุณจะคลิกที่ลิงค์ แต่อย่าซื้อผลิตภัณฑ์ที่เลือกเหล่านี้ แต่อย่างอื่นที่คุณซื้อในการเข้าชมครั้งเดียวกันบน Amazon จะจ่ายค่าคอมมิชชั่นให้เราเล็กน้อย ไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับคุณดังนั้นโปรดช่วยสนับสนุนด้วย นอกจากนี้คุณยังสามารถ ใช้ลิงค์นี้ ใช้กับ Amazon ได้ตลอดเวลาเพื่อให้คุณสามารถช่วยสนับสนุนความพยายามของเรา
