人間がわずか160年で地球の気候をどのように狂わせたか

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気候変動は、政治的にも地球上の生命の観点からも、現代の最も緊急な問題かもしれません。 地球規模の気候は公共の行動が必要な問題であるという認識が高まっています。

11,500 年間にわたって、大気中の二酸化炭素 (CO2) 濃度は 280 ppm (産業革命以前の「正常値」) 付近で推移し、平均表面温度は約 15°C でした。 産業革命以来、このレベルは継続的に上昇しており、410年には2018ppmに達しました。地球科学は、数十億年までの時間スケールに焦点を当てており、産業社会がいかに急激に変化し、地球の状況を変化させているかを極めて明らかにする独自の能力を備えています。気候。

気候、温室効果ガス、二酸化炭素2

地球の気候の主な原動力は太陽です。 私たちのスターは、平均 342 W/m の表面出力を実現します。2 年間(地球の 70 平方メートルあたりヘアドライヤーに相当する量)。 地球はこの量の約 15% を吸収し、残りを反射します。 これが唯一の気候メカニズムである場合、平均気温は -0°C (水の氷点下 15°C) になります。 人生はおそらく不可能でしょう。 幸いなことに、吸収されたエネルギーの一部は赤外線として再放射され、可視光とは異なり、大気中に存在する温室効果ガス (GHG) と相互作用して熱を地表に放射します。 この温室効果により、現在私たちの平均気温は約 XNUMX℃ に保たれています。

主な GHG は水蒸気とよく議論されている CO です。2。 二酸化炭素は温室効果全体の最大 30% を占め、水蒸気は約 70% を占めます。 CO2ただし、水蒸気にはない全体的な温暖化力があります。 大気中の水蒸気の滞留時間は非常に短く(数時間から数日)、その濃度は温度が上昇した場合にのみ増加します。 CO2 は大気中に 100 年間残留し、その濃度は温度だけで制御されるわけではありません。 CO2 したがって、できる トリガー 温暖化: COの場合2 濃度が増加すると、それ自体の傾向に関係なく、平均気温は上昇します。

カーボンシンク

したがって、大気中の CO がどのように変化するかを理解することが重要です。2 規制されている。 地質学的時間スケール (100,000 年以上) にわたって、火山ガスが主な CO 発生源です2、平均0.4億トンのCO2 年間 (0.4 GtCO2/y)。 でもCO2 大気中に無限に蓄積するだけではありません。 他の環境プロセスのおかげで出入りし、炭素シンクとして知られる貯留層に貯蔵されます。

たとえば、海には次のものがあります。 50回 大気よりも炭素の方が多いのです。 ただし、CO2 海洋に溶解した二酸化炭素は容易に大気中に放出されますが、二酸化炭素は地質吸収源のみに保持されます。2 地質学的時間スケールでは大気圏から離れています。

簡略化された地質学的炭素循環。 シンク(黒色)は有機物の沈降と炭酸塩の変質合成カップリングを示しています。 彼らは(灰色の)発生源に反対しています。4億年以上にわたる火山と、150年間にわたる熱産業の人間活動です。 G.パリス

最初の地質シンクは堆積性有機物です。 生物には大気中のCOから作られた有機炭素が含まれています2   光合成、そして死んだ生物は海底、湖、沼地に送られることがよくあります。 したがって、膨大な量の有機炭素が時間の経過とともに海洋および大陸の堆積物に蓄積し、その一部は最終的に化石燃料(石油、ガス、石炭)に変換されます。

石灰質岩は XNUMX 番目の地質炭素吸収源です。 花崗岩や玄武岩などの岩石は、 風化しました 地表水によってカルシウムと重炭酸イオンが海に洗い流されます。 海洋生物はこれらを使用して、炭酸カルシウムでできた硬い部分を構築します。 炭酸カルシウムは海底に堆積すると、最終的には石灰石として隔離されます。

推定値に応じて、これら XNUMX つのシンクを組み合わせると、次のものが含まれます。 50,000万回~100,000万回 現在の大気よりも炭素が多い。

地球の大気の変遷

COの量2 地球の大気中の変化は大きく変化しています。 数十年にわたる研究により、地球が完全に形成された後に始まる歴史の主要な線を描くことができます。 4.4億年前.

地球の 初期の雰囲気 COが非常に豊富でした2 (現代レベルの最大 10,000 倍)、酸素 (O2)が少なかったです。 始生代 (3.8 億年から 2.5 億年前) に、生命が初めて繁栄し、最初の大陸が形成されました。 風化によりCOが排出され始めた2 大気圏外。 光合成の発達は大気中のCO削減に貢献2、Oを上げながら2 期間中のレベル 大酸素化イベント、約2.3億年前。 CO2 濃度は産業革命前のレベルの「わずか」20~100倍にまで下がり、地球の最初期の濃度に戻ることは決してなかった。

XNUMX億年後、炭素循環は変化しました。 デボン紀後期から石炭紀前期にかけて (約350億XNUMX万年前)、CO2 集中力があった 1,000ppm。 哺乳類は存在しませんでした。 リグニンを合成できる維管束植物はデボン紀に出現し、広まりました。 リグニン 微生物分解に耐性のある分子であり、これにより大量の有機炭素ストックが石炭として数百万年にわたって蓄積されることが可能になりました。 ヘルシニア山脈の風化(その痕跡はフランスの中央高地や米国のアパラチア山脈で見られます)と組み合わされて、有機炭素の埋没が大気中の二酸化炭素を引き出しました。2 現在と同等(またはそれ以下)のレベルまで引き下げられ、 大氷河時代 320億280万年前からXNUMX億XNUMX万年前の間。

ジャワ島のブロモ火山の噴火(2011年)。 地質学的時間スケールでは、火山は CO₂ サイクルに役割を果たします。 マルク・ゼグラ/アンスプラッシュ

しかし、ジュラ紀の終わり(145億XNUMX万年前)までに、振り子は揺れ始めました。 恐竜が地球を支配し、哺乳類が進化し、地殻変動が活発になり、パンゲア(最後の超大陸)が誕生しました。 引き裂かれた。 CO2 増加した、に 500~2,000ppm、そして高いレベルを維持し、温暖な温室気候を100億年間維持しました。

55万年以降、地球はCOとして冷却されました2 減少した、特にヒマラヤの隆起とその後の風化と有機炭素の堆積の増加に続きます。 進化は続き、ヒト科の出現も 7万年前。 2.6万年後、地球は、地球の軌道パラメータによって導かれ、短期的な炭素循環によって増幅された定期的なペースでの氷期と間氷期の交代を特徴とする新しい状態に入った。 CO2 地球は間氷期の最新段階に入った 11,500 年前に産業革命前のレベルに達しました。

新しい物語: 産業革命

19 世紀まで、大気中の炭素と地球の気候の物語は、地質学、生物学、進化の物語でした。 この物語は、産業革命後、現生人類 (ホモサピエンス)、おそらく登場したのは誰ですか? 300,000万年前、大規模な化石燃料の抽出と燃焼を開始しました。

1950 年までに CO の添加2 すでに化石燃料の燃焼によって大気中へ放出されていました。 実績のあるビア 炭素同位体の特徴 のCO2 分子(として知られている) 「スエス」効果)。 1970 年代後半までに、気候科学者は次のような現象を観察しました。 全体の温度がより暖かくなる方向へ急速に変化する。 1988年に設立されたIPCCは、2012年に平均気温が0.9℃上昇したことを示しました。 1901年以来。 この変化は、平均気温が 6 年間で約 7,000℃上昇した最後の退氷期と比較すると控えめに見えるかもしれませんが、少なくとも 10 倍の速さです。

平均気温は上昇し続けており、太陽活動や火山活動などの自然パラメータでは、このような急速な温暖化を説明できません。 原因は明らかに人間による大気への温室効果ガスの添加です。 高所得国 COを最も多く排出する2 住民あたり。

私たちの物語はどのように終わるのでしょうか?

工業社会は 25 年間で地球の化石燃料の約 160% を燃焼させ、炭素を貯蔵する自然の流れを突然逆転させて大気から遠ざけました。 この新しい人間が生成したフラックスは、代わりに 追加 年間 28 Gt の CO₂、火山の50倍です。 自然の地質学的隔離では大気中の COXNUMX を補うことができません。2 上昇し続けます。

  結果 異常気象、海面上昇、氷河の後退、海洋酸性化、生態系の破壊と絶滅など、それらは差し迫っていて、数多く、そして悲惨です。 地球自体は他の大災害を生き延びてきました。 現在の温暖化は多くの種の適応能力を上回っていますが、生命は存続します。 危機に瀕しているのは地球ではない。 むしろ、それは人間社会の将来と現在の生態系の保存です。

地球科学は、私たちの行動や化石燃料の消費に必要な変化を考えるための解決策を提供することはできませんが、現在の地球温暖化に関する知識と集団的認識に貢献することは可能ですし、貢献しなければなりません。


我々は感謝 モーガン・フェイヘイ 英語のテキストに関する彼女の貴重な助けに感謝します。会話

著者: ギョーム・パリ、Géochimiste、CNRS au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy、 ロレーヌ大学 & ピエール=アンリ・ブラード、地質クロノローグと古気候学、CNRS Chargé de recherches – Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (ナンシー) および Laboratoire de glaciologie (ブリュッセル)、 ロレーヌ大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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