Il cambiamento climatico potrebbe essere la questione più urgente dei nostri giorni, sia politicamente che in termini di vita sulla Terra. Sta crescendo la consapevolezza che il clima globale è una questione di azione pubblica.

Per 11,500 anni, l'anidride carbonica atmosferica (CO₂) le concentrazioni si sono aggirate intorno ai 280 ppm (la “normale” preindustriale), con una temperatura superficiale media intorno ai 15 ° C. Dalla rivoluzione industriale, questo livello è aumentato continuamente, raggiungendo 410 ppm nel 2018. Le geoscienze, con la loro attenzione su scale temporali fino a miliardi di anni, sono dotate di strumenti unici per rendere estremamente chiaro come le società industriali sono cambiate e stanno cambiando la Terra clima.

Clima, gas serra e CO₂

Il motore principale del clima terrestre è il sole. La nostra stella offre una potenza superficiale media di 342 W / m² all'anno (all'incirca quello di un asciugacapelli per ogni metro quadrato del pianeta). La Terra assorbe circa il 70% di questo e riflette il resto. Se questo fosse l'unico meccanismo climatico, la temperatura media sarebbe -15 ° C (sotto il punto di congelamento dell'acqua, 0 ° C). La vita sarebbe probabilmente impossibile. Fortunatamente, parte dell'energia assorbita viene riemessa come radiazione infrarossa, che, a differenza della luce visibile, interagisce con i gas serra (GHG) presenti nell'atmosfera per irradiare calore verso la superficie terrestre. Questo effetto serra attualmente mantiene la nostra temperatura media intorno a 15 ° C.

I GHG primari sono il vapore acqueo e il CO molto dibattuto₂. Il biossido di carbonio contribuisce al 30% dell'effetto serra totale, il vapore acqueo fornisce circa il 70%. CO₂, tuttavia, ha un potere di riscaldamento complessivo che il vapore acqueo non ha. Il vapore acqueo nell'atmosfera ha un tempo di permanenza molto breve (da ore a giorni) e la sua concentrazione può aumentare solo se la temperatura aumenta. CO₂ indugia nell'atmosfera per gli anni 100 e la sua concentrazione non è controllata esclusivamente dalla temperatura. CO₂ è quindi in grado di innescare riscaldamento: se CO₂ la concentrazione aumenta, la temperatura media, indipendentemente dalla sua tendenza, aumenterà.

Pozzi di carbonio

È quindi fondamentale capire come CO atmosferico₂ è regolato Oltre i tempi geologici (100,000 + anni), i gas vulcanici sono la fonte primaria di CO₂, con una media di 0.4 miliardi di tonnellate di CO₂ all'anno (0.4 GtCO₂/ Y). Ma CO₂ non si accumula all'infinito nell'atmosfera. Flussa dentro e fuori grazie ad altri processi ambientali e viene immagazzinato in serbatoi noti come pozzi di assorbimento del carbonio.

L'oceano, per esempio, contiene 50 volte più carbonio rispetto all'atmosfera. Tuttavia, CO₂ dissolto nell'oceano può facilmente essere rilasciato verso l'atmosfera, mentre solo i pozzi geologici mantengono il CO₂ lontano dall'atmosfera su tempi geologici.

Il primo sink geologico è materia organica sedimentaria. Gli organismi viventi contengono carbonio organico costruito dalla CO atmosferica₂ attraverso fotosintesie gli organismi morti vengono spesso inviati sul fondo dell'oceano, dei laghi e delle paludi. Immense quantità di carbonio organico si accumulano così nel tempo in sedimenti marini e continentali, alcuni dei quali vengono infine trasformati in combustibili fossili (petrolio, gas e carbone).

Le rocce calcaree sono il secondo deposito geologico del carbonio. Rocce come graniti o basalti sono intemperie dalle acque superficiali, lavando via ioni di calcio e bicarbonato verso l'oceano. Gli organismi marini li usano per costruire parti dure fatte di carbonato di calcio. Quando viene depositato sul fondo dell'oceano, il carbonato di calcio viene infine sequestrato come calcare.

A seconda delle stime, questi due sink combinati contengono Da 50,000 a 100,000 volte più carbonio rispetto all'atmosfera attuale.

L'atmosfera terrestre nel tempo

La quantità di CO₂ nell'atmosfera terrestre è variata ampiamente. Decenni di ricerca ci consentono di tracciare le linee principali della storia a partire dalla piena formazione della Terra 4.4 miliardi di anni fa.

Terra atmosfera precoce era estremamente ricco di CO₂ (fino a 10,000 volte i livelli moderni), mentre l'ossigeno (O₂) era scarsa. Durante l'Archeano (da 3.8 a 2.5 miliardi di anni fa), la vita è fiorita per la prima volta, si sono formati i primi continenti. Gli agenti atmosferici hanno iniziato a tirare CO₂ fuori dall'atmosfera. Lo sviluppo della fotosintesi ha contribuito a ridurre la CO atmosferica₂, mentre elevando O₂ livelli durante il Grande evento di ossigenazione, circa 2.3 miliardi di anni fa. CO₂ la concentrazione è scesa "solo" da 20 a 100 volte il livello preindustriale, per non tornare mai alla concentrazione dei primi eoni della Terra.

Due miliardi di anni dopo, il ciclo del carbonio è cambiato. Verso la fine del Devoniano-presto Carbonifero (circa 350 milioni di anni fa), CO₂ la concentrazione era intorno 1,000 ppm. I mammiferi non esistevano. Le piante vascolari in grado di sintetizzare la lignina sono apparse durante il Devoniano e si sono diffuse. La lignina è una molecola resistente al degrado microbico che ha permesso a enormi riserve di carbonio organico di accumularsi come carbone per milioni di anni. In combinazione con le intemperie della gamma ercinica (le cui tracce si trovano nel Massiccio Centrale della Francia o negli Appalachi negli Stati Uniti), la sepoltura del carbonio organico tirò CO atmosferica₂ fino a livelli simili (o inferiori a) di oggi e generati a maggiore era glaciale tra 320 e 280 milioni di anni fa.

Alla fine del Giurassico (145 milioni di anni fa), tuttavia, il pendolo aveva oscillato. I dinosauri hanno dominato la Terra, i mammiferi si sono evoluti, l'attività tettonica è aumentata e Pangea (l'ultimo supercontinente) squarciato. Sorgenti laser CO₂ aumentato, a Da 500 a 2,000 ppm, ed è rimasto a livelli elevati, mantenendo un clima caldo in serra per 100 milioni di anni.

Da 55 milioni di anni, la Terra si è raffreddata come CO₂ diminuita, in particolare dopo l'innalzamento dell'Himalaya e un successivo aumento degli agenti atmosferici e della sedimentazione del carbonio organico. L'evoluzione continua con l'apparizione degli ominidi 7 milioni di anni fa. A 2.6 milioni di anni, la Terra è entrata in un nuovo stato caratterizzato da un'alternanza di periodi glaciali e interglaciali a un ritmo regolare guidato dai parametri orbitali della Terra e amplificato dal ciclo del carbonio a più breve termine. CO₂ ha raggiunto il suo livello preindustriale 11,500 anni fa, quando la Terra è entrata nell'ultimo stadio interglaciale.

Una nuova storia: la rivoluzione industriale

Fino al 19th secolo, la storia del carbonio atmosferico e del clima terrestre era una storia di geologia, biologia ed evoluzione. Quella storia è cambiata drasticamente in seguito alla Rivoluzione industriale, quando gli umani moderni (Homo sapiens), che probabilmente è apparso 300,000 anni fa, iniziò a estrarre e bruciare combustibili fossili su vasta scala.

Con 1950, l'aggiunta di CO₂ all'atmosfera attraverso la combustione di combustibili fossili era già comprovata, Tramite la firma isotopica del carbonio di laser CO₂ molecole (noto come il Effetto "Suess"). Alla fine degli 1970, gli scienziati del clima hanno osservato a deriva rapida verso temperature globali più calde. L'IPCC, creato nel 1988, ha mostrato nel 2012 che la temperatura media era aumentata di 0.9 ° C dal 1901. Quel cambiamento potrebbe sembrare modesto rispetto all'ultima deglaciazione, quando la temperatura media è aumentata di circa 6 ° C in 7,000 anni, ma è almeno 10 volte più veloce.

La temperatura media continua a salire e parametri naturali come l'attività solare o il vulcanismo non possono spiegare un riscaldamento così rapido. La causa è l'aggiunta inequivocabilmente umana di GHG all'atmosfera, e paesi ad alto reddito emettere il maggior numero di CO₂ per abitante

Come finirà la nostra storia?

Le società industriali hanno bruciato circa il 25% dei combustibili fossili della Terra entro 160 anni e hanno improvvisamente invertito un flusso naturale che immagazzinava carbonio lontano dall'atmosfera. Questo nuovo flusso generato dall'uomo è invece l'aggiunta di 28 Gt di CO₂ all'anno, 50 volte più dei vulcani. Il sequestro geologico naturale non può compensare la CO atmosferica₂ continua a crescere.

I conseguenze sono imminenti, numerosi e terribili: eventi meteorologici estremi, innalzamento del livello del mare, ritirata dei ghiacciai, acidificazione degli oceani, perturbazioni ed estinzioni dell'ecosistema. La Terra stessa è sopravvissuta ad altre catastrofi. Sebbene l'attuale riscaldamento supererà la capacità di adattamento di molte specie, la vita continuerà. Non è in gioco il pianeta. Invece, è il futuro delle società umane e la conservazione degli attuali ecosistemi.

Mentre le scienze della Terra non possono fornire soluzioni per pensare ai cambiamenti necessari nel nostro comportamento e consumo di combustibili fossili, possono e devono contribuire alla conoscenza e alla consapevolezza collettiva dell'attuale riscaldamento globale.

Ringraziamo Morgan Fahey per il suo aiuto inestimabile con il testo inglese.

Autori: Guillaume Paris, Géochimiste, incaricato della ricerca del CNRS al Centre of recherches pétrographiques and géochimiques de Nancy, Université de Lorraine ed Pierre-Henri Blard, Géochronologue et paléoclimatologue, chargé de recherches CNRS - Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (Nancy) e Laboratoire de glaciologie (Bruxelles), Université de Lorraine

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.