قطرات ترتفع من تنفيس الشمبانيا في قاع المحيط في جزر ماريانا. تحتوي سوائل التنفيس من الموقع على ثاني أكسيد الكربون المذاب. NOAA المحيط إكسبلورر

مع تزايد القلق بشأن التغير المناخي الذي يحدثه الإنسان ، ينظر العديد من العلماء إلى الوراء عبر تاريخ الأرض إلى الأحداث التي يمكن أن تلقي الضوء على التغيرات التي تحدث اليوم. إن تحليل كيفية تغير النظام المناخي للكوكب في الماضي يحسن فهمنا لكيفية تصرفه في المستقبل.

يتضح الآن من هذه الدراسات أن أحداث الاحتباس الحراري المفاجئة هي بنيت في نظام المناخ الأرض. لقد حدثت عندما تسببت الاضطرابات في تخزين الكربون على سطح الأرض في إطلاق غازات الدفيئة في الغلاف الجوي. واحدة من التحديات الكبرى ل علماء المناخ مثلي هو تحديد من أين جاءت هذه الإصدارات قبل أن يتواجد البشر ، وما الذي أثارها. الأهم من ذلك ، نريد أن نعرف ما إذا كان مثل هذا الحدث يمكن أن يحدث مرة أخرى.

في دراسة نشرت مؤخرا ، زملائي كاتي حرازين, نادين كروبينسكي واكتشفت أنه في نهاية العصر الجليدي الأخير ، منذ حوالي 20,000 ، كان ثاني أكسيد الكربون صدر في المحيط من الخزانات الجيولوجية تقع في قاع البحر عندما بدأت المحيطات في التدفئة.

هذا الاكتشاف هو تغيير لعبة محتمل. يمكن أن تتزعزع خزانات الكربون التي تحدث بشكل طبيعي في المحيط الحديث ، مما قد يؤدي إلى تأثيرات خطيرة على محيطات الأرض ومناخها.

تدور الأرض بين العصور الجليدية (النقاط المنخفضة) والفترات الجليدية الدافئة على مدار الأعوام الماضية من 800,000. لكن الاحتباس الحراري الحالي يحدث بشكل أسرع بكثير من أحداث الاحتباس الحراري السابقة. وكالة ناسا

الماضي هو مقدمة

واحدة من أفضل الأمثلة المعروفة للاحتباس الحراري الناجم عن إطلاق الكربون الجيولوجي هو Paleocene-Eocene Thermal Maximum، أو PETM ، حدث رئيسي للاحتباس الحراري حدث منذ حوالي 55 مليون عام. خلال فترة PETM ، ارتفعت درجة حرارة الأرض من 9 إلى 16 درجة فهرنهايت (من 5 إلى 9 درجة مئوية) خلال حوالي 10,000 عام.

علماء المناخ الآن النظر في أن PETM التناظرية للتغيرات البيئية التي تجري اليوم. حدث PETM على مدى فترة أطول ودون تدخل بشري ، لكنه يظهر أن هناك عدم استقرار متأصل في نظام المناخ إذا تم إطلاق الكربون من الخزانات الجيولوجية بسرعة.

يعرف العلماء أيضًا أن مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ارتفعت بسرعة في نهاية كل من العصور الجليدية المتأخرة العصر الجليدي، مما يساعد على تدفئة المناخ. خلال أحدث حلقة احترار ، منذ سنوات 17,000 ، ارتفعت درجة حرارة الأرض من 9 إلى 13 من درجات فهرنهايت (من 5 إلى 7 درجة مئوية).

قام الباليوسين-أيوسين الحراري الأقصى بتسخين الكوكب بشكل مثير لدرجة أن الغابات الاستوائية المطيرة امتدت شمالًا إلى القطب الشمالي.

{vembed Y = ldLBoErAhz4}

ومع ذلك ، فشلت المئات من الدراسات العلمية في تحديد سبب الزيادات السريعة في ثاني أكسيد الكربون والتي أنهت كل عصر جليدي. يتفق الباحثون على أن المحيط يجب أن يشارك لأنه يعمل كمكثف كربوني كبير ، تنظيم كمية الكربون الموجودة في الغلاف الجوي. لكنهم ما زالوا يبحثون عن أدلة لفهم ما يؤثر على كمية الكربون في المحيط أثناء التغيرات المناخية المفاجئة.

البحيرات في قاع المحيط

على مدار العقدين الماضيين ، اكتشف علماء المحيطات أن هناك خزانات من ثاني أكسيد الكربون السائل والصلب تتراكم في قاع المحيط ، داخل الصخور والرسوبيات على هامش النشط. الفتحات الحرارية المائية. في هذه المواقع ، تلتقي الصهارة البركانية من داخل الأرض بالمياه الساخنة ، وتنتج أعمدة من السوائل الغنية بثاني أكسيد الكربون التي تتسرب عبر الشقوق الموجودة في قشرة الأرض ، وتنتقل إلى أعلى نحو السطح.

عندما يلتقي عمود من هذا السائل بماء البحر البارد ، يمكن أن يتجمد ثاني أكسيد الكربون إلى شكل يسمى هيدرات. تشكل الهيدرات غطاءًا يحبس ثاني أكسيد الكربون داخل الصخور والرواسب ويمنعه من الدخول إلى المحيط. ولكن في درجات حرارة أعلى من درجة 48 فهرنهايت (9 درجة مئوية) تقريبًا ، ستذوب الهيدرات ، وتطلق سائل ثاني أكسيد الكربون الطافي أو ثاني أكسيد الكربون الغازي مباشرةً في المياه المغطاة.

وقد وثق العلماء حتى الآن خزانات ثاني أكسيد الكربون السائل وهيدرات في غرب المحيط الهادئ بالقرب من تايوان وفي بحر ايجه. في المياه الضحلة ، حيث تكون درجات حرارة المحيط أكثر دفئًا والضغط أقل ، لاحظ الباحثون ثاني أكسيد الكربون النقي المنبعثة مباشرة من الرواسب كغاز وترتفع إلى سطح المحيط.

تنشأ فقاعات ثاني أكسيد الكربون النقية تقريبًا من الرواسب التي تغطي نظامًا مائيًا نشطًا في المحيط الهادئ الغربي. صور روي برايس ، بإذن من جان آميند, CC BY-ND

بطاقة المناخ البرية

هذه الاكتشافات تغير فهم العلماء لنظام الكربون البحري. لم يدرج علماء المناخ خزانات الكربون في أعماق البحار في النماذج الحالية التي تستكشف الآثار المحتملة للاحترار في المستقبل ، لأن القليل معروف عن حجم وتوزيع مصادر الكربون هذه.

في الواقع ، لا توجد بيانات تقريبًا توثق كمية ثاني أكسيد الكربون التي يتم إطلاقها حاليًا من هذه الخزانات في المحيط. وهذا يجعل التاريخ الجيولوجي مهمًا للغاية: فهو يؤكد أن هذه الأنواع من الخزانات لديها القدرة على إطلاق كميات هائلة من الكربون عندما تكون مضطربة.

كما تم تحديد خزانات الكربون المماثلة في البيئات الأرضية. في 1979 ، بركان دينج الإندونيسي اختنق 142 الناس عندما صدر ثاني أكسيد الكربون النقي تقريبا. في 1986 ، خزان ثاني أكسيد الكربون في قاع بحيرة نيوس في الكاميرون يثروقتل 1,700 القرويين المحليين ومئات الحيوانات.

بقرة اختنقها ثاني أكسيد الكربون في ثوران بحيرة 1986. هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية / جاك لوكوود

ينفجر ثاني أكسيد الكربون أيضًا حول ماموث ماونتن ، كاليفورنيا ، في الأماكن التي ترتفع فيها الصهارة من خلال قشرة الأرض والأكشاك على أعماق ضحلة. تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون في التربة لديها قتل أكثر من 100 فدان من الأشجار. العلماء يعملون على تحديد وتوصيف مواقع أخرى على الأرض حيث يمكن أن تحدث مثل هذه الإصدارات.

من الأصعب بكثير تحديد كمية ثاني أكسيد الكربون المخزنة في خزانات المحيط. تحتوي المناطق الشاسعة في قاع البحر على مواقع للبركان النشط والتنفيس الحراري المائي ، لكن العلماء لا يعرفون شيئًا تقريبًا عن كمية تراكم ثاني أكسيد الكربون في الصخور والرواسب المحيطة. في رأيي ، هناك حاجة ملحة لدراسة البيئات البحرية التي يحتمل أن يتراكم فيها ثاني أكسيد الكربون ، ومن ثم تقييم مدى تعرضها لزعزعة الاستقرار.

المحيطات الاحترار ، وزيادة خطر

هذا ليس مسعى يجب تأجيله. ترتفع درجة حرارة محيطات الأرض بسرعة ، وتتنبأ نماذج المناخ بأنها ستزيد درجات الحرارة بشكل أسرع بالقرب من القطبين ، حيث تتشكل التيارات العميقة التي حمل مياه الاحترار لأسفل من السطح.

عندما تغرق هذه المياه الدافئة في داخل المحيط ، فإنها تنقل الحرارة الزائدة نحو المواقع التي يمكن أن تتشكل فيها خزانات ثاني أكسيد الكربون. هذه المياه الدافئة ستؤدي في النهاية إلى زعزعة استقرار أختام الهيدرات التي تبقي ثاني أكسيد الكربون السائل محاصرين.

يحمل تيار بطيء كبير جدًا يسمى الدورة الدموية الحرارية المياه الدافئة إلى المناطق القطبية للأرض ، حيث يبرد ويغرق في المحيطات العميقة. مابوتو / ريكاردو برافتوني عبر GRID-Arendal, CC BY-ND

واحد من هذه الخزانات يحدث في غرب المحيط الهادئ غرب أوكيناوا الحوض الصغير في بحر الصين الشرقي. تكون درجة حرارة المياه السفلية في هذا الموقع من 37 إلى 39 درجة فهرنهايت (3 إلى 4 درجة مئوية) ، مما يعني أن غطاء الهيدرات يقع في حدود 4-5 درجة مئوية من نقطة الانصهار.

الأهم من ذلك أن السوائل الحرارية المائية ترتفع من أسفل خزان ثاني أكسيد الكربون باتجاه السطح. مع استمرار ارتفاع درجة حرارة المحيطات ، سينخفض ​​الفرق في درجة الحرارة بين مياه المحيط الباردة والسوائل الحرارية المائية الأكثر دفئًا. سيؤدي ذلك إلى انحشار الهيدرات ، وربما إلى درجة لم يعد يمنع ثاني أكسيد الكربون السائل من الفرار.

لم يتم إجراء أي بحث حتى الآن لتقييم ما إذا كانت خزانات ثاني أكسيد الكربون في المحيط معرضة لارتفاع درجات حرارة المحيط. لكن سجل الأرض قبل التاريخ يوضح بوضوح أن الخزانات الجيولوجية يمكن زعزعة استقرارها - وعندما تكون كذلك ، فإنها تؤدي إلى زيادات سريعة في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي والاحتباس الحراري. في رأيي ، يمثل هذا مخاطرة مهمة غير معروفة ولا يمكن تجاهلها.

نبذة عن الكاتب

لويل د. ستوت ، أستاذ ، جامعة جنوب كاليفورنيا - كلية دورنسي للفنون والآداب والعلوم

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ

تغير المناخ: ما يحتاج الجميع إلى معرفته

جوزيف روم
التمهيدي الأساسي على ما سيكون موضوع تعريف عصرنا ، تغير المناخ: ما يحتاج الجميع إلى معرفته هي نظرة عامة واضحة على العلوم والصراعات والآثار المترتبة على كوكبنا الدافئ. من جوزيف روم ، كبير مستشاري العلوم في ناشيونال جيوغرافيك سنوات من العيش تحت الخطر سلسلة واحدة من "الناس 100 الذين يغيرون أمريكا" في رولينج ستون تغير المناخ يقدم إجابات سهلة الاستخدام وصارمة من الناحية العلمية على أصعب الأسئلة (وأكثرها تسييسًا) المحيطة بما اعتبره عالم المناخ لوني تومبسون "خطرًا واضحًا وحاضرًا على الحضارة". متاح في أمازون

تغير المناخ: علم الاحترار العالمي ومستقبل طاقتنا الطبعة الثانية

بقلم جيسون سميردون
هذه الطبعة الثانية من تغير المناخ هو دليل يمكن الوصول إليها وشاملة للعلوم وراء الاحتباس الحراري. يتضح بشكل رائع ، يتم توجيه النص نحو الطلاب في مجموعة متنوعة من المستويات. يقدم كل من إدموند ماثيز وجايسون سميردون مقدمة واسعة ومفيدة للعلم الذي يقوم عليه فهمنا لنظام المناخ وتأثيرات النشاط البشري على ارتفاع حرارة كوكبنا. يصف ماثيز وسميردون الأدوار التي يقوم بها الغلاف الجوي والمحيطات. لعب في مناخنا ، وإدخال مفهوم توازن الإشعاع ، وشرح التغيرات المناخية التي حدثت في الماضي. كما أنها توضح بالتفصيل الأنشطة البشرية التي تؤثر على المناخ ، مثل انبعاثات غازات الدفيئة والهباء الجوي وإزالة الغابات ، وكذلك آثار الظواهر الطبيعية.  متاح في أمازون

علم تغير المناخ: دورة تدريبية عملية

بقلم بلير لي ، ألينا باخمان
يستخدم علم تغير المناخ: دورة تدريبية عملية النص و 18 نشاطًا عمليًا لشرح وتعليم علم الاحترار العالمي وتغير المناخ ، وكيف يتحمل البشر المسؤولية ، وما الذي يمكن فعله لإبطاء أو إيقاف معدل الاحترار العالمي وتغير المناخ. هذا الكتاب هو دليل كامل وشامل لموضوع بيئي أساسي. تشمل الموضوعات التي يتناولها هذا الكتاب ما يلي: كيف تنقل الجزيئات الطاقة من الشمس لتسخين الغلاف الجوي ، وغازات الدفيئة ، وتأثير الاحتباس الحراري ، والاحتباس الحراري ، والثورة الصناعية ، ورد فعل الاحتراق ، وحلقات التغذية الراجعة ، والعلاقة بين الطقس والمناخ ، وتغير المناخ ، أحواض الكربون ، الانقراض ، بصمة الكربون ، إعادة التدوير ، والطاقة البديلة. متاح في أمازون

من الناشر:
عمليات الشراء على موقع أمازون تذهب لتحمل تكلفة جلبك InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, و ClimateImpactNews.com دون أي تكلفة ودون المعلنين الذين يتتبعون عادات التصفح الخاصة بك. حتى إذا قمت بالنقر فوق رابط ولكنك لا تشتري هذه المنتجات المحددة ، فإن أي شيء آخر تشتريه في هذه الزيارة نفسها على Amazon يدفع لنا عمولة صغيرة. لا توجد تكلفة إضافية عليك ، لذا يرجى المساهمة في هذا الجهد. بامكانك ايضا استخدام هذا الرابط لاستخدامه في Amazon في أي وقت حتى تتمكن من المساعدة في دعم جهودنا.