El cambio climático podría ser el tema más urgente de nuestros días, tanto en lo político como en términos de la vida en la Tierra. Existe una creciente conciencia de que el clima global es un asunto de acción pública.
Durante 11,500 años, el dióxido de carbono atmosférico (CO2) las concentraciones rondaron las 280 ppm (la "normal" preindustrial), con una temperatura superficial promedio de alrededor de 15 ° C. Desde la Revolución Industrial, este nivel ha aumentado continuamente, alcanzando 410 ppm en 2018. Las geociencias, con su enfoque en escalas de tiempo de hasta miles de millones de años, están equipadas de manera única para dejar en claro cuán abruptamente las sociedades industriales han cambiado y están cambiando la Tierra. clima.
Clima, gases de efecto invernadero y CO.2
El motor principal del clima de la Tierra es el sol. Nuestra estrella ofrece una potencia superficial promedio de 342 W / m2 por año (aproximadamente la de un secador de pelo por cada metro cuadrado del planeta). La Tierra absorbe alrededor de 70% de esto y refleja el resto. Si este fuera el único mecanismo climático, la temperatura promedio sería de -15 ° C (por debajo del punto de congelación del agua, 0 ° C). La vida probablemente sería imposible. Afortunadamente, parte de la energía absorbida se vuelve a emitir como radiación infrarroja, que, a diferencia de la luz visible, interactúa con los gases de efecto invernadero (GEI) presentes en la atmósfera para irradiar calor hacia la superficie de la Tierra. Este efecto invernadero actualmente mantiene nuestra temperatura promedio en torno a 15 ° C.
Los GEI primarios son el vapor de agua y el muy debatido CO2. El dióxido de carbono contribuye hasta el 30% del efecto invernadero total, el vapor de agua proporciona aproximadamente el 70%. CO2Sin embargo, tiene un poder de calentamiento general que el vapor de agua no tiene. El vapor de agua en la atmósfera tiene un tiempo de residencia muy corto (de horas a días) y su concentración puede aumentar solo si la temperatura aumenta. CO2 Permanece en la atmósfera durante 100 años y su concentración no se controla únicamente por la temperatura. CO2 es así capaz de detonante calentamiento: si CO2 aumenta la concentración, la temperatura media, independientemente de su propia tendencia, aumentará.
Sumideros de carbono
Por lo tanto, es crucial entender cómo el CO atmosférico2 esta regulado En escalas de tiempo geológicas (100,000 + años), los gases volcánicos son la principal fuente de CO2, con un promedio de 0.4 mil millones de toneladas de CO2 por año (0.4 GtCO2/ y). Pero CO2 no se acumula sin cesar en la atmósfera. Fluye hacia adentro y hacia afuera gracias a otros procesos ambientales, y se almacena en depósitos conocidos como sumideros de carbono.
El océano, por ejemplo, contiene 50 veces Más carbono que la atmósfera. Sin embargo, CO2 disuelto en el océano puede ser fácilmente liberado hacia la atmósfera, mientras que solo los sumideros geológicos mantienen el CO2 Lejos de la atmósfera en escalas de tiempo geológicas.
El primer sumidero geológico es materia orgánica sedimentaria. Los organismos vivos contienen carbono orgánico construido a partir de CO atmosférico.2 a fotosíntesisy los organismos muertos a menudo se envían al fondo del océano, lagos y pantanos. De este modo, se acumulan cantidades inmensas de carbono orgánico en los sedimentos marinos y continentales, algunos de los cuales eventualmente se transforman en combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón).
Las rocas calcáreas son el segundo sumidero geológico de carbono. Rocas como los granitos o basaltos son capeado por las aguas superficiales, lavando el calcio y los iones de bicarbonato del océano. Los organismos marinos utilizan estos para construir partes duras hechas de carbonato de calcio. Cuando se deposita en el fondo del océano, el carbonato de calcio es finalmente secuestrado como piedra caliza.
Dependiendo de las estimaciones, estos dos sumideros combinados contienen 50,000 a 100,000 veces Más carbono que la atmósfera actual.
La atmósfera de la tierra a través del tiempo.
La cantidad de CO2 En la atmósfera terrestre ha variado mucho. Décadas de investigación nos permiten trazar las líneas principales de la historia a partir de la formación completa de la Tierra. 4.4 mil millones de años.
De la tierra ambiente temprano era extremadamente rico en CO2 (hasta 10,000 veces los niveles modernos), mientras que el oxígeno (O2) era escasa. Durante el Arcaico (hace 3.8 a 2.5 millones de años), la vida floreció por primera vez, los primeros continentes se formaron. La meteorización comenzó a tirar de CO2 Fuera de la atmósfera. El desarrollo de la fotosíntesis contribuyó a disminuir el CO atmosférico.2, mientras elevas a O2 niveles durante el Gran evento de oxigenación, hace unos 2.3 millones de años. CO2 la concentración cayó a "sólo" de 20 a 100 veces el nivel preindustrial, para nunca volver a la concentración de los primeros eones de la Tierra.
Dos mil millones de años después, el ciclo del carbono cambió. Hacia el finado Devónico-Temprano Carbonífero (hace aproximadamente 350 millones de años), CO2 la concentración estaba alrededor 1,000 ppm. Los mamíferos no existían. Las plantas vasculares capaces de sintetizar lignina aparecieron durante el Devónico y se diseminaron. Lignina es una molécula resistente a la degradación microbiana que permitió que las reservas masivas de carbono orgánico se acumulen como carbón durante millones de años. Combinado con el desgaste de la gama Hercynian (cuyos vestigios se pueden encontrar en el Macizo Central de Francia o en los Apalaches en los Estados Unidos), el entierro de carbono orgánico sacó CO atmosférico2 hasta niveles similares a (o inferiores a) de hoy y generó un gran era glacial hace entre 320 y 280 millones de años.
Sin embargo, al final del Jurásico (hace 145 millones de años), el péndulo había oscilado. Los dinosaurios dominaron la Tierra, los mamíferos evolucionaron, la actividad tectónica aumentó y Pangea (el último supercontinente) desgarrado. CO2 aumentado a 500 hasta 2,000 ppmy se mantuvo en niveles altos, manteniendo un clima cálido de invernadero durante 100 millones de años.
Desde 55 millones de años, la Tierra se enfrió como CO2 disminuido, especialmente tras el levantamiento del Himalaya y un aumento posterior en la meteorización y la sedimentación de carbono orgánico. La evolución continúa con la aparición de homínidos. Hace 7 millones de años. A los 2.6 millones de años, la Tierra entró en un nuevo estado caracterizado por una alternancia de períodos glaciales e interglaciares a un ritmo regular liderado por los parámetros orbitales de la Tierra y amplificado por el ciclo de carbono a corto plazo. CO2 alcanzó su nivel preindustrial hace 11,500 años cuando la Tierra entró en la última etapa interglacial.
Una nueva historia: la revolución industrial.
Hasta el siglo 19, la historia del carbono atmosférico y el clima de la Tierra era una historia de geología, biología y evolución. Esa historia cambió bruscamente después de la Revolución Industrial, cuando los humanos modernos (Homo sapiens. ), quien probablemente apareció Hace 300,000 años, comenzó a extraer y quemar combustibles fósiles a gran escala.
Por 1950, la adición de CO2 a la atmósfera a través de la combustión de combustibles fósiles ya estaba probado, mediante el firma isotópica de carbono de CO2 moléculas (conocidas como Efecto "Suess"). A finales de 1970, los científicos del clima observaron una rápida deriva hacia temperaturas generales más cálidas. El IPCC, creado en 1988, mostró en 2012 que la temperatura promedio había aumentado en 0.9 ° C desde 1901. Ese cambio puede parecer modesto en comparación con la última desglaciación, cuando la temperatura promedio aumentó alrededor de 6 ° C en 7,000 años, pero es al menos 10 veces más rápido.
La temperatura promedio sigue subiendo, y los parámetros naturales como la actividad solar o el volcanismo no pueden explicar un calentamiento tan rápido. La causa es, sin ambigüedad, la adición humana de GEI a la atmósfera, y paises de altos ingresos emite la mayor cantidad de CO2 por habitante.
¿Cómo terminará nuestra historia?
Las sociedades industriales quemaron alrededor del 25% de los combustibles fósiles de la Tierra en 160 años e invirtieron abruptamente un flujo natural que almacena carbono lejos de la atmósfera. Este nuevo flujo generado por humanos es en cambio la adición de 28 Gt de CO₂ al año, 50 veces más que los volcanes. El secuestro geológico natural no puede compensar y el CO atmosférico2 sigue subiendo.
El Consecuencias son inminentes, numerosos y terribles: los fenómenos meteorológicos extremos, el aumento del nivel del mar, la retirada de glaciares, la acidificación de los océanos, las perturbaciones y las extinciones de los ecosistemas. La tierra misma ha sobrevivido a otras catástrofes. Aunque el calentamiento actual superará la capacidad de adaptación de muchas especies, la vida continuará. No es el planeta lo que está en juego. En cambio, es el futuro de las sociedades humanas y la preservación de los ecosistemas actuales.
Si bien las ciencias de la Tierra no pueden proporcionar soluciones para pensar los cambios necesarios en nuestro comportamiento y consumo de combustibles fósiles, pueden y deben contribuir al conocimiento y la conciencia colectiva del calentamiento global actual.
Damos las gracias a Morgan Fahey por su inestimable ayuda con el texto en inglés.
Autores: Guillaume paris, Géochimiste, encargado de investigación CNRS au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, Université de Lorraine y Pierre-Henri Blard, Géochronologue et paléoclimatologue, chargé de recherches CNRS - Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (Nancy) et Laboratoire de glaciologie (Bruxelles), Université de Lorraine
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