Niveaux de CO₂ et changement climatique: existe-t-il vraiment une controverse?

Niveaux de CO₂ et changement climatique: existe-t-il vraiment une controverse? Michal Pech / Unsplash

La relation entre le CO atmosphérique2 et les changements climatiques sont souvent perçus comme un sujet controversé. Bien qu'il n'y ait pas de réel désaccord entre les climatologues - autour de 90% entièrement d'accord que l'activité humaine est clairement responsable du changement climatique - aux États-Unis en 2016, à peine 50% du grand public est arrivé à la même conclusion. Pour ajouter à la confusion générale, les «négationnistes du changement climatique» très actifs affirment que la température a évolué indépendamment du CO2 les concentrations atmosphériques à travers l'histoire de la Terre, et que donc l'augmentation du CO d'aujourd'hui2 les niveaux ne sont pas un problème.

Les scientifiques se sont-ils donc trompés? Pas de co2 contribue depuis longtemps à contrôler le climat de la Terre, et sa concentration croissante dans l'atmosphère et les océans est une menace majeure pour l'humanité.

Ensemble avec activité solaire et albedo, les gaz à effet de serre sont un élément clé de la Terre budget radiatif et exercer un contrôle fort sur la température de surface. Bien que la vapeur d'eau soit le principal gaz à effet de serre sur Terre, le CO2 attire beaucoup plus l'attention, car il peut mener activement le changement climatique.

Malheureusement, l'activité humaine fournit du CO2 à l'atmosphère à un rythme fois 70 plus que tous les volcans de la Terre réunis. En conséquence, le CO atmosphérique2 concentration (ou pCO2) augmente et la surface de la Terre se réchauffe à un rythme qu'aucun facteur naturel ne peut expliquer.

Nous savons que le CO2 est un contrôle de température et nous pouvons le démontrer de différentes manières. L'un d'eux est à travers l'exploration de l'histoire de la Terre.

Niveaux de CO₂ et changement climatique: existe-t-il vraiment une controverse? L'Amérique du Nord depuis le satellite en orbite basse Suomi. NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring

Climat et température à travers les temps géologiques

À l'aide de roches, de fossiles et de leurs propriétés chimiques et physiques, les géoscientifiques ont reconstruit des périodes chaudes et froides tout au long de l'histoire de la Terre. Démontrer le lien entre le climat, la température et le pCO2 il y a des millions d'années, nous devons reconstruire chacun d'eux indépendamment. Pour ce faire, nous utilisons des enregistreurs climatiques appelés «proxies».


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La composition isotopique des atomes d'oxygène, écrite δ¹⁸O, mesuré dans d'anciennes coquilles calcaires, en fait partie. Il nous permet de reconstruire les températures passées de l'eau de mer avec un degré d'incertitude bien connu qui dépend de la précision analytique et de la façon dont des paramètres tels que l'eau de mer δ¹⁸O, la salinité et pH affectent également la δ¹⁸O de coquilles.

Parce que l'histoire géologique affecte les roches et leurs signaux, plus nous remontons dans le temps, plus les incertitudes sont grandes. Nous combinons ainsi différentes procurations et formulons des hypothèses qui s'améliorent continuellement avec des années de recherche. L'établissement de telles reconstructions est un processus lent, compliqué (parfois douloureux) mais elles deviennent de plus en plus fiables chaque année à mesure que les incertitudes diminuent. Si les incertitudes sont trop grandes, les interprétations reposent sur parcimonie: le modèle le plus simple doit être considéré comme le plus probable. Ce qui compte, c'est que les scientifiques sachent estimer les incertitudes et les partager.

Dans l'ensemble, les reconstructions de la température de l'eau de mer concordent avec les observations géologiques de l'histoire du climat: les grands âges glaciaires coïncident avec une température globale plus basse. En particulier, δ¹⁸O indique une stabilité refroidissement à partir de 50 millions d'années, conduisant au climat préindustriel.

Niveaux de CO₂ et changement climatique: existe-t-il vraiment une controverse? GEOCARB (version III) reconstruction de pCO₂ (jaune, un point tous les 10 millions d'années) et température moyenne de la surface de la mer tropicale à partir de δ¹⁸O de carbonates corrigée des changements de pH de l'eau de mer en supposant qu'il n'y a pas de changement de δ¹⁸O pour l'eau de mer (rouge) par rapport aux périodes froides géologiquement contraintes (lumière bleu) et glaciations (bleu foncé). Paris après Royer et Beerling (2004) et Berner et Khotavala (2011), Auteur fourni

L'histoire de pCO2

Des procurations existent pour pCO2 ainsi que. Par exemple, les paléontologues compter les stomates - ouvertures à travers lequel les plantes respirent, échangent de l'humidité et absorbent le CO2 pour la photosynthèse - sur les feuilles fossiles. Plus il y a de CO2 est abondante, la moins de stomates sont requis. Un facteur qui ajoute un certain degré d'incertitude est que les plantes ont moins de stomates sous des climats plus secs et plus sous des climats humides.

Les feuilles fossiles sont rares et pCO atmosphérique2 les données sont rares pour les périodes anciennes de la Terre. En l'absence de données (suffisantes), la modélisation numérique permet d'expliquer les données avec une approche globalement cohérente qui respecte les lois fondamentales de la physique. L'un des plus célèbres est GEOCARB, un modèle de cycle géologique du carbone développé pour reconstruire le pCO2 histoire par Robert Berner et ses collègues.

Sur les délais plus de 100,000 XNUMX ans, pCO2 est principalement ajoutée par les volcans et perdue par le biais de deux pompes à charbon: la pompe biologique et la pompe à carbonate.

Pendant la photosynthèse, les plantes et les algues absorbent le CO2 pour construire leur matière organique. Quand ils meurent, ce CO2 pourrait être piégé dans les sédiments. Ceci est la pompe biologique. La pompe à carbonate est le couplage entre l'altération des continents et les précipitations de roches carbonatées. CO2 acidifie les eaux de surface qui dissolvent les roches. Les éléments dissous sont rejetés dans l'océan où ils sont utilisés pour construire des matériaux calcaires tels que des coquillages ou des coraux, qui finissent par devenir des calcaires. Année après année, ces pompes stockent le CO2 loin de l'atmosphère.

Dans le passé, les volcans auraient pu être plus ou moins actifs; les continents étaient à différents endroits, qui a affecté les pompes à charbon. Berner et ses collègues ont quantifié comment l'évolution autrement connue de ces paramètres a affecté le cycle du carbone et, par conséquent, le pCO atmosphérique2. Ils connaissaient et montraient l'incertitude de leur modèle. Leurs résultats doivent être présentés avec une enveloppe d'estimation, et non comme une valeur donnée.

Temps de pCO plus élevé2 sont des périodes chaudes. Inversement, diminution du CO atmosphérique2 le contenu a déclenché des périodes glaciaires comme celles du Carbonifère et des périodes glaciaires modernes, à l'exception peut-être de l'Hirnantien (il y a 445 millions d'années). Modèles récents suggèrent que pour cette période reculée, la configuration tectonique a joué un rôle spécifique.

Comment les humains affectent rapidement le climat

Niveaux de CO₂ et changement climatique: existe-t-il vraiment une controverse? Reconstructions de température et de pCO₂ pour les 66 derniers Ma. Les températures sont calculées en utilisant le δ¹⁸O des carbonates et sont représentées sans leur incertitude. La reconstruction du pCO₂ est basée sur sept mandataires différents en accord avec leurs incertitudes respectives. Beerling et Royer, 2011., Auteur fourni

Au cours de la période commençant au moment où les dinosaures ont disparu (il y a relativement récemment 66 millions d'années), les géologues peuvent compter sur de nombreuses températures et CO2 en plus des δ¹ toO ou des feuilles fossiles. Plus nous nous rapprochons de notre époque, plus il y a de procurations et moins il y a d'incertitudes, jusqu'à ce que nous puissions connecter des données géologiques et des carottes de glace qui se soutiennent mutuellement.

Tectonique modifié la circulation océanique et conduit à la construction de chaînes de montagnes comme l'Himalaya. Les deux facteurs ont affecté les pompes à charbon et le pCO forcé2 à diminuer, comme le montrent les procurations et en accord avec les tendances GEOCARB. Cette diminution du pCO2 conduit au refroidissement observé et conduit la Terre à l'alternance glaciaire-interglaciaire actuelle.

Nous pouvons déterminer à partir de carottes de glace et de procurations que le pCO2 oscille entre 200 et 350 ppm depuis 2.6 millions d'années et qu'il est soudainement passé de 280 à 410 ppm entre 1850 et 2018. pCO2 se dirige vers des niveaux sans précédent depuis 5, voire 30 millions d'années, lorsque la Terre était beaucoup plus chaude qu'aujourd'hui et qu'aucune calotte glaciaire de l'Atlantique n'était présente. Reconstructions de la température et du pCO2 peut nous donner un aperçu de ce qui nous attend si nous ne ralentissons pas le CO2 .

Sur de longues échelles de temps, lorsque pCO2 augmente, le réchauffement stimule les pompes à charbon, aidant ainsi le pCO2 diminuer. Cette rétroaction négative peut agir comme un thermostat géologique. Malheureusement, c'est trop lent de réagir assez rapidement pour compenser nos émissions rapides. À l'échelle d'une décennie, le réchauffement aggrave le CO2 rejet dans l'atmosphère. Lorsque la température augmente, les océans se réchauffent et libèrent du CO dissous2 à l'atmosphère. Depuis 2.6 millions d'années, les cycles glaciaires et interglaciaires ont été forcés par l'orbite terrestre fluctuations et CO2 était seulement une rétroaction positive interne. Aujourd'hui, le CO anthropique2 conduit et amplifie le réchauffement en cours.

Niveaux de CO₂ et changement climatique: existe-t-il vraiment une controverse? Thermostat géologique du cycle du carbone. Le + signifie que les paramètres sont stimulés par une augmentation du facteur situé avant la flèche. Le - signifie que le paramètre est atténué. Par exemple, les pompes à charbon diminuent le CO₂ atmosphérique tandis que les apports volcaniques l'augmentent. Pierre-Henri Blard et Guillaume Paris

À la suite du pCO2 augmenter, la température moyenne de surface a déjà augmenté de presque 1 ° C entre 1901 et 2012. La surface de la Terre a été beaucoup plus chaude qu'aujourd'hui et elle finira par se refroidir. Cependant, les conséquences des changements à court terme sont catastrophique. Outre les températures de surface plus élevées, les événements météorologiques extrêmes, l'acidification des océans, la fonte des glaces et l'élévation du niveau de la mer sont sur le point de perturber considérablement notre vie quotidienne et de nuire aux écosystèmes qui nous entourent.

Les sciences de la Terre nous aident à comprendre le passé de notre planète. Nous ne pouvons pas contrôler l'orbite de la Terre, la tectonique ou la circulation océanique, mais nous pouvons contrôler nos émissions de gaz à effet de serre. L'avenir est pour nous tous à construire.La Conversation

A propos de l'auteur

Guillaume Paris, Géochimiste, chargé de recherche au CNRS au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, Université de Lorraine et 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

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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