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西北大学

我们应该担心?

气候变化问题的地质学家阐述

什么古老的岩石可以告诉我们关于我们这个星球的未来? 20年来,布拉德Sageman和他的学生在中国搜索的偶然因素对古气候温暖的证据翻山越岭。我已经探索了白垩纪的大温室,在地球历史特殊时期全球变暖的沉积层。我已经挖的岩石,它们标记,把它们放在他的背包和拖运他们下山。和我有被殴打的膝盖,以显示它。此外,我已经研究从洋底含有古大洋缺氧事件的证据的岩石,在一个点上造成海洋生物的灭绝广泛。 Sageman说,在岩石中的证据有很多要告诉我们有关准备今天的地球变暖。

难道我们有理由担心全球变暖?

“担心”唤起了人们试图挑起公众acerca问题的概念。我作为一个科学家考虑ESTA问题,做我认为这是我们绝对有责任了解关于尽可能气候系统,以便我们能够更好地预测温室气体排放的影响?当然可以。这样,我想现在我们面对未来的气候变暖?绝对肯定,地球将会变得温暖。多少和有多快,我们不能确定呢。所以我们需要人们了解这个问题。不幸的是,有很多误传那里。

没有经过地球变暖和冷却循环在整个地质历史到哪里去了?

当然可以。我们仍然不能确定什么是气候系统acerca改变,“临界点”的利率-instabilities可能导致非常迅速和意想不到的变化。我们知道,从研究以往气候事件可能是气候系统的一些有巨大的和迅速的变化。

将如何在全球变暖的影响发挥出来?

全球变暖的后果之一是上升的水平无论是。冰川融化,格陵兰岛和南极冰盖两片材,以及高山冰川的速度,迅速加快。当融水进入进海洋,海平面上升。在其中的速度似乎ESTA恰好相对缓慢像海啸事件,并可能因此出现造成太大的威胁。但在像南极地区,大型群众冰松削减可能会很快,迅速融化,导致海平面迅速上升。上升速度不会造成生命的人,比方说,曼哈顿灾难性的,眼前亏。也许这需要一年或几年涌入曼哈顿和人民的最低高度将能够适应。但现在的acerca数量觉得真是可怜的人喜欢居住在沿海地区或缅甸孟加拉,他们已经严重地大暴雨的影响。与海平面上升,气候有关的死亡和流离失所的难民数量将显着增加。

这很可怕。

我不是说世界将结束。我最关心的,最糟糕的情况,就是在地球气候系统的快速变化可能最终动摇的政治实体,经济和政治罨大规模的冲突,并导致世界上许多地区的主要军事冲突。

改变即将到来,无论我做什么我们?

除非有重大的技术进步,我相信我们是在为乘驾。二氧化碳(CO 2)具有长的停留时间在大气中,直至多世纪的几个。其结果是,二氧化碳我们从农业和行业惯例今天生产占用多达200可年内从目前水平下降,是我们突然停止这些人类活动。即使它确实可以降低,这将最有可能在一个新的水平高于工业化前水平的平衡。此外,二氧化碳生产活动的可能性比增加本世纪内扭转,因为是由政府间气候变化专门委员会最近得出结论。这是非常困难的,因为所有我们知道的关于气候系统,其他任何事情 - 我们收起来的商业生活在一个变暖的地球。我通常人们从海岸买开玩笑地建议在高纬度那度假物业之外,在像阿尔伯塔山麓的地方,而这仅仅是部分在开玩笑。

为什么不会在大气中的二氧化碳减少,如果我们停止排放呢?

自然有源和汇的CO2。例如,二氧化碳吸收通过光合作用,但是鉴于由有机物质并从东西活的呼吸衰减回大气。有二氧化碳的海洋和大气之间的交换。有时候,世界上的海洋作为二氧化碳到大气中的来源,有时一个水槽,并在地质时间尺度整个系统处于动态平衡。作为农业和工业活动的结果,但是,我们举办这个系统进行平衡。自19世纪后期有人类活动增加了这么多的二氧化碳到大气,海洋已经改变成二氧化碳的汇集和被吸收了。遗憾的是这个没有考虑到其目前的生产速度出现快速足以防止二氧化碳积聚在大气中(约每年700亿吨),并导致海洋酸化,这对海洋生物分泌碳酸钙骨骼造成严重的影响。 [1十亿吨=一个十亿公吨]

告诉我们关于气候研究你的部门。

地球科学家在世界各地从事的古气候记录的研究,以努力更好地了解地球气候系统的行为。在气候地球历史和这些活动形式的仔细分析我们目前的冰河时代的知识的基础上发生过多次,以及过去的温室发作的主要扰动。这样的研究,因为它是这些,这将提高我们预测未来气候变化趋势的能力。关于在“深层次”的气候重建和元素的生物地球化学循环我的部门工作的教师的一半:如煤,硫,氮,磷,气候监测。另一半是谁的工作,认识到地球内部过程的控制等因素,山体抬升和火山,它们也存在对气候系统有全面的了解至关重要的地球物理学家。一些我们的研究人员正在研究大规模的冰川事件前寒武纪,大约700万年前发生在晚期。其他正在研究非常迅速升温发生在第三纪早期,大约55亿年前。我的研究主要集中在白垩纪中期期间,大约100万年前,这是高大气中的二氧化碳水平,很少或根本没有极地冰盖的时间,淹没大陆,很温暖的表面温度。

请问你的工作涉及到今天的气候?

大洋缺氧事件,这在白垩纪时期达到高峰,代表的时候,有机海洋沉积物中埋藏速率为急剧增加的煤炭。一个重要的这种驱动力在海洋表面增加初级生产力,最有可能在海洋的高营养水平造成的。看来,可能有火山活动导致大气中二氧化碳水平的提高,这反过来又导致了较高的温度,化学风化率较高,且营养向海洋释放更多的从地面上。大洋缺氧事件的一个有趣的方面是,他们的出现,在某些情况下,具有足够大的群众被埋有机碳的沉积物中动用大气中的二氧化碳,一种负反馈效应。我和我的学生在约束时间尺度上发生这些变化指导我们研究的一个重要组成部分。因为最坏的情况表明,可以达到类似于下个世纪的晚白垩世那些水平的二氧化碳,海洋缺氧事件的详细研究应以更好地了解和多久佳话这可能会持续向我们提供。

岩石怎么办透露自己这些事?

我们使用岩石性能和化学成分的各种测量来重构当时的岩石被沉积在物理,化学和生物参数。当测量在这些紧密间隔地通过岩石在地球历史上的一件大事,我们可以研究在选定的参数的变化记录,以了解如何进行环境变化过程的剖面中。

“物理参数”是指沉积构造的岩石本身,观察露头和核心。岩石的每个不同层的厚度,颗粒尺寸,颗粒组合物等方面进行量化这些测量可以像看到相比于今天的海底功能,让我们可以重建水深,电流方向,海浪和潮汐,风暴频率和强度等,所以当编过的数以百万计的时间跨度的年千,他们提供的气候变化的措施。

“化学参数”是许多代理测量,我们采取的岩石样本,将它们粉碎成粉末,再经过做一个应用的化学技术,使我们能够量化元素浓度,以及变化中的丰度不同的稳定非常广泛的阵列选择的元素的同位素(如C,N,S,O,和h)。稳定的同位素是从放射同位素不同,是那些经过时间这里面腐烂。它是放射性的同位素,给我们一个手段来测量样品的地质年代。

“生物参数”指的是化石和记录在沉积物的生物活性的迹线(Burrows的,等等)。在测量这些趋势同样因素,如水柱充氧,哪个大洋缺氧事件在秋天的创纪录水平的变化。

所有这些参数中独立地并且同时测量。我们对过去的重建因此代表在其中的证据互补线用来做解释的多重代理分析。 ESTA过程非常耗时而且是必要的。毕竟,我们都像法医科学家试图重建一个遭受多年恶化的百万犯罪现场。

什么在你的岩石研究新的和令人兴奋?

我的一个最近的项目是与詹尼弗McElwain爱尔兰科学家教授合作。她用气孔细胞的比例在叶片化石(生物参数)周围的表皮细胞发育检测古代大气中二氧化碳水平的(化学参数)的方法。这样的图案可以在使用特殊的显微镜观察材料蜡状角质层。幸运的是,角质层是恶化在地质时间尺度上,当非常耐从古老的岩石分离和鉴定,它可用于整个感兴趣的时间间隔重建的二氧化碳水平,像海洋缺氧事件。当珍妮和我意识到她对白垩纪缺氧事件我在学习方法的潜力,我们招募作业的研究生。巴克莱富翁,他之前的训练是在古植物学(古植物的研究)的领域中,已经使用化石跨亿年旧事件叶子我前面提到的重建二氧化碳。近日笔者从爱尔兰,在那里,珍妮工作,已经完成了第一高分辨率CO2曲线对于这间隔时间返回。这表明它引导到事件,然后二氧化碳晃动,增加和下降。增加二氧化碳是非常有趣的,因为它提供的证据表明,气候变暖大洋缺氧事件启动。这是对中国的启示而言真正重要的部分面向未来的,如果我们的地球持续变暖,海洋将变得更有效率,导致氧气耗尽在我更深的水域?什么时间尺度,以及如何可能发生ESTA它会影响到海洋的生态环境?

你是怎么选择这个领域?

两个先驱者中最重要的领域,[末] S Schlanger到西北地质学家,和迈克尔·亚瑟,宾夕法尼亚州立大学的地球科学家,发表了一些论文一起有影响的20世纪80年代。该方案以及海洋钻探正在进行和S和Mike是其中的科学家研究岩石从海底核拉升。那朵朵从他们的核心白垩纪段工作的两个重要的观察结果也高度有机碳丰富的岩石中的某些视野在网站代表非常广泛paleodepths的保存(米到几十米厚),而这些见闻独特的地球化学特征包含非常指示在地球的碳循环发生重大变化。随着越来越多的网站被发现和相关的时间窗窄很显然,有些是在整体规模的煤埋藏发作。

我的博士论文的研究主要集中在白垩纪岩层在科罗拉多州的古生态也是碰巧是非常丰富的有机碳。它是通过在我科罗拉多州,尔勒考夫曼的大学我的论文导师,我遇到了迈克·阿瑟,谁提供我在宾夕法尼亚州立大学以后博士后位置。迈克睁开眼睛地球化学的功率和海洋缺氧事件的意义。我的职业生涯的大部分已经-一直致力于拓展领域和SY Schlanger那我在上世纪80年代开始。这是命运的一个有趣的转折,我结束了在西北本质上继续使S Schlanger很多年前在这里开始工作。

用什么,你可以说你是确定性关于学习?

当地球变暖气候的影响,也有系统中的某些一致的和可预测的变化,如海洋酸化。例如,我的同事[副教授]弗朗西斯55-56万年前,史密斯的研究在古新世 - 始新世热的最大(PETM),聚焦,这是在地球历史的最新一集的瞬间高二氧化碳水平和温暖的气候特点,可能类似于我们的人为二氧化碳生产的结果出现。在ESTA情况下,海洋酸化是非常有据可查。

当大气中的上升,多余的二氧化碳溶解在海洋中的二氧化碳含量。与水结合,二氧化碳使碳酸。引起与由碳酸钙(CaCO 3)的壳的生物体酸性条件开始溶解,如在一杯水吃药片剂。这表明该证据PETM这在事情发生;钙质壳海洋生物因二氧化碳到系统的启动溶解大量涌入。 ESTA相同的过程从今天开始降解珊瑚礁。珊瑚的骨架是由相同材料,碳酸钙。

海洋中的PETM期间的脑海酸化而承受超过这数百年来上演的过程。我们不能肯定的是目前我们将开始多久在这样一个过程的开始在海洋生态系统经历显著的影响。

展望未来,怎么样的解决方案?

一些在气候问题上,如沃利·布勒克,气候科学家在哥伦比亚大学,深思想家的建议,我们一定要擦洗二氧化碳从大气中,如果我们要解决的问题ESTA。 [见布勒克和Kunzig,2008年,固定的气候,山王,NY,253页。]

这会发生怎么样?

二氧化碳洗涤技术不是什么阻止我们。这是常见的潜艇上,例如。要回答这个问题,我们是否可以acerca让它发生大规模就够了,回想起我们在二战中那样。整个国家调动起来。全球变暖是如果希特勒,不会被我们调动我们的科学家,我们的实验室,我们的建筑行业改变范式和解决这一问题?第二次世界大战是该国的一个代价高昂的努力,但它是许多也是美国企业利润丰厚。这些军事企业成长为克利里所谓的工业园区,这是由冷战加剧,并在20世纪后期的几十年提供的就业岗位数量庞大和刺激经济的发展。所以现在,而不是冷战,唯一的区别温暖的战争威胁的感知。

像二氧化碳,二氧化硫是污染的燃煤发电厂的一个大问题。然后一种方法被开发通过使其通过一个系统,其混合来自石灰石碳酸钙富SO 2气体粉碎到擦洗从燃烧废气中的硫氧化物。该产品是硫酸钙,或石膏,墙板这是什么做的。这样你就可以生产从电厂废建筑材料和出售牟利。这是在它帮助经济,而不是伤害它的方式解决环境问题的一个美丽的例子。

谁将会受气候变化,我们的孩子会受到影响?

我今年51岁,现在,让我怀疑这是不可能的,我将目睹大量的气候变化,虽然我不能100%确定这一点。

我犯了一个数字为我的课了标绘的成人生活(比方说,25岁至65岁)为我的孩子们的年龄(10-12)的人类和他们的孩子,每一代的假设生命的主要阶段是喜欢历史。这个图显示了我的孙子的成年生活将延伸到过去25年本世纪。虽然我不能排除气候影响将此之前觉得很好,我几乎可以肯定,除非有大规模的技术修复,日益减少的油气资源和气候变暖有关的环境扰动的结合,会造成严重影响期间的几十年末本世纪。即使替代能源技术有烃经济所取代,煤炭时代的遗产将是持久的,这是真的不管白垩纪规模迈向温暖是渐进的,或者更糟糕,混乱和不稳定。那些生活在这个世纪末将可能经历一个世界从非常不同的是本。

那我可以保证最坏的情况会怎样呢?没有。那我可以保证同样的情况也不会发生早于预测?还没有。这是气候系统的不确定性的结果,以及我们现有的知识关于此系统工作状态。但我可以这样说,从该岩石记录的科学证据显示克利,在气候如此迅速的波动是可能的。这意味着,这是不容忽视的一个问题。

你怎么看作为公共ESTA的作用,需要晃得人吗?

我不相信你可以向任何一组随着表演。你需要从一个合理的角度讲,检查不同的解释,然后清楚地确定什么是您的意见,而不是什么科学事实。我最近采访了在芝加哥市中心一家建筑公司,其中,像他们的很多同事这几天,正在成为越来越多的致力于节能建筑,而不像短短几年前,我说教合唱团。我刚刚读了 纽约人 关于在丹麦谁具有岛农民的文章设法去完全碳中和,用风车,太阳能电池板,生物燃料炉等这些东西让我觉得我们正处在变革的风潮的开始。这些都是,但基层的努力。它会采取全面领导的一次重大变革中种的人喜欢布勒克和Kunzig预想的解决方案的成功,这是唯一的解决办法的ESTA规模也有潜在的真正减缓或扭转不断上升的二氧化碳水平我们气氛。

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