去年首次在几百万年,大气二氧化碳浓度超过400 ppm。通过观察地球的气候是什么样子在早期时代的高二氧化碳水平,科学家们获得一个发人深省的我们领导的照片。

去年将载入史册的一年行星大气层打破了一项惊人的纪录:400 ppm的二氧化碳。最后一次地球的空气是如此丰富的二氧化碳是数百万年前,人类早期的前辈之前可能挥舞石器;世界是几度的温度,和融化的冰将海平面数万米高。

“我们在一个新时代,”拉尔夫·基林说,斯克里普斯海洋研究所的主任的二氧化碳项目在圣地亚哥。”,它会很快。我们将联系与410很快。”

没有什么特别神奇的数字400。但对于环境科学家和主张应对无形的,无形的大气中二氧化碳水平上升的威胁,这种象征性目标已经作为一个明确的红线为气候变化的危险区域。

当科学家们(特别是拉尔夫·基林的父亲)第一次开始测量大气中的二氧化碳持续1958年,原始莫纳罗亚山山顶天文台在夏威夷,二氧化碳水平站在316 ppm (ppm),只是略高于工业化前水平的280 ppm。400是下一个大整数即将在我们的未来。

但随着人类不断挖掘碳的地面和燃烧燃料,二氧化碳水平加速朝着这一目标越来越快。2013年5月,当时常见的年度最大的二氧化碳,空气曾一度超过400 ppm马克第一次在几百万年。在2014年,它在整个4月超过400 ppm。到2015年,年均超过400 ppm。2016年9月,通常的年度低脱脂首次超过400 ppm,保持空气浓度以上,象征性的红线

在地球大气中二氧化碳浓度的上升迅速测量以来近60年前,从316年的1958 ppm (ppm)今天超过400 ppm。几个世纪以前(水平保持稳定在280 ppm左右。)

在地球大气中二氧化碳浓度的上升迅速测量以来近60年前,从316年的1958 ppm (ppm)今天超过400 ppm。斯克里普斯海洋研究所的

全球气温上升同时,2016站最热的年份1880年开始记录以来:20161.1摄氏度(2°F)比工业化前水平暖和。2015年的巴黎协议,最新的国际气候条约的目标是让全球气温上升低于2摄氏度,并希望限制1.5度。

二氧化碳,以目前的速度增长,在50年内含量将达到500 ppm,我们有望达到温度提高,也许超过3摄氏度(5.4°F) -气候科学家说的水平会导致极端天气和海平面上升,会危及全球粮食供应,造成破坏性的大规模移民,甚至通过干旱和火灾破坏亚马逊雨林。

每个里程碑式的事件给了科学家和环保主义者的理由重申他们担心人类在做什么气候。“达到400 ppm鲜明的提醒世界上还没有一个跟踪限制二氧化碳排放,因此气候变化带来的影响,”副项目科学家Annmarie老说美国宇航局轨道碳观测卫星2号卫星在喷气推进实验室的使命。“通过这个标志应该激励我们提倡集中努力在全球范围内减少碳排放。

现代测量

早在1950年代,科学家查尔斯·大卫·基林(拉尔夫·基林的父亲)选择了火山莫纳罗亚山站点测量二氧化碳,因为它是一个很好的位置看到大大气平均水平。上升到3400米(11155英尺)的海洋,莫纳罗亚山样本的气团已经混合好输入和输出的二氧化碳远低于和遥远。网站,是一个火山,周围是许多英里的熔岩,帮助消除抖动的测量的“呼吸”附近的植物。

倾覆的开始的工作时间:1950年代也当人为排放真正开始起飞,从1950年的每年约50亿吨的二氧化碳每年超过350亿吨。天然来源的二氧化碳,从森林火灾到土壤和植物呼吸和分解,比这更大——大约30倍人类每年产生。但自然下沉,就像植物生长和海洋的时候,往往会沉浸其中,。产生的多余的人类对能源的渴求使空气中的二氧化碳浓度上升,。一旦在空中,天然气可以在那里呆几千年。

所谓的林曲线这阴谋崛起一年一度的摆动,因为整个星球吸入和呼出就像一个巨大的生命体。在北半球(莫纳罗亚山天文台总部所在地,在地球的大部分面积和陆地植物坐),在春天的空气充满了二氧化碳释放的土壤微生物在融化的雪,和秋天的二氧化碳已用吸尘器吸过了一阵夏天植物;因此,每年9月5月高和低。

虽然莫纳罗亚山二氧化碳水平已成为全球标准,测量了在其他地方已经证实莫纳罗亚山结果。NOAA的网络海洋表面,甚至远程监控台,原始南极在2016年,通过400 ppm的障碍。美国宇航局的轨道碳观测卫星2号显示了地球上徘徊在400 ppm,变化从一个地方到另一个地方,主要是由于大气环流模式。

大气中二氧化碳的浓度超过400 ppm全球全年。
大气中二氧化碳的浓度超过了去年的400 ppm在南极。

大气中二氧化碳的浓度超过400 ppm全年全球(左),去年超过400 ppm在南极。美国国家海洋和大气管理局

长远

从大局来看,400 ppm是地球的中低浓度的二氧化碳。

大约5亿年前,当生物在海洋中爆炸的数量和生物第一次走在陆地上,古老的气氛是丰富的二氧化碳约为7000 ppm。那时地球是截然不同的:太阳是冷却器,地球在其轨道周期的不同阶段,不同的大洲是集中在一起,改变洋流和陆地上的冰。地球可能是10摄氏度(18°F)比今天暖和,这似乎出奇的冷静,水平的温室气体;有这么多的因素在起作用,二氧化碳和温度之间的关系并不总是显而易见的。但是研究人员已经证实二氧化碳确实是一个主要的司机地球的温度在过去的5亿年里:大冰原大陆形成和海平面的下降在二氧化碳气氛很低时,例如。

多亏了翻天覆地,缓慢的力量板块构造、造山运动和岩石风化——吸收二氧化碳——大气二氧化碳的浓度通常拒绝了13每百万年ppm一些主要的波动。植物进化一样大,大约3.5亿年前变得普遍,例如,在地上挖出的根部和加速风化过程陷阱大气碳岩石像石灰岩。这可能引发了巨大的二氧化碳水平下降和3亿年前冰川作用。最终是紧随其后的是一段时间的大规模火山活动的超大陆撕裂,喷涌出足够的二氧化碳在空气中浓度的两倍多。

二氧化碳水平在过去的4亿年。上次的二氧化碳水平高达今天的是大约300万年前。右边是不同的预测未来的二氧化碳水平的政府间气候变化专门委员会;在最坏的情况下,二氧化碳浓度将提高到2000 ppm到2500年从现在的400 ppm。

二氧化碳水平在过去的4亿年。上次的二氧化碳水平高达今天的是大约300万年前。促进et al /陷入冰库

最后一次地球上有300的浓度400 ppm的二氧化碳在大气中中新世期间,300万年前,最近的星球是不完全不同于今天。当时,气温2摄氏度至3摄氏度(3.6至5.4°F)高于工业化前的温度(尽管超过10摄氏度温度在北极),和海平面至少15 - 25米高。森林了加拿大北和全球草原丰富;的撒哈拉沙漠可能是被植被覆盖。能人(又名“方便的人”),第一个物种的人类行,可能第一个石制工具的用户,有味道的气候,因为他们280万年前抵达现场。(智人直到400000年前才出现最早。)

找到当时地球的空气始终高于400 ppm看起来更久远一点到温暖的中新世的一部分,大约1600万年前,或渐新世早期,大约2500万年前,地球是一个非常不同的地方,气候与我们今天可能期望的完全不同。

有很多关于温度和二氧化碳水平从数百万年前。但是证据要强硬得多,过去的800000年里,当冰核表明,二氧化碳浓度保持紧180至290 ppm,徘徊在280 ppm左右约10000年前的工业革命。(有八个冰川周期在过去的800000年里,主要是由摇摆在地球的轨道,在41000年和100000年的时间尺度)上运行。这通常是科学家的基准注意二氧化碳的前所未有的现代崛起。

令人恐惧,这个现代的二氧化碳也上升以不寻常的速度加速。在1950年代末,每年增长率约为每年0.7 ppm;从2005年到2014年每年约2.1 ppm。

大气中的二氧化碳浓度上升近几十年来随着工业化国家继续倒向大气中二氧化碳,排放急剧增长的发展中国家。这个图表显示,二氧化碳增加的年增长率在1960年代早期每年大约是0.7 ppm,而从2005年到2014年每年2.1 ppm。

大气中的二氧化碳浓度上升近几十年来随着工业化国家继续倒向大气中二氧化碳,排放急剧增长的发展中国家。NOAA /斯克里普斯海洋研究所的

化石记录了暗示,通常需要更长的时间来将大气中的二氧化碳浓度;尽管研究人员无法看到发生在时间框架短几十年在遥远的过去,最快的光点他们可以看到一个数量级低于今天发生了什么。这些通常是与一些主要的压力像一个大规模灭绝,notes Dana罗耶,卫斯理大学的气候学家。在end-Triassic 2亿年前灭绝,例如,二氧化碳值跳从大约1300 ppm到3500 ppm由于大规模火山喷发在现在中央大西洋。,在1000到20000年之间。今天我们可以改变我们的大气层由成千上万的ppm在短短几百年。没有接近的冰芯记录,基林说。

未来情景

尽管400年似乎是一个吓人的大数量现在,二氧化碳浓度可以很容易地通过500 ppm在未来几十年,甚至达到2000到2250年,如果不控制二氧化碳排放。

预测未来大气中二氧化碳水平是复杂的;即使我们知道会发生什么人为排放,这取决于国际政策和技术发展,地球的自然源和汇的网络是巨大的和相互关联的。一些植物生长更快富含碳的世界;森林砍伐需要一些植物的方程;海洋商店不同数量取决于其温度和循环。

如果你完全忽视社会可能会做些什么来控制排放的问题,和地球可能会做些什么来吸,只是纯粹的数学看林曲线在哪里,水平十字500 ppm 2050左右。

最近的政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告从2013年做了一个更现实的估计可能发生什么,和温度的结果会是什么。

在IPCC最悲观的情况下,人口的繁荣,技术停滞不前,和排放不断上升,大气被大约2250到一个惊人的2000 ppm。(所有IPCC场景假定人类对大气层的影响水平到2300年)。最后一次露面,给了我们一个大气在侏罗纪恐龙漫游,并导致末日的温度上升也许9摄氏度(16°F)。

在next-most-pessimistic场景中,排放峰值约2080,然后下降,导致大约700 ppm的氛围和可能的温度上升超过3摄氏度。

现在在最乐观的情况下,碳排放峰值(2010 - 2020),并开始下降,与人类实际上比他们从空气中吸收更多的碳生产,到2070年,大气中蘸降到400 ppm之间举行2100年和2200年,气温上升1摄氏度从长远来看。

预计二氧化碳浓度下不同的排放情况,延长到2500年。
预计气温上升在不同的排放情况,延长到2500年。

政府间气候变化专门委员会的这些图表显示预计二氧化碳浓度(左)和预计气温上升在不同的排放情况,延长到2500年。联合国政府间气候变化专门委员会

慢下来

如果人为排放明天神奇地降至零,大气中二氧化碳的浓度将立即开始持平,但它可能需要大约十来检测这种放缓的背景下,自然的碳循环中,根据倾覆。

即使零排放,回到280 ppm的工业化前的水平是10000年的命题,“基林说。大气浓度会下降相对快速的最初,随着海洋表面吸收大部分多余的碳在空气中(将在100年);然后一些大气中会以自己独有的方式进入到深海(大约1000年);那么地球的碳循环——例如,岩石的风化,会吸收大部分的休息了大约10000年。

这是令人鼓舞的发现,自2014年以来,总排放量保持基本持平尽管全球经济持续增长,主要得益于减少在中国烧煤。但稳定排放减排相去甚远,零排放,甚至“负排放”(人类利用技术吸收超过我们排放)。

实际排放量密谋反对政府间气候变化专门委员会预测的温度和二氧化碳排放增长到2100年。减排承诺由不同国家在2015年巴黎的联合国气候会议上可能会导致温度上升到2100年的大约3摄氏度,超过联合国举行增加低于2摄氏度的目标。

实际排放量密谋反对政府间气候变化专门委员会预测的温度和二氧化碳排放增长到2100年。全球碳计划

非盈利性的全球碳计划估计地球上目前的排放轨迹有望符合国家承诺作为2030巴黎协议的一部分,而不是满足稳定气候系统的长期目标低于2摄氏度高于工业化前的水平。这使我们中间区域政府间气候变化专门委员会的预测;现在很难说,我们正走向长期的路径,尽管最乐观的场景——排放开始在未来几年大幅下降——是可以说是遥不可及

“如果人类希望保留一颗行星类似文明发达和地球上的生命是适应…二氧化碳需要减少…最多350 ppm,”哥伦比亚大学气候专家詹姆斯·汉森曾说过。我们坐船过去大约1990的目标,还需要一个庞大的努力让时光倒流。