Варианты глобального изменения климата и их последствия для жизни и цивилизации

[paxan96]

Когда вулканы перестали быть основными поставщиками СО2?

Вулканическая активность в истории Земли - также далеко не постоянная. Так что правильный ответ тут - "никогда".

Тогда какой основной источник поддерживал высокую концентрацию например в мелу или палеоцене и эоцене?

[Скеп-тик]

Даже эмиссия в объёме 10 - 20 млн. тонн в пересчете на углерод на времени геологического масштаба существенно повлияла бы на балансе углекислого газа в атмосфере

Из-за газообмена с океаном, молекула углекислого газа живёт в воздухе всего 5 лет, после чего почти навсегда уходит в океан. Океан сейчас ежегодно изымает из атмосферы 2,5 Гтн углерода. Выхлоп человечества - 7-10 Гтн (тоже по углероду). Так что вся керамическая промышленность  и прочие обжиги на дровах (миллионы тонн углерода) не будут заметны на фоне колебаний концентрации этой составляющей от температуры поверхностных вод - 90 гигатонн туды-сюды.

Тогда какой основной источник поддерживал высокую концентрацию например в мелу или палеоцене и эоцене?

Тёплый, до дна, океан. Сколько можно растворить углекислого газа в воде океанов при 20°С тогда, и 4°С сегодня. Судя по поведению бутылки с минералкой, тёплой и сильно охлаждённой - разница в разы.

[mbrane]

Когда вулканы перестали быть основными поставщиками СО2?

Вулканическая активность в истории Земли - также далеко не постоянная. Так что правильный ответ тут - "никогда".

И то верно... а тут ее пугают, что кора антлантического океана достигла максимального размераи стала тяделой, и вот-вот начнет опускаться,сокращая атлантику и  приближая США к нам... как страшно жить...

[paxan96]

Даже эмиссия в объёме 10 - 20 млн. тонн в пересчете на углерод на времени геологического масштаба существенно повлияла бы на балансе углекислого газа в атмосфере

Из-за газообмена с океаном, молекула углекислого газа живёт в воздухе всего 5 лет, после чего почти навсегда уходит в океан. Океан сейчас ежегодно изымает из атмосферы 2,5 Гтн углерода. Выхлоп человечества - 7-10 Гтн (тоже по углероду). Так что вся керамическая промышленность  и прочие обжиги на дровах (миллионы тонн углерода) не будут заметны на фоне колебаний концентрации этой составляющей от температуры поверхностных вод - 90 гигатонн туды-сюды.

Тогда какой основной источник поддерживал высокую концентрацию например в мелу или палеоцене и эоцене?

Тёплый, до дна, океан. Сколько можно растворить углекислого газа в воде океанов при 20°С тогда, и 4°С сегодня. Судя по поведению бутылки с минералкой, тёплой и сильно охлаждённой - разница в разы.

А океан почему тогда был такой тёплый?

[AlexAV]

Когда вулканы перестали быть основными поставщиками СО2?

Вообще баланс по естественному поступлению и стокам углекислого газа выглядит следующим образом:



(отсюда http://elementsmagazine.org/2019/10/02/earth-catastrophes-impact-carbon-cycle/)

Т.е. в равновесии выделяется из всех источников связанных с тектоникой (и, соответственно, поглощается в основном через силикатное выветривание, в меньшей степени за счёт захоронения не окисленного углерода) в среднем около 300 млн. тонн в пересчёт на углерод. Антропогенная деятельность превзошла это значение только в индустриальную эпоху.

Однако, чтобы существенно повлиять на климат, превосходить его не обязательно. Долговременная дополнительная эмиссия в объёме ~10% этой цифры уже будет оказывать очень существенное воздействие (связь концентрации с долгосрочной эмиссией нелинейная, там рост равновесной концентрации CO2 в атмосфере идёт несколько быстрее линейной функции эмиссии).

А вообще максимальная долговременная эмиссия CO2 из вулканических источников была в фанерозое во время крупных трапповых извержений. Типовая эмиссия для таких событий около 1 млрд. тонн в год.  Такие события поднимали концентрацию CO2 до очень высоких уровней, вплоть до нескольких тысяч ppm. Собственно это то основание, исходя из которого, я и сказал, что нам одной современной цементной промышленности (с эмиссией около 600 млн. тонн в пересчёте на углерод) без всякой нефти, газа и угля хватит, чтобы в долгосрочной перспективе мезозой обеспечить. 600 млн. тонн углерода в год - это производительность не самой крупной, но более-менее типичной трапповой провинции. Когда такие трапповые провинции работали обычно очень быстро (в геологическом масштабе времени) устанавливались климатические условия, когда в Антарктиде пальмы росли.

[AlexAV]

Тогда какой основной источник поддерживал высокую концентрацию например в мелу или палеоцене и эоцене?

Судя по всему, основная причина в более высоком уровне тектонической активности тогда. Ещё предполагалось, что низкий уровень CO2 сейчас может быть связан с высоким уровнем выветривания из-за большего количества горных хребтов сейчас, но недавние исследования донных отложений не подтверждают более высокий уровень выветривания сейчас по сравнению с более ранними эпохами (сама работа: https://www.nature.com/articles/s41561-019-0450-3 и кратко на русском: https://elementy.ru/novosti_nauki/433555/Oprovergnuta_svyaz_mezhdu_podemom_Gimalaev_i_pokholodaniem_v_srednem_neogene ).

Так что правдоподобных причин снижения концентрации CO2 в кайнозое, кроме снижения тектонической активности планеты, похоже нет.   

[paxan96]

Разве нынешнее географическое расположение Антарктиды несущественно ее охлаждает? Она же сейчас хорошо изолирована от тёплых вод.

[AlexAV]

Из-за газообмена с океаном, молекула углекислого газа живёт в воздухе всего 5 лет, после чего почти навсегда уходит в океан.

Растворение углекислого газа в океана, как и выветривание карбонатных пород, на большом масштабе времени (более 20 тыс. лет) нейтрально к полному количеству углекислого газа в системе атмосфере-океан. Т.е. не влияет на долгосрочную равновесную концентрацию CO2 в атмосфере (на масштабе времени более 20 тыс. лет, однако, может существенно влиять на меньшем временном масштабе из-за процессов перераспределения углекислого газа между атмосферой и океаном).

Долгосрочное равновесие тут в основном определяется соотношением поступления СO2 от тектонических процессов (а сейчас еще и от антропогенной деятельности) и его связыванием преимущественно в процессах выветривания силикатных минералов. Так вот типовой объём углекислого газа, связываемого при выветривании, не так уж и велик что-то масштаба 300 млн. тонн в пересчёте на углерод. Даже довольно небольшое возмущение углеродного цикла (масштаба нескольких десятков миллионов тонн углерода в год) на большом масштабе времени (300 тыс. лет и более) тут будет чувствительно.

[Novosedoff]

Вообще баланс по естественному поступлению и стокам углекислого газа выглядит следующим образом:



(отсюда http://elementsmagazine.org/2019/10/02/earth-catastrophes-impact-carbon-cycle/)

В последнее время, если кто фин.рынки мониторит, очень много новых финансовых публикаций с оценкой экономического влияния CO2, в том числе и с указанием вклада различных антропогенных источников (см. пару примеров)

[AlexAV]

Разве нынешнее географическое расположение Антарктиды несущественно ее охлаждает?

Влияет, конечно. Но будь концентрация СO2 более 750 ppm она и при современной географии не замерзла бы (вот тут, например, моделировали https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12529638/ ).

[Novosedoff]

А вообще максимальная долговременная эмиссия CO2 из вулканических источников была в фанерозое во время крупных трапповых извержений.

А вот по модели Сорохтина в атмосфере CO2 превалировал гораздо раньше фанерозоя 

[Скеп-тик]

Растворение углекислого газа в океана, как и выветривание карбонатных пород, на большом масштабе времени (более 20 тыс. лет) нейтрально к полному количеству углекислого газа в системе атмосфере-океан.

Если не учитывать влияние жизни - нейтральное. Но фито и зоопланктон постоянно уносят карбонаты и органику на дно. Откуда возвращаются в атмосферу только Тихим океаном. Арктика и Антарктика, наиболее продуктивные по биомассе регионы, выводят углерод из обращения на десятки миллионов лет. Спит Атлантика и Индийский океан. Так что захоронить человеческие миллионы тонн - пустяк. А если температура Северной Атлантики упадёт на 10 градусов (из-за истощения или "заныривания" Гольфстрима) - жизнь вновь окажется на грани голодной смерти.

[Kaiserfrogling]

Арктика и Антарктика, наиболее продуктивные по биомассе регионы,

А если температура Северной Атлантики упадёт на 10 градусов (из-за истощения или "заныривания" Гольфстрима) - жизнь вновь окажется на грани голодной смерти.

Лимитирующим фактором морского фотосинтеза является растворимость углекислого газа и кислорода в воде. А они растет с понижение температуры.
Контр-интуитивное следствие - именно поэтому холодные моря намного богаче рыбой чем теплые.
И именно поэтому при небольшом падении температуры наземной биоме станет хуже, а морской - наоборот лучше

[Инопланетянин]

Разве нынешнее географическое расположение Антарктиды несущественно ее охлаждает?

Влияет, конечно. Но будь концентрация СO2 более 750 ppm она и при современной географии не замерзла бы (вот тут, например, моделировали https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12529638/ ).

В теме про мирный атом всплыл интересный вопрос: а если бы Антарктиды было две, то не выхолодило бы это весь мировой океан до полного опустынивания суши?
Мне кажется - нет, а Скеп-тик считает, что да.

[paxan96]

Разве нынешнее географическое расположение Антарктиды несущественно ее охлаждает?

Влияет, конечно. Но будь концентрация СO2 более 750 ppm она и при современной географии не замерзла бы (вот тут, например, моделировали https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12529638/ ).

В теме про мирный атом всплыл интересный вопрос: а если бы Антарктиды было две, то не выхолодило бы это весь мировой океан до полного опустынивания суши?
Мне кажется - нет, а Скеп-тик считает, что да.

Смотря как бы расположены были. Например рядом и течение между ними через полюс, а в остальном примерно так же. В итоге плюс-минус получили бы тоже самое.

[Скеп-тик]

Мне кажется - нет, а Скеп-тик считает, что да.

Мне ещё в детстве сказали, что континент на полюсе - к холодам. Ибо образует изолированную антициклоническую ячейку. Но Гондвану спасало то, что она тянулась до экватора, и своими берегами отклоняла тропические течения к полюсам. Поэтому динозавры жили на 80-й широте обеих полушарий, преспокойно переживая тёплую полярную ночь (Луна-то на что? Подсветит, что покушать).
Убери сейчас Антарктиду - вместо циркумполярного течения сформируются хаотические вихри, исчезнет Перуанское течение, сплошное Эль Ниньо вплоть до Огненной Земли, Калахари зарастает пальмами, а фермеры Западной Австралийщины кормят кукурузой весь мир.

[paxan96]

Саудовская Аравия берется за озеленение Ближнего Востока. Планируется высадить 50 миллиардов деревьев, что должно привести к снижению концентрации CO2 на планете и замедлению роста температур.

План для Саудовской Аравии

Посадить 10 млрд деревьев
Восстановить 40 млн га земель
Производить 50% энергии из возобновляемых источников
Добиться к 2030 году сокращения на 130 млн т выбросов углекислого газа


План для Ближнего Востока

Посадить 40 млрд деревьев
Восстановить 200 млн га земель
Сократить на 60% выбросы CO2

https://tass.ru/obschestvo/11086815

[Инопланетянин]

Мешающие друг другу цели. Деревья плохо переносят нехватку СО₂. Да и дождей в пустыне без большого испарения не будет.

[Lieut]

Мешающие друг другу цели. Деревья плохо переносят нехватку СО₂. Да и дождей в пустыне без большого испарения не будет.

200 млн га леса в планетарном масштабе конечно ничего не сделают. То их региональные проекты. Может имелось в виду что во время роста те леса смогут перехватывать до 60% эмиссии углекислого газа из Саудовской Аравии?
Но где и как они столько пресной воды планируют брать?

[Инопланетянин]

Но где и как они столько пресной воды планируют брать?

Пресная вода могла бы выпасть дождём. Но для этого нужен более тёплый климат способствующий большему испарению. А он требует больше углекислоты. Такие дела.