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我们如何知道最近的公司2增长是由于人类活动?

提交:- eric @ 2004年12月22日- (Svenska. )(Español. )(Français.

笔记:这是对早期帖子的更新,许多人发现太技术了。可以找到原件和一系列评论,可以找到在这里。另见最近的帖子在这里对于更少的技术讨论。

在过去的150年里,二氧化碳(CO2)浓度从280升至近380份(ppm)。事实上,这实际上是以人类的活动为期,非常确定,人们很少看到它质疑。然而,询问我们如何了解这是相当合理的。

我们知道人类活动的一种方式对CO增加负责2仅仅是通过查阅人类活动的历史记录。自工业革命以来,我们一直在以前所未有的速度燃烧化石燃料,清理和燃烧林地,这些过程将有机碳转化为CO2。仔细考虑已提取和燃烧的化石燃料量,以及发生了多少土地清除,表明我们已经生产得更多2而不是现在留在大气中。我们生产的大约5000亿公吨碳是足以提高CO的大气浓度2近500 ppm。浓度尚未达到这种水平,因为海洋和陆地生物圈具有吸收一些公司的能力2我们生产。*但是,我们生产有限公司2快点比海洋和生物圈可以吸收它,解释了观察到的增加。

另一种独立的方式是我们知道燃烧化石燃料和清理土地是二氧化碳增加的具体原因2在过去的150年里是通过测量碳同位素。同位素具有相同的化学行为的根本不同的原子(同位素意味着“相同类型”),但具有不同的质量。碳由三种不同的同位素组成,14.C,13.C和12.C。12.C是最常见的。13.C约占总量betway体育手机版的1%。14.C占1万亿碳原子的约1个。betway体育手机版

CO.2由燃烧的化石燃料或燃烧森林产生的来自CO的不同同位素组成2在大气中。这是因为植物对更轻的同位素有偏好(12.C与13.C);因此它们较低13.C/12.C比率。由于化石燃料最终来自古代植物,因此植物和化石燃料都大致相同13.C/12.C比率 - 比大气的betway体育手机版比例低约2%。作为CO.2这些物质被释放到大气中,并与大气混合13.C/12.C大气的比率降低。

同位素地球化学家已经发展了时间序列的变化14.C和13.C浓度大气合作2。使用的方法之一是测量13.C/12.C在树圈中,并用它来推断在大气中的那些比例2。这是因为在光合作用期间,树木从大气中占用碳,并将这种碳作为植物有机材料以环的形式铺设,提供当时的大气组合物的快照。如果比率13.C/12.c在大气中的co2上升或下降,所以13.C/12.树戒指。这并不是说树戒指有相同的同位素组合物作为气氛 - 如上所述,植物偏好对较轻同位素,但只要偏好不会变化,树木变化就会跟踪大气的变化。

现在已经分析了数千年的年度树戒指的序列13.C/12.C比率。因为每个环的年龄都是精确的知名**我们可以制作大气的图表13.C/12.C比率与时间。发现的是在过去的10,000年里没有时间13.C/12.C比率在当今的大气中的比率低。此外,这是13.C/12.C比率开始急剧下降,就像合作社一样2开始增加 - 约1850年广告。这正是我们期望的是,如果增加的有限公司2事实上是由于化石燃料燃烧。此外,我们可以追踪CO的吸收2通过测量进入海洋13.C/12.C表面海水的比率。虽然数据不像树环数据那样完整(但我们只有几十年来制作这些测量),我们观察到预期的内容:表面海洋13.C/12.C正在减少。测量13.C/12.C在珊瑚和海绵上 - 其碳酸盐壳反映了海洋化学,就像树圈记录大气化学一样 - 表明这种下降开始与大气中的相同时间;betway体育手机版也就是说,当人类有限公司2生产开始加速。***

除了从树圈的数据外,还有测量值13.C/12.C比率在CO中2被困在冰核。树圈和冰核数据都显示出总变化13.C/12.自1850年以来的大气比为约0.15%。betway体育手机版这听起来很小,但实际上相对于自然变异性很大。结果表明,完全冰川到中间变化13.C/12.大气的C - 花了很多千年 - 比在过去150年中观察到的约0.03%,或大约5倍。betway体育手机版

对于那些对细节感兴趣的人,一些相关参考是:
Stuiver,M.,Burk,R. L.和Quay,P. D. 1984. 13C / 12C比率和将生物碳转移到大气中。J. Geophys。res。89,11,731-11,748。
Francey, R.J., Allison, C.E., Etheridge, D.M., Trudinger, C.M., Enting, I.G., Leuenberger, M., Langenfelds, R.L., Michel, E., Steele, L.P., 1999. A 1000-year high precision record of d13Cin atmospheric CO2. Tellus 51B, 170–193.
码头,P.D.,B. Tilbrook,C.S. Wong。化石燃料二氧化碳的海洋吸收:碳-13证据。科学256(1992),74-79
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笔记
*他们可以预期在长远中吸收多少是一个有趣和重要的科学问题,在一些细节中讨论IPCC报告第3章。然而,尽管如此,我们的生产二氧化碳比海洋和生物圈能够吸收的能力,这是由于工业前期观察到的增加的根本原因。
**通过使用重叠年龄的树木的连续系列的持续系列戒指的开发越来越多的树木,被称为树枝状学(见有关此信息的更多信息,亚利桑那树木戒指实验室网页。
***有一个图表说明了这样的海绵数据在这里。感谢F. Boehm提供。

11回应“我们如何知道最近的公司2增加是人类活动的?“

  1. 1

    您可能在纽约州最近的问题中看到了Crichton书的审查。这是关键和惊人的。

    我很高兴看到你的网站。这是必需的。

    谢谢我今天刚刚读这个。这是一个写好良好的审查,即使您不订阅,也可以在线上市。
    http://www.newyorker.com/talk/content/?050103ta_talk_kolbert-

  2. 2
    账单 说:

    是吗?污染物?http://www.nationycenter.org/2004/12/gerald-marsh-co2-no-pollutant.html.

    回复:这取决于。就像“杂草”的定义一样,作为一种植物在不希望它生长的植物中,大气中的二氧化碳显然会达到不良水平。同样的植物可能是某个地方的花园的良好补充(因为CO2是光合作用的必要成分),但对于那个时间和地点和浓度,它是不需要的。因此,这在这方面显然是一种污染物。但是,在美国,由于其纳入管理环保署的法律,“污染物”这个词具有法律意义。从本质上讲,环保署只能规范“污染物”,因此它们是否有二氧化碳排放管辖取决于二氧化碳作为污染物的定义。因此,美国在美国某些人追求看似无关紧要的语义争论的联盟,没有真正的观点。- 瓜林

  3. 3.
    尼娜塞梅 说:

    谢谢你的主动性。
    我建议你链接到Weart的“全球变暖的发现”,在美国物理研究所的网站上。http://www.aip.org/history/climate/
    (气候变化科学的超链接史)

    Wevt的历史是一个近次次要工作。它也是很好的,很多都可以易于使用。我相信,对于许多人来说,历史描述如何成为特定的洞察力,(例如问题“如何”如何知道二氧化碳是由于人类活动“)可能是启示。特别是鉴于当前的“辩论”,在媒体上呈现了许多观点和结论,就像他们从帽子里出来一样。

  4. 4.
    安德鲁·洛格罗 说:

    有没有证据表明,在工业革命之前,大气中的二氧化碳浓度曾经接近我们现在看到的浓度?

    [响应CO2级别目前高于我们有直接测量的任何时间(直接从1950年;之前,从被困在冰核的空气)上,这相当于过去780,000年(参见,例如,图片在这里在最后400 kyr)。各种各样的考虑表明,在远远超过二氧化碳水平上得多。从记忆中,最后一次超过现在的CO2水平约为4000万年前 - 威廉]betway体育手机版

  5. 5.
    M de Gosson. 说:

    这是科学,当然!Bravo!

  6. 6.
    丹休斯 说:

    您能将我指出本声明中提到的计算的细节:

    “我们产生的大约500亿公吨碳是足够的,使大气浓度的CO 2升至近500ppm。”

    I’m especially interested in finding out (1) the extent (volume and mass) of the atmosphere into which the carbon mass was added and (2) the ranges of uncertainty associated with both the extent of the atmosphere and the mass of carbon produced.

    [响应:产生的二氧化碳在基本上铺设了整个大气(至少由质量)。大气压约为100,000Pa / m 2,从中可以制造出质量(约5×10 ^ 18 kg)。betway体育手机版500亿吨二氧化碳= 5×10 ^ 14千克〜1.5×10 ^ 15 kg二氧化碳,因此大量CO2通过A / B增加了AT / B,即3×10 ^ -4,即右侧。betway体育手机版这些完成了我的头顶,所以请检查(jbs?)。大气压的程度(以及二氧化碳的比特通过)非常众所周知,是化石燃料排放 - 威廉]

    对我来说,第二段的开幕判决:

    “我们知道人类活动对二氧化碳增加负有责任的一种方式是简单地查看人类活动的历史记录。自工业革命以来,我们一直在以前所未有的速度燃烧化石燃料,清理和燃烧林地,这些过程将有机碳转化为二氧化碳。”

    以下不是很清楚。人类活动向大气中添加碳并不自动意味着大气浓度一定会增加。自然的碳汇有时是否能够吸收人类增加的碳而导致碳的净增加?

    [响应:如果我们看到大气中的二氧化碳增加,而人类可以发出足够的二氧化碳,以解释这一上升,那么你必须经过一些奇怪的曲目来避免连接。你必须假设一个突然增加的自然水槽(去除人二氧化碳),然后突然增加自然来源(增加大气二氧化碳) - 威廉]

    感谢你的协助。

  7. 7.
    托尼·伍德 说:

    我认为,60亿人口的增长将对二氧化碳水平(更不用说CH4水平)产生一定影响,这是毫无疑问的。然而,似乎很清楚的是,我们并不确切知道这种影响是什么。从上面的文章来看,预期的500ppm的上升并没有发生。附近的地方。但造成明显短缺的确切原因尚不清楚。所以我们真的不能说人类造成了多大的影响,也不能说人类应该对目前的海平面上升负全部或部分责任。认为人类应该为所有的增长负责的共识似乎是直觉而不是科学。我同意直觉上的结论,即人类应该承担大部分责任,但事实并非如此。

    响应。我怎么能够足够强烈地答复我的回应?不不不。直觉与此无关。这是整个气候变化科学的最佳理解方面之一,而且真的并不复杂!我们明白非常非常好为什么级别没有(又一)达到500 ppm。如果您将二氧化碳添加到大气中,其中一些将必须进入海洋。这是非常基本的化学。想象一下,用水填充一半,一半用纯空气没有二氧化碳。将CO2添加到瓶子中的空气中。其中一些二氧化碳将溶于水中,导致您最初投入的空气中的二氧化碳较少。我们希望这发生这种情况,并且同位素测量表明它正在发生,并且在什么速率下表现出它。

    为了回应质疑碳的天然水槽是否可以弥补二氧化碳,我们陷入了大气层,答案是肯定的,但不是很快。在短期内,海洋不能简单地神奇地吸收所有过量的二氧化碳。如果您尝试将所有这些多余的二氧化碳包装在表面海洋中,它将立即回来。同样,这就是化学平衡要求 - 没有办法。从长远来看,深海将(可能)吸收更多的二氧化碳,我们已经进入了大气层,但这是长期。如果人类今天停止生产二氧化碳,那将需要大约700年才能回到原来的价值。这基本上是因为海洋循环的时间尺度是1000年的订单。

    如果您真的想了解这里的详细信息,Kump和其他人的大学级教科书“地球系统”将是一个很好的开始。

    -

  8. 8.
    托尼·伍德 说:

    谢谢你的反应,埃里克。我没有意识到所有可能的碳汇的吸收率都是非常熟知的。大多数报告表明它不是。似乎准确的报告在获得正确的信息方面至关重要。

    响应你错过了这一点。如果是下午4点。在洛杉矶,我们没有得出结论,高峰时刻即将结束,因为我们不确定有多少辆汽车都在路上。betway体育手机版我们需要知道 - 准确预测高峰时间刚刚开始,我们将陷入交通暂停一段时间 - 是越来越多的汽车的数量远小于上涨。请参阅下面的评论。

  9. 9.
    埃里克 说:

    托尼,

    只是为了进一步澄清,这一点是所有可能的重要的碳水槽很清楚,我们确信我们不会看到我们放入大气中的碳很快就会消失。我们正在谈论的数字非常大,并且这些数字中存在不确定性betway体育手机版,这些数字本身就足够大,以科学地感兴趣。Furthermore the uncertainties are important politically, because the accounting used in Kyoto tries to give credit to countries with larger sinks (e.g. the US, which argued that the regrowth of New England forests is an important sink, which is probably true — but not enough to outweigh the US sources!).

    让我给你一些数字:
    我们熟悉的三个数字是以下(数据来自Takahashi,Science,Vol 305,2004年7月16日第5682-353号)。
    a)化石燃料燃烧加水泥生产的排放估计为244 +/-20 gt c(gt = 10亿公吨)。
    b)大气中的碳量大于1994年165 +/- 4 GT的大气中的1850级。
    c)从土地利用变化(燃烧林地等)排放到大气中的C的数量约为140 +/- 40 gtbetway体育手机版
    d)海洋占据了118 +/- 19 GT的这碳。
    如果您添加这些数字,您会发现100 GT +/-60在陆地生物圈中进入了新的增长。计算出这样的方式,该数字的大小相当不确定(我们知道它没有比+/- 60%更好),但它仍然明显小于已经进入大气和海洋的C的数量。通过这种计算,C多么进入陆地生物圈的独立计算。

  10. 10.
    托尼·伍德 说:

    谢谢你的埃里克。我不喜欢你的洛杉矶高峰时段的类比,但我带着你的观点。

    当我曾经是我曾经是我所做的那样,我可能不会像算法一样擅长,从你写的是101 gt +/- 83的新占里+/- 83,请原谅我的无知,但这个数字如何更小进入大气和海洋的金额(283 gt c +/- 23)确定所有气氛的增加是人为的吗?还有抵消额外数量的贫困碳(如新的森林或植物生长,或者在第3个数字中占这项账户吗?)。
    (不幸的是,我无法检查科学来源直到下周)

    响应关键是,人类产生的气体比排放到大气中的气体要多,这是我们预计会发生的。当然,也有可能不是“所有的大气增长都是人为的。”我从来没有说过。但是认为自然环境任意决定开始增加进入大气的二氧化碳通量,就在我们正在做的同一时间,这是很奇怪的。让我换个角度来看:有什么证据表明这种情况正在发生,为什么?

    这是一个动态系统,即使没有人为影响,CO2也不会恒定。有二氧化碳连续离开海洋,进入海洋上升融合碳富水域的地方的氛围。有二氧化碳从植物和动物呼吸进入大气。实际上,每年的基础,CO2在N.Hemisphere冬季增加,因为植物呼吸超过光合作用。这一点是a)二氧化碳开始上涨,当我们在认真生产时开始上升,b)其同位素签名表现出它主要来自化石燃料,而c)在我们的增加至少800,000年内没有发生这种增加。可以告诉。

    正如我之前所说,请阅读相关的科学文献。

  11. 11.
    左边山雀 说:

    全球变暖
    在全球变暖问题上,我总是在寻找可以用来与Hoi Polloi沟通的科学界的简单解释,为什么全球变暖主要是因为人类活动(特别是排放......