Si quemamos todos los combustibles fósiles, ¿Alguno de los hielos de la Antártida sobreviviran?

Este es un gran "qué pasaría si": si (la raza humana) eran para quemar todos los combustibles fósiles disponibles, podríamos derretir el mayor y más estable capa de hielo en el planeta - la Antártida? Podrían nuestros impactos industriales colectivos en el planeta posiblemente tener que lejos de su alcance?

El alerón es: "sí", aunque en nuestro basados ​​en modelos de computadora reciente estudio , encontramos que requeriría todos nuestros recursos de combustibles fósiles para hacerlo, y para ver la última de la fusión del hielo, podríamos tener que esperar siempre y 10.000 años.

Antes de ir más lejos, vamos a considerar esto como un experimento mental en la dinámica de la capa de hielo y la respuesta ciclo global del carbono de las emisiones de CO2 para poner a prueba nuestra comprensión de los efectos a largo plazo que las perturbaciones extremas podrían tener en el sistema de la Tierra.

Lo que tengo en mente es un escenario socioeconómico uso de carbono que espero personalmente que nunca llegaría a buen puerto, pero igualmente uno que no está destinado a ser una historia de miedo inverosímil o un "cielo está en caída-en" simulación de pesimismo y futura catástrofe ambiental global. (Y también, para ser completamente honesto, que no era mi experimento mental, en primer lugar, pero en vez viene de la cabeza de Ken Caldeira, de la Institución Carnegie para la Ciencia, de Stanford , quien fue asistido con gran habilidad para llevar a buen término por una par de capas de hielo modeladores en el Instituto de Potsdam para la Investigación del Impacto climático en Alemania - Ricarda Winkelmann y Anders Levermann .)

Sin embargo, dada la quema incontrolada de combustibles fósiles, nuestro estudio muestra que la mayor masa de hielo en el mundo, incluyendo Oriente y las capas de hielo de la Antártida Occidental, en última instancia, es vulnerable a la irreversible de fusión - y espectacular aumento del nivel del mar.

Las lecciones del pasado?

Ya sabemos que la capa de hielo antártica no siempre ha estado allí, y no hay evidencia geológica abundante que hace unos 50-100 millones de años, las temperaturas superficiales del mar alrededor de la Antártida eran agradablemente cálido y la vegetación en la Península Antártica era exuberante y cálida temperatura . (Y hace sí, antes de 65 millones de años, había dinosaurios que vivían allí también.) Nuestra mejor reconstrucción de CO2 atmósfera en el momento está en algún lugar en la región de 556-1,112 partes por millón (ppm) y más alto que los casi 400 ppm hemos llegado hoy.

Pero esto no proporciona una guía útil sobre todo para el futuro de la susceptibilidad capa de hielo. Estos últimos representan los climas cálidos intervalos de millones de años de CO2 atmosférico elevado, mientras que en el futuro, los niveles de CO2 comenzará a caer de nuevo hacia abajo una vez cesen las emisiones de combustibles fósiles. Y esto nos lleva al meollo del problema, al menos desde mi punto de vista: lo rápido que va de CO2 descomposición de vuelta hacia 278 ppm, la concentración atmosférica pre-industrial?

El 'cola larga' de CO2

Hay una variedad de procesos que van a actuar para eliminar progresivamente el CO2 de la atmósfera, a partir de la absorción por el océano y la biosfera terrestre, que se producen en escalas de tiempo de hasta 1.000 años. También hay una serie de procesos geológicos, que implica primeras reacciones del ácido carbónico (CO2 disuelto en agua) con minerales de carbonato de calcio en tizas y calizas y en última instancia, la disolución gradual de las rocas de silicato tales como granitos y basaltos lo largo de cientos de miles de años .

¿Puede el océano absorber suficiente CO2 antes de que ocurra fusión demasiado hielo?¿Qué pasa con los procesos geológicos - son estos realmente demasiado lento para el oportuno, incluso en un clima mucho más cálido y más rápido las tasas de resistencia a la intemperie?

Sin acceso a una máquina del tiempo, construí modelos numéricos que incorporan ya que muchos de los procesos clave del sistema global del carbono y el clima como es factible.Para ejecutar un modelo para simular muchos miles de años, debo dejar de lado muchos de los procesos físicos atmosféricos, pero la respuesta básica de CO2 es cuidadosamente probado y relativamente independiente de la omisión de los monzones y los fenómenos El Niño y todas las complejas dinámicas a corto plazo de el sistema climático real.

Entonces corrió el modelo forzado por una amplia gama de posibles escenarios de emisiones de CO2, a partir de 1.000 gigatoneladas de carbono a 10.000 gigatoneladas.Hasta la fecha, la gente ha emitido de forma acumulativa cerca de 600 gigatoneladas , por lo que son fácilmente en camino de superar pronto el supuesto mínimo que probamos en el estudio.

La cola que mueve al perro Climático

Incluso antes de considerar la respuesta de la capa de hielo de la Antártida, un resultado inesperado emerge - una vez suficiente CO2 se emite a la atmósfera, clima casi queda "atrapado" en un estado caliente que persiste durante los ~ 8.000 años, hasta el final del experimento modelo.

Hay dos cosas en juego aquí: primero, el más carbono que emitimos a la atmósfera, menos eficaz el océano está en absorberla. Básicamente, en algún momento, el principal mecanismo por el que el océano absorbe CO2, que es la reacción química con iones de carbonato (CO32-), se pone llegado al máximo (en otras palabras: no hay más iones carbonato dejó reaccionar con). Esta es también la forma en que la acidificación del océano se produce. Un océano más caliente no ayuda, ya que el CO2 es menos soluble a temperaturas más altas y prefiere permanecer en la atmósfera. ¿Qué pasa con los sumideros geológicos? Sí, están trabajando duro, y el CO2 atmosférico hace declive en todos los experimentos, pero simplemente no lo suficientemente rápido para evitar la fusión a gran escala en la Antártida.

Lo segundo se refiere a la naturaleza subyacente de la relación entre el clima y el CO2 .

Por molécula, el CO2 se vuelve progresivamente menos eficaz para atrapar el calor saliente (radiación infrarroja) los más moléculas que ya están allí. Para la sociedad, esto es una buena cosa: en lugar de cada gigaton emitida con el mismo impacto climático adicional, usted tiene que aproximadamente el doble del exceso de CO2 en la atmósfera para elevar la temperatura de la superficie por la misma cantidad cada vez - una relación de registro. En nuestros experimentos, vemos la otra cara de esto en respuesta a los escenarios más altos de emisiones de carbono. Debido a que se requiere una reducción a la mitad del CO2 para darnos el mismo enfriar cada hora, la temperatura superficial disminuye aún más lento que las concentraciones de CO2.

En pocas palabras: si tuviéramos que quemar todas las reservas de combustibles fósiles, la capa de hielo de la Antártida se ve amenazada en su totalidad, sobre todo porque rompemos la capacidad del océano y otros mecanismos naturales para que las concentraciones de CO2 atmosférico con la suficiente rapidez.

La pérdida de hielo y la subida del nivel del mar

Los futuros patrones climáticos simulamos luego se dirigieron al modelo de la capa de hielo, que es absolutamente clave y se probó como cuidadosamente como cualquiera de los demás componentes del modelo utilizado en nuestro estudio.

Como se esperaba de trabajo previo , para escenarios de bajo nivel de emisiones, la capa de hielo en realidad el aumento de masa debido al aumento de las nevadas en el próximo siglo. Sin embargo, en el largo plazo, es el calentamiento de la superficie y la masa fundida asociado que domina el balance de masa.

Y a medida que se funde la capa de hielo, las cosas van de mal en peor: las temperaturas superficiales se calientan como la elevación de la capa de hielo de caídas, y la subida del nivel del mar cada vez contribuye a desestabilizar la capa de hielo desde abajo.

El resto es historia. O no es necesario. Espero que el consumo de hasta 10.000 gigatoneladas de carbono de los combustibles fósiles es poco probable. Pero también encontramos que el nivel del mar arrastra progresivamente una vez miramos más allá del enfoque de fin de siglo en el que gran parte del debate del cambio climático se centra, para todos los escenarios. Incluso para las liberaciones de carbono realmente bastante moderadas, el nivel del mar podría subir 5-10 metros, o alrededor de 15-30 pies, por el final del milenio.

Por lo tanto, un escenario plausible es que realmente costa del mundo en el tiempo de 50-100 generaciones 'va a ser muy diferente. Ahora es el momento de invertir en tierra adentro "frente al mar" inmobiliario para su tataranietos estupendo.