A exploração de combustíveis fósseis emite CO₂, a principal causa do aquecimento global. Crédito:Zbynek Burival / Unsplash, CC BY
A mudança climática pode ser a questão mais urgente de nossos dias, tanto politicamente quanto em termos de vida na Terra. Há uma consciência crescente de que o clima global é uma questão de ação pública.
Por 11, 500 anos, dióxido de carbono atmosférico (CO 2 ) as concentrações giravam em torno de 280 ppm (o "normal" pré-industrial), com uma temperatura média de superfície em torno de 15 ° C. Desde a Revolução Industrial, este nível tem aumentado continuamente, atingindo 410 ppm em 2018. As geociências, com foco em escalas de tempo de até bilhões de anos, estão equipados de forma única para deixar extremamente claro como as sociedades industriais mudaram abruptamente e estão mudando o clima da Terra.
Clima, gases de efeito estufa, CO 2 e sumidouros de carbono
O principal motor do clima da Terra é o sol. Nossa estrela oferece uma potência de superfície média de 342 W / m 2 por ano (aproximadamente o de um secador de cabelo para cada metro quadrado do planeta). A Terra absorve cerca de 70% disso e reflete o resto. Se este fosse o único mecanismo climático, a temperatura média seria de -15 ° C (abaixo do ponto de congelamento da água, 0 ° C). A vida provavelmente seria impossível. Felizmente, parte da energia absorvida é reemitida como radiação infravermelha, que, ao contrário da luz visível, interage com os gases de efeito estufa (GEE) presentes na atmosfera para irradiar calor de volta para a superfície da Terra. Esse efeito estufa atualmente mantém nossa temperatura média em torno de 15 ° C.
Os principais GEEs são o vapor d'água e o muito debatido CO 2 . O dióxido de carbono contribui com até 30% do efeito estufa total, o vapor de água fornece cerca de 70%. CO 2 , no entanto, tem um poder de aquecimento geral que o vapor de água não tem. O vapor d'água na atmosfera tem um tempo de residência muito curto (de horas a dias) e sua concentração pode aumentar apenas com o aumento da temperatura. CO 2 permanece na atmosfera por 100 anos e sua concentração não é controlada apenas pela temperatura. CO 2 é, portanto, capaz de desencadear aquecimento:se CO 2 a concentração aumenta, a temperatura média, independentemente de sua própria tendência, vai aumentar.
Portanto, é crucial entender como o CO atmosférico 2 é regulamentado. Em escalas de tempo geológicas (100, Mais de 000 anos), gases vulcânicos são a principal fonte de CO 2 , com média de 0,4 bilhão de toneladas de CO 2 por ano (0,4 GtCO 2 / y). Mas CO 2 não se acumula indefinidamente na atmosfera, ele flui para dentro e para fora graças a outros processos ambientais, e é armazenado em reservatórios conhecidos como sumidouros de carbono.
O oceano, para um, contém 50 vezes mais carbono do que a atmosfera. Contudo, CO 2 dissolvido no oceano pode ser facilmente liberado para a atmosfera, enquanto apenas sumidouros geológicos mantêm CO 2 longe da atmosfera em escalas de tempo geológicas.
O primeiro sumidouro geológico é a matéria orgânica sedimentar. Os organismos vivos contêm carbono orgânico construído a partir do CO atmosférico 2 através da fotossíntese, e organismos mortos são frequentemente enviados para o fundo do oceano, lagos, e pântanos. Imensas quantidades de carbono orgânico se acumulam ao longo do tempo nos sedimentos marinhos e continentais, alguns dos quais são eventualmente transformados em combustíveis fósseis (petróleo, gás e carvão).
As rochas calcárias são o segundo sumidouro geológico. Rochas como granitos ou basaltos são afetadas pelas águas superficiais, lavando íons de cálcio e bicarbonato para o oceano. Os organismos marinhos os usam para construir partes duras feitas de carbonato de cálcio. Quando depositado no fundo do oceano, o carbonato de cálcio é eventualmente sequestrado como calcário.
Dependendo das estimativas, esses dois coletores combinados contêm 50, 000 a 100, 000 vezes mais carbono do que a atmosfera atual.
Ciclo de carbono geológico simplificado. Os sumidouros (pretos) mostram a sedimentação da matéria orgânica e o acoplamento alteração-síntese do carbonato. Eles se opõem a fontes (cinzas):vulcões por mais de 4 bilhões de anos e atividades humanas termoindustriais por 150 anos. Crédito:G. Paris
A história anterior:a atmosfera da Terra ao longo do tempo
A quantidade de CO 2 na atmosfera da Terra tem variado amplamente. Décadas de pesquisa nos permitem traçar as linhas principais da história, começando depois que a Terra foi totalmente formada, 4,4 bilhões de anos atrás.
A atmosfera primitiva da Terra era extremamente rica em CO 2 (até 10, Níveis modernos de 000 vezes), enquanto o oxigênio (O 2 ) era escasso. Durante o Arqueano (3,8 a 2,5 bilhões de anos atrás), a vida floresceu primeiro, os primeiros continentes foram construídos. O intemperismo começou a puxar CO 2 fora da atmosfera. O desenvolvimento da fotossíntese contribuiu para diminuir o CO atmosférico. 2 , enquanto eleva O 2 níveis durante o Grande Evento de Oxigenação, cerca de 2,3 bilhões de anos atrás. CO 2 a concentração caiu para "apenas" 20 a 100 vezes o nível pré-industrial, para nunca mais voltar à concentração dos primeiros éons da Terra.
Dois bilhões de anos depois, o ciclo do carbono mudou. Em direção ao final do Carbonífero Devoniano inicial (~ 350 milhões de anos atrás), CO 2 a concentração estava em torno de 1, 000 ppm. Mamíferos não existiam. Plantas vasculares capazes de sintetizar lignina apareceram durante o Devoniano e se espalharam. A lignina é uma molécula resistente à degradação microbiana que permitiu que grandes estoques de carbono orgânico se acumulassem na forma de carvão ao longo de milhões de anos. Combinado com o desgaste da cordilheira Hercínica (cujos vestígios podem ser encontrados no Maciço Central da França ou nos Apalaches), sepultamento de carbono orgânico puxou CO atmosférico 2 para níveis semelhantes (ou inferiores) aos de hoje e gerou uma grande era glacial entre 320 e 280 milhões de anos atrás.
No final do Jurássico (145 milhões de anos atrás), Contudo, o pêndulo havia balançado. Os dinossauros governaram a Terra, mamíferos evoluíram, a atividade tectônica aumentou e Pangea (o último supercontinente) se deslocou. CO 2 aumentou, a 500 a 2, 000 ppm, e permaneceu em níveis elevados, mantendo um clima de estufa quente por 100 milhões de anos.
De 55 milhões de anos, Terra resfriada como CO 2 diminuiu, notavelmente após a elevação do Himalaia e um aumento subsequente no intemperismo e sedimentação de carbono orgânico. A evolução continua com os hominídeos aparecendo há 7 milhões de anos. Aos 2,6 milhões de anos, A Terra entrou em um novo estado caracterizado por uma alternância de períodos glaciais e interglaciais em um ritmo regular liderado pelos parâmetros orbitais da Terra e amplificado pelo ciclo de carbono de prazo mais curto. CO 2 atingiu seu nível pré-industrial 11, 500 anos atrás, quando a Terra entrou no último estágio interglacial.
Uma nova história:a Revolução Industrial
Até o século 19, a história do carbono atmosférico e do clima da Terra era uma história de geologia, biologia e evolução. Essa história mudou drasticamente após a Revolução Industrial, quando os humanos modernos ( Homo sapiens ), que provavelmente parecia 300, 000 anos atrás, começou a consumir combustíveis fósseis em grande escala.
Em 1950, a adição de CO 2 para a atmosfera através da combustão de combustível fóssil já foi comprovado, através da assinatura isotópica de carbono de CO 2 moléculas (efeito "Suess"). No final dos anos 1970, os cientistas do clima observaram uma rápida tendência para temperaturas gerais mais altas. O IPCC, criado em 1988, mostrou em 2012 que a temperatura média havia aumentado 0,9 ° C desde 1901. Ela continua a subir. Essa mudança pode parecer modesta em comparação com o último degelo, quando a temperatura média aumentou cerca de 6 ° C em 7, 000 anos, mas é pelo menos 10 vezes mais rápido. Parâmetros naturais como atividade solar ou vulcanismo não podem explicar um aquecimento tão rápido. A causa é a adição inequivocamente humana de GEEs à atmosfera, e os países de alta renda emitem a maior parte de CO 2 por habitante.
Como nossa história vai terminar?
As sociedades industriais queimaram cerca de 25% dos combustíveis fósseis da Terra em 160 anos e inverteram abruptamente um fluxo natural de armazenamento de carbono da atmosfera. Este novo fluxo gerado por humanos é, em vez adicionando 28 Gt de CO₂ por ano, 50 vezes mais que vulcões. O sequestro geológico natural não pode compensar e o CO atmosférico 2 continua crescendo.
As consequências são iminentes, numerosos e terríveis:eventos climáticos extremos, elevação do nível do mar, recuo da geleira, acidificação do oceano, perturbações e extinções do ecossistema. A própria Terra sobreviveu a outras catástrofes. Embora o aquecimento atual ultrapasse a capacidade de adaptação de muitas espécies, a vida vai continuar. Não é o planeta que está em jogo. Em vez de, é o futuro das sociedades humanas e a preservação dos ecossistemas atuais.
Embora as ciências da Terra não possam fornecer soluções para pensar sobre as mudanças necessárias em nosso comportamento e consumo de combustíveis fósseis, eles podem e devem contribuir para o conhecimento e a consciência coletiva sobre o aquecimento global atual.
Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original. 
