Οι θαλάσσιες πυρηνικές δοκιμές είναι το κύριο αίτιο κλιματικής μεταβολής
Ευστάθιος Χιώτης, Δρ. Μεταλλειολόγος Μηχανικός ΙΓΜΕ
Προτείνεται νέα ερμηνεία για τα αίτια της κλιματικής αλλαγής με βάση τις πρόσφατες ωκεανογραφικές έρευνες στην Ανταρκτική και ιδιαίτερα την επιβεβαίωση του φαινομένου έκλυσης διοξειδίου του άνθρακα από τον ωκεανό στην ατμόσφαιρα κατά κατά μήκος του Περιανταρκτικού Ρεύματος. Πρόκειται για το ισχυρότερο ωκεάνιο ρεύμα, με παροχή εκατόν πενήντα φορές μεγαλύτερη από το σύνολο όλων των ποταμών της γης. Και μόνο η κλίμακα του φαινομένου προκαλεί δέος, όταν μάλιστα συσχετισθεί με το γεγονός ότι οι ωκεανοί είναι η πρώτη σε μέγεθος φυσική αποθήκη διοξειδίου του άνθρακα, εξήντα φορές μεγαλύτερη από την ατμόσφαιρα. Οι έρευνες των τελευταίων ετών στην Ανταρκτική ήταν περιστασιακές λόγω της δριμύτητας των κλιματικών συνθηκών και το φαινόμενο είχε υποβαθμιστεί διότι αποκαλύπτεται με μεγαλύτερη ένταση το χειμώνα, έχει έντονες ποσοτικές διακυμάνσεις στη διάρκεια των ετών και η έκταση που καλύπτει είναι τεράστια.
Στη διερεύνηση των αιτίων της κλιματικής μεταβολής αξιοποιήθηκαν οι σειριακές καταγραφές κλιματικών παραμέτρων που έγιναν τις τελευταίες δεκαετίας σε δείγματα από την ατμόσφαιρα, τους παγετώνες και τους δακτυλίους των δένδρων και επεκτείνονται στους πρόσφατους γεωλογικούς χρόνους. Είναι απαραίτητο να καταφύγουμε σε δύο ενδεικτικά διαγράμματα που αναφέρονται στους τελευταίους αιώνες.
Το ανώτερο διάγραμμα απεικονίζει τη μεταβολή συγκέντρωσης του ραδιενεργού άνθρακα, 14C, στο διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας και το δεύτερο το σταθερό ισότοπο 13C. Το πρώτο αποτυπώνει θαυμάσια το μέγιστο της περιόδου των πυρηνικών δοκιμών γύρω στα 1960, στη διάρκεια των οποίων δημιουργήθηκε μαζικά ραδιενεργός άνθρακας. Το ισότοπο 13C είναι σταθερό και δεν περιέχεται στα ορυκτά καύσιμα, με αποτέλεσμα κατά τις καύσεις να μειώνεται η αναλογία του αφού παράγεται διοξείδιο του άνθρακα από πρώτη ύλη που δεν περιέχει13C. Είναι εντυπωσιακό ότι η μείωση της αναλογίας 13C, αρχίζει ταυτόχρονα με τις πυρηνικές εκρήξεις, απόδειξη ότι οι εκρήξεις πυροδοτούν μαζική έκλυση διοξειδίου του άνθρακα, η οποία μάλιστα συνεχίζεται με αμείωτους ρυθμούς έκτοτε. Η ορθότητα του συμπεράσματος αυτού επιβεβαιώνεται από το δεύτερο διάγραμμα που ακολουθεί.
Εικόνα 2: Σύνθεση μετρήσεων και εκτιμήσεων συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα. Πηγή: O’Connor (2020). |
Βάσει
συνεχών βιοχημικών μετρήσεων χωρίς
εποχιακές διακοπές στη διάρκεια του
έτους οι Chen et al. (2021) συμπεραίνουν
ότι οι εκπομπές CO2
από τον Ωκεανό
κατά τη χειμερινή
περίοδο είναι σημαντικότερες από όσο
πιστευόταν. Βαθιά ρεύματα αναδύονται
από τον Ινδικό, τον Ειρηνικό και τον
Ατλαντικό Ωκεανό, κινούνται νότια μέχρι
τη βάση του μεικτού στρώματος στο
Περιανταρκτικό Ρεύμα. Φυσικές παρατηρήσεις
δείχνουν ότι στις παρούσες συνθήκες
υπάρχει ουσιαστική μεταφορά προβιομηχανικού
CO2 από το βαθύ ωκεανό
προς την ατμόσφαιρα, μέσω του Νότιου
Ωκεανού.
Οι Prend et al. (2021) εκτιμούν βάσει βελτιωμένων πλωτήρων βιοχημικών καταγραφών ότι το διοξειδίο του άνθρακα που εκλύεται στο Νότιο Ωκεανό προέρχεται από τον Ινδο-Ειρηνικό κλάδο του Περιανταρκτικού Ρεύματος και μεταφέρεται με το παγκόσμιο σύστημα ρευμάτων που σχηματικά παρουσιάζεται στην Εικόνα 4.
Τέλος,
στην Εικόνα 5 φαίνονται οι θέσεις των
πυρηνικών εκρήξεων που διατάραξαν βαθιά
στρώματα των ωκεανών, πλούσια σε διοξείδιο
του άνθρακα.
Εικόνα 5: Παγκόσμιος τοπογραφικός χάρτης με τα επίκεντρα όλων των γνωστών επικέντρων πυρηνικών εκρήξεων από το 1945.Πηγή: BGR (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover). |
Συμπερασματικά, η κρίση διοξειδίου του άνθρακα που βιώνουμε είναι συνθετότερη από ό,τι πιστεύεται γιατί εκτός από τα καυσαέρια συμβάλλουν σε μεγάλο βαθμό τα ωκεάνια ρεύματα. Οι παλαιοκλιματικές εκτιμήσεις από το πρόσφατο γεωλογικό παρελθόν προσφέρονται για σύγκριση με την τρέχουσα κρίση CO2. Έχουν καταγραφεί γεωλογικά άλματα της περιεκτικότητος CO2 κατά 10 έως 15 ppm στα 250 χρόνια με ρυθμούς 10 έως 5 ppm στον αιώνα (Nehrbass et al. 2020). Σήμερα η αύξηση έχει ξεπεράσει τα 100 ppm σε πενήντα χρόνια, με ρυθμό πενταπλάσιο από το γεωλογικό. Με το ρυθμό αυτό η αύξηση CO2 είναι όχι μόνο χωρίς προηγούμενο, αλλά μάλλον δραματική.
Το πλήρες κείμενο στα αγγλικά βρίσκεται εδώ:
Βιβλιογραφία/Αναφορές:
Ancapichún S., De Pol-Holz S.R., Christie D.A., Santo G.M., Collado-Fabbri S. et al. (2021) Radiocarbon bomb-peak signal in tree-rings from the tropical Andes register low latitude atmospheric dynamics in the Southern Hemisphere. Science of the Total Environment 774, 145126. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145126
Anderson R. F., Sachs J. P., Fleisher M. Q., Allen K. A., Yu J., Koutavas A. and Jaccard S. L. (2019) Deep‐sea oxygen depletion and ocean carbon sequestration during the last ice age. Global Biogeochemical Cycles, 33, 301–317. https://doi.org/10.1029/2018GB006049
Arroyo Mar C. (2020) Inorganic Carbon Chemistry in East Antarctic Coastal Polynyas. Dissertations, Theses, and Masters Projects. William & Mary - Virginia Institute of Marine Science, Paper 1593091839. http://dx.doi.org/10.25773/v5-8ghx-pe35
Barnola J.-M., Pimienta P., Raynaud D.Y., Korotkevich S. (1991) CO2-climate relationship as deduced from the Vostok ice core: a re-examination based on new measurements and on a re-evaluation of the air dating. Tellus: 43B, 83-90.
Barnola J.- M., Anklin M., Porcheron J., Raynaud D., Schwander J. and Stauffer B. (1995) CO2 evolution during the last millennium as recorded by Antarctic and Greenland ice, Tellus B: Chemical and Physical Meteorology, 47:1-2, 264-272, DOI: 10.3402/tellusb.v47i1-2.16046 https://doi.org/10.3402/tellusb.v47i1-2.16046
Beers T.M., Mayewski P.A., Kurbatov A., Dixon D., Bertler N., Birkel S. et al. (2020) 1150 year long ice core record of the Ross Sea Polynya, Antarctica. Climate Change Institute, University of Maine. https://arxiv.org/abs/2006.01093
Broecker W.S. (2000) Abrupt climate change: causal constraints provided by the paleoclimate record, Earth-Science Reviews, 51, 137–154.
Bushinsky S. M., Landschützer P., Rödenbeck C., Gray A. R., Baker D., Mazloff M. R. et al. (2019). Reassessing Southern Ocean air‐sea CO2 flux estimates with the addition of biogeochemical float observations. Global Biogeochemical Cycles 33, 1370–1388. https://doi.org/10.1029/2019GB006176.
Canadell J.G., Ciais P., Cox P. and Heimann M. (2004) Quantifying, Understanding and Managing the Carbon Cycle in the Next Decades. Climatic Change, 67, 147–160, 2004.
Chatterjee A., Gierach M.M., Sutton A.J., Feely R.A., Crisp D., Eldering A. et al. (2017) Influence of El Niño on atmospheric CO2 over the tropical Pacific Ocean: findings from NASA’s OCO-2 mission. 2017. Science, 358 (6360). doi:10.1126/science.aam5776.
Chen H., Haumann F.A., Talley L.D., Johnson K.S. and Sarmiento J.L. (2021) The Deep Ocean's Carbon Exhaust. Manuscript submitted to Global Biogeochemical Cycles. https://www.essoar.org/doi/10.1002/essoar.10507757.1
Corran R.M. (2021) Tree ring reconstruction of modern atmospheric radiocarbondioxide variability over the Southern Ocean. PhD dissertation, Victoria University of Wellington, New Zeeland.
Dalaiden Q., Goosse H., Rezsohazy J. and Thomas E. R. (2021) Reconstructing atmospheric circulation and sea-ice extent in the West Antarctic over the past 200 years using data assimilation. doi:10.21203/rs.3.rs-224001/v1 https://www.researchsquare.com/article/rs-224001/v1
Eldering A., Wennberg P.O., Crisp D., Schimel D., Gunson M.R., Chatterjee A. et al. (2017) The Orbiting Carbon Observatory-2 early science investigations of regional carbon dioxide fluxes. Science, 358 (6360). doi:10.1126/science.aam5745.
Eriksson E. and Welander P. (1956) On a Mathematical Model of the Carbon Cycle in Nature. Tellus, VIII, 155-175.
Ethedige D.M., Steele L.P., Langenfelds R.L., Francey R.J., Barnola J.-M., Morgan V.I. (1996) Natural and anthropogenic changes in atmospheric CO2 over the last 1000 years from air in Antarctic ice and firn. J. Geophys. Res., 101, 4115-4128.
Graven H., Allison C.E., Etheridge D.M., Hammer S., Keeling R.F., Levin I. et al. (2017) Compiled records of carbon isotopes in atmospheric CO2 for historical simulations in CMIP6. Geosci. Model Dev., 10, 4405–4417. https://doi.org/10.5194/gmd-10-4405-2017.
Gray A., Johnson K.S., Bushinsky S.M., Riser S.C., Russell J.L., Talley L. D. et al. (2018). Autonomous biogeochemical floats detect significant carbon dioxide outgassing in the high-latitude Southern Ocean. Geophysical Research Letters, 45, 9049–9057.
Gruber N., Gloor M., Mikaloff Fletcher S.E., Doney S.C., Dutkiewicz S., Follows M.J. et al. (2009) Oceanic sources, sinks, and transport of atmospheric CO2. Global Biogeochemical Cycles, 23, GB1005. doi:10.1029/2008GB003349
Gruber N., Landschützer P. and Lovenduski N.S. (2019) The Variable Southern Ocean Carbon Sink, Annu. Rev. Mar. Sci., 11,159–86.
Hogg A.M., Spence P., Saenko O.A., Downes S.M. (2017) The Energetics of Southern Ocean Upwelling. Journal of Physical Oceanography, 47, 135-153.
IPCC (2013) Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 pp.
IPCC (2018) Global warming of 1.5°C - An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C.
Keeling C.D., Bacastow R.B., Bainbridge A.E., Ekdahl C.A., Guenther Jr. P.R. and Waterman L.S. (1976) Atmospheric carbon dioxide variations at Mauna Loa Observatory, Hawaii, Tellus XXVIII: 538-551.
Khatiwala S., Primeau F. and Hall T. (2009) Reconstruction of the history of anthropogenic CO2 concentrations in the ocean. Nature Letters, 462, 346-350, doi:10.1038/ nature08526
Koenig Z., Provost C., Ferrari R., Sennechael N. and Rio M.-H. (2014) Volume transport of the Antarctic Circumpolar Current: Production and validation of a 20 year long time series obtained from in situ and satellite observations. J. Geophys. Res. Oceans, 119, doi:10.1002/2014JC009966.
Keppler L. (2020) Variability of the Contemporary Southern Ocean Carbon Fluxes and Storage. Reports on Earth System Science, 235. International Max Planck Research School, Hamburg.
Lee C.A., Jiang. H., Dasgupta R. and Torres M. (2020) A Framework for Understanding Whole-Earth Carbon Cycling. In: B.N. Orcutt, I. Daniel, R. Dasgupta, Deep Carbon - Past to Present. Cambridge University Press, 313-357.
Levin I., Naegler T., Kromer B., Diehl M., Francey R.J., Gomez-Pelaez A.J. et al. (2010) Observations and modelling of the global distribution and long-term trend of atmospheric 14CO2. Tellus B, 1-51. DOI: 10.1111/j.1600-0889.2009.00446.x
Liu Y., Zhang Y., Zhu J., Huang K., Zu J., Chen N., Cong N. and Stegehuis A.-I. (2018) Warming slowdown over the Tibetan plateau in recent decades. Theoretical and Applied Climatology. Published online. https://doi.org/10.1007/s00704-018-2435-3
Talley L.D., Pickard G.L., Emery W.J., Swift J.H. (2011) Descriptive Physical Oceanography: An Introduction, Sixth Edition, Elsevier.
Matthews J.A. and Briffa K.R. (2005) The ‘Little Ice Age’: reevaluation of an evolving concept. Geogr. Ann., 87 A (1), 17–36.
Mikaloff Fletcher S.E., Gruber N., Jacobson A.R., Gloor M., Doney S.C., Dutkiewicz S. et al. (2007) Inverse estimates of the oceanic sources and sinks of natural CO2 and the implied oceanic carbon transport. Global Biogeochemical Cycles, 21, GB1010, doi:10.1029/2006GB002751
Morée A.L., Schwinger J., Ninnemann U.S., Jeltsch-Thömmes A., Bethke I. and Heinze C. (2021) Evaluating the biological pump efficiency of the Last Glacial Maximum ocean using δ13C. Clim. Past, 17, 753–774, 2021. https://doi.org/10.5194/cp-17-753-2021
Morice, C.P., Kennedy J.J., Rayner N.A., Winn J.P., Hogan E., Killick R.E. et al. (2021) An updated assessment of near-surface temperature change from 1850: the HadCRUT5 data set. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 126, e2019JD032361. https://doi.org/10.1029/2019JD032361
Morrison A.K., Frölicher T.L. and Sarmiento J.L. (2015) Upwelling in the Southern Ocean. Physics Today, DOI: 10.1063/PT.3.2654. https://www.researchgate.net/publication/270508719_Upwelling_in_the_Southern_Ocean
Murphy E.J., Johnston N.M., Hofmann E.E., Phillips R.A., Jackson J.A. et al. (2021) Global Connectivity of Southern Ocean Ecosystems. Front. Ecol. Evol., 9:624451. doi: 10.3389/fevo.2021.624451.
Nakazawa T. (2020) Current understanding of the global cycling of carbon dioxide, methane, and nitrous oxide. Proc. Jpn. Acad., 96, Ser. B, 394-419.
Neftel A., Friedli H., Moor E., Lotscher H., Oeschger H., Siegenthaler U. and Stauffer B. (1994) Historical CO2 record from the Siple Station ice core. In Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A. https://cdiac.ess-dive.lbl.gov/trends/co2/siple.html
Nehrbass-Ahles C., Shin J., Schmitt J., Bereiter B., Joos F., Schilt A. et al. (2020) Abrupt CO2 release to the atmosphere under glacial and early interglacial climate conditions. Science, 369, 1000-1005.
O’Connor J.P. (2020) Modeling of Atmospheric Carbon Dioxide (CO2) Concentrations as a Function of Fossil-Fuel and Land-Use Change CO2 Emissions Coupled with Oceanic and Terrestrial Sequestration. Climate, 8, 61. DOI: 10.3390/cli8050061
Oliva M. (2018) The Little Ice Age, The Climatic Background of Present-Day Warming in Europe. Cuadernos de Investigación Geográfica (Geographical Research Letters), 44: 7-13, Universidad de La Rioja.
DOI: http://doi.org/10.18172/cig.3402 https://publicaciones.unirioja.es/ojs/index.php/cig/issue/view/205
Pazdur A., Nakamura T., Pawelczyk S., Pawlyta J., Piotrowska N., Rakowski A. et al. (2007) Carbon Isotopes in Tree Rings: Climate and the Suess Effect Interferences in the Last 400 Years. Radiocarbon, 49, 775–788.
Prend C., Gray A., Talley L., Gille S., Haumann A., Johnson K. et al. (2021) Zonal asymmetry of Southern Ocean air-sea carbon fluxes. EGU21-2155, EGU General Assembly 2021. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu21-2155
Rae J.W.B., Burke A., Robinson L. F., Adkins J. F., Chen T., Cole C. et al. (2018) CO2 storage and release in the deep Southern Ocean on millennial to centennial timescales. Nature, 562, 569–573. https://doi.org/10.1038/s41586‐018‐0614‐0
Ravelle R. and Suess H.E. (1957) Carbon Dioxide Exchange Between Atmosphere and Ocean and the Question of an Increase of Atmospheric CO2, during the Past Decades. Tellus, IX, 18-27.
Rubino M., Etheridge D.M., Thornton D.P., Howden R., Allison C.E. Francey, R.J. et al. 2019. Revised records of atmospheric trace gases CO2, CH4, N2O, and 13C-CO2 over the last 2000 years from Law Dome, Antarctica. Earth Syst. Sci. Data, 11, 473–492. https://doi.org/10.5194/essd-11-473-2019
Sandonis L., González-Hidalgo J.C., Peña-Angulo D. and Beguería S. (2021) Mean temperature evolution on the Spanish mainland 1916−2015. Climate Research, 82, 177–189. https://doi.org/10.3354/cr01627
Schlitzer R. (2002) Carbon export fluxes in the Southern Ocean: results from inverse modeling and comparison with satellite-based estimates Deep-Sea Research, 49, 1623–1644.
Siani G., Michel E., De Pol-Holz R., DeVries T., Lamy F., Carel M., Isguder G., Dewilde F. and Lourantou, A. (2013) Carbon isotope records reveal precise timing of enhanced Southern Ocean upwelling during the last deglaciation. Nature Communications, 4, 2758, DOI: 10.1038/ncomms3758, www.nature.com/naturecommunications
Scambos T. and Stammerjohn S. (2020) Antarctica and the Southern Ocean. Bull. Amer. Meteor. Soc., 101: S287–S320, Special Supplement to the Bulletin of the American Meteorological Society, 101, No. 8. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-20-0090.1.
Sergi S, Baudena A, Cotté C, Ardyna M, Blain S and d’Ovidio F (2020) Interaction of the Antarctic Circumpolar Current with Seamounts Fuels Moderate Blooms but Vast Foraging Grounds for Multiple Marine Predators. Front. Mar. Sci., 7, 416. doi: 10.3389/fmars.2020.004
Siddiqui C., Rixen T., Lahajnar N., Van der Plas A., Louw D., Lamont T., Pillay K. (Preprint) Biological carbon pump affected by CO2 uptake in the Benguela Upwelling System. Research Square, Preprint.
https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-357307/v1
Skinner L.C., Fallon S., Waelbroeck C., Michel E., Barker S. (2010) Ventilation of the Deep Southern Ocean and Deglacial CO2 Rise. Science, 328, 1147-1151. DOI: 10.1126/science.1183627
Sokolov S. and Rintoul S.R. (2009) Circumpolar structure and distribution of the Antarctic Circumpolar Current fronts:1. Mean circumpolar paths. J. of Geophysical Research, 114, C11018, doi:10.1029/2008JC00
Stein K., Timmermann A., Kwona E.Y. and Friedrich T. (2020) Timing and magnitude of Southern Ocean sea ice/carbon cycle feedbacks. PNAS,117(9): 4498-4504. https://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1908670117
Sun X., Ren G., Ren Y., Fang Y., Liu Y., Xue X., Zhang P. (2017) A remarkable climate warming hiatus over Northeast China since 1998. Theor. Appl. Climatol. Springer, published online. DOI 10.1007/s00704-017-2205-7
Sutton A. J., Williams N. L. and Tilbrook B. (2021) Constraining Southern Ocean CO2 flux uncertainty using uncrewed surface vehicle observations. Geophysical Research Letters, 48. https://doi.org/10.1029/2020GL091748
Talley L.D. (2013) Closure of the global overturning circulation through the Indian, Pacific and Southern Oceans: schematics and transports. Scripps Institution of Oceanography, special issue for P. Niiler.
Turnbull J.C., Mikaloff Fletcher S.E., Ansell I., Brailsford G.W., Moss R.C., Norris M.W. and Steinkamp K. (2017) Sixty years of radiocarbon dioxide measurements at Wellington, New Zealand: 1954–2014. Chem. Phys., 17, 14771–14784. https://doi.org/10.5194/acp-17-14771-2017
Vernet M., Geibert W., Hoppema M., Brown P.J., Haas C., Hellmer H.H. et al. (2019) The Weddell Gyre, Southern Ocean: Present Knowledge and Future Challenges, Reviews of Geophysics, 57, 623-708. https://doi.org/10.1029/2018RG000604
Wagner S., Schubotz F., Kaiser K., Hallmann C, Waska H, Rossel P.E. et al. (2020) Soothsaying DOM: A Current Perspective on the Future of Oceanic Dissolved Organic Carbon. Front. Mar. Sci., 7, 341. doi:0.3389/fmars.2020.00341
Wangfl R. and Liu Z. (2020) Stable Isotope Evidence for Recent Global Warming Hiatus. Journal of Earth Science, 31, 419-424. https://doi.org/10.1007/s12583-019-1239-4
Watson J., Schuster U., Shutler J.D., Holding T., Ashton I.G.C., Landschützer P. et al. (2020) Revised estimates of ocean-atmosphere CO2 flux are consistent with ocean carbon inventory. Nature Communications, 11: 4422. https://doi.org/10.1038/s41467-020-18203-3
Xing X., Wells M. L., Chen S., Lin S., and Chai F. (2020) Enhanced winter carbon export observed by BGC‐Argo in the Northwest Pacific Ocean. Geophysical Research Letters, 47, e2020GL089847. https://doi.org/10.1029/2020GL089847