新研究发现海洋转换断层是重要的、被低估的碳汇

新研究发现海洋转换断层是重要的、被低估的碳汇 新的研究发现,海洋转换断层是重要的、以前被低估的二氧化碳汇对现有的地球地质碳循环概念提出了挑战。这项研究强调了自然地质排放在塑造地球气候历史中的关键作用,并强调了在应对当代气候变化的背景下深入了解这些过程的必要性。上图为改变的地幔岩石切片。图片来源:Solvin Zankl构造断裂是构造板块相互移动的地方,是地球上三大板块边界之一,全球长度约为 4.8 万公里,其他板块边界分别是全球洋中脊系统(约 6.5 万公里)和俯冲带(约 5.5 万公里)。几十年来,人们一直在研究洋中脊和俯冲带的碳循环。相比之下,科学家们对海洋转换断层中的二氧化碳关注相对较少,在相当长的一段时间里,转换断层被认为是"有点无聊"的地方,因为那里的岩浆活动很少。"克莱因说:"我们现在拼凑起来的结果是,沿着这些海洋转换断层暴露出来的地幔岩石可能是一个巨大的二氧化碳汇。"地幔的部分融化释放出二氧化碳,这些气体碳夹杂在热液中,与靠近海底的地幔发生反应,并在那里被捕获。首席科学家弗里德-克莱因(Frieder Klein)和"深海漫游者"号领航员艾伦-斯考特在探索水下碳酸盐平台。图片来源:Novus Select《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表的一项新的期刊研究报告的第一作者克莱因说:"这是地质碳循环中以前不为人知的一部分。由于在以前对全球二氧化碳地质通量的估算中没有考虑到转换断层,因此岩浆二氧化碳向改变了的洋幔和海水的质量转移可能比以前想象的要大。"地质排放与气候克莱因说:"与人为二氧化碳(或人类驱动的二氧化碳)相比,转换断层排放的二氧化碳量可以忽略不计。然而,从地质时间尺度来看,在人类排放如此多的二氧化碳之前,地球地幔(包括转换断层)的地质排放是地球气候的主要驱动力。"正如论文所述,据估计,全球人为二氧化碳排放量 约为每年 36 千兆吨(Gt),这使大气和水圈的平均地质排放量(每年 0.26 千兆吨)相形见绌。然而,在地质时间尺度上,来自地球地幔的二氧化碳排放量在调节地球气候和宜居性以及包括海洋、大气层和岩石圈在内的地表储层中的碳浓度方面发挥了关键作用,当然,这是在人类活动燃烧化石燃料之前。通过地质研究了解气候变化"为了充分了解现代人类造成的气候变化,我们需要了解地球深层过去的自然气候波动,这与地球自然碳循环的扰动息息相关。我们的工作提供了有关地球地幔和海洋/大气系统之间碳长时间尺度通量的见解,"该研究的合著者、佛蒙特州本宁顿学院教师蒂姆-施罗德(Tim Schroeder)说。"数百万年来,这种碳通量的巨大变化导致地球气候变得比现在温暖或寒冷得多。"为了更好地了解地幔和海洋之间的碳循环,研究人员分析了圣保罗转换断层中"地幔橄榄岩矿物碳化过程中"皂石和其他含镁集合体的形成。认为该断层是富含二氧化碳的热液流体的通道,而橄榄岩的碳化则可能成为排放二氧化碳的巨大的汇。研究人员在论文中认为,"低度熔化会产生富含不相容元素、挥发物,特别是二氧化碳的熔体,而在大洋转换断层处存在橄榄岩,这两种因素结合在一起,为广泛的矿物碳化创造了有利条件"。这些岩石是在 2017 年对该地区进行巡航时使用载人车辆采集的。找到并分析这些岩石"简直是梦想成真"。克莱因说:"我们在12年前就预测到了碳酸盐改变的洋幔岩的存在,但我们在任何地方都找不到它们。我们曾前往该群岛探索低温热液活动,但都以失败告终。令人难以置信的是,我们竟然能在一个转换断层中找到这些岩石,因为我们是在寻找其他东西时偶然发现它们的。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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大气中二氧化碳的月平均浓度创下有记录以来的最大增幅

大气中二氧化碳的月平均浓度创下有记录以来的最大增幅 "基林曲线"是科学家查尔斯-戴维-基林(Charles David Keeling)设想的地球大气中二氧化碳(CO2)累积情况的图示。基林曲线所显示的数据是基于夏威夷岛莫纳罗亚天文台从 1958 年至今的连续测量结果。据加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所二氧化碳项目主任、"基林曲线"原创者之子拉尔夫-基林(Ralph Keeling)称,每年 4.7ppm 的升幅是有记录以来二氧化碳浓度的最大增幅。基林说,我们"不断刷新"二氧化碳上升速度的记录,而造成这一不可否认现象的最终原因是全球化石燃料消耗量的持续增长。虽然二氧化碳浓度持续上升,但新记录的部分原因是厄尔尼诺季节的结束。厄尔尼诺是一种众所周知的全球气候现象,由热带太平洋上的风和海面温度引起。温度的变化没有规律可循,但确实有一定的周期性。二氧化碳浓度受厄尔尼诺现象的影响;上一次温室气体增长速度最快是在 2016 年厄尔尼诺季节结束时。在化石燃料排放造成的二氧化碳增长之外,自然现象造成的二氧化碳水平上升也在增加自己的温室效应份额。美国国家海洋和大气管理局去年 6 月宣布,全球二氧化碳浓度上升到 421ppm,与工业化前相比增加了 50%。更新后的基林曲线使二氧化碳浓度达到 426ppm,这是数百万年来的最高记录。在人类文明的前 6000 年,二氧化碳水平稳定在 280ppm 左右。现代人类活动通过燃烧化石燃料大大增加了温室气体排放量,进而导致洪水、致命热浪、干旱、野火等灾难性事件增多。最近的研究表明,当大气中的二氧化碳浓度与我们现在所处的水平相同时,也就是大约 1400 万年前,世界遭受了威胁人类文明的气候变化后果。在最近一次厄尔尼诺现象激增之后,科学家们现在预计二氧化碳浓度将恢复到每年增加 2-3ppm 的标准水平。基林说,这一点也不让人放心,因为我们仍然需要通过减少温室气体排放来稳定气候系统。 ... PC版: 手机版:

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这块有5万年历史的冰块揭示了目前二氧化碳水平的真实状况 俄勒冈州立大学(OSU)和圣安德鲁斯大学(University of St Andrews)的科学家们与美国国家科学基金会(US National Science Foundation)合作,在一项新的研究中采用了这种大胆的方法,通过南极冰层中的微小气泡,揭开了大气中二氧化碳长达 5 万年的时间线,这些气泡在地球表面下数英里处被时间冻结。奥斯陆大学助理教授、该研究的第一作者凯瑟琳-温特(Kathleen Wendt)说:"研究过去可以告诉我们今天有什么不同。今天的二氧化碳浓度变化速度确实是前所未有的。"研究小组利用通过钻探两英里(3.2 千米)深的南极西部冰原(WAIS)分水岭冰芯提取的冷冻样本,对冰块中保存的小块气体进行了化学分析,以清楚地了解大气中二氧化碳在许多许多年中的变化情况。研究人员发现,大气中的二氧化碳浓度曾有过远超过"正常"范围的升高期,但与我们现在所面临的情况相比,人为温室气体排放所造成的二氧化碳浓度就显得微不足道了。在 5 万年的时间里,大气中二氧化碳的自然消长确实在 55 年中增加了大约百万分之 14,每 7000 年左右增加一次。而现在,每隔五到六年,大气中的二氧化碳含量就会增加相同的数量。从根本上说,现在二氧化碳含量的增长速度是过去 5 万年任何时候的 10 倍。温特说:"我们的研究确定了有史以来观测到的二氧化碳自然上升的最快速度,而今天主要由人类排放驱动的二氧化碳上升速度要高出10倍。"研究小组的分析为我们描绘了一幅清晰的地球大气二氧化碳历史波动的长期图景,其中还揭示了与北大西洋寒冷间歇(或海因里希事件)相吻合的峰值,而北大西洋寒冷间歇与突如其来的重大气候变化有关。"这些海因里希事件确实非同寻常,"这项研究的共同作者、美国俄亥俄州立大学副教授克里斯托-布伊泽特(Christo Buizert)说。"我们认为它们是由北美冰盖的剧烈崩塌引起的。这引发了一连串的连锁反应,包括热带季风、南半球西风以及从海洋中排出的大量二氧化碳。"现有的气候数据预测,随着地球变暖,这些西风可能会变得更强、更频繁,如果是这样的话,就会降低至关重要的南大洋吸收和容纳人类产生的二氧化碳的能力。可以说,随着地球持续变暖,这并不是科学家们希望看到的正反馈循环。温特补充说:"我们依靠南大洋吸收我们排放的部分二氧化碳,但迅速增强的南风削弱了南大洋吸收二氧化碳的能力。研究人员总结说:"本研究解析的大气二氧化碳上升速度和幅度为气候突变期间的碳循环变异性提供了重要的制约因素,并敦促人们警惕现代南大洋碳汇有可能因南大洋西风的持续极向增强而减弱。"这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。 ... PC版: 手机版:

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科学家在蓝藻中发现了一种新的酶功能 有望催生更好的碳捕捉作物

科学家在蓝藻中发现了一种新的酶功能 有望催生更好的碳捕捉作物 5月10日发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的这项研究展示了一种名为羧基体碳酸酐酶(CsoSCA)的酶以前未知的功能,这种酶存在于蓝藻(又称蓝绿藻)中,能最大限度地提高微生物从大气中提取二氧化碳的能力。蓝藻因其在湖泊和河流中的有毒繁殖而广为人知。但这些蓝绿色的细菌分布广泛,也生活在世界的海洋中。虽然它们会对环境造成危害,但研究人员将它们形容为"微小的碳超级英雄"。通过光合作用,它们每年在捕捉全球约 12% 的二氧化碳方面发挥着重要作用。蓝细菌是一组光合细菌,通常被称为"蓝藻",尽管它们是原核生物而不是真正的藻类。从海洋、淡水到裸岩,这些生物广泛存在于各种水生和陆地环境中。蓝藻以其进行含氧光合作用的能力而闻名,这意味着它们会产生氧气作为副产品,与植物类似。这一过程对地球上的生命至关重要,因为它为大气中氧气的产生做出了重要贡献。第一作者、澳大利亚国立大学博士研究员萨沙-普尔斯福德(Sacha Pulsford)介绍了这些微生物捕获碳的惊人效率。Pulsford女士说:"与植物不同,蓝藻有一个称为二氧化碳浓缩机制(CCM)的系统,它能固定大气中的碳并将其转化为糖,其速度明显快于标准植物和农作物物种。"CCM 的核心是被称为羧基体的大型蛋白质区。这些结构负责封存二氧化碳,容纳 CsoSCA 和另一种叫做 Rubisco 的酶。CsoSCA 和 Rubisco 两种酶协同工作,显示出 CCM 的高效特性。CsoSCA 的作用是在羧基体内产生局部高浓度的二氧化碳,然后 Rubisco 可以吞噬这些二氧化碳,并将其转化为糖分供细胞食用。论文的主要作者、英国国立大学的本-朗博士说:"到目前为止,科学家们还不清楚CsoSCA酶是如何受控的。我们的研究重点是揭开这个谜团,尤其是在遍布全球的一个主要蓝藻群中。我们的发现完全出乎意料。CsoSCA酶随着另一种名为RuBP的分子的旋律起舞,RuBP像开关一样激活了它。把光合作用想象成做三明治。空气中的二氧化碳是馅料,但光合作用细胞需要提供面包。这就是 RuBP。""就像做三明治需要面包一样,二氧化碳转化为糖的速度取决于 RuBP 的供应速度。CsoSCA酶向Rubisco提供二氧化碳的速度取决于RuBP的含量。当RuBP足够多时,酶就会开启。但是,如果细胞中的 RuBP 用完了,酶就会关闭,从而使系统高度调整和高效。令人惊讶的是,CsoSCA酶一直蕴藏在大自然的蓝图中,等待着被发现"。科学家们说,工程作物在捕获和利用二氧化碳方面的效率更高,这将大大提高作物产量,同时减少对氮肥和灌溉系统的需求,从而极大地促进农业发展,它还可以确保世界粮食系统更能适应气候变化。Pulsford 女士说:"了解 CCM 的工作原理不仅能丰富我们对地球生物地球化学基本自然过程的认识,还能指导我们为世界面临的一些最大的环境挑战制定可持续的解决方案。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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具有里程碑意义的研究发现碳排放的新来源:拖网捕捞

具有里程碑意义的研究发现碳排放的新来源:拖网捕捞 之前的一项研究发现,部分受干扰的沉积碳会在水下变成二氧化碳。今天的研究发现,底拖网捕捞在水下产生的二氧化碳有 55%-60% 将在 9 年内进入大气。据估计,每年底拖网捕捞释放到大气中的碳量是全球捕鱼船队(约 400 万艘)燃料燃烧产生的年排放量的两倍。犹他州立大学和《国家地理》杂志"原始海洋"栏目的特里莎-阿特伍德博士说:"我们早就知道,拖着沉重的渔网有些渔网有十架 747 喷气机那么大穿过海底会破坏海洋生物和栖息地。直到最近,我们才发现底拖网捕捞也会释放出大量的碳,而这些碳原本会在海底安全地储存几千年。我们的研究首次表明,在大约十年的时间里,底拖网捕捞释放的碳有一半以上最终以二氧化碳的形式逃逸到大气中,导致全球变暖。就像破坏森林一样,破坏海底也会对气候、社会和野生动物造成无法弥补的伤害。"这项研究是由来自犹他州立大学、美国国家航空航天局戈达德太空研究所、加州大学圣巴巴拉分校、哥伦比亚大学、詹姆斯-库克大学和《国家地理》杂志"原始海洋"的气候和海洋专家组成的全球团队进行的。研究人员利用 1996-2020 年间全球进行的底拖网捕捞数据和精密模型,计算出底拖网捕捞产生的二氧化碳最终进入大气的数量。这项研究以最近的基础研究为基础,研究发现底拖网捕捞释放到海洋中的二氧化碳量大于大多数国家的年碳排放量,与全球航空业的年二氧化碳排放量处于同一数量级。新研究确定了拖网碳排放量特别高的海域,包括中国东海、波罗的海、北海和格陵兰海。研究人员得出结论,东南亚、孟加拉湾、阿拉伯海、欧洲部分地区和墨西哥湾也可能是拖网捕捞造成碳排放的主要来源,但我们目前缺乏有关这些地区底拖网捕捞范围和强度的充足数据。现在,各国在气候行动计划中并没有考虑到底拖网捕捞的大量碳排放,国家常驻探险家兼"原始海洋"组织执行主任恩里克-萨拉博士说。"我们的研究清楚地表明,除了恢复海洋生物之外,解决这些和其他海洋排放问题对于减缓地球变暖至关重要。好消息是,减少底拖网碳排放将带来立竿见影的效果。坏消息是,拖延行动将确保拖网捕捞产生的排放在十年后继续渗入大气。"新研究还评估了底拖网捕捞后留在海水中的碳会发生什么变化。研究得出结论,拖网捕捞从海底移除的碳总量中,有 40%-45% 残留在海水中,导致局部海洋酸化加剧。酸度的增加会损害捕鱼活动所在地区的动植物。美国国家航空航天局戈达德太空研究所所长加文-施密特(Gavin A. Schmidt)说:"拖网捕捞有更多的问题,而不仅仅是碳的影响,例如生物多样性和可持续性。但这种'海洋森林砍伐'的规模已经足够大了,必须加以注意和评估。希望这能促成政策制定工作,努力在所有影响中实现利益最大化"。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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中国将建立电力二氧化碳排放因子常态化发布机制

中国将建立电力二氧化碳排放因子常态化发布机制 中国生态环境部、国家统计局发布公告称,将建立电力二氧化碳排放因子常态化发布机制,并拟于2024年尽早发布2022年电力二氧化碳排放因子。 根据《人民日报》星期二(4月16日)报道,中国生态环境部、国家统计局发布《关于发布2021年电力二氧化碳排放因子的公告》。 此次发布的2021年电力二氧化碳排放因子,分为三种口径,包括2021年全国、区域及省级电力平均二氧化碳排放因子,2021年全国电力平均二氧化碳排放因子(不包括市场化交易的非化石能源电量)和2021年全国化石能源电力二氧化碳排放因子。 据介绍,电力二氧化碳排放因子是核算电力消费二氧化碳排放量的重要基础参数。本次发布的电力二氧化碳排放因子可供不同主体核算电力消费的二氧化碳排放量时参考使用,是落实《关于加快建立统一规范的碳排放统计核算体系实施方案》中“统筹推进排放因子测算”要求的重要举措,为碳排放核算提供基础数据支撑。 公告说,下一步,生态环境部、国家统计局将建立电力二氧化碳排放因子常态化发布机制。根据基础数据更新情况,拟于2024年尽早发布2022年电力二氧化碳排放因子。 2024年4月16日 8:16 PM

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观点:从空气中去除二氧化碳是一种成本高昂的应对气候变化的荒唐方法

观点:从空气中去除二氧化碳是一种成本高昂的应对气候变化的荒唐方法 根据研究公司 Rhodium Group 的最新报告,美国每年需要在 CDR 上花费大约 1000 亿美元,才能将其规模扩大到有助于美国实现气候目标的水平。其中大部分资金需要以税收减免和采购计划等支持性政策的形式提供。特别是随着美国石油和天然气产量不断创下历史新高,有关这一问题的讨论也越来越多。相比之下,2021 年通过的《降低通货膨胀法案》包括 3690 亿美元的清洁能源激励措施,这是迄今为止美国最大的气候投资。因此,正如报告所建议的那样,政府每年花费 1000 亿美元用于尚未大规模证明自己的新型技术,实在是一笔不小的开支。这是一场豪赌,我们所知道的地球的宜居性正岌岌可危。解决气候变化问题是一场数字游戏,联合国政府间气候变化专门委员会确定的目标是,到 2050 年左右实现二氧化碳净零排放。这是阻止全球平均气温比工业革命前上升 1.5 摄氏度所需要的。跨过这一门槛意味着极端高温、海平面上升和生物多样性丧失等与气候相关的灾害会变得更加严重,在世界上最脆弱的地区,人类适应这些变化的能力可能会被超越。1.5 摄氏度的目标是在近十年前的 2015 年巴黎协定中设定的,但温室气体排放量仍在攀升。尽管阻止气候变化和实现巴黎协定目标的唯一途径是停止依赖化石燃料,但美国已经在为捕获二氧化碳投入大量资金。2021 年《两党基础设施法》(Bipartisan Infrastructure Law)包括 35 亿美元用于在全美建设新的碳清除中心。包括微软和亚马逊在内的大公司也在向初创企业支付费用,以获取部分污染。化石燃料行业也接受了这项技术,甚至利用它来推销所谓更可持续的石油。显然,这还远远不够。报告称,到 2050 年,美国将需要有能力吸收十亿吨二氧化碳,以实现净零排放目标。这是一笔巨大的二氧化碳捕获量,大约相当于美国碳足迹的 20%。相比之下,美国目前从大气中吸收二氧化碳的能力微乎其微迄今为止只有低个位数兆吨。报告指出了从大气中吸收二氧化碳的三种不同策略:依靠植物、土壤和海洋吸收二氧化碳的自然方法;制造捕捉二氧化碳的机器;以及采用自然和工程过程的混合技术。这三种策略都面临着各自的挑战。植树造林是迄今为止最受欢迎的自然策略,但收效甚微。越来越多的研究和调查发现,通过林业项目抵消排放的做法在很大程度上是失败的。例如,树木的存活时间往往不够长,无法对大气中的二氧化碳产生有意义的影响,而且当不止一个团体申请碳信用额度时,还会出现重复计算的情况。从空气或海水中吸入二氧化碳的机器应该能更好地记录它们捕获的二氧化碳量。但是,这些设备耗能巨大,不仅效率低下,而且价格昂贵。从空气中过滤一吨二氧化碳的成本高达 600 美元。乘以一千兆吨(十亿公吨),就是数千亿美元的支出。宾夕法尼亚大学科学、可持续发展和媒体中心高级研究员约瑟夫-罗姆(Joseph Romm)认为,考虑到这一点,在 CDR 上花费 1000 亿美元可能只是这些技术可能花费的最低成本。罗姆说:"我认为这份报告中的确定性存在误导性。现在就推广这些[技术]还为时过早。这些还需要更多的研究。研究得最多的 CDR 技术(包括植树造林和捕捉二氧化碳的机器)有很多局限性,因此罗姆说,把钱花在研究其他减少温室气体排放的方法上会更好。"他说:"我们现在必须做的最紧迫的两件事是停止砍伐森林和停止向空气中排放更多的二氧化碳。一旦做到这两点,就值得将资源用于清除二氧化碳,以解决我们历史上的排放问题。但是,如果我们不能止血,为什么要在问题上贴创可贴呢?" ... PC版: 手机版:

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