冰原的崩溃是不可避免的吗?

冰原的崩溃是不可避免的吗? 现在,宾夕法尼亚大学艺术与科学学院曼恩研究小组和波茨坦气候影响研究所的科学家们发现,在上新世-更新世冰川的演化过程中存在着强烈的路径依赖性,也被称为滞后行为。这意味着冰川的演变不仅是二氧化碳水平和太阳输出等因素的函数,而且还受到以前事件的制约。他们的研究表明,要产生 MPT,必须同时减少阻碍大冰原生长的沉积物碎屑,以及火山喷发时释放到大气中的二氧化碳。他们的研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。"我们在这项研究中看到,在火山喷发量相同的情况下,模型计算出的大气二氧化碳浓度却不同。这表明碳循环并不是线性的,而是取决于其初始状态,"第一作者、曼恩研究小组博士后研究员朱迪特-卡里略(Judit Carrillo)说。气候科学家迈克尔-曼(Michael E. Mann)说,这些结果表明,现在采取行动防止当今冰原崩塌还为时不晚。研究人员解释说,该模型可以确定火山排出的二氧化碳的去向。卡里略说,这可以帮助科学家更好地预测人为温室气体排放的影响。这项研究使用了中等复杂程度的 CLIMBER-2 地球系统模型,其中包括大气、海洋、冰盖和碳循环等组成部分。曼恩解释说,这种模型可以让研究人员进行数百万年的模拟,而最复杂、最详细的模型是不可能做到这一点的。波茨坦研究所的马特奥-维利特(Matteo Willeit)是这篇论文的合著者之一,他领导了2019年的一项研究,利用这一模型重现了上新世-全新世冰川/间冰期循环的主要特征。在新的研究中,研究人员在 2019 年论文的基础上,将模型向前和向后推移了 300 万年,测试了不同的碎屑岩配置,以评估它们对 MPT 的影响。结果表明,贫化的碎屑岩和降低的二氧化碳水平是产生 10 万年锯齿形周期的必要条件,但二氧化碳比碎屑岩贫化速度更能从根本上决定 MPT 的开始。作者总结说:"我们发现,这种演变是路径依赖的,具体来说,在时间上是不可逆转的。在从现代工业化前条件开始的实验中,用时间逆转的地球轨道和构造作用力将模型推回到过去,上新世晚期和更新世早期温暖、相对无冰的条件没有再现。"曼恩补充说,这一发现可能会产生更广泛的影响:"冰盖范围不仅取决于二氧化碳浓度,还取决于时间方向,即气候是处于冷却阶段还是变暖阶段,这一事实提供了一点好消息。尽管在几百万年前,二氧化碳浓度最后一次像今天这样高时,冰原范围大大缩小,海平面也大大提高,但冰原的崩溃可能尚未锁定。如果我们能迅速大幅降低碳排放量,我们就有了一点缓冲时间。"研究人员提醒说,由于模拟是基于单一模型进行的,而且冰川/间冰期周期的长期模拟仍处于起步阶段,因此他们的结果并不是气候系统行为的最终表征,而"应被视为提供了动态行为的证据,值得通过多种建模框架进行进一步研究"。他们指出,在这项工作的基础上,下一步值得做的是将模拟时间进一步向前延伸,延伸到二氧化碳水平更高的中新世。卡里略说,曼恩研究小组目前正在努力更好地了解碳循环的工作原理以及滞后行为发生的原因,并正在使用空间分辨率更高的新版CLIMBER,以更好地分析格陵兰冰盖。编译自/ScitechDailyDOI: 10.1073/pnas.2322926121 ... 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

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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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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更高的二氧化碳含量意味着病毒存活时间更长、感染范围更大 图片显示电场将含有 COVID-19 病毒的液滴悬浮在空中。图片显示的是独特的 CELEBS 生物气溶胶装置中悬浮病毒液滴的俯视图,液滴直径约 2 厘米。"我们知道,SARS-CoV-2 和其他病毒一样,会通过我们呼吸的空气传播,"该研究的第一作者和共同通讯作者、该大学化学学院气溶胶科学高级助理研究员艾伦-哈德雷尔(Allen Haddrell)说。"但这项研究标志着我们在了解这种传播的确切方式和原因方面取得了巨大突破,而且关键的是,我们可以采取什么措施来阻止这种传播。"二氧化碳(CO2)是室内空间通风的良好指标,房间里的人数会影响二氧化碳的浓度。由于二氧化碳和呼吸道病毒都存在于呼出的空气中,因此将二氧化碳浓度作为病毒传播风险的替代指标是合理的。在这里,我们需要深入研究一下呼吸科学。呼出气体的高 pH 值(碱性)源自呼吸道分泌物。例如,唾液和肺液中的碳酸氢盐(一种碱性物质)含量较高。当碳酸氢盐蒸发成气态二氧化碳时,呼出气体中液滴的 pH 值会发生变化,但会受到相对湿度、液滴大小和环境二氧化碳浓度等因素的影响。由于 pH 值被认为是空气传播病毒传染性的一个驱动因素,研究人员探讨了环境二氧化碳浓度是否会影响空气传播病毒的稳定性(空气稳定性),进而影响其传播风险。在 COVID-19 大流行的背景下,二氧化碳监测仪被用来估算建筑物的通风量。正常室外空气中的二氧化碳含量约为百万分之 400;在通风良好的典型室内空间,二氧化碳浓度介于百万分之 400 到 1,000 之间。在通风不良、有人居住的空间,二氧化碳浓度可超过 2000 ppm,在较为拥挤的环境中,二氧化碳浓度可升至 5000 ppm 以上。通过改变空气中的二氧化碳浓度,使其介于百万分之 400 和 6500 之间,研究人员证实了二氧化碳浓度与空气传播病毒保持传染性时间长短之间的相关性。与典型的大气二氧化碳浓度(约 500 ppm)相比,二氧化碳浓度从 400 ppm 适度增加到 800 ppm(仍在通风良好的室内范围内),两分钟后所有 SARS-CoV-2 变体(Delta、Beta、Omicron)的病毒可吸入性都显著增加。在 800 ppm 和 6,500 ppm 之间,感染性没有差异。随着时间的推移,二氧化碳浓度的升高对 SARS-CoV-2 的感染性有很大影响。与正常空气相比,当二氧化碳浓度为 3000 ppm(与拥挤的房间相似)时,40 分钟后仍具有传染性的病毒数量约为正常空气的 10 倍。Haddrell说:"这种关系揭示了为什么在某些条件下会发生超级传播事件。含有SARS-CoV-2病毒的呼出液滴的pH值较高,这可能是导致传染性丧失的主要原因。二氧化碳与飞沫作用时表现为酸性。这导致液滴的 pH 值降至较低的碱性,导致其中的病毒灭活速度减慢。"值得庆幸的是,研究人员提出的降低传染性的建议非常简单。Haddrell说:"这就是为什么开窗是一种有效的缓解策略,因为它既能从物理上将病毒排出房间,又能使气溶胶液滴本身对病毒的毒性更强。"鉴于全球都在关注减少大气中的二氧化碳,而气候科学家预测二氧化碳在未来几十年将上升到550 ppm 以上,研究人员表示,他们的发现具有更广泛的意义。"因此,这些发现不仅对我们了解呼吸道病毒的传播,而且对我们环境的变化如何可能加剧未来大流行病的可能性,都具有更广泛的意义。我们的研究数据表明,大气中二氧化碳含量的上升可能会延长其他呼吸道病毒在空气中保持传染性的时间,从而增加它们的传播能力。"这项研究发表在《自然通讯》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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研究火星地貌结构中的碎屑流后 天文学家在对火星液态水的存在有了新见解 "火星大气中 95% 都是二氧化碳,"Lonneke Roelofs 解释说。"在冬天,气温会降到零下120摄氏度以下,这足以让大气中的二氧化碳结冰"。在冷冻过程中,二氧化碳气体 可以直接变成二氧化碳冰 ,而跳过液相。这个过程类似于地球上的霜冻,水蒸气形成冰晶,给大地铺上一层白色的薄膜。春季气温较高,加上火星大气稀薄,二氧化碳冰会直接蒸发回气体,再次跳过液相。火星上沟壑地貌的卫星图像,由火星勘测轨道飞行器上的 HiRISE(高分辨率成像实验)相机拍摄。沟壑两侧可见白色的二氧化碳冰。图片来源:NASA/JPL-加州理工学院/亚利桑那州立大学"我们称之为'升华'。由于火星气压低,这个过程极具爆炸性。产生的气压将沉积物颗粒推开,导致物质流动,类似于地球上山区的碎屑流。即使在没有水的情况下,这些流动也能重塑火星地貌,我的研究结果表明,火星上存在生命的几率比以前想象的要小。"长期以来,科学家们一直假设二氧化碳冰 可能是这些火星地貌结构背后的驱动力。"但这些假设主要基于模型或卫星研究,"Roelofs 解释说。"通过在所谓的'火星舱'中进行实验,我们能够模拟火星条件下的这一过程。利用这种专门的实验设备,我们可以直接亲眼研究这一过程。我们甚至观察到,在火星条件下,由二氧化碳冰驱动的碎屑流的流动效率与地球上由水驱动的碎屑流一样高"。Lonneke Roelofs 在英国米尔顿凯恩斯开放大学的火星舱旁。图片来源:乌得勒支大学"我们确信火星表面曾经有水。这项研究并不能证明这一点,"Roelofs说。"但是,生命的出现很可能需要一个存在液态水的漫长时期。以前,我们认为这些地貌结构是由水驱动的碎屑流形成的,因为它们与地球上的碎屑流系统相似。我的研究现在表明,除了以水为动力的碎屑流之外,冰冻二氧化碳的升华也可以成为这些火星沟壑地貌形成背后的驱动力。这将火星上水的存在推向了更久远的过去,使得火星上出现生命的几率变小。这使得我们比想象中更加独特。"但是,是什么让人们对 3.3 亿公里外的风景感兴趣呢?"火星是我们最近的邻居。它是唯一一颗接近太阳系'绿色区域'的岩石行星。该区域距离太阳足够远,可以存在液态水,这是生命存在的先决条件。因此,我们有可能在火星上找到关于生命如何发展的答案,包括潜在的地外生命。"此外,研究其他星球上景观结构的形成是我们跳出地球环境的一种方式。你可以提出不同的问题,从而对地球上的过程有新的认识。例如,我们在地球上也能观察到火山周围火成碎屑流中气体驱动的碎屑流过程。因此,这项研究有助于更好地了解陆地火山灾害。"编译自: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 "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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