Роб Дънбар: Откриване на древни климати в океаните и леда

Ако наистина искате да разберете проблемът, пред който сме изправени с океаните, трябва да си мислите за биологията, по същото време, когато си мислите за физиката. Не можем да разрешим проблемите, освен ако не започнем да изучаваме океана по един много по-интердисциплинарен начин. Така че ще демонстрирам това чрез обсъждане на някои от нещата за промяната в климата, които се случват в океана. Ще разгледаме покачването на морското равнище. Ще разгледаме затоплянето на океана. И накрая, последното нещо в списъка е окисляването на океана -- ако ме попитате, знаете ли, "Какво те тревожи най-много? Какво те плаши?" за мен, това е окисляването на океана. И това дойде на бял свят доста наскоро. Така че ще поговоря малко за това на края.

Аз бях в Копенхаген през декември, както мнозина от вас в тази зала. И мисля, че всички ние го намерихме, едновременно, отварящо очите и много разочароващо преживяване. Седях в тази голяма зала за преговори, в определен момент, в продължение на три или четири часа, без да чуя думата "океаните" нито веднъж. Наистина не беше на дневен ред. Държавите, които го споменаха, когато бяха изказванията на националните лидери -- това бяха лидерите на малки островни държави, на ниско разположени островни държави. И по това странно хрумване за азбучно подреждане на нациите, много от ниско разположените държави, като Кирибати и Науру, бяха разположени в самия край на тези изключително дълги редове. Знаете ли, те бяха маргинализирани в стаята за преговорите.

Един от проблемите е намирането на правилната цел. Не е ясно каква трябва да бъде целта. И как може да разберете, как да оправите нещо, ако не разполагате с ясно поставена цел? Сега, вие сте чували за "двата градуса": че трябва да ограничим покачването на температурата до не повече от два градуса. Но няма много научни изследвания зад тази цифра. Също така говорихме за концентрации на въглероден диоксид в атмосферата. Дали трябва да бъдат 450? Или 400? Няма много научни изследвания и зад тези числа. Повечето от науката, която стои зад тези числа, тези потенциални цели, се основава на проучвания на сушата. И бих казал, за хората, които работят в океана, и мислят за това, какви трябва да бъдат целите, бихме спорили, че те трябва да бъдат много по-ниски. Знаете ли, от гледна точка на океана, 450 е твърде висока стойност. Сега има неоспорими доказателства, че наистина трябва да бъде 350. Ние сме, сега, на 390 частици на милион от CO2 в атмосферата. Няма да можем да натиснем спирачките навреме, за да спрем на 450, така че трябва да приемем, че ще превишим тази стойност, и дискусията като вървим напред трябва да се съсредоточи върху това, колко голямо ще е превишението и какъв е пътя обратно към 350.

Сега, защо това е толкова сложно? Защо не знаем някои от тези неща малко по-добре? Ами, проблемът е, че имаме много сложни сили в климатичната система. Има различни видове естествени причини за изменението на климата. Има взаимодействия между въздуха и океана. Тук, в Галапагос, сме засегнати от Ел Ниньо и Ла Ниня. Но цялата планета се затопля, когато има голямо Ел Ниньо. Вулканите изхвърлят аерозоли в атмосферата. Това променя климата. Океанът съдържа повечето от обменяната топлина на планетата. Така че всичко, което влияе на това, как повърхностните води на океана се смесват с дълбоките води, променя океаните на планетата. И ние знаем, че слънчевата енергия не е постоянна във времето. Така че всичко това са физически причини за изменението на климата. И, освен това, имаме предизвикани от човека причини за изменението на климата. Ние променяме характеристиките на повърхността на земята, отразяващата й способност. Инжектираме нашите собствени аерозоли в атмосферата, и имаме трасиращи газове, не само въглероден диоксид -- но и метан, озон, оксиди на сярата и азота.

Ето го въпросът. Звучи като един прост въпрос. Дали CO2, произведен от дейността на човека причинява затоплянето на планетата? Но за да отговорим на този въпрос, за да направим явно приписване на въглеродния двуокис, трябва да знаем нещо повече за всички тези други агенти на промяната. Факт е обаче, че ние знаем много за всички тези неща. Знаете ли, хиляди учени работят за разбирането на всички тези причини, предизвикани от човека, и естествените причини. И ние проучихме това, и можем да кажем, "Да, CO2 причинява затопляне на планетата сега." Имаме много начини за изучаване на естествената вариабилност. Ще ви покажа няколко примера за това сега.

Това е корабът, на който прекарах последните три месеца в Антарктида. Това е научен кораб за сондиране. Излизаме в продължение на месеци и пробиваме морското дъно, за да открием седименти, които ни разказват истории за промените в климата. Един от начините да разберем нашето парниково бъдеще е да пробиваме надолу във времето, до последния период, когато сме имали нива на CO2 двойни на тези, които са днес. Така че това е, което правихме с този кораб. Това беше -- това е на юг от полярния кръг. Изглежда направо като в тропиците там. Един ден имахме спокойно море и слънце, което бе причината, поради която можах да сляза от кораба. През повечето време изглеждаше така. Имаше вълни високи до 50 фута (15 метра), и ветрове достигащи средно около 40 възела през по-голямата част от пътуването, и максимално до 70 или 80 възела.

Това пътуване приключи наскоро и не мога да ви покажа твърде много резултати от него точно сега, но ние ще се върнем за още една година, с друга сондажна експедиция, в която участвам. Тя е ръководена от Рос Пауъл и Тим Нейш. Това е проект ANDRILL. И ние направихме първата сондажна дупка, през най-големият плаващ леден шелф на планетата. Това е нещо лудо, тази голяма сондажна кула, увита в одеала, за да бъдат всички натопло, пробиваща при температури от минус 40. И ние сондирахме в морето Рос. Това е леденият шелф в морето Рос, там вдясно. И така, този огромен плаващ леден шелф, с размера на Аляска, идва от западна Антарктида. Западна Антарктида е тази част от континента, където леда е разположен на морското дъно на почти 2 000 метра дълбочина. И така този леден лист е частично плаващ, и е изложен на океана, на топлината на окена.

Това е частта от Антарктида, за която се тревожим. Понеже е частично плаваща, можете да си представите, ако морското равнище се покачи малко, леда ще се надигне от коритото, и после може да се откъсне и заплава на север. Когато този лед се стопи, морското ниво ще се покачи с шест метра. И така ние пробиваме назад във времето, за да видим колко често се е случвало това, и точно колко бързо се топи леда. Ето рисунката там в ляво. Пробивахме през сто метра от плаващ леден шелф, след това през 900 метра вода, и след това 1300 метра в морското дъно. Така че това е най-дълбоката геоложка сондажна дупка някога пробивана.

Отне ни около 10 години, за да организираме този проект. И ето какво открихме. Има 40 учени, работещи по този проект, и хората правят всякакъв вид наистина сложни и скъпи анализи. Но се оказва, знаете ли, нещото, което разказа най-добрата история беше това просто визуално описание. Видяхме това в пробите от вътрешността, докато се появяваха. Видяхме тези редувания между седиментите, които изглеждат по този начин -- там има чакъл и камъчета и един куп пясък. Това е вида материал в дълбоките води. Може да достигне дотам, само ако е пренесен от лед. Така знаем, че има леден шелф отгоре. И това се редува със седимент, който изглежда по този начин. Това е невероятно красиво нещо. Този седимент е 100% съставен от черупките на микроскопични растения. И тези растения се нуждаят от слънчева светлина, така знаем, че когато откриваме този седимент няма лед отгоре. И ние видяхме около 35 редувания между непокрита вода и покрита с лед вода, между чакъл и тези растителни седименти.

Така че това означава, това ни казва, че региона на морето Рос, този леден шелф, се е топил и формирал наново около 35 пъти. И това е през последните четири милиона години. Това беше напълно неочаквано. Никой не предполагаше, че западно-антарктическото ледено покритие е толкова динамично. В действителност, становището в продължение на много години беше, "Ледът се е формирал преди десетки милиони години, и е бил там оттогава." И сега знаем, че в нашето близко минало се е топил и формирал отново, и морското равнище се е е покачвало нагоре и надолу с шест метра.

Какво е причинило това? Ами, ние сме сигурни, че това са много малки промени в количеството слънчева светлина достигаща Антарктика, просто причинени от естествени промени в орбитата на Земята. Но ето го ключовият момент: знаете ли, другото нещо, което открихме, беше, че ледената обвивка е преминала прага, че планетата се е затоплила достатъчно -- и цифрите са около един градус, до един и половина градуса по Целзий -- планетата се е затоплила достатъчно, че е станала ... че ледената обвивка е станала много динамична и много лесно се стопила. И знаете ли какво? Ние всъщност сме променили температурата през миналия век с подходящата стойност. Така че много от нас са убедени сега, че западна Антарктика, че западно-антарктическата ледена обвивка започва да се топи. Очакваме да видим покачване на морското равнище, от порядъка на 1-2 метра до края на този век. А може да бъде и по-голямо. Това ще има сериозени последици за държави като Кирибати, знаете ли, където средната височина е малко повече от метър над морското равнище.

Добре, втората история се случва тук, в Галапагос. Това е избелен корал, корал, който е умрял по времето на Ел Ниньо през 1982-1983. Това е от Шампион Айлънд. Един метър висока колония от pavona clavus. И е покрит с водорасли. Ето това се случва. Когато тези неща загинат, незабавно, организми идват и ги покриват и заживяват на тази мъртва повърхност. И така, когато коралова колония бива убита от Ел Ниньо събитие, това оставя незаличим запис. След това можете да отидете да проучвате коралите и да разберете колко често се случва това. Едно от нещата, за което се мислеше през 80-те беше да се върнем и да вземем ядра от кораловите глави на всички Галапагоски острови. и да разберем колко често се е случвало опустошително събитие. И за да знаете, 1982-1983, че Ел Ниньо уби 95% от всички корали тук, в Галапагос. После имаше подобна смъртност през 1997-1998. И това, което открихме, след пробиване назад във времето от 2 до 400 години, беше, че това са уникални събития. Не видяхме други събития с масова смъртност. Така че тези събития в близкото минало са наистина уникални. Те са или просто наистина чудовищни Ел Ниньо, или са просто много силни Ел Ниньо, които са се появили на фона на глобалното затопляне. Във всеки случай, това е лоша новина за коралите на Галапагоските острови.

Ето как събираме корали. Това е всъщност Великденския остров. Погледнете това чудовище. Този корал е осем метра, точно така. И той расте от около 600 години. Сега, Силвия Ърл ме насочи към точно този същия корал. Тя се гмуркаше тук с Джон Лорет -- мисля, че беше през 1994 -- и събра малък къс и ми го изпрати. И ние започнахме работа по него, и открихме, че можем да отгатнем температурата на древните океани, от анализа на корали като този. Имаме диамантов свредел. Ние не убиваме колонията, просто вземаме малка проба от ядрото на върха. Ядрото идва под формата на тези цилиндрични тръби с варовик. И после носим този материал обратно в лабораторията и го анализираме. Можете да видите някои от кораловите сърцевини там вдясно.

Ние направихме това по цялата източна част на Тихия океан. Започнахме да го правим и в западния тихоокеански район. Ще ви върна обратно тук на Галапагоските острови. И ние работим на това завладяващо възвишение тук, в залива Урбина. Това е мястото, където, по време на земетресението през 1954 година, тази морски тераса беше надигната от океана много бързо, и беше издигната на около 6-7 метра. И така, сега можете да преминете през един коралов риф, без да се намокрите. Ако отидете на място там, той изглежда така, и това е дядото на коралите. Той е 11 метра в диаметър, и знаем, че е започнал да расте през 1584 година. Представете си това. И този корал си растял щастливо в тези плитки води, до 1954 година, когато станало земетресението.

Ние знаем, че той е от 1584 година, понеже тези корали имат растежни ленти. Когато ги нарежете, резрежете тези ядра по средата и ги прегледате с рентген, виждате тези светли и тъмни ленти. Всяка една от тях представя една година. Знаем, че тези корали растат с около един сантиметър и половина на година. И ние просто броим надолу до дъното. Освен това другият им атрибут е, че имат страхотен химически състав. Можем да анализираме карбонатите, които съставят коралите, и има един куп неща, които можем да направим. Но в този случай, измерихме различните изотопи на кислорода. Тяхното съотношение ни показва температурата на водата. В този пример тук, ние наблюдавахме този риф в Галапагос с температурни измерители, така че знаем температурата на водата, в която расте корала. После, след като съберем корал, ние измерваме това съотношение, и сега можете да видите, че тези криви пасват точно.

В този случай, на тези острови, знаете ли, коралите са инструмент за записване на качествените промени във водата. И разбира се, нашите термометри ни връщат само 50 години назад, или нещо от сорта, тук. Корала може да ни върне назад стотици хиляди години. И така това, което направихме: ние обединихме много различни набори от данни. Това не е само моята група, има може би 30 групи по света, които правят това. Но ние получаваме тези инструментални и почти-инструментални качествени записи на температурни промени, които датират от стотици години, и ги обединяваме. Това е една синтетична схема. Има цяло семейство от криви тук.

Но какво се случва: ние гледаме в последните хиляда години на температурата на планетата. И там има пет или шест различни компилации, но всяка една от тези компилации отразява данни от стотици от тези записи от корали. Правим подобни неща със сърцевини от лед. Работим с пръстени на дървета. И по този начин откриваме, какво е наистина естествено и колко различен е миналия век, нали? И аз избрах тази графика, защото изглежда толкова сложна и хаотична. Тя е толкова разхвърляна, колкото може да стане. Можете да видите някои сигнали там. Някои от записите показват по-ниски температури в сравнение с други. Някои от тях показват по-голяма променливост. Но всички те ни казват, каква е естествената вариабилност. Някои от тях са от северното полукълбо; някои от тях са от целия свят.

Но ето какво можем да кажем: това, което е естествено през последните хиляда години е, че планетата се е охлаждала. Охлаждала се е до някъде около 1900 година. И има естествена променливост причинена от Слънцето, причинена от Ел Ниньо. Вариабилност по столетна скала, по десетилетна скала, и ние знаем големината: става въпрос за две десети до четири десети от градуса по Целзий. Но после в самия край е където имаме инструменталния запис в черно. И там горе е температурата през 2009 година. Знаете ли, затоплили сме света с около един градус по Целзий през последното столетие, и няма нищо в естествената част на тези данни, което да наподобява това, което сме видели през последния век. Знаете ли, това е силата на нашата теза, че ние правим нещо, което е наистина различно.

Така, ще завърша с кратко обсъждане на окисляването на океана. Обичам да говоря за него като компонент на глобалната промяна, защото, дори и ако сте упорит скептик по глобалното затопляне, а аз говоря пред тази общност доста често, не може да отречете простата физика на разтваряне на СО2 в океана. Знаете, бълваме огромни количества от CO2 в атмосферата, от изкопаеми горива, от производството на цимент. Точно сега, около една трета от този въглероден диоксид се разтваря директно в океана, нали? И докато се случва, това прави океана по-киселинен. Така че, не може да спорите с това. Това е, което се случва точно сега, и това е много различен проблем от този за глобалното затопляне Има много последици.

Има последствия за карбонатните организми. Има много организми, които изграждат черупките си от калциев карбонат -- както растения, така и животни. Основният материал за рамките на кораловите рифове е калциев карбонат. Този материал е по-разтворим в киселинна течност. Така че едно от нещата, които виждаме е, че организмите трябва да изразходват повече метаболитна енергия, за изграждане и поддържане на техните черупки. В един момент, докато тази преходност, докато това поглъщане на CO2 в океана продължава, този материал всъщност ще започне да се разтваря. И на кораловите рифове, където изчезват някои от основните организми, ще видим голяма загуба на морско биоразнообразие. Но не само карбонатните производители са засегнати. Има много физиологични процеси, които са повлияни от киселинността на океана. Толкова много реакции, включващи ензими и протеини са чувствителни към киселинното съдържание на океана. Така че, всички тези неща -- по-големи метаболитни изисквания, намален репродуктивен успех, промени в дишането и обмяната на веществата. Знаете ли, това са неща, които имаме добри физиологични причини да очакваме да видим подложени на натиск, причинен от тази преходност.

Открили сме някои доста интересни начини, за проследяване на нивата на CO2 в атмосферата, милиони години назад във времето. Преди използвахме само ледени ядра, но в този случай, ние се връщаме 20 милиона години. И вземаме проби от седимента, и те ни казват за нивото на СО2 в океана, и следователно, нивото на CO2 в атмосферата. И ето я новината: трябва да се върнем на около 15 милиона години назад във времето, за да открием време, когато нивата на CO2 са били подобни на тези, което са днес. Трябва да се върнем на около 30 милиона години, за да открием време, когато нивата на CO2 са били двойни на тези, което са днес. Сега, това означава, че всички организми, които живеят в морето, са се развили в този хемостатен океан, с нива на CO2 по-ниски, отколкото са днес. Това е причината, поради която не са в състояние да отговорят, или да се адаптират на това бързо окисляване, което се случва в момента.

Така, Чарли Верон излезе с това изявление миналата година: "Перспективата за окисляване на океана може да се окаже най-сериозния от всички прогнозирани резултати на антропогенното отделяне на CO2." И мисля, че това може наистина да е така, така че ще завърша с това. Знаете ли, ние се нуждаем от защитените територии, абсолютно, но в името на океаните, трябва да намалим, или да ограничим емисиите на CO2, колкото е възможно по-скоро.

Благодаря ви много.

(Ръкопляскания)