Fråga:
Påverkas istiden av frysningen av koldioxid i Antarktis?
Michael Walsby
2020-01-07 03:14:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Fryspunkten för koldioxid är -78,5 $ \ small \ mathsf {^ o} $ C. Ibland överskrids denna låga nivå i Antarktis, och små mängder CO 2 fryses ut, men återföres strax efter till atmosfären. Är det möjligt att under en istid fryser mer betydande mängder CO 2 och kan det räcka för att påverka klimatet och förvärra istiden? Kan detta fenomen också förekomma i Sibirien?

Re * Ibland överskrids denna låga nivå i Antarktis, och små mängder koldioxid fryses ut men returneras strax efter till atmosfären. * Det är felaktigt och det är baserat på värdet -78,5 ° C. Det korrekta värdet är cirka -140 ° C, och det är för aktuell mängd koldioxid i atmosfären. Koldioxidnivåerna är betydligt lägre än strömmen under isbildning ("istider"), vilket sänker temperaturen ytterligare.
Som referenspunkt har människor ockuperat kontinuerligt både Sydpolen och Vostok Station i årtionden, och båda platserna har regelbundet sett temperaturen sjunka under -78,5 ° C under längre tid. Ändå har ingen av platserna rapporterat någon koldioxidfrost. Den temperaturen (-78,5 ° C) är inte tillräckligt kall för att skapa koldioxidfrost med tanke på jordiska koncentrationer av koldioxid i atmosfären.
För närvarande fälls inte tillräckligt med koldioxid ut för att ge en synlig frost. Men jag frågade om vad som kunde hända när förhållandena var mycket kallare.
@MichaelWalsby - För närvarande fäller noll $ \ text {CO} _2 $ ut för att bilda frost. En temperatur på -100 ° C (det nuvarande teoretiska läget) är inte tillräckligt kallt. Även en temperatur på -120 ° C (en mycket generös uppskattning av de kallaste temperaturerna under det senaste glaciala maximumet) är inte tillräckligt kall.
Du är långt ifrån den enda som har undrat om koldioxid naturligt fälls ut under den mycket långa och mycket kalla Antarktis-vintern baserat på det allmänt rapporterade värdet -78,5 ° C. Förhållandena under vilka det allmänt rapporterade värdet är tekniskt korrekta (förhållandena under vilka torris skapas) är irrelevanta med avseende på jordens klimat under de senaste 500+ miljoner åren.
Även i Cryogenian skulle villkoren inte ha uppfyllts om det arbete som är kopplat i mitt svar är att lita på. Tidigare är det omöjligt att säga också för att CO2-nivåerna är för osäkra.
@ebv - Jag är inte säker på Cryogenian, och gånger innan det. Koldioxidnivåerna var mycket högre än de senaste 500+ miljoner åren. De höga CO2-nivåerna i kombination med minskad solproduktion kan mycket väl ha resulterat i CO2-isark på tidig jord. Jag ** vet ** att jag har sett minst en artikel i en tidskrift som gjorde hypotesen, men jag kan inte hitta den.
Btw., Frågan innehåller obevisade påståenden. Även om det är intressant och utlöste ganska intressanta svar, bör det inte uppgraderas, IMO. Låt oss inte uppmuntra inlägg om faktiska anspråk ännu mer.
CO2-nivåerna varierade genom Cryogenian, från nedan närvarande i början till 100 * närvarande i slutet https://advances.sciencemag.org/content/3/11/e1600983.full. Den artikeln du nämnde handlade förmodligen om Huronisk isbildning? Det skulle vara intressant att veta :-) Problem med CO2-is i ett snöbollsscenario är den potentiella oundvikligheten, om den börjar låsa CO2 och begrava den under vattenis https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X17304363.
@MichaelWalsby, har du två svar här med länkar som förklarar hur världen går in i och lämnar istider, effekten av glaciärdynamik och cirkulationssaker, de förutsättningar som behövs för CO2-isbildning och när de möjligen har uppfyllts och vad som händer med CO2-isen. Du bör acceptera en av dessa.
Tre svar:
David Hammen
2020-01-07 19:46:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Koldioxidens fryspunkt är -78,5C.

Temperaturen vid vilken koldioxid sublimerar är inte ett fast värde. Det är istället en funktion av koldioxidens partiella tryck. Det värdet på -78,5 ° C är temperaturen vid vilken CO 2 sublimerar givet ett partiellt CO 2 tryck av en atmosfär. Temperaturen som behövs för att CO 2 ska vara sublimerat med ett partialtryck på 40 pascal är mycket lägre än det.

Relationen Clausius-Clayperon kan användas för att uppskatta temperaturen vid vilken ett ämne sublimerar för ett givet partiellt tryck. Med hjälp av parametervärdena för CO 2 från James et al. Får jag en temperatur på 131 kelvin (-142 ° C) för sublimeringspunkten för CO 2 vid ett partiellt tryck på 40 pascal eller 0,4 millibar. Med användning av en något annorlunda parameterisering, Agee et al. beräkna att en temperatur på 133 kelvin (-140 ° C) behövs för att göra CO 2 sublimerad från vår atmosfär.

Är isåldrar påverkade av frysningen Koldioxid i Antarktis?

Koldioxidnivåerna är mycket låga under isbildning (i allmänhet istider, men vi är i en istid just nu). Med hjälp av parametreringen från James et al. ger en temperatur på 127 K (-146 ° C) som sublimeringstemperatur för ett partiellt tryck av 18 Pa (0,18 millibar) eller 180 ppm CO 2 . Jorden kan inte bli så kall, så nej, istider påverkas inte av frysning av CO 2 i Antarktis.


Referenser :

Agee, Ernest, Andrea Orton och John Rogers. "CO2-snödeponering i Antarktis för att begränsa den antropogena globala uppvärmningen." Journal of Applied Meteorology and Climatology 52.2 (2013): 281-288.

James, Philip B., Hugh H. Kieffer och David A. Paige. "Den säsongsbetonade koldioxidcykeln på Mars." Mars (1992): 934-968.

Hur kan vi vara i en istid just nu när människor alltid klagar på värmen?
@MichaelWalsby - Ett par massiva isark täcker för närvarande nästan hela Antarktis. Ett annat isdäck täcker för närvarande nästan hela Grönland. Det täcker ganska mycket den tekniska definitionen av vad som kvalificerar som en "istid". Förekomsten av stora isark skiljer de senaste ~ 34 miljoner åren plus två andra tidsperioder (sen Cenozoic och sen Orderovician), från majoriteten av tiden sedan Kambrium startade där det inte fanns ** ingen ** is ark, period.
@DavidHammen, snälla ursäkta min nitpicking, du har i princip rätt, vi är i Cenozoic (Quaternary) nu. Du menar förmodligen sen Paleozoic (Perm) och Ordovician. http://www.stratigraphy.org/ICSchart/ChronostratChart2019-05.jpg
@ebv - "Ordervicianen" var en DYAC. Det borde ha varit ordovic, som du noterade. Min användning av "sen Cenozoic" när jag borde ha skrivit "sen Paleozoic" - det är något jag inte kan skylla på autokorrigering.
Ett antal artiklar på internet säger att CO2 fryser i Antarktis vid temperaturer under -78,5C, men eftersom det sublimerar vid ungefär samma temperatur finns det ingen nettouppbyggnad. Saker kan ha varit annorlunda under mycket kallare tider .. Begravd under vattenis i en snöbolljord, när isen nådde en temperatur högre än fryspunkten för CO2, skulle den bli en gas under tryck och förmodligen hitta en väg ut, beroende på tjockleken på vattenisen ovan.
@MichaelWalsby - Ett antal artiklar på internet säger att jorden är platt.
user18607
2020-01-07 17:20:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

-98 ° C är så kallt som det kan bli på jorden, på isolerade platser, där luft- och ytstrålning finns i equlibirum på polarvinteren och inget utbyte sker Scambos et al 2018.

Med tanke på den låga koldioxidutsläppen i kalla faser, extremt låg nederbörd och en isolerande polar vortex runt Antarktis och ingen isotopsignal i kärnor kan ifrågasättas att de fysiska förhållandena för storskaliga frysta koldioxidfaser var uppfyllda när som helst i pleistocenen.

Här är två artiklar som handlar om modellering av globala medeltemperaturer i Cryogenian: Hoffman et al 2017 och Voight at al 2011. Global kylning uppskattas endast till några få ° C (3 och 4.6). Otoh, andra föreslår en global medeltemperatur på -12 ° C. Men det saknar ordentlig citering.

Huruvida ett sådant extremfall som dagens Antarktis med höjder på> 4000m (som är närmare rymden i den kalla, täta luften än det låter) och dess isolering från den globala cirkulationen fanns tillbaka då är det oklart.

Med hänvisning från Hoffman et al:

En istäckt planet med jordliknande snedhet och avstånd (1 astronomisk enhet) från en Solliknande stjärna, med eller utan CO2-ismoln, förblir långt under tröskeln för CO2-isdeponering vid vilken CO2-nivå som helst som är relevant för en Cryogenian Snowball Earth [se figur 2b och c i studien av Turbet et al. (70)]. Risken för irreversibilitet på grund av koldioxidutsläpp avvisas inte så lätt för en Siderian (2,4 Ga) snöbolljord (Fig. 2B), när solen var cirka 10% mörkare än i Cryogenian.

Så, inte i kryogenisation (er), uppenbarligen inte efteråt, men kanske tidigare, vad de kallar Siderian (kan också kallas Huronisk (?) isbildning) kan CO2-is hypotetiskt ha deponerats på jorden. Problemet med en sådan CO2-begravning är att den sjunker gravitationellt i vattenisen och därmed tas bort från cirkulationen, vilket potentiellt kan leda till ett oundvikligt snöbollstillstånd Turbet et al 2017.

Din referens hänvisar till dagens förhållanden. Min fråga frågar vad som kan vara möjligt i djupet av en hård istida när förhållandena var annorlunda.
trond hansen
2020-01-07 13:29:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Under en istid kommer lite koldioxid att nå Arktis, det kommer att absorberas av havsvatten i alla hav, Detta kommer att skapa en positiv återkoppling, lägre CO2-nivå i atmosfären gör det ännu kallare så att det flytande vattnet absorberar ännu mer CO2.

Kallt vatten kan rymma stora mängder upplösta gaser. När istiden slutar kommer stora mängder CO2 att frigöras vilket skapar en positiv återkopplingsslinga som ytterligare ökar uppvärmningen.

Ett av problemen med klimatförändringarna vi ser nu är att haven blir varmare. Detta kommer att sänka vattenkapaciteten för att absorbera CO2 från atmosfären.

Vid någon tidpunkt om uppvärmningen går på havsvattnet kan börja släppa ut mer koldioxid än det absorberar.

Det vore intressant att veta hur kallt polarområdena kan bli under en mycket hård istid. Det måste vara mycket kallare än de är nu.
-1
Jag sökte på forskare (jag har ingen licens) och kunde inte hitta den informationen heller.


Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 4.0-licensen som det distribueras under.
Loading...