Ang carbon skyscraper

Sa bag-ohay nga mga semana, nakita namon ang pagsira sa rekord sa grabe nga mga panghitabo sa panahon nga balik-balik nga miigo sa mga ulohan, nga adunay makadaot nga mga sangputanan. Ang pagbag-o sa klima nagbag-o sa frequency ug intensity sa grabeng mga panghitabo sama sa heatwaves, wildfires ug pagbaha, nga adunay dako nga epekto sa mga katilingban ug ekonomiya bisan asa sila naigo. Niini nga konteksto, gibalikbalik namon ang usa ka post ni Climate Central CEO ug Lead Scientist Benjamin Strauss sa usa pa nga record-breaker nga mas dugay ug dili kaayo klaro: ang paspas nga pagbag-o sa lebel sa CO2 sa atmospera.

Ang carbon skyscraper

Kini nga artikulo kabahin sa bag-ong serye sa ISC, Pagbag-o21, nga mag-usisa sa kahimtang sa kahibalo ug aksyon, lima ka tuig gikan sa Paris Agreement ug sa usa ka hinungdanon nga tuig alang sa aksyon sa malungtarong kalamboan. Kini nga piraso unang gimantala ni Ang Washington Post/Capital Weather Gang ug Ang Sentro sa Klima.

Ang paspas nga pagpatay.

Mao nga ang pagpabuto sa mga bala gikan sa pusil mas delikado kaysa pag-itsa niini pinaagi sa kamot. Ngano nga ang mga skydiver naggamit og mga parachute. Ngano nga ang mga dalan adunay mga limitasyon sa tulin. Ug ngano nga hinungdanon nga masabtan kung unsa ka paspas ang kalihokan sa tawo nga magdala sa pagbag-o sa klima, kung itandi sa nangaging mga rate. Magpahinabo ba kita og hinay-hinay nga mga pagbag-o nga mahimong ipahiangay sa sibilisasyon ug kinabuhi sa Yuta-o nagdilaab ba kita sa usa ka ihalas nga kalayo nga dili mabuntog?

Ug mao nga ang mga siyentista mibaktas ngadto sa tugnaw nga Antarctica, aron sa pag-drill sa lawom nga bahin sa mga ice sheet niini ug pagbira sa liboan ka mga tiil sa niyebe nga gi-compress ngadto sa yelo. Maampingong gipetsahan nila ang matag layer, gikuha ang gagmay nga mga bula sa karaang atmospera, ug gisukod ang konsentrasyon sa carbon dioxide, tuner sa thermostat sa planeta.

Gikan niining kakugi, among nakat-unan ang sawtooth pattern sa carbon level sa miaging milyon ka tuig. Kini paspas nga mibuto sa panahon sa pagsaka ngadto sa milabay nga mainit nga mga agwat nga medyo sama sa klima karon, ug hinayhinay nga midagan ngadto sa taas nga panahon sa yelo sa taliwala nila. Makita usab nato ang bag-o nga pagsaka sa carbon dioxide nga gipahinabo sa mga tawo, kasagaran pinaagi sa pagsunog sa fossil fuel alang sa enerhiya. Ang graph nga gigamit aron ipakita kini nga paglukso mahimo’g ang labing iconic nga numero sa siyensya sa klima.

Alang kanako, dugay na kini nga labing kusgan nga paghulagway sa peligro sa pagbag-o sa klima. Sa usa ka pagtan-aw, kini nagpakita kung unsa ka dako ang among nahimo gikan sa normal. Bisan pa adunay usa ka built-in nga optical illusion nga labi nga nagpaubos sa impluwensya sa tawo.

Sa yanong pagkasulti, adunay daghang oras nga nahurot tali sa wala ug tuo nga tumoy sa laraw - hapit usa ka milyon ka tuig. Ang mata halos dili makasulti sa kalainan tali sa gagmay nga mga gilapdon nga giokupar sa usa ka gatos batok sa usa ka libo ka tuig. Samtang ang pinakabag-o nga paglukso sa carbon tin-aw nga ang kinatas-an ug kinatas-an, kini dili tan-awon nga labi ka titip kaysa daghang mga pagtaas nga nauna niini.

Apan ang bag-o nga pagtaas sa tinuud nga paagi labi ka taas kaysa sa bisan unsang nangagi nga paglukso sa kini nga rekord o nadiskobrehan pa. Ang pagkatitip mao ang nagpakita sa katulin sa pagtaas sa carbon—ug ang katulin nagtagna sa kapeligrohan. Ang mas paspas nga pagbag-o sa klima, ang gamay nga abilidad sa katilingban, uban sa mga ekosistema nga atong gisaligan, sa pagpahiangay sa bag-ong abnormal.

Mahimo nimong sugdan ang pagtan-aw sa kalainan pinaagi sa pag-zoom in aron tan-awon ang gamay ra nga bahin sa timeline sa numero. Bag-ong datos gikan sa Antarctica bag-o lang naghatag kanamo sa among labing taas nga resolusyon nga hitsura sa carbon dioxide sa miaging 67,000 ka tuig:

Sulod nianang panahona, imong makita ang hinay nga pagkunhod sa carbon hangtod nga ang Yuta nakaabot sa pinakabugnaw nga punto sa kataposang panahon sa yelo, mga 20,000 ka tuig na ang milabay. Dayon, sulod sa pito ngadto sa walo ka libo ka tuig (ang panahon tali sa mga pana), ang carbon natural nga mibuto, nga nagpainit sa planeta duol sa kasamtangang klima niini—maabiabihon alang sa agrikultura ug sibilisasyon.

Ang bug-at nga spike sa halayong tuo, nga nalambigit sa kalihokan sa tawo sukad sa Rebolusyong Industriyal, klaro nga labi ka taas. Ang problema mao nga kinahanglan namon nga mag-zoom aron makita kini nga kalainan-apan kinahanglan nga mag-zoom out, sama sa una nga numero, alang sa mas lapad nga konteksto.

Maayo na lang, adunay usa ka yano nga paagi aron ipakita ang kalainan sa katulin sa pagbag-o kauban ang usa ka taas nga rekord. Kana nga paagi mao ang pag-focus sa pagbag-o sa carbon dioxide matag yugto sa panahon, imbes sa lebel. Ang resulta nagpadayag sa jaw-dropping carbon skyscraper sa ibabaw niini nga piraso.

Sa akong nahibal-an, kini ang unang higayon nga ang makasaysayanon nga rekord sa carbon gihulagway sa ingon niini nga paagi. Ang akong paglaum sa pagpalambo niini nga paghanduraw mao ang tin-aw nga pagpakita kon unsa ka talagsaon ang impluwensya sa tawo—ug unsa ka grabe ang atong sitwasyon.

Importante, adunay usa ka malaumon nga bahin niini nga sensilyo usab. Ang katulin ug sukod sa industriya sa tawo mahimo usab nga magamit sa mga solusyon, ug karon, kita adunay potensyal nga molihok dayon aron makunhuran ang mga emisyon. Pinaagi sa nabag-o nga enerhiya ug uban pang limpyo nga teknolohiya, ug uban ang maalamon nga palisiya ug ang kabubut-on sa paglihok, ang mga nasud sa kalibutan makasira sa mga agianan sa baha sa carbon nga labi ka paspas kaysa atong gibuksan kini - sa pipila ka mga dekada, dili mga siglo.

Tingali ang skyscraper plot wala pa gisulayan kaniadto tungod kay wala kami direkta nga pagbasa sa carbon dioxide alang sa eksaktong mga tuig nga gikinahanglan. Adunay mga kal-ang sa rekord: sa tibuok nga panahon nga gipakita, ang mga siyentipiko adunay direkta nga pagsukod kausa matag 400 ka tuig o labaw pa sa aberids-ug mga kausa matag 800 ka tuig sa mas karaan nga mga bahin sa timeline. Ang ubang mga kal-ang milapas sa 2,000 ka tuig. Ang hinungdan nga ang tradisyonal nga graph morag kompleto mao nga ang usa ka linya gihimo tali sa mga obserbasyon, nga nagkonektar sa mga tuldok. Apan gikan sa siyentipikong panglantaw, dili kana ang pinakamaayong paagi sa pagpuno sa mga kal-ang.

Aron mapauswag ang kana nga pamaagi, ang akong kauban nga si Scott Kulp migamit mga neural network, usa ka porma sa artificial intelligence, aron makahimo usa ka padayon nga kurba gikan sa mga patchy data, nga gipakita sa ubos, ug gitugotan ang mga pagbanabana alang sa bisan unsang tuig. Ang carbon skyscraper gihimo pinaagi sa pagkuha sa mga pagbasa gikan sa kurba matag 1,000 ka tuig gikan sa karon.

Ang natukod pag-usab nga kurba adunay maayong pagkahaom sa datos. Apan ang 1,000 ka tuig nga skyscraper nagpamenos gihapon sa atong kalisdanan.

Ngano man? Ang mga tipak sa panahon nga 1,000 ka tuig ang gitas-on dili makadakop sa katulin sa modernong paglukso sa carbon, halos tanan niini nahitabo sa miaging siglo. Kon makahimo pa ta ug 100 ka tuig nga skyscraper plot, mas hayag pa ang hitsura niini. Kini tan-awon sama sa 1,000 ka tuig nga skyscraper, apan sa kasagaran nga pagbag-o matag panahon-gawas sa katapusang spike-gibahin sa napulo, nga naghimo sa usa ka mas dako nga kalainan. Ikasubo, ang mga kal-ang sa datos sa kadaghanan sa mga rekord taas pa kaayo aron ibutang ang pagsalig sa usa ka pagtukod pag-usab nga adunay resolusyon nga 100 ka tuig. O tingali swerte kana: ang 1,000 ka tuig nga bersyon morag makahadlok kaayo.

Usa ka butang ang klaro sa bisan unsang resolusyon: ang katawhan naa sa usa ka crash course nga adunay paspas, makaguba nga pagbag-o sa klima, gawas kung mahimo naton nga hinayhinay ug mapahunong ang atong polusyon sa atmospera. Human niana, tingali makakita pa ta ug paagi nga mabalik kini.

Detalyado nga pamaagi sa pagbanabana sa lebel sa CO2 sa miaging mga tuig nga wala’y datos
Gipalambo ug gipatuman ni Scott Kulp, Ph.D., Senior Computational Scientist, Climate Central

Alang sa hilaw nga datos sa nangaging mga konsentrasyon sa CO2, gigamit namo ang Antarctic Ice Cores Revised 800KYr CO2 Data (Bereiter et al. 2015) gikan sa World Data Center for Paleoclimatology, Boulder ug ang NOAA Paleoclimatology Program, nga na-access sa Mayo 2020. Alang sa panahon gikan sa 8,877 - 67,257 ka tuig sa wala pa karon (2020), nagbaylo kami sa labing bag-o nga datos gikan sa WAIS Divide Ice Core Marine Isotope Stage 3 CO2 record (Brook 2020) sa US Antarctic Program Data Center.

Aron matagna ang konsentrasyon sa CO2 base sa tuig, aron mapun-an ang mga tuig nga nawala gikan sa direktang rekord, nagtukod kami og multilayer perceptron artificial neural network, nga gibansay sa mga obserbasyon base sa Antarctic ice sheet core samples gikan sa present-day ngadto sa 800,000 ka tuig BP. Adunay 1952 nga ingon nga mga obserbasyon, bisan kung kini dili parehas nga giapod-apod, nga adunay kapin sa katunga nga nagrepresentar sa mga puntos sa wala pa ang 100,000 BP.

Ang mga neural network sagad nga gigamit alang sa labi ka dili linya nga pag-analisar sa pagbag-o, sama niini. Ang among neural network adunay 4 nga mga layer: usa ka 1-node input layer (nagkuha sa tuig ingon usa ka input), duha ka tinago nga mga layer nga adunay 100 ug 10 node, matag usa, ug usa ka 1-node output layer (ang gitagna nga konsentrasyon sa CO2). Ang modelo gibansay gamit ang Matlab's Deep Learning Toolbox, nga naggamit sa Levenberg-Marquardt backpropagation function. Ang 1854 sa mga sample gipili nga random nga gamiton isip set sa pagbansay, 49 ang gigamit alang sa validation set, ug ang nahabilin nga 49 gigamit isip testing set. Ang pagbansay midagan hangtod nga ang mga panagna nga gihimo gamit ang validation set migrabe sa 6 ka sunud-sunod nga mga panahon, nga ang katapusan nga bias sa 0.0025 ug ang root mean square error sa 4.0 parts per million (ppm) para sa training set, ug 0.46/4.19 ppm para sa independent testing set . Kini nga lig-on ug susama nga mga pasundayag tali sa mga set sa pagbansay ug pagsulay nagpakita nga ang modelo wala kaayo nag-overfit.

Gipangutana dayon namon ang modelo aron makuha ang mga banabana sa lebel sa CO2 sa 1,000 hangtod 800,000 ka tuig sa wala pa karon (gikuha ingon 2019) sa 1,000 ka tuig nga mga agwat, ug gigamit ang 409 ppm ingon karon nga lebel. Ang global average mao ang 411 ppm sa 2019, apan ang CO2 nga lebel sa Antarctica midagan sa halos 2 ppm nga mas ubos kaysa sa global nga average, mao nga naghimo kami og usa ka adjustment sa account sa kamatuoran nga ang ice core CO2 nga lebel gikan sa Antarctica. Sa katapusan, gikuha namo ang mga kalainan sa pagkuwenta sa kausaban sa CO2 sa matag 1,000 ka tuig.

Benjamin Strauss

Benjamin Strauss
CEO ug Chief Scientist, Climate Central

Si Dr. Benjamin Strauss napili nga Presidente ug CEO sa Climate Central niadtong Abril 2018 ug nagsilbi usab nga Chief Scientist. Siya ang tagsulat sa daghang mga siyentipikong papel ug mga taho bahin sa pagtaas sa lebel sa dagat ug arkitekto sa Surging Seas suite sa mga mapa, himan ug mga visualization.

Tan-awa ang website sa Climate Central para sa kompleto nga biograpiya ug pinili nga mga publikasyon.

TAN-AWA ANG TANANG KAUGNAY NGA MGA BUTANG

  • nga pagpasabot: Ang mga paghubad awtomatik nga gihimo sa Google Translate ug mahimong adunay mga sayup. Ang ISC dili manubag sa bisan unsang kadaot o isyu nga mahimong motumaw gikan niini nga mga hubad. Mahimo nimong ihatag ang imong feedback pinaagi sa pag-email kanamo sa webmaster@council.sensya
    Mubo nga sulat: Palihug timan-i nga ang 'Science Summit sa UN General Assembly' sa Septiyembre 2023 dili usa ka panghitabo sa International Science Council. Ang International Science Council walay asosasyon niini nga kalihokan o sa tig-organisar sa kalihokan.
    • Laktaw ngadto sa sulod