人类确实影响了大气层 - 甚至在工业化之前

过去是未来的关键

当雪落在极地冰盖上时,例如在格陵兰岛和南极洲,空气被困在雪花之间

年复一年,雪在自身重量下变成冰块,空气被小气泡包围

这些是地球上最好的大气档案

通过分析极地冰中的空气,我们可以重建过去大气成分的变化

我们将过去的甲烷(CH4)变化重建回罗马帝国时期,并发现人类在2000年前排放了大量甲烷

诺贝尔化学奖获得者Paul Crutzen将当前的地质时期描述为“人类世”,或人类时代

它始于19世纪下半叶工业革命的开始,当时人类相关的大气痕量气体排放量大幅增加

但它真的开始了吗

人类对大气成分的影响有多长

十年前,着名的气候学家威廉·拉迪曼(William Ruddiman)认为人类比以前想象的更早地影响了气候

Ruddiman的假设遭到批评,但几年后,对极地冰芯中捕获的甲烷进行同位素测量表明,强烈的生物量燃烧 - 可能与人类活动有关 - 在16世纪之前增加了大气甲烷含量

同位素测量的强度在于它们可以区分各种来源的甲烷变化

实际上,每种类型的来源都产生具有特征同位素特征的甲烷

由于甲烷是由多种来源排放的,因此了解其预算并不简单

这些来源可分为三类:生物源,热源和化石源,每类包括自然和人为甲烷排放

生物甲烷由热带和北方湿地,反刍动物,稻田,垃圾填埋场和废水处理形成

热原排放包括生物质燃烧和生物燃料的燃烧

化石资源可以分为两组:化石燃料和地质资源(甲烷在地壳深处形成,然后通过沉积物向上传播到大气中)

为了更好地了解不同甲烷源对大气负荷的贡献,我们分析了格陵兰岛冰芯样品的甲烷同位素特征

这些样本可以追溯到罗马帝国时期

我们的结果是在大气模型的帮助下解释的

他们表明,同位素比率的百年尺度变化可归因于热原和生物来源的变化

他们还揭示了在过去两千年内生物质燃烧产生的甲烷排放的几个不同时期

生物量燃烧的变化部分与气候变化(温度和降水的变化)以及人口和土地利用的变化相吻合

例如,在罗马帝国和汉朝衰落期间,与燃烧有关的排放量减少,并且在中世纪时期的人口扩张期间增加

这是由于这些时期的森林砍伐增加,也归因于用于加热和冶金的木材燃烧

亚洲若干湖泊的沉积物和格陵兰冰层中记录了尘埃中的重金属

这表明冶金,尤其是生产武器和工具,在这些时期非常重要

土地利用变化的进一步分析由洛桑的洛桑大气层风化植被组进行

他们的结果以及甲烷数据表明,过去两千年甲烷浓度的长期增长至少部分是由农业活动引起的

例如,稻田的发展和农田的灌溉,从而为Ruddiman假说提供实验证据

在工业化之前,人类似乎对大气层产生了全球影响

我们的研究结果显示需要重新考虑自然与“人为”时代的基准,同时旨在预测未来的气候

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