domingo, 17 de abril de 2011

Una visión que surge de Uso de la Tierra temprana


Grupo de @ 15 de abril 2011

Habitación artículo de William Ruddiman

Hace más de 20 años, los análisis de las concentraciones de gases de efecto invernadero en los núcleos de hielo muestran que las tendencias a la baja en CO2 y CH4 que se había iniciado cerca de 10.000 años la dirección de reversión posterior y aumentó de manera constante durante los últimos miles de años. explicaciones que compiten por estos aumentos se han acogido a cualquiera de los cambios naturales o antropogénicas de emisiones. Pruebas de que razonablemente convincentes favor y en contra tanto de las causas ha sido presentado, y el debate ha continuado durante casi una década. 

La Figura 1 resume estos puntos de vista diferentes. 
Un 08 2011 edición especial de la revista El Holoceno ayudará a mover esta discusión. Todos los científicos que han sido parte de este debate durante la última década fueron invitados a participar en el volumen. La lista de los invitados estaba bien equilibrado entre los dos puntos de vista, los cuales están bien representadas en el tema. Los trabajos han comenzado recientemente a entrar en línea, pero por desgracia detrás de un Paywall.

Podría decirse que la nueva visión más significativas que emergen de este problema viene de varios documentos que convergen en un punto de vista de uso de suelo industrial-pre que es muy diferente de la que ha prevalecido hasta hace poco. La mayoría de simulaciones de modelos anteriores se basaron en el supuesto simplificador de que cápita despacho y por el cultivo sigue siendo pequeño y casi constante durante el Holoceno tardío, pero los datos históricos y arqueológicos revelan ahora mucho mayor per cápita de uso del suelo-antes que se utilizan en estos modelos. La aparición de este punto de vista se informó en varias presentaciones en una conferencia de marzo de Chapman 2011, y ha atraído la atención recientemente, tanto en la naturaleza y Noticias de la Ciencia . El siguiente artículo resume estas nuevas pruebas.

Los datos históricos sobre el uso del suelo que se remonta 2000 años de existencia de dos regiones - Europa y China. En un documento de 2009 , Jed Kaplan y sus colegas informaron de pruebas que demuestren la deforestación casi total en Europa en el rango de densidades de población-medio, pero muy poco adicional en el despacho a altas densidades. Incluidos en esta relación histórica se observó una tendencia de mayor cápita liquidación por años de 2000 a valores más pequeños tanto en los últimos siglos. Del mismo modo, un especial de emitir papel Holoceno por Ruddiman y sus colegas señalaron que un estudio pionero de la agricultura temprana en China publicado en 1937 por JL Buck. Junto con las estimaciones de población con limitaciones y razonable que se remontan a la dinastía Han, hace 2000 años, estos datos muestran una disminución de 4 veces en la superficie terrestre-cápita por cultivado en China desde ese momento hasta la década de 1800.

Estas dos nuevas evaluaciones del uso de la tierra por habitante tienen implicaciones importantes para la industria mundial de emisiones de carbono-pre. Un documento de edición especial porKaplan y sus colegas utilizan las relaciones históricas entre Europa y estimar la depuración de todo el mundo, con más pequeño habitante de la tierra-por las necesidades de las regiones tropicales debido a la temporada de cultivo ya que permite múltiples cultivos por año. modelo simulado importantes de evacuación de miles de años atrás, sus bosques no sólo en Europa y China, sino también en la India, la Media Luna Fértil, África saheliana, México y Perú. El patrón del despacho está muy bien demostrado en un lapso de secuencia de tiempo disponible en lasNoticias de la ciencia el artículo antes citado. Kaplan y sus colegas estimados de emisiones de carbono acumulado de ~ 340 GtC (1 Gt = mil millones de toneladas métricas) antes de la era de CO2 lugar-industrial se inició en 1850. Esta estimación es de 5 a 7 veces mayor que las que se basan en la suposición de que los primeros agricultores talado los bosques y tierras de cultivo en el per cápita de pequeñas cantidades típicas de los últimos siglos.

En escalas de tiempo milenial, aproximadamente el 85% de las emisiones de CO2 a la atmósfera de final en las profundidades del océano. Como resultado, Kaplan estimado de 340 Gt de principios de las emisiones de carbono antropogénico en la atmósfera habría dado lugar a un aumento total de CO2 preindustrial de ~ 24 ppm (340 Gt dividido por 14,2 Gt por ppm). La falta de adecuación en el tiempo sigue siendo, sin embargo, entre el aumento inicial de la tendencia de CO2 de hielo-core y el posterior surgimiento de la estimación de Kaplan-las emisiones de carbono. Una de las posibilidades que actualmente están siendo investigados por Kaplan y sus colegas es más grande quema temprana per cápita de los agricultores (y los cultivos aún en la etapa de cazadores-recolectores).

Una historia similar de disminución de uso de la tierra-cápita por válido para las prácticas agrícolas que generan metano. El trabajo de Ruddiman y sus colegas cita un estudio realizado en 1997 por Ellis y Wang en la agricultura, los ecosistemas y el medio ambiente (61: 177-193) reportando una disminución de cuatro veces desde 1000 hasta 1800 dC en la cápita por cada tamaño de los arrozales en la parte baja del valle del río Yangtse. Debido al crecimiento de la población actual y la falta de tierras de cultivo adicionales, los agricultores se vieron obligados a producir arroz en pequeñas explotaciones de la tierra de la historia, dando lugar a "jardín de estilo" chino típico de la agricultura.

Para las escalas de tiempo más largo, un documento en la prensa por Fuller y sus colegas en "La contribución de la agricultura del arroz y el pastoreo de ganado a los niveles de metano prehistórico: una evaluación arqueológica" elementos de prueba arqueológica en cientos de sitios bien de fecha que muestra la propagación de arroz de regadío en el sur de Asia hace entre 5000 y 1000 años. Sobre la base de modernas relaciones regionales, que supone que el cultivo de arroz en cada región, posteriormente completado con el registro de la densidad de población. La combinación de la entrada de arroz y el relleno posterior, Fuller y sus colegas proyecta el aumento progresivo de la superficie total del sur de Asia dedicados al cultivo de arroz de regadío.

Su estimación mostró una tendencia al alza exponencial de la superficie total que alcanzó más del 35% del valor moderno de hace 1000 años, a pesar de que la población en las áreas de cultivo de arroz de Asia en ese momento era sólo un 5-6% de los niveles actuales. Esta falta de coincidencia de nuevo indica un uso mucho mayor de la tierra per cápita a principios de la era histórica que en el momento posterior de la era preindustrial. De acuerdo con este análisis, el aumento de las emisiones de CH4 de la irrigación del arroz puede dar cuenta de la mayor parte de la subida de CH4 medido en muestras de hielo hace entre 5000 y 1000 años. Fuller y sus colegas también un mapa de la primera llegada de los animales domesticados en Asia y África, y encontraron que una mayor expansión de la ganadería en zonas húmedas con alta capacidad de carga comenzó después de 5000 años atrás. Señalaron que esta extensión de la ganadería también han hecho una importante contribución a las emisiones antropogénicas de metano y las concentraciones atmosféricas, pero no tratar de estimar la cantidad.

La evidencia de todos estos trabajos recientes converge en la misma conclusión: el supuesto simplificador de uso constante de la tierra per cápita utilizado por la mayoría de los estudios de modelos anteriores ha tenido en cuenta tanto los datos históricos y la amplia gama de pruebas en contrario reunidos por los científicos de la arqueología y disciplinas afines que se dedican a la lenta 'sucio botas "campo necesarios para desentrañar la verdadera historia de los efectos humanos sobre la tierra. Este punto de vista sobre el terreno se sintetizó hace mucho tiempo por el trabajo seminal de Ester Boserup en la década de 1960 a través de la década de 1980. Ella llegó a la conclusión de que el importante descenso en el uso de la tierra per cápita a través del Holoceno medio y tardío se produjo porque el crecimiento de la población y las invasiones de los vecinos obligó a los agricultores a innovar nuevos métodos para producir alimentos para sus familias de la tierra cada vez menos. Estos trabajos en el número especial que quede claro que los futuros intentos de modelar el uso del suelo últimos deben evitar la asunción de cultivo per cápita constante y pequeñas y liquidación.

Este punto de vista emergentes lleva en un debate actual sobre si debe o no designar a un "Antropoceno" intervalo (a tiempo de la influencia humana importante en el sistema de la Tierra) y, en caso afirmativo, cuándo colocar sus inicios. Aunque la mayoría de la opinión parece favorecer el uso de la era industrial (los dos últimos siglos o menos) como el comienzo, esta nueva evidencia ofrece una perspectiva diferente. La tala de bosques para el cultivo y pastizales es la mayor transformación de la superficie de la Tierra que se ha producido hasta la fecha. Si bien más de la mitad de la clave de esta transformación se produjo antes de la era industrial, a continuación, un argumento puede ser hecho para poner el inicio del Antropoceno a un estado anterior. Una posible solución sería la de designar dos etapas: una 'antropoceno temprana "(un tiempo de transformaciones lenta pero creciente y grandes de forma acumulativa, que comenzó ~ hace 7000 años para el CO2 y ~ 5000 años atrás para el CH4) y un' antropoceno finales 'para marcar los muchos cambios de aceleración de la era industrial.

especial de expedir títulos de Otros también apuntan a una interpretación revisada de un tipo relacionado de las pruebas que lleva en los primeros la deforestación, el análisis minucioso de la composición isotópica de carbono-CO2 en el aire de las burbujas de núcleo de hielo por el grupo de Berna. Elsig et al. celebrado en 2009 en un artículo de la Naturaleza que el pequeño (~ 0.05o/oo) la amplitud de la disminución δ13CO2 durante los últimos 7000 años limita las emisiones netas de carbono terrestre a ~ 50 gigatoneladas (Gt es una de mil millones de toneladas) , si es totalmente equilibrada con las profundidades del océano. Como parte de su propuesta de equilibrio de las fuentes y los sumideros de carbono diferentes, se estima una contribución antropogénica de ~ 50 GtC a la tendencia δ13CO2, lo que equivale a un aumento de 3,5 ppm de CO2.

Sin embargo, el cálculo de balance de masa en Elsig et al. implica la suposición cuestionable que sólo el 40 Gt de carbono ha sido enterrado en turbas boreales durante los últimos 7000 años, sin embargo, este valor está muy por debajo de un respetado estimación largo de 300 GtC por Eville Gorham (por ejemplo, Ecological Applications 1: 182-195, 1991 ; Gajewski et al. , ciclos biogeoquímicos Mundial 15: 297-310, 2001). Un nuevo análisis por Zicheng Yu en el número especial tiene en cuenta tanto el entierro inicial de turba y carbón, por primera vez en cualquier estudio, la descomposición y posterior liberación de carbono de turba después del entierro. Yu llega a una estimación de alrededor de 300 Gt de enterramiento de carbono en la turba durante los últimos 7000 años.

Este valor mucho más alto (~ 300 GtC frente a 40 GtC) requiere mucho mayor compensación de las emisiones de carbono terrestre para satisfacer la restricción δ13CO2 general, pero el carbono adicional es poco probable que proceden de fuentes naturales. Modelo de estudios tienen, en promedio, colocó el balance neto de carbono causadas por los cambios naturales en la vegetación del monzón y cerrar la fertilización de carbono con el tamaño estimado de 30 Gt por Elsig y sus colegas. Estos cambios no pueden dar cuenta de las emisiones necesarias para compensar la cantidad más grande de carbón enterrado en la turba.

La única fuente a la izquierda son las emisiones antropogénicas. La estimación resultante de más de 300 GtC preindustriales de las emisiones antropogénicas se encuentra en el mismo estadio de béisbol en la estimación de simulación del uso del suelo de Kaplan y sus colegas. Si el anterior (Gorham) y más recientes (Yu) las estimaciones de enterramiento de carbono en grandes turba boreales son correctas, la tendencia pequeños δ13CO2 negativo durante los últimos 7000 años no es un argumento contra la hipótesis antropogénica principios, sino más bien un argumento a su favor .

Las dos estimaciones de la industria antropogénicas de CO2-antes de aumentar hasta 24 ppm son mucho mayores que las estimaciones previas de 3.5 ppm, pero aún por debajo de los 40 ppm propuesto en la hipótesis antropogénica temprana. Sin embargo, otro de los factores que han contribuido a la industria antropogénicas totales-pre se comentarios de CO2 de un océano más cálido mantiene por las emisiones agrícolas de CO2 y CH4 en la atmósfera. -Un tema un papel especial por Kutzbach y sus colegas estima una contribución de hasta 9 ppm a partir de la solubilidad reducida de CO2 en el océano calentado por el antropogénicas de CO2 y las emisiones de CH4 a principios de la atmósfera. Esto, y otras posibles reacciones del mar, ponga el pre-industriales de CO2 efecto total de> 30 ppm, más cerca del 40 ppm en la hipótesis original.

Varios trabajos de investigación en la edición especial de seguir a favor de una explicación natural para el Holoceno tardío de CO2 y CH4 tendencias, por lo que el debate no ha terminado.Sin embargo, la evidencia apunta nuevo el camino hacia tres vías de exploración que la promesa de entregar una solución de esta cuestión: (1) una investigación más a fondo de los registros históricos del uso del suelo de la era preindustrial, (2) los trabajos arqueológicos adicionales para llenar los vacíos en cobertura espacial y temporal de la expansión de la agricultura y el trabajo (3) de modelización para transformar los datos históricos y arqueológicos en las estimaciones cuantitativas de los efectos de la agricultura a principios de CO2 en la atmósfera y las concentraciones de CH4.

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