L'attività vulcanica e elevati livelli di mercurio alla base dell'estinzione di massa dell'evento Kellwasser

Schema dell'evento Kellwasser (F-F) e della conseguente crisi suddivisa in due fasi (basato su Gereke e Schindler, 2012), e relativi eventi vulcanici dopo Winter (2015, la sua figura 2). B: Ubicazioni dei siti F-F studiati per abbondanza di Hg, rispetto alla prossimità inferenziale a grandi province ignee di grandi dimensioni (LIP, dopo Kravchinsky, 2012; Ernst, 2014; paleogeografia tardo-devoniana dopo Golonka et al., 1994). Immagine elaborata da Racki et al., (2018).

L'ultima estinzione di massa che si verificò nel Devoniano, circa 370 milioni di anni fa, denominata evento Kellwasser, che sterminò l'80 per cento delle specie, é stata causata da un imponente e duratura attività vulcanica associata ad elevate immissione di mercurio nella troposfera. Il gruppo ha analizzato le rocce provenienti dal Marocco, dalla Germania e dalla Russia settentrionale, tutte risalenti allo stesso breve intervallo geologico risalente a 372 milioni di anni fa, poco prima del limite Frasniano-Famenario. Oltre a diffondersi in due continenti, le rocce variavano dallo scisto nero, allo scisto grigio e al calcare, con uno spessore che da pochi centimetri poteva raggiungere alcuni metri. Eppure, tutti condividevano una caratteristica in comune particolarmente sorprendente: un picco di mercurio più elavato di centinaia di volte rispetto al normale. In altre estinzioni di massa, ingenti valori di mercurio, sono stati strettamente connessi con episodi vulcanici di grande intensità. In effetti, sottolinea Racki, il mercurio è diventato per le catastrofi terrestri ciò che l'iridio è per le estinzioni causate da impatti asteroidali o meteoritici. E conclude che: "Il mercurio come impronta geochimica del vulcanismo appare decisivo nella nuova fase sugli studi sull'estinzioni di massa". Riferimento scientifico: Mercury Rising: New evidence that volcanism triggered the late Devonian extinction - The Geological Society of America.

Gas a effetto serra come innesco primario per tre delle cinque principali crisi biotiche del Fanerozoico

Serie temporale che mostra la posizione e l'evoluzione dei Trappi siberiani: A) Identificazione del bacino B) Fase iniziale di risalita magmatica C) Fase secondaria con riscaldamento diffuso e rilascio di gas a effetto serra (CO2, CH4) durante il contatto con le rocce metamorfiche D) Riduzione delle emissioni dei gas e aumento dei filoni costituiti da intrusioni che si ramificano da una massa magmatica e si diffondono nelle rocce circostanti in modo orizzontale. E) Declino ulterione delle emissioni dei gas e persistenza dei filoni.

L'immagine mostra la duranta temporale delle crisi biotiche in relazione alla durata delle emissioni delle Large Igneous Provinces (LIPs)

Le estinzione di massa sono state caratterizzate da un crollo catastrofico della biosfera con una successiva riorganizzazione. La loro natura brusca necessita di un innesco simile e di breve durata, in cui spesso é implicato il magmatismo delle province magmatiche (LIP). Tuttavia, l'attività delle grandi province ignee ha una durata maggiore rispetto alle estinzioni di massa. Pertanto, se le grandi province ignee rappresentano un innesco efficace, per poter arrecare danni all'ambiente deve sussistere un subintervallo di magmatismo. L'inizio della più grave estinzione della Terra avvenuta al termine del Permiano, coincide con un cambiamento repentino della posizione della grande provincia ignea delle trappole siberiane contemporanee, dalle inondazioni alle intrusioni. Questo studio, S. D. Burgess et al., (2017), identifica come innesco dell'estinzione, l'aumento dei filoni costituiti dalle intrusioni che si ramificarono e si diffusero nelle rocce circostanti in modo orizzontale FIG 1(D). Il calore emesso da queste sabbie, espose i sedimenti fossili volatili e inattivi ​​ liberando ingenti volumi  di gas a effetto serra necessari per indurre l'estinzione. Queste osservazioni suggeriscono che le grandi province ignee formate da sabbia sono più suscettibili nell'innescare catastrofi e cambiamenti ambientali globali rispetto alle rocce basaltiche. Il magmatismo delle (LIP) e le relative emissioni dei gas a effetto serra hanno determinato l'innesco principale per tre delle cinque principali crisi biotiche di Fanerozoico, di cui, l'evento nel Permiano rappresenta la più grave crisi biotica mai avvenuta, che caratterizzò l'evoluzione della vita sulla Terra ^2,3,4. Sebbene siano state proposte altre cause per l'estinzione finale di Permiano ⁵,  la teoria della connessione causale tra il magmatismo delle LIP dei Trappi Siberiani e questa estinzione di massa detiene un ampio consenso. Questa connessione causale tra i due fenomeni è sostenuta da prove con una coincidenza temporale impressionante ^{4, 6,7,8},  caratterizzata da una rapida introduzione degli isotopi di carbonio nel sistema marino ^{8, 9} e da un brusco aumento della temperatura globale del mare di circa 10 °C ¹⁰. Queste evidenze indicano inequivocabilmente un impatto massiccio, di breve durata, dei gas ad effetto serra (ad esempio, CO2, CH4) nell'atmosfera, che si pensa sia stato generato dal metamorfismo dei sedimenti crostali, verificatosi durante la diffusione del magma delle LIP ^{12, 13}, oppure durante la fusione verificatasi alla base della litosfera¹⁴ . Tuttavia, ci sono tre problemi che complicano i legami causali proposti tra l'estinzione di massa e il magmatismo delle LIP. La prima è una disparità significativa nei tempi in cui si verificò il magmatismo delle LIP e l'estinzione di massa; Il magmatismo durò tra i 500 Ka e 1 Ma, con esempi multipli che durano fino a 50 Myr (Fig. 1) (Karoo-Ferrar), mentre l'estinzione di massa avvenne all'ordine di <100 Ka ^{4, 8, 15,16,17,18} (Fig. 1). La seconda è la collocazone temporale relativa all'ubicazione gografica dele LIP e all'estinzione di massa. In alcuni casi, la formazione delle LIP ebbe inizio centinaia di migliaia di anni prima dell'estinzione di massa, con scarse risposte negative percepibili nella biosfera durante le voluminose eruzioni ^{4, 15, 19}. In terzo luogo, non tutti gli eventi delle LIP sono associati a un cambiamento climatico significativo ^{20, 21}. Dato che le LIP sono composte da componenti ignei multipli (ad es. Rocce piroclastiche), spesso collocati in tempi diversi e su intervalli variabili, in cui è necessario valutare criticamente l'aliquota del volume magmatico totale. Inoltre, quale tratto di questa porzione lo distingue dal volume magmatico rimanente? Il volume responsabile deve essere dimostrato immediatamente prima e possibilmente durante l'estinzione di massa e deve avere la capacità di innescare un massiccio rilascio dei gas a effetto serra. La geocronologia recente sulle trappole siberiane, il magmatismo delle LIP e l'estinzione del fine Permiano hanno evidenziato un'associazione temporale distinta tra questi due fenomeni, ma senza individuare in modo univoco e specifico il tasso di estinzione ^{4, 8}. Questo quadro temporale tuttavia consente una valutazione dettagliata della relazione causale presunta tra il magmatismo e l'estinzione per determinare quale subintervallo dei trappi siberiani ha indotto l'estinzione di massa e perché questo particolare magma fosse così mortale.

Negazionisti o scettici? Un'infografica non ha nessuna valenza scientifica

Nel Luglio del 2017, é stato pubblicato in un gruppo un articolo di climatologia dal titolo: Global Temperature Trends From 2500 B.C. To 2040 A.D. Inizialmente, sono stato attratto dalla grafica e dai colori, ma dopo qualche secondo ho capito che non aveva nessuna validità sotto il profilo scientifico. Ora, queste immagini, come tante altre, vengono utilizzate per dimostrare l'indimostrabile, alcuni confondono la scienza con la pseudoscienza. Questa infografica, e non grafico, é colma di errori grossolani: 1) I due autori non hanno pubblicato nella didascalia neanche un riferimento bibliografico, e già questo sarebbe sufficiente per capire che non é attendibile. 2) Nell'asse dell'ordinata non sono stati specificati i valori della temperatura 3) Quando si ricostruisce l'andamento di un forzante radiativo in un grafico, in questo caso la t., l'oscillazione non é cosi lineare e arrotondata come appare nella figura. 4) I due autori sono noti a tutti nel settore della climatologia perché negano le cause antropiche dell' AGW, 5) L'infografica vorrebbe dimostrare che le oscillazioni della temperatura sono correlate a fenomeni naturali, questo é vero prima delle attività umane ma non negli ultimi 130 anni (pubblicazioni NASA GISS). 6) Attribuire il riscaldamento degli Oceani all'attività vulcanica e affermare che la CO2 é un inquinante mi fa pensare che gli autori non possiedano neanche un minimo di nozioni di fisica di base. La causa del riscaldamento degli Oceani é ormai nota in letteratura, Gleckler et al., (2012).

Questo invece é un grafico attendibile, infatti non é bello, ma questa é la scienza. Osservate come l'oscillazione temporale della t. risulti frastagliata. Il grafico mostra le variazioni della temperatura degli ultimi 2000 anni rispetto alla media del 1961-1990, basata su dati proxy (anelli degli alberi, carotaggi di ghiaccio e coralli) e sui dati moderni rilevati dal termometro. Negli ultimi due millenni, il clima si è riscaldato e raffreddato, ma non risultano precedenti episodi di riscaldamento così intensi e rapidi come gli ultmi 130 anni. Questo grafico di Fiona Martin, della Sezione di Paleoclimatologia della NOAA, é stato adattato dalla Figura 34.5 nella Conferenza Nazionale del Clima, sulla base dei dati dello studio di Mann et al., (2008).

Inquinamento atmosferico da piombo? In Europa esiste da 2000 anni, e non dalla rivoluzione industriale del 1700

Il grafico mostra le concentrazioni di piombo degli ultimi 2000 anni. Fonte: Alexander More/AGU/GeoHealth.

Un nuovo studio che ha analizzato i dati paleoclimatici tramite il carotaggio dei ghiacciai europei, e i dati storici inerenti alla pandemia della peste nera avvenuta tra il 1349-1353, dimostra che l'estrazione mineraria e la lavorazione dei metalli in Europa hanno contaminato l'ambiente per migliaia di anni, sfidando la convinzione ormai diffusa che l'inquinamento ambientale iniziò con la rivoluzione industriale tra il 1700 e il 1800. Il nuovo studio, pubblicato su GeoHealth, una rivista dell'American Geophysical Union, dimostra che il livello naturale del piombo nell'aria è sostanzialmente uguale a zero, contrariamente alle teorie comuni. La ricerca mostra che l'inquinamento da piombo derivante dall'estrazione e dalla fusione dei metalli si verificò ben prima della Rivoluzione Industriale, e si arrestò solo quando si concluse la pandemia della Peste Nera, riportando la qualità dell'aria ai livelli naturali. I ricercatori affemano che: "Questi nuovi dati mostrano che l'attività umana ha inquinato l'aria in Europa quasi ininterrottamente nel corso degli ultimi 2000 anni. Solo il crollo demografico e il declino dell'attività economica - causato dalla malattia pandemica - ridusse l'inquinamento atmosferico". I nuovi risultati potrebbero influenzare gli standard attuali per l'inquinamento da piombo. La politica sanitaria e ambientale attuale ritiene che i valori dell'inquinamento da piombo pre-industriale siano "naturali", e quindi presumibilmente "sicuri". Tuttavia, secondo gli autori dello studio, sarebbe necessario riesaminare questa 'teoria'. Il piombo è uno degli inquinanti ambientali più pericolosi ed è tossico per il cervello già nei valori minimi. Secondo il Medico specialista Philip Landrigan, che lavora al Medical Center di Mount Sinai a New York, che non é un autore del nuovo studio, "nessun livello di piombo può essere considerato sicuro nei bambini. Ed é chiaro che il piombo ha effetti durevoli sulla vita dei bambini". Nel nuovo studio, gli storici dell'Università di Harvard a Cambridge e del Massachusetts, hanno collaborato con i climatologi dell'Istituto per il Cambiamento Climatico dell'Università del Maine di Orono. Il gruppo ha scelto di esaminare i dati paleoclimatici delle concentrazioni di piombo nell'aria, perché è un inquinante pericoloso e serve come proxy per stabilire la 'salute' dell'attività economica: che incrementa quando le economie crescono e decresce quando c'é una riduzione. Attualmente  il piombo é un inquinante presente in concentrazioni elevate soprattutto nelle aree urbane durante l'inverno, o quando le condizioni meteorologiche non consentono il ricircolo dell'aria.

Evoluzione paleoclimatica della temperatura del Fanerozoico realizzata da Christopher R. Scotese

E' evidente in questa immagine, come la fase climatica attuale (Quaternario) sia caratterizzata da un periodo interglaciale. Se osservate il grafico aggiornato notate che la temperatura, in un determinato arco temporale, raggiunse gli stessi valori odierni anche nel Permiano, Carbonifero, Ordoviciano e infine nel Precambriano. Una temperatura che, nei periodi sopracitati, oltrepassò la media attuale fino a raggiungere una media di 27 gradi nel Permiano. Il problema non sussisterebbe se non esistesse l'Homo sapiens, perché la Terra ha sempre riequilbrato il Clima. Oggi il 44% della popolazione mondiale vive a 150 km dalle coste, (whoi.edu). Secondo uno studio della Harvard School of Public Health, con 950 ppm le capacità cognitive negli ambienti  chiusi calano del 15%, e con 1400 ppm si dimezzano. Respirare l' aria con più del 3% di CO2, quindi 30000 ppm , può rapidamente portare a mal di testa, vertigini, aumento della frequenza cardiaca e difficoltà di respirazione. Con valori superiori a circa 15.000 ppm l'anidride carbonica provoca rapidamente incoscienza e morte. Fonte: USGS "Volcanic gases can be harmful to health, vegetation and infrastructure".

Scoperte antiche foreste tropicali del Devoniano nelle Isole Svalbard

 

Foresta di Lycopsida del Devoniano che ricopriva le attuali Isole Svalbard. Illustrazione di Christopher M. Berry e John E.A. Marshall.

Sopra è raffigurata una foresta di Lycopsida che era presente nell'Illinois durante il Devoniano. Queste piante in alcuni casi superavano i 40 metri in altezza. Illustrazione di J. Vriesen and K. Johnson, Nature  DiMichelle et al., 2007.  Di seguito, vediamo la mappa realizzata da Scotese che mostra la Terra nel Devoniano Medio. I punti verdi rappresentano le località in cui sono stati ritrovati i giacimenti di carbone.

Due ricercatori britannici, Chris Berry e John Marshall, hanno descritto sulla rivista Geology i resti di antiche foreste fossili risalenti al Devoniano, datate 380 milioni di anni, ritenute in parte responsabili di uno dei più drammatici cambiamenti climatici avvenuti sulla Terra negli ultimi 400 milioni di anni.

L'estinzione di massa dell'Ordoviciano non fu un unico e rapido evento, ma più fenomeni distribuiti nel tempo

Cagliari, 15 ottobre 2014 - E’ stato pubblicato su Nature Communications un lavoro 'A Cenozoic-style scenario for the end-Ordovician glaciation', che deriva dalla sintesi dei risultati ottenuti da due gruppi di ricerca: la prima, italo-francese, ha lavorato nel Nord Africa, la seconda, canadese, ha lavorato nel Nord America.

Effetti e risposta di recupero in seguito all'evento K-Pg riscontrati sugli ecosistemi marini e terrestri

Bottom-Water Conditions in a Marine Basin after the Cretaceous–Paleogene Impact Event: Timing the Recovery of Oxygen Levels and Productivity. Riferimento: PLoS ONE

Le analisi e le tracce di elementi contenuti nell'intervallo stratigrafico del limite del Cretaceo-Paleogene nella sezione di Caravaca a sud-est della Spagna, rivelano un rapido recupero delle condizioni deposizionali dopo l'impatto.

Raffronto tra la Temperatura il Diossido di Carbonio e le Macchie Solari dal 1860 ad oggi

Riferimenti:

1. (azzurro) Law Dome CO₂ Data: ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/icecore/antarctica/law/law_co2.txt
2. (blue) Mauna Loa CO₂ data:http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/co2_mm_mlo.dat
3. (rosso) Temperature Data: http://www.cru.uea.ac.uk/cru/data/temperature/hadcrut3gl.txt
4. (arancione) Sunspot data:http://sidc.oma.be/DATA/yearssn.dat. Fonte: Temperature, CO2 and Sunspots.

Riferimenti:

Hoyt, D. V., and K. H. Schatten (1998a). "Group sunspot numbers: A new solar activity reconstruction. Part 1.". Solar Physics 179: 189-219.

Hoyt, D. V., and K. H. Schatten (1998b). "Group sunspot numbers: A new solar activity reconstruction. Part 2.". Solar Physics 181: 491-512.

Stott, Peter A.; Gareth S. Jones and John F. B. Mitchell (15 December 2003). "Do Models Underestimate the Solar Contribution to Recent Climate Change". Journal of Climate 16: 4079-4093

Per maggiori dettagli: Sunspot Number.

Per la prima volta dopo 15 milioni di anni l'anidride carbonica supera i 400 ppm

Il diossido di carbonio dal limite Kp-g (65,5 maf) all'Olocene. Autore: James Hansen

Scala dei Tempi Geologici. In blu sono rappresentati i Continenti sommersi, in grigio le concentrazioni atmosferiche di CO2 e in verde le oscillazioni di temperatura.

Il grafico mostra l'andamento della temperatura e del diossido di carbonio dall'inizio del Precambriano fino ad oggi. Riferimento e Abstract: Geological Global Climate Changes. Author: Nasif Nahle - Scientific Research Director-Biology Cabinet.

  

Riferimento: Il diossido di carbonio nel Fanerozoico 

 Riferimento: "For first time, single-day CO2 tops 400 ppm" via  NASA Climate Change 

Valori delle concentrazioni di anidride carbonica atmosferiche degli ultimi 800,000 anni (a sinistra), valore del record di CO2 rilevato al Mauna Loa (a destra nel riquadro).

Secondo un rapporto del NOAA, nella notte del 2 maggio 2013 i livelli di anidride carbonica atmosferica registrati alle Hawaii hanno raggiunto - per la prima volta dopo 800.000 anni - le 400 parti per milione. Un articolo pubblicato su Climate Central, "Carbon Dioxide Passes 400 PPM Milestone, NOAA Finds", riporta che, queste rilevazioni, sono state effettuate dal 1958 tramite i sensori ubicati in prossimità della cima del vulcano Mauna Loa.

Le concentrazioni di diossido di carbonio atmosferico nei cicli glaciali e interglaciali del tardo Pleistocene

Riferimento: Atmospheric CO2 With Glaciers Cycles

Questo grafico mostra i dati delle emissioni di CO2 atmosferiche rilevate nel tardo Pleistocene ricavati dai carotaggi e dalle bolle d'aria presenti nei ghiacciai. I cicli glaciali delimitati dai 230 ppm come livello di transizione, sono stati colorati in blu, e i periodi interglaciali in giallo..
La deforestazione umana e la combustione dei combustibili fossili hanno contribuito ad aumentare la CO2 atmosferica nel secolo scorso fino a oltrepassare i 380 ppm, un valore ben al di sopra dei livelli pre-industriali, e "fuori scala" rispetto a questo grafico.  Riferimenti:

1. Law Dome: 1006 A.D.-1978 A.D
   • http://cdiac.esd.ornl.gov/ftp/trends/co2/lawdome.combined.dat
2. Vostok ice core: 417,160 - 2,342 years BP
   • http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/co2/vostok.html
3. Dome C ice core: 650,000 - 415,000 BP-(or 648th millennium BC to 413th millennium BC)
   • ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/icecore/antarctica/epica_domec/edc-co2-650k-390k.xls

Il diossido di carbonio nel Fanerozoico

Le cinque grandi estinzioni di massa sono rappresentate dai triangoli gialli

Questo grafico mostra i valori di diossido di carbonio riscontrati nelle 5 transizioni abiotiche o estinzioni di massa. Le linee nere verticali delimitano le estinzioni di massa: Ordoviciano-Siluriano (circa 450 milioni di anni fa); Tardo Devoniano (circa 377 milioni di anni fa); Permiano-Triassico (circa 251 milioni di anni fa); Triassico-Giurassico (circa 203 milioni di anni fa); Cretaceo-Terziario (circa 66 milioni di anni fa)

Riferimento: Phanerozoic Carbon Dioxide 

Questa figura mostra le stime delle variazioni di concentrazione del biossido di carbonio avvenute durante il Fanerozoico.

Un gruppo di 78 ricercatori appartenenti a 60 differenti istituti scientifici riconferma il grafico dell'Hockey Stick

Fig 1. L'immagine mostra le 7 macro-regioni analizzate su scala continentale utilizzate dallo studio PAGES 2K Network. I grafici a torta rappresentano la frazione delle tipologie dei dati proxy utilizzati per ogni ricostruzione regionale.
• L'Artico, Europa, Antartide e tutte le ricostruzioni di temperatura coprono circa 2.000 anni;
• L'Asia, Sud America e le ricostruzioni dell'Australasia coprono gli ultimi 1.000-1.200 anni;
• La regione del Nord America include le ricostruzioni decennali delle temperature ricavate dagli anelli degli alberi sulla base di 800 anni, e l'altra (verde) rappresenta una ricostruzione ricavata dall'analisi dei pollini sulla base di 1.640 anni con risoluzione di 30 anni

Fig 2. a) Il grafico mostra le ricostruzioni delle medie di temperatura registrate nell'arco di 30 anni nell'Emisfero Nord, rispetto al periodo di riferimento 1961-1990. b) media delle temperature registrate nell'arco di 30 anni standardizzate alla media delle sette regioni su scala continentale. I simboli blu sono le medie ponderate riferite alla zona, e le barre mostrano le percentili non ponderate 25 ° e 75 °, che servono per illustrare la variabilità tra le regioni; le scatole nere aperte sono mediane non ponderate. La linea rossa è la media della temperatura annua globale registrata nell'arco di 30 anni rilevata dal HadCRUT4 rispetto alle serie temporali 1961-1990, che sono riportate in scala in base ai valori standardizzati nel periodo strumentale.

La 2k network ha pubblicato un documento importante su Nature Geoscience dal titolo "Continental-scale temperature variability during the past two millennia", in cui hanno contribuito, come co-autori, 78 ricercatori appartenenti a 60 istituzioni scientifiche, indipendenti, riconosciute a livello mondiale.

Scoperta la traccia dell'esatta latitudine dell'equatore nell'Ordoviciano

Credit: University of Western Ontario

I ricercatori della Western University hanno individuato, con una determinata precisione, la latitudine dell'equatore nell'Ordoviciano, risalente a 450 milioni di anni fa. Una scoperta importante per i paleontologi e gli scienziati planetari, così come per le industrie minerarie pubbliche e private.

Grafico delle Paleotemperature dal Paleozoico ad oggi

Questa immagine è stata realizzata combinando insieme sette grafici.

Il Devoniano

Il Devoniano è stato caratterizzato da tre episodi di estinzione ("Late D")

Il Devoniano è un periodo geologico che rappresenta il quarto dei sei periodi in cui è suddivisa l'era del Paleozoico, che va dal termine del Periodo Siluriano, circa 419,2 ± 3,2 Mya (milioni di anni fa), per arrivare all'inizio del periodo Carbonifero, circa 358,9 ± 0.4 (ICS, 2004 [5 ]). Prende il nome da Devon, (una contea del Regno Unito, sita sulla penisola di Cornovaglia, in Inghilterra), dove vennero studiate le rocce di questo periodo.
Il periodo Devoniano ha sperimentato

Negli ultimi 800.000 anni i valori della temperatura hanno corrisposto con una determinata precisione ai livelli della CO2 atmosferica

Sebbene le oscillazioni di temperatura siano state accentuate dalle variazioni dell'orbita terrestre, l'aumento delle temperature globali ha rispecchiato, con una certa precisione,  i valori della concentrazione di CO2 presenti nell'atmosfera (Lüthi et al., (2008), e Jouzel et al., (2007), questi dati sono stati confermati da un'analisi climatica effettuata tramite l'estrazione delle carote di ghiaccio in Antartide, i dati sono stati pubblicati su Nature.  Il secondo grafico è stato realizzato da Robert Simmons che ha utilizzato i dati del CDIAC e del GCP.
I cicli rapidi e lenti del carbonio  mantengono la  rispettiva concentrazione di CO2 relativamente costante nell'atmosfera, nella terra, nelle piante e nell'Oceano. Ma quando un determinato fattore varia la quantità di carbonio in un bacino idrico, l'effetto si combina con gli altri.
Nella Terra, inoltre, il Ciclo del Carbonio è cambiato in risposta a un mutamento climatico. Le variazioni nell'orbita terrestre alterano la quantità energia che la Terra riceve dal Sole, queste a loro volta, generano un ciclo di Ere Glaciali o di periodi caldi, come quello che stiamo vivendo attualmente. (come i cicli di Milankovitch). Le ere glaciali si sono verificate quando le estati dell' emisfero nord si raffreddarono,  aumentando l'estensione del ghiacciai sulla Terra, che a loro volta  rallentarono il ciclo del carbonio. Nel frattempo, una serie di fattori tra cui la diminuzione delle temperature e la crescita del fitoplancton potrebbe aver aumentato la quantità di carbonio che l'oceano ha assorbito dall'atmosfera. La riduzione del carbonio atmosferico ha causato il raffreddamento supplementare. Analogamente, al termine dell' ultima era glaciale, 10.000 anni fa, mentre le temperature salivano, l'anidride carbonica nell'atmosfera aumentò drammaticamente. Le variazioni nell'orbita della Terra avvengono costantemente, con dei cicli prevedibili. Circa 30.000 anni fa, l'orbita della Terra variò abbastanza da ridurre la luce solare nell'Emisfero Nord fino ad arrivare ai livelli che ci hanno poi condotto all'ultima era glaciale.
Attualmente, i cambiamenti nel ciclo del carbonio stanno avvenendo a causa della uomo. Abbiamo alterato il Ciclo del Carbonio con la deforestazione bruciando quantità ingenti di combustibili fossili. Quando eliminiamo delle foreste, immettiamo nuovamente il carbonio che le piante avevano immagazzinato nel legno, nei gambi e nelle foglie,  che non verrà più assorbito da quelle foreste, per cui si accumulerà nall'atmosfera. Tendiamo a sostituire la deforestazione aumentando la crescita dei raccolti o dei pascoli, che immagazzinano meno carbonio. Inoltre immettiamo carbonio nell'atmosfera tramite la decomposizione delle piante. Gli esseri umani attualmente stanno immettendo nell'atmosfera quasi un miliardo di tonnellate all'anno a causa di un uso diverso dei terreni.
La combustione dei combustibili fossili, attualmente, risulta essere la causa principale dell'aumento di anidride carbonica nell'atmosfera.
Senza l' interferenza umana, il carbonio rilasciato dai combustibili fossili si ridurrebbe nell'atmosfera lentamente fino a raggiungere i valori che si avrebbero con la normale attività vulcanica. Ogni anno con la combustione del carbone, dell'olio e del gas naturale, acceleriamo il processo, immettendo enormi quantità di carbonio, che hanno impiegato milioni di anni per accumularsi. In tal modo, acceleriamo il ciclo del carbonio che in condizioni normali sarebbe più lento. Nel 2009, gli esseri umani hanno scaricato circa 8,4 miliardi di tonnellate di carbonio nell'atmosfera bruciando combustibili fossili. Dall'inizio della rivoluzione industriale, quando l'uomo ha cominciato a bruciare i combustibili fossili, le concentrazioni di anidride carbonica nell'atmosfera sono aumentate da circa 280 ppm fino ad arrivare a 387 ppm, un aumento del 39 per cento. Ciò significa che per ogni milione di molecole nell'atmosfera, 387 di loro hanno raggiunto i valori più elevati di concentrazione di diossido di carbonio, degli ultimi due milioni di anni. Diversamente, le concentrazioni del metano sono aumentate da 715 parti per miliardo nel 1750 a 1.774 parti per miliardo nel 2005, la concentrazione più elevata osservata nell'arco di 650.000 anni. Riferimento: The Carbon Cycle.