Zemljina se klima prirodno mijenja - ali sada je sve drugačije

Sadržaj:

Zemljina se klima prirodno mijenja - ali sada je sve drugačije
Zemljina se klima prirodno mijenja - ali sada je sve drugačije
Anonim

Klima Zemlje dugo je varirala iz deset različitih razloga, uključujući orbitalna kolebanja, tektonske pomake, evolucijske promjene i druge čimbenike. Uronili su planet ili u ledeno doba ili u tropske vrućine. Kako se oni odnose prema suvremenim antropogenim klimatskim promjenama?

a Zemlja je u svojoj povijesti uspjela biti snježna kugla i staklenik. A ako se klima promijenila prije pojave čovjeka, kako onda znamo da smo mi krivi za naglo zagrijavanje koje danas promatramo?

Djelomično zato što možemo povući jasnu uzročno-posljedičnu vezu između antropogenih emisija ugljičnog dioksida i porasta globalne temperature za 1,28 stupnja Celzijusa (koji se, usput rečeno, nastavlja) tijekom predindustrijskog doba. Molekule ugljičnog dioksida apsorbiraju infracrveno zračenje pa s povećanjem njihove količine u atmosferi zadržavaju više topline koja isparava s površine planeta.

Istodobno, paleoklimatolozi su napravili velike pomake u razumijevanju procesa koji su u prošlosti doveli do klimatskih promjena. Evo deset slučajeva prirodnih klimatskih promjena - u usporedbi s trenutnom situacijom.

Sunčevi ciklusi

Skala: hlađenje za 0, 1-0, 3 stupnja Celzijusa

Vrijeme: periodični pad Sunčeve aktivnosti u trajanju od 30 do 160 godina, odvojeni nekoliko stoljeća

Svakih 11 godina solarno magnetsko polje se mijenja, a s njim dolaze i 11-godišnji ciklusi posvjetljivanja i zatamnjenja. No, te su fluktuacije male i utječu na klimu Zemlje samo beznačajno.

Mnogo su važniji "veliki solarni minimumi", desetogodišnja razdoblja smanjene solarne aktivnosti koja su se dogodila 25 puta u posljednjih 11.000 godina. Nedavni primjer, Maunderov minimum, dogodio se između 1645. i 1715. godine i uzrokovao je pad solarne energije 0,04% -0,08% ispod sadašnjeg prosjeka. Dugo su znanstvenici vjerovali da bi Maunderov minimum mogao izazvati "malo ledeno doba", zahlađenje koje je trajalo od 15. do 19. stoljeća. No od tada se pokazalo da je bio prekratak i dogodio se u krivo vrijeme. Hladnoću je očito uzrokovala vulkanska aktivnost.

Posljednjih pola stoljeća Sunce je blago zamračeno, a Zemlja se zagrijava, pa je nemoguće povezati globalno zagrijavanje s nebeskim tijelom.

Vulkanski sumpor

Skala: hlađenje za 0, 6 - 2 stupnja Celzijusa

Vrijeme: od 1 do 20 godina

539. ili 540. godine poslije Krista NS. došlo je do tako snažne erupcije vulkana Ilopango u El Salvadoru da je njegov oblak dospio u stratosferu. Nakon toga, hladna ljeta, suša, glad i kuga poharali su naselja širom svijeta.

Erupcije na ljestvici Ilopanga bacaju reflektirajuće kapljice sumporne kiseline u stratosferu, koje zasjenjuju sunčevu svjetlost i hlade klimu. Kao rezultat toga, nakuplja se morski led, više sunčeve svjetlosti se reflektira natrag u svemir, a globalno hlađenje je pojačano i produženo.

Nakon erupcije Ilopanga, globalna temperatura pala je za 2 stupnja tijekom 20 godina. Već u naše doba, erupcija planine Pinatubo na Filipinima 1991. ohladila je globalnu klimu za 0,6 stupnjeva u razdoblju od 15 mjeseci.

Vulkanski sumpor u stratosferi može biti razoran, ali u razmjerima Zemljine povijesti njegov je učinak malen i također prolazan.

Kratkoročne klimatske fluktuacije

Skala: do 0,15 Celzijevih stupnjeva

Vrijeme: od 2 do 7 godina

Osim sezonskih vremenskih uvjeta, postoje i drugi kratkotrajni ciklusi koji također utječu na oborine i temperaturu. Najznačajniji od njih, El Niño ili južna oscilacija, povremena je promjena cirkulacije u tropskom Tihom oceanu u razdoblju od dvije do sedam godina koja utječe na oborine u Sjevernoj Americi. Sjevernoatlantske oscilacije i dipol u Indijskom oceanu imaju snažan regionalni utjecaj. Oboje komuniciraju s El Niñom.

Međuodnos ovih ciklusa dugo je ometao sposobnost dokazivanja da je antropogena promjena statistički značajna, a ne samo još jedan skok u prirodnoj varijabilnosti. No, od tada su antropogene klimatske promjene daleko odmakle od prirodnih varijabilnosti vremena i sezonskih temperatura. Američka Nacionalna procjena klime iz 2017. zaključila je da "nema konačnih dokaza iz podataka promatranja koji bi mogli objasniti promatrane klimatske promjene prirodnim ciklusima".

Orbitalne vibracije

Skala: približno 6 stupnjeva Celzijusa u posljednjem ciklusu od 100.000 godina; varira s geološkim vremenom

Vrijeme: redovni, preklapajući ciklusi od 23.000, 41.000, 100.000, 405.000 i 2.400.000 godina

Zemljina orbita fluktuira kada Sunce, Mjesec i drugi planeti promijene svoj relativni položaj. Zbog tih cikličkih fluktuacija, tzv. Milankovićevih ciklusa, količina sunčeve svjetlosti fluktuira na srednjim geografskim širinama za 25%, a klima se mijenja. Ti su ciklusi djelovali kroz povijest, stvarajući naizmjenične slojeve taloga koji se mogu vidjeti u stijenama i iskopinama.

Tijekom ere pleistocena, koja je završila prije oko 11.700 godina, Milankovićevi ciklusi poslali su planet u jedno od ledenih doba. Kad je pomak Zemljine orbite učinio sjeverna ljeta toplijima od prosjeka, masivni ledeni pokrivači u Sjevernoj Americi, Europi i Aziji su se otopili; kad se orbita ponovno pomaknula i ljeta ponovno postala hladnija, ti su štitovi ponovno narasli. Kako se topli ocean otapa manje ugljičnog dioksida, atmosferski sadržaj se povećavao i padao u skladu s orbitalnim oscilacijama, pojačavajući njihov učinak.

Danas se Zemlja približava drugom minimumu sjeverne sunčeve svjetlosti, pa bismo bez antropogenih emisija ugljičnog dioksida ušli u novo ledeno doba u sljedećih 1500 godina.

Slabo mlado sunce

Skala: nema učinka ukupne temperature

Vrijeme: trajno

Unatoč kratkotrajnim fluktuacijama, sjaj Sunca u cjelini povećava se za 0,009% na milijun godina, a od rođenja Sunčevog sustava prije 4,5 milijardi godina povećao se za 48%.

Znanstvenici vjeruju da bi iz slabosti mladog sunca trebalo proizaći da je Zemlja ostala smrznuta cijelu prvu polovicu svog postojanja. Paradoksalno, geolozi su otkrili stijene stare 3, 4 milijarde godina, nastale u vodi s valovima. Čini se da je neočekivano topla klima rane Zemlje posljedica neke kombinacije čimbenika: manje erozije kopna, vedrijeg neba, kraćih dana i posebnog sastava atmosfere prije nego što je Zemlja dobila atmosferu bogatu kisikom.

Povoljni uvjeti u drugoj polovici postojanja Zemlje, unatoč povećanju sjaja Sunca, ne dovode do paradoksa: Zemljin termostat za vremenske uvjete suzbija učinke dodatne sunčeve svjetlosti, stabilizirajući Zemlju.

Ugljikov dioksid i termostat za vremenske uvjete

Skala: suprotstavlja se drugim promjenama

Vrijeme: 100.000 godina ili duže

Glavni regulator zemaljske klime već je dugo razina ugljičnog dioksida u atmosferi, budući da je ugljični dioksid postojan staklenički plin koji blokira toplinu, sprječavajući njeno dizanje s površine planeta.

Vulkani, metamorfne stijene i oksidacija ugljika u erodiranim sedimentima ispuštaju ugljični dioksid u nebo, a kemijske reakcije sa silikatnim stijenama uklanjaju ugljični dioksid iz atmosfere tvoreći vapnenac. Ravnoteža između ovih procesa funkcionira poput termostata, jer kada se klima zagrije, kemijske reakcije su učinkovitije u uklanjanju ugljičnog dioksida, čime se sprječava zagrijavanje. Kad se klima ohladi, učinkovitost reakcija, naprotiv, opada, olakšavajući hlađenje. Slijedom toga, tijekom dugog vremenskog razdoblja, Zemljina je klima ostala relativno stabilna, pružajući nastanjivo okruženje. Konkretno, prosječne razine ugljičnog dioksida stalno su se smanjivale kao posljedica povećanog sjaja Sunca.

No, potrebno je stotinama milijuna godina da vremenski termostat reagira na porast ugljičnog dioksida u atmosferi. Zemljini oceani brže apsorbiraju i uklanjaju višak ugljika, ali čak i taj proces traje tisućljećima - i može se zaustaviti, uz rizik zakiseljavanja oceana. Svake godine pri sagorijevanju fosilnih goriva emitira se oko 100 puta više ugljičnog dioksida od izbijanja vulkana - oceani i vremenske neprilike ne uspijevaju - pa se klima zagrijava, a oceani oksidiraju.

Tektonski pomaci

Skala: otprilike 30 stupnjeva Celzijusa u posljednjih 500 milijuna godina

Vrijeme: milijunima godina

Kretanje kopnenih masa zemljine kore može polako pomaknuti termostat za vremenske uvjete na novi položaj.

Posljednjih 50 milijuna godina planet se hladio, sudari tektonskih ploča gurali su kemijski reaktivne stijene poput bazalta i vulkanskog pepela u tople vlažne trope, povećavajući brzinu reakcija koje privlače ugljični dioksid s neba. Osim toga, u posljednjih 20 milijuna godina, s usponom Himalaja, Anda, Alpa i drugih planina, stopa erozije se više nego udvostručila, što je dovelo do ubrzanih vremenskih uvjeta. Drugi faktor koji je ubrzao trend hlađenja bio je odvajanje Južne Amerike i Tasmanije od Antarktika prije 35,7 milijuna godina. Oko Antarktika je nastala nova oceanska struja koja je pojačala cirkulaciju vode i planktona koji troši ugljični dioksid. Kao rezultat toga, ledeni pokrivači Antarktike značajno su porasli.

Ranije, tijekom jure i krede, dinosauri su lutali Antarktikom, jer je bez ovih planinskih lanaca povećana vulkanska aktivnost držala ugljični dioksid na razini od 1.000 dijelova na milijun (u odnosu na 415 danas). Prosječna temperatura u ovom svijetu bez leda bila je 5-9 stupnjeva Celzijusa viša nego sada, a razina mora bila je 75 metara viša.

Vodopadi asteroida (Chikshulub)

Skala: prvo hlađenje za oko 20 Celzijevih stupnjeva, zatim zagrijavanje za 5 Celzijevih stupnjeva

Vrijeme: stoljeća hlađenja, 100.000 godina zagrijavanja

Baza podataka o utjecajima asteroida na Zemlju sadrži 190 kratera. Nitko od njih nije imao zapažen utjecaj na klimu Zemlje, s izuzetkom asteroida Chikshulub koji je uništio dio Meksika i ubio dinosauruse prije 66 milijuna godina. Računalne simulacije pokazuju da je Chikshulub bacio dovoljno prašine i sumpora u gornju atmosferu kako bi pomračio sunčevu svjetlost i ohladio Zemlju za više od 20 stupnjeva Celzijusa te zakiselio oceane. Planetu su trebala stoljeća da se vrati na prijašnju temperaturu, ali se tada zagrijalo još 5 stupnjeva zbog ulaska ugljičnog dioksida iz uništenog meksičkog vapnenca u atmosferu.

Kako je vulkanska aktivnost u Indiji utjecala na klimatske promjene i masovno izumiranje ostaje kontroverzna.

Evolucijske promjene

Skala: ovisno o događaju, hlađenje za oko 5 stupnjeva Celzijusa u kasnom ordovicijskom razdoblju (prije 445 milijuna godina)

Vrijeme: milijunima godina

Ponekad će evolucija novih vrsta života poništiti zemaljski termostat. Tako su fotosintetske cijanobakterije, nastale prije otprilike 3 milijarde godina, pokrenule proces teraformiranja, oslobađajući kisik. Kako su se širili, sadržaj kisika u atmosferi je rastao prije 2,4 milijarde godina, dok su razine metana i ugljičnog dioksida naglo pale. Tijekom 200 milijuna godina, Zemlja se nekoliko puta pretvorila u "grudvu snijega". Prije 717 milijuna godina, evolucija života u oceanima, veća od mikroba, pokrenula je još jednu seriju grudvi snijega - u ovom slučaju, kada su organizmi počeli ispuštati detritus u dubine oceana, uzimajući ugljik iz atmosfere i skrivajući ga na dubini.

Kad su se najranije kopnene biljke pojavile oko 230 milijuna godina kasnije u ordovicijskom razdoblju, one su počele stvarati zemaljsku biosferu, zatrpavajući ugljik na kontinentima i izvlačeći hranjive tvari sa kopna - ispirale su se u oceane i također stimulirale tamošnji život. Čini se da su te promjene dovele do ledenog doba, koje je započelo prije oko 445 milijuna godina. Kasnije, u devonskom razdoblju, evolucija drveća, zajedno s gradnjom planina, dodatno je smanjila razinu i temperature ugljičnog dioksida, a započelo je i paleozojsko ledeno doba.

Velike magmatske pokrajine

Skala: zagrijavanje od 3 do 9 Celzijevih stupnjeva

Vrijeme: stotinama tisuća godina

Kontinentalne poplave lave i podzemne magme - takozvane velike magmatske provincije - dovele su do više od jednog masovnog izumiranja. Ovi strašni događaji oslobodili su arsenal ubojica na Zemlji (uključujući kisele kiše, kiselu maglu, trovanje živom i oštećenje ozona), a također su doveli do zagrijavanja planeta, ispuštajući ogromne količine metana i ugljičnog dioksida u atmosferu - brže nego oni mogao bi se nositi s vremenskim utjecajima termostata.

Tijekom Permske katastrofe prije 252 milijuna godina, koja je uništila 81% morskih vrsta, podzemna magma zapalila je sibirski ugljen, podigla sadržaj ugljičnog dioksida u atmosferi na 8000 dijelova na milijun i zagrijala temperaturu za 5-9 stupnjeva Celzijusa. Paleocensko-eocenski toplinski maksimum, manji događaj prije 56 milijuna godina, stvorio je metan u naftnim poljima u sjevernom Atlantiku i poslao ga prema nebu, zagrijavajući planet za 5 stupnjeva Celzijusa i zakiseljujući ocean. Nakon toga, palme su rasle na arktičkim obalama, a aligatori su se grijali. Slične emisije fosilnog ugljika dogodile su se u kasnom trijasu i ranoj juri - a završile su globalnim zagrijavanjem, mrtvim zonama oceana i zakiseljavanjem oceana.

Ako vam išta od ovoga zvuči poznato, to je zato što današnje antropogene aktivnosti imaju slične posljedice.

Kao što je skupina istraživača trijasko-jurskog izumiranja zabilježila u travnju u časopisu Nature Communications: "Procjenjujemo da je količina ugljičnog dioksida koji emitira u atmosferu svaki impuls magme na kraju trijasa usporediva s prognozom antropogenih emisija za 21. stoljeće."

Preporučeni: