Ilgą laiką Žemės klimatas svyravo dėl dešimties skirtingų priežasčių, įskaitant orbitinius voblerius, tektoninius poslinkius, evoliucijos pokyčius ir kitus veiksnius. Jie paskandino planetą ledynmetyje ar atogrąžų karštyje. Kaip jie susiję su šiuolaikine antropogenine klimato kaita?
Per visą savo istoriją Žemė sugebėjo būti sniego gniūžtė ir šiltnamis. Ir jei prieš žmogaus pasirodymą pasikeitė klimatas, kaip mes galime žinoti, kad būtent mes esame kalti dėl staigaus atšilimo, kurį stebime šiandien?
- „Salik.biz“
Iš dalies todėl, kad galime nustatyti aiškų priežastinį ryšį tarp antropogeninio anglies dioksido išmetimo ir pasaulinės temperatūros kilimo 1,28 laipsnio Celsijaus (kuris, beje, tęsiasi) per ikipramoninę erą. Anglies dioksido molekulės sugeria infraraudonąją spinduliuotę, todėl padidėjus jų kiekiui atmosferoje, jos sulaiko daugiau šilumos, kuri išgaruoja iš planetos paviršiaus.
Tuo pat metu paleoklimatologai padarė didelę pažangą suvokdami procesus, kurie praeityje lėmė klimato pokyčius. Čia yra dešimt natūralių klimato pokyčių atvejų, palyginti su dabartine padėtimi.
Saulės ciklai
Mastelis: aušinamas 0,1–0,3 laipsnio Celsijaus
Laiko juosta: periodiškas saulės aktyvumo mažėjimas nuo 30 iki 160 metų, kurį skiria keli šimtmečiai
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kas 11 metų keičiasi saulės magnetinis laukas, o kartu su juo ateina ir 11 metų šviesinimo ir pritemdymo ciklai. Tačiau šie svyravimai yra maži ir Žemės klimatą veikia tik nereikšmingai.
Daug svarbesni yra „dideli saulės minimumai“, dešimties metų sumažėjęs saulės aktyvumo laikotarpis, įvykęs 25 kartus per pastaruosius 11 000 metų. Naujausias pavyzdys - Maunderio minimumas - įvyko 1645–1715 m. Ir dėl jo saulės energija nukrito 0,04–0,08% žemiau dabartinio vidurkio. Ilgą laiką mokslininkai manė, kad Maunderio minimumą galėjo sukelti „Mažasis ledynmetis“- šaltas snapas, kuris tęsėsi nuo XV iki XIX amžiaus. Bet nuo to laiko paaiškėjo, kad ji buvo per trumpa ir įvyko netinkamu metu. Atšalimą greičiausiai sukėlė vulkaninis aktyvumas.
Pastarąjį pusšimtį metų Saulė šiek tiek pritemdė, o Žemė įšyla, ir visuotinio atšilimo neįmanoma susieti su dangaus kūnu.
Vulkaninė siera
Mastelis: 0,6 - 2 laipsniai šalčio
Laikotarpis: nuo 1 iki 20 metų
539 ar 540 metais A. D. e. Salvadore įvyko toks galingas Ilopango ugnikalnio išsiveržimas, kad jo pliūpsnis pasiekė stratosferą. Vėliau šaltos vasaros, sausra, badas ir maras nuniokojo gyvenvietes visame pasaulyje.
Ilopango masto išsiveržimai į stratosferą išmeta atspindinčius sieros rūgšties lašelius, kurie užstoja saulės šviesą ir vėsina klimatą. Dėl to kaupiasi jūros ledas, daugiau saulės spindulių atsispindi kosmose, o aušinimas pasaulyje blogėja ir ilgėja.
Po Ilopango išsiveržimo per 20 metų pasaulinė temperatūra nukrito 2 laipsniais. Jau mūsų eroje 1991 m. Pinatubo kalno išsiveržimas Filipinuose 15 mėnesių atšaldė pasaulio klimatą 0,6 laipsnio.
Vulkaninė siera stratosferoje gali būti niokojanti, tačiau Žemės istorijos mastu jos poveikis yra menkas ir trumpalaikis.
Trumpalaikiai klimato svyravimai
Mastelis: iki 0,15 laipsnių Celsijaus
Laikotarpis: nuo 2 iki 7 metų
Be sezoninių oro sąlygų, yra ir kitų trumpalaikių ciklų, kurie taip pat turi įtakos krituliams ir temperatūrai. Reikšmingiausias iš jų, „El Niño“arba „Pietinis svyravimas“, yra periodinis apyvartos pokytis atogrąžų Ramiajame vandenyne per dvejus – septynerius metus, paveikiantis kritulius Šiaurės Amerikoje. Šiaurės Atlanto svyravimas ir Indijos vandenyno dipolis daro didelį poveikį regionui. Abu bendrauja su El Niño.
Šių ciklų tarpusavio ryšys ilgą laiką neleido įrodyti, kad antropogeninis pokytis yra statistiškai reikšmingas, o ne tik dar vienas natūralaus kintamumo šuolis. Tačiau nuo tada antropogeniniai klimato pokyčiai peržengė natūralių oro sąlygų ir sezoninių temperatūrų svyravimus. 2017 m. JAV nacionaliniame klimato vertinime padaryta išvada, kad „iš stebėjimo duomenų nėra įtikinamų įrodymų, kurie galėtų paaiškinti stebimą klimato kaitą natūraliais ciklais“.
Orbitos virpesiai
Mastelis: apytiksliai 6 laipsniai Celsijaus per paskutinį 100 000 metų ciklą; kinta priklausomai nuo geologinio laiko
Laikas: Reguliarūs, sutampantys 23 000, 41 000, 100 000, 405 000 ir 2400 000 metų ciklai
Žemės orbita svyruoja, kai Saulė, Mėnulis ir kitos planetos keičia savo santykinę padėtį. Dėl šių ciklinių svyravimų, vadinamųjų Milankovitch ciklų, saulės šviesos kiekis vidutinėse platumose svyruoja 25%, keičiasi klimatas. Šie ciklai veikė per visą istoriją, sukurdami kintamus nuosėdų sluoksnius, kuriuos galima pamatyti uolienose ir kasinėjimuose.
Pleistoceno epochoje, kuri baigėsi maždaug prieš 11 700 metų, Milankovitch ciklai nukreipė planetą į vieną iš jos ledynmečių. Kai Žemės orbitos poslinkis padarė šiaurines vasaras šiltesnes nei vidutiniškai, masyvūs ledo sluoksniai Šiaurės Amerikoje, Europoje ir Azijoje ištirpo; kai orbita vėl pasislinko ir vasaros vėl tapo šaltesnės, šie skydai vėl išaugo. Kadangi šiltas vandenynas ištirpina mažiau anglies dioksido, atmosferos kiekis padidėjo ir sumažėjo kartu su orbitos virpesiais, sustiprindamas jų poveikį.
Šiandien Žemė artėja prie dar vieno būtino šiaurinių saulės spindulių minimumo, todėl be antropogeninio anglies dioksido išmetimo per artimiausius 1500 ar daugiau metų mes įžengtume į naują ledynmetį.
Silpna jauna saulė
Mastelis: jokio kaupiamojo temperatūros poveikio
Laiko juosta: nuolatinė
Nepaisant trumpalaikių svyravimų, viso saulės ryškumas padidėja 0,009% per milijoną metų, o nuo saulės sistemos atsiradimo prieš 4,5 milijardo metų jis padidėjo 48%.
Mokslininkai mano, kad nuo jaunos saulės silpnumo turėtų būti daroma išvada, kad Žemė išliko sušalusi visą savo egzistavimo pusę. Tuo pačiu metu, paradoksalu, geologai atrado 3,4 milijardo metų senumo akmenis, susiformavusius vandenyje bangomis. Netikėtai šiltą ankstyvosios Žemės klimatą, atrodo, lėmė tam tikri veiksniai: mažesnė žemės erozija, aiškesnis dangus, trumpesnės dienos ir ypatinga atmosferos kompozicija prieš tai, kai Žemė įgijo deguonies turtingą atmosferą.
Antrosios Žemės egzistavimo pusės palankios sąlygos, nepaisant padidėjusio saulės ryškumo, nesukelia paradokso: Žemės oro sąlygų termostatas neutralizuoja papildomų saulės spindulių poveikį, stabilizuodamas Žemę.
Anglies dioksidas ir oro sąlygų termostatas
Mastelis: neutralizuoja kitus pokyčius
Laiko juosta: 100 000 metų ar ilgiau
Pagrindinis žemės klimato reguliatorius ilgą laiką buvo anglies dioksido lygis atmosferoje, nes anglies dioksidas yra patvarios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios blokuoja šilumą, neleisdamos jai pakilti iš planetos paviršiaus.
Vulkanai, metamorfinės uolienos ir anglies oksidacija išardytose nuosėdose išmeta anglies dioksidą į dangų, o cheminės reakcijos su silikatinėmis uolienomis pašalina anglies dioksidą iš atmosferos ir sudaro kalkakmenį. Šių procesų pusiausvyra veikia kaip termostatas, nes atšilus klimatui cheminės reakcijos yra efektyvesnės pašalinant anglies dioksidą, todėl slopinamas atšilimas. Atšilus klimatui, priešingai, sumažėja reakcijų efektyvumas, palengvindamas aušinimą. Taigi ilgą laiką Žemės klimatas išliko palyginti stabilus, sudarydamas sąlygas gyventi. Visų pirma, vidutinis anglies dioksido lygis nuolat mažėjo dėl didėjančio Saulės ryškumo.
Tačiau prireikia šimtų milijonų metų, kad oro sąlygos veikiantis termostatas reaguotų į anglies dioksido antplūdį atmosferoje. Žemės vandenynai greičiau absorbuoja ir pašalina anglies perteklių, tačiau net ir šis procesas trunka tūkstantmečius - ir gali būti sustabdytas, iškilus vandenyno rūgštėjimo rizikai. Kiekvienais metais deginant iškastinį kurą išmetama apie 100 kartų daugiau anglies dioksido, nei išsiveržė ugnikalniai - vandenynai ir atmosfera žlunga - todėl klimatas sušyla, okeanai oksiduojasi.
Tektoniniai poslinkiai
Mastelis: maždaug 30 laipsnių Celsijaus per pastaruosius 500 milijonų metų
Laiko juosta: milijonai metų
Žemės plutos sausumos masių judėjimas gali lėtai perkelti oro sąlygų termostatą į naują padėtį.
Pastaruosius 50 milijonų metų planeta vėsta, dėl tektoninių plokščių susidūrimų stumiamos chemiškai reaktyvios uolienos, tokios kaip bazaltas ir vulkaniniai pelenai, į šiltą drėgną tropiką, padidėja reakcijų, kurios iš dangaus pritraukia anglies dioksidą, greitis. Be to, per pastaruosius 20 milijonų metų, kylant Himalajų, Andų, Alpių ir kitiems kalnams, erozijos greitis padidėjo daugiau nei dvigubai, o tai paspartino oro sąlygų augimą. Kitas veiksnys, pagreitėjęs aušinimo tendenciją, buvo Pietų Amerikos ir Tasmanijos atsiskyrimas nuo Antarktidos prieš 35,7 milijono metų. Aplink Antarktidą susiformavo nauja vandenyno srovė, ji suaktyvino vandens ir planktono, kuris sunaudoja anglies dioksidą, cirkuliaciją. Dėl to labai išaugo Antarktidos ledynų kiekis.
Anksčiau, Juros periodo ir kreidos periodais, dinozaurai klaidžiojo Antarktidoje, nes be šių kalnų masyvų padidėjęs vulkaninis aktyvumas palaikė 1000 milijonų dalių anglies dioksido kiekį (daugiau nei 415 šiandien). Vidutinė temperatūra šiame pasaulyje be ledo buvo 5–9 laipsniai Celsijaus aukštesnė nei dabar, o jūros lygis buvo 75 metrai aukštesnis.
Asteroidų kriokliai (Chikshulub)
Skalė: pirmiausia atvėsinama maždaug 20 laipsnių Celsijaus, tada pašildoma 5 laipsniais Celsijaus
Laiko juosta: šimtmečiai vėsinimo, 100 000 metų atšilimo
Asteroidų poveikio Žemėje duomenų bazėje yra 190 kraterių. Nei vienas iš jų neturėjo pastebimo poveikio žemės klimatui, išskyrus asteroidą Chikshulub, kuris sunaikino dalį Meksikos ir nužudė dinozaurus prieš 66 milijonus metų. Kompiuteriniai modeliavimai rodo, kad Chikshulubas į viršutinę atmosferą išmetė pakankamai dulkių ir sieros, kad užtemdytų saulės spindulius ir atšaldytų Žemę daugiau nei 20 laipsnių Celsijaus, taip pat parūgštintų vandenynus. Planetai prireikė šimtmečių, kad grįžtų į ankstesnę temperatūrą, tačiau tada ji įšilo dar 5 laipsniais, nes į atmosferą pateko anglies dioksidas iš sunaikinto Meksikos kalkakmenio.
Vis dar ginčijama, kaip ugnikalnių veikla Indijoje paveikė klimato pokyčius ir masinį išnykimą.
Evoliuciniai pokyčiai
Mastelis: priklauso nuo įvykio, vėlyvajame Ordovicijos periode (prieš 445 mln. Metų) atvėsta maždaug 5 laipsniais Celsijaus.
Laiko juosta: milijonai metų
Kartais naujų gyvybės rūšių evoliucija iš naujo nustatys Žemės termostatą. Taigi fotosintetinės melsvadumbliai, atsiradę maždaug prieš 3 milijardus metų, pradėjo teritorijos formavimo procesą, išleisdami deguonį. Kai jie pasklido, prieš 2,4 milijardo metų atmosferoje padaugėjo deguonies, o metano ir anglies dioksido lygis smarkiai sumažėjo. Per 200 milijonų metų Žemė kelis kartus virto „sniego gniūžtėmis“. Prieš 717 milijonų metų vandenyno gyvybės evoliucija, didesnė nei mikrobai, sukėlė dar vieną „sniego kamuolių“seriją - šiuo atveju todėl, kad organizmai pradėjo skleisti detritus į vandenyno gelmes, paimdami anglį iš atmosferos ir slėpdami ją gylyje.
Kai ankstyviausi sausumos augalai atsirado maždaug po 230 milijonų metų, Ordovicijos laikotarpiu, jie pradėjo formuoti žemės biosferą - žemėse užkasdavo anglį ir iš žemės išgaudavo maistines medžiagas - jie nuplaudavo vandenynus, taip pat paskatindavo gyvenimą ten. Šie pokyčiai, atrodo, lėmė ledynmetį, kuris prasidėjo maždaug prieš 445 milijonus metų. Vėliau, devono laikotarpiu, medžių evoliucija kartu su kalnų statyba dar labiau sumažino anglies dioksido lygį ir temperatūrą, ir prasidėjo paleozojaus ledynmetis.
Didelės nežinomos provincijos
Skalė: Atšilimas nuo 3 iki 9 laipsnių šilumos
Laiko juosta: šimtai tūkstančių metų
Žemyniniai lavos ir požeminės magmos potvyniai - vadinamosios didžiosios dykinės provincijos - lėmė ne vieną masinį išnykimą. Šie siaubingi įvykiai išlaisvino žudikų arsenalą Žemėje (įskaitant rūgštųjį lietų, rūgščiąjį rūką, apsinuodijimą gyvsidabriu ir ozono ardymą), taip pat paskatino planetą atšilti, į atmosferą išleidžiant didžiulius metano ir anglies dioksido kiekius - greičiau, nei jie galėjo. valdyti termostato atšalimą.
Permės katastrofos metu, kuri sunaikino 81% jūrų rūšių, magija požeminėje magmoje padegė Sibiro anglį, padidino anglies dioksido kiekį atmosferoje iki 8000 dalių milijonui ir sušildė temperatūrą 5–9 laipsniais Celsijaus. Paleoceno ir eoceno šiluminis maksimumas, mažesnis įvykis prieš 56 milijonus metų, sukūrė metaną naftos telkiniuose Šiaurės Atlante ir pasiuntė jį į dangų, sušildydamas planetą 5 laipsniais Celsijaus ir parūgštindamas vandenyną. Vėliau Arkties pakrantėse augo palmės ir aligatoriai grožėjosi. Panašus iškastinio anglies išmetimas įvyko vėlyvajame triaso ir ankstyvajame Juros periodais - pasibaigė globaliu atšilimu, negyvomis zonomis vandenyne ir vandenyno rūgštėjimu.
Jei kas nors iš to jums skamba pažįstamai, taip yra todėl, kad šiandieninė antropogeninė veikla sukelia panašias pasekmes.
Kaip balandžio mėnesį leidinyje „Nature Communications“pažymėjo triaso-juraso išnykimo tyrinėtojų grupė: „Mes apskaičiuojame, kad kiekvieno triukšmingojo impulso metu į atmosferą išmetamo anglies dioksido kiekis yra panašus į antropogeninės emisijos prognozę XXI amžiuje“.
