Jak Klimat Na Ziemi Zmienia Się Naturalnie I Dlaczego Teraz Jest To Zupełnie Inny Przypadek - Alternatywny Widok

Spisu treści:

Jak Klimat Na Ziemi Zmienia Się Naturalnie I Dlaczego Teraz Jest To Zupełnie Inny Przypadek - Alternatywny Widok
Jak Klimat Na Ziemi Zmienia Się Naturalnie I Dlaczego Teraz Jest To Zupełnie Inny Przypadek - Alternatywny Widok

Wideo: Jak Klimat Na Ziemi Zmienia Się Naturalnie I Dlaczego Teraz Jest To Zupełnie Inny Przypadek - Alternatywny Widok

Wideo: Jak Klimat Na Ziemi Zmienia Się Naturalnie I Dlaczego Teraz Jest To Zupełnie Inny Przypadek - Alternatywny Widok
Wideo: Czy klimat NA PEWNO się ogrzewa? 2024, Marzec
Anonim

Przez długi czas klimat Ziemi podlegał wahaniom z dziesięciu różnych powodów, w tym wahań orbity, zmian tektonicznych, zmian ewolucyjnych i innych czynników. Pogrążyli planetę w epoce lodowcowej lub w tropikalnym upale. Jak mają się one do współczesnych antropogenicznych zmian klimatu?

W całej swojej historii Ziemia była kulą śnieżną i szklarnią. A jeśli klimat zmienił się przed pojawieniem się człowieka, to skąd wiemy, że to my jesteśmy winni gwałtownego ocieplenia, które obserwujemy dzisiaj?

Częściowo dlatego, że możemy narysować wyraźny związek przyczynowy między antropogenicznymi emisjami dwutlenku węgla a wzrostem globalnej temperatury o 1,28 stopnia Celsjusza (który, nawiasem mówiąc, trwa nadal) w epoce przedindustrialnej. Cząsteczki dwutlenku węgla pochłaniają promieniowanie podczerwone, więc wraz ze wzrostem ich ilości w atmosferze zatrzymują więcej ciepła, które odparowuje z powierzchni planety.

Jednocześnie paleoklimatolodzy poczynili wielkie postępy w zrozumieniu procesów, które w przeszłości doprowadziły do zmian klimatu. Oto dziesięć przypadków naturalnych zmian klimatycznych - w porównaniu z obecną sytuacją.

Cykle słoneczne

Skala: chłodzenie o 0,1-0,3 stopnia Celsjusza

Oś czasu: okresowe spadki aktywności słonecznej od 30 do 160 lat w odstępie kilku stuleci

Film promocyjny:

Co 11 lat słoneczne pole magnetyczne zmienia się, a wraz z nim 11-letnie cykle rozjaśniania i ściemniania. Ale te wahania są niewielkie i tylko nieznacznie wpływają na klimat Ziemi.

O wiele ważniejsze są „duże minima słoneczne”, dziesięcioletnie okresy zmniejszonej aktywności słonecznej, które wystąpiły 25 razy w ciągu ostatnich 11 000 lat. Ostatni przykład, minimum Maundera, miało miejsce w latach 1645-1715 i spowodowało spadek energii słonecznej o 0,04% -0,08% poniżej obecnej średniej. Naukowcy przez długi czas wierzyli, że minimum Maundera mogło spowodować „małą epokę lodowcową”, zimny trzask, który trwał od XV do XIX wieku. Ale od tamtego czasu okazało się, że było to zbyt krótkie i wydarzyło się w niewłaściwym czasie. Chłodzenie było najprawdopodobniej spowodowane aktywnością wulkaniczną.

Przez ostatnie pół wieku Słońce nieznacznie się ściemniało, a Ziemia się nagrzewa i nie można skojarzyć globalnego ocieplenia z ciałem niebieskim.

Siarka wulkaniczna

Skala: 0,6 - 2 stopnie Celsjusza chłodzenie

Ramy czasowe: od 1 do 20 lat

W 539 lub 540 r. mi. doszło do tak potężnej erupcji wulkanu Ilopango w Salwadorze, że jego pióropusz dotarł do stratosfery. Później mroźne lata, susza, głód i zaraza zniszczyły osady na całym świecie.

Erupcje w skali Ilopango wyrzucają do stratosfery odblaskowe kropelki kwasu siarkowego, które przesłaniają światło słoneczne i chłodzą klimat. W rezultacie gromadzi się lód morski, więcej światła słonecznego odbija się z powrotem w kosmos, a globalne chłodzenie pogarsza się i wydłuża.

Po erupcji Ilopango globalna temperatura spadła o 2 stopnie w ciągu 20 lat. Już w naszych czasach erupcja góry Pinatubo na Filipinach w 1991 roku na 15 miesięcy ochłodziła globalny klimat o 0,6 stopnia.

Siarka wulkaniczna w stratosferze może być niszczycielska, ale w skali historii Ziemi jej wpływ jest niewielki, a także przemijający.

Krótkoterminowe wahania klimatu

Skala: do 0,15 stopnia Celsjusza

Ramy czasowe: od 2 do 7 lat

Oprócz sezonowych warunków pogodowych istnieją inne krótkoterminowe cykle, które również wpływają na opady i temperaturę. Najbardziej znacząca z nich, El Niño, czyli oscylacja południowa, to okresowa zmiana cyrkulacji w tropikalnym Pacyfiku w okresie od dwóch do siedmiu lat, która wpływa na opady deszczu w Ameryce Północnej. Oscylacja północnoatlantycka i dipol na Oceanie Indyjskim mają silny wpływ regionalny. Obaj wchodzą w interakcję z El Niño.

Wzajemne powiązanie tych cykli przez długi czas nie pozwalało udowodnić, że zmiana antropogeniczna jest statystycznie istotna, a nie tylko kolejny skok naturalnej zmienności. Ale od tego czasu antropogeniczne zmiany klimatyczne wykroczyły daleko poza naturalną zmienność pogody i temperatury sezonowe. W amerykańskiej National Climate Assessment z 2017 r. Stwierdzono, że „nie ma rozstrzygających dowodów na podstawie danych obserwacyjnych, które mogłyby wyjaśnić obserwowaną zmianę klimatu poprzez naturalne cykle”.

Wibracje orbitalne

Skala: około 6 stopni Celsjusza w ciągu ostatniego cyklu 100 000 lat; zależy od czasu geologicznego

Czas: Regularne, zachodzące na siebie cykle 23 000, 41 000, 100 000, 405 000 i 2400 000 lat

Orbita Ziemi zmienia się, gdy Słońce, Księżyc i inne planety zmieniają swoje względne pozycje. Ze względu na te cykliczne fluktuacje, tzw. Cykle Milankovitcha, ilość światła słonecznego waha się na średnich szerokościach geograficznych o 25%, a zmiany klimatyczne. Cykle te funkcjonowały w całej historii, tworząc naprzemienne warstwy osadów, które można zobaczyć w skałach i wykopaliskach.

W epoce plejstocenu, która zakończyła się około 11700 lat temu, cykle Milankovitcha wprowadziły planetę w jedną z jej epok lodowcowych. Kiedy zmiana orbity Ziemi sprawiła, że północne lata były cieplejsze niż przeciętnie, masywne pokrywy lodowe w Ameryce Północnej, Europie i Azji stopiły się; kiedy orbita znów się zmieniła i lata znów stały się chłodniejsze, te tarcze odrosły. Ponieważ ciepły ocean rozpuszcza mniej dwutlenku węgla, zawartość atmosfery wzrosła i spadła zgodnie z oscylacjami orbity, wzmacniając ich efekt.

Dzisiaj Ziemia zbliża się do kolejnego minimum północnego światła słonecznego, więc bez antropogenicznej emisji dwutlenku węgla wkroczylibyśmy w nową epokę lodowcową w ciągu następnych 1500 lat.

Słabe młode słońce

Skala: brak kumulacyjnego wpływu temperatury

Oś czasu: stała

Pomimo krótkotrwałych wahań jasność słońca jako całości wzrasta o 0,009% na milion lat, a od narodzin Układu Słonecznego 4,5 miliarda lat temu wzrosła o 48%.

Naukowcy uważają, że ze słabości młodego słońca powinno wynikać, że Ziemia pozostawała zamarznięta przez całą pierwszą połowę swojego istnienia. Jednocześnie, paradoksalnie, geolodzy odkryli kamienie sprzed 3,4 miliarda lat, które powstały w wodzie na skutek fal. Wydaje się, że nieoczekiwanie ciepły klimat wczesnej Ziemi jest spowodowany kombinacją czynników: mniejszą erozją lądu, czystszym niebem, krótszymi dniami i specjalnym składem atmosfery, zanim Ziemia uzyskała atmosferę bogatą w tlen.

Sprzyjające warunki w drugiej połowie istnienia Ziemi, mimo wzrostu jasności słońca, nie prowadzą do paradoksu: ziemski termostat pogodowy przeciwdziała efektom dodatkowego światła słonecznego, stabilizując Ziemię.

Dwutlenek węgla i termostat pogodowy

Skala: przeciwdziała innym zmianom

Oś czasu: 100 000 lat lub dłużej

Głównym regulatorem klimatu Ziemi od dawna jest poziom dwutlenku węgla w atmosferze, ponieważ dwutlenek węgla jest trwałym gazem cieplarnianym, który blokuje ciepło, zapobiegając jego wydostawaniu się z powierzchni planety.

Wulkany, skały metamorficzne i utlenianie węgla w erodowanych osadach emitują do nieba dwutlenek węgla, a reakcje chemiczne ze skałami krzemianowymi usuwają dwutlenek węgla z atmosfery, tworząc wapień. Równowaga między tymi procesami działa jak termostat, ponieważ gdy klimat się ociepla, reakcje chemiczne skuteczniej usuwają dwutlenek węgla, a tym samym hamują ocieplenie. Gdy klimat się ochładza, wręcz przeciwnie, zmniejsza się wydajność reakcji, ułatwiając chłodzenie. W rezultacie przez długi czas klimat Ziemi pozostawał względnie stabilny, zapewniając środowisko nadające się do zamieszkania. W szczególności średni poziom dwutlenku węgla systematycznie spada w wyniku wzrastającej jasności Słońca.

Jednak termostat pogodowy potrzebuje setek milionów lat, aby zareagować na wzrost poziomu dwutlenku węgla w atmosferze. Oceany na Ziemi szybciej pochłaniają i usuwają nadmiar węgla, ale nawet ten proces trwa tysiąclecia - i można go zatrzymać, co grozi zakwaszeniem oceanów. Każdego roku spalanie paliw kopalnych emituje około 100 razy więcej dwutlenku węgla niż wybuchy wulkanów - oceany i wietrzenie zawodzą - więc klimat się nagrzewa, a oceany utleniają.

Przesunięcia tektoniczne

Skala: około 30 stopni Celsjusza w ciągu ostatnich 500 milionów lat

Oś czasu: miliony lat

Ruch ziemskich mas skorupy ziemskiej może powoli przesunąć termostat pogodowy w nowe położenie.

Przez ostatnie 50 milionów lat planeta stygła, a zderzenia płyt tektonicznych wypychały chemicznie reaktywne skały, takie jak bazalt i popiół wulkaniczny, do ciepłych, wilgotnych tropików, zwiększając szybkość reakcji przyciągających dwutlenek węgla z nieba. Ponadto w ciągu ostatnich 20 milionów lat, wraz z rozwojem Himalajów, Andów, Alp i innych gór, tempo erozji wzrosło ponad dwukrotnie, co doprowadziło do przyspieszenia wietrzenia. Kolejnym czynnikiem, który przyspieszył trend ochłodzenia, było oddzielenie Ameryki Południowej i Tasmanii od Antarktydy 35,7 mln lat temu. Wokół Antarktydy powstał nowy prąd oceaniczny, który zintensyfikował cyrkulację wody i planktonu, który zużywa dwutlenek węgla. W rezultacie pokrywy lodowe Antarktydy znacznie wzrosły.

Wcześniej, w okresie jurajskim i kredowym, dinozaury wędrowały po Antarktydzie, ponieważ bez tych pasm górskich zwiększona aktywność wulkaniczna utrzymywała dwutlenek węgla na poziomie rzędu 1000 części na milion (w porównaniu z obecnymi 415). Średnia temperatura na tym wolnym od lodu świecie była o 5-9 stopni Celsjusza wyższa niż obecnie, a poziom morza był o 75 metrów wyższy.

Asteroid Falls (Chikshulub)

Skala: najpierw schłodzenie o około 20 stopni Celsjusza, następnie ocieplenie o 5 stopni Celsjusza

Oś czasu: wieki chłodzenia, 100 000 lat ocieplenia

Baza danych uderzeń asteroid w Ziemię zawiera 190 kraterów. Żaden z nich nie miał zauważalnego wpływu na klimat Ziemi, z wyjątkiem asteroidy Chikshulub, która zniszczyła część Meksyku i zabiła dinozaury 66 milionów lat temu. Symulacje komputerowe pokazują, że Chikshulub wyrzucił wystarczającą ilość pyłu i siarki do górnych warstw atmosfery, aby zaćmić światło słoneczne i ochłodzić Ziemię o ponad 20 stopni Celsjusza, a także zakwasić oceany. Planeta potrzebowała wieków, zanim powróciła do swojej poprzedniej temperatury, ale potem rozgrzała się o kolejne 5 stopni z powodu przedostania się do atmosfery dwutlenku węgla ze zniszczonego meksykańskiego wapienia.

To, jak aktywność wulkaniczna w Indiach wpłynęła na zmiany klimatu i masowe wymieranie, pozostaje kontrowersyjne.

Ewolucyjne zmiany

Skala: zależna od wydarzeń, chłodzenie o około 5 stopni Celsjusza w późnym okresie ordowiku (445 mln lat temu)

Oś czasu: miliony lat

Czasami ewolucja nowych gatunków życia zresetuje termostat Ziemi. W ten sposób fotosyntetyczne cyjanobakterie, które powstały około 3 miliardów lat temu, zapoczątkowały proces terraformowania, uwalniając tlen. W miarę rozprzestrzeniania się ilość tlenu w atmosferze wzrosła 2,4 miliarda lat temu, podczas gdy poziomy metanu i dwutlenku węgla gwałtownie spadły. W ciągu 200 milionów lat Ziemia kilkakrotnie zamieniła się w „śnieżkę”. 717 milionów lat temu ewolucja życia oceanicznego, większego niż mikroby, wywołała kolejną serię „śnieżnych kul” - w tym przypadku, ponieważ organizmy zaczęły uwalniać detrytus do głębin oceanu, pobierając węgiel z atmosfery i ukrywając go w głębi.

Kiedy najwcześniejsze rośliny lądowe pojawiły się około 230 milionów lat później, w okresie ordowiku, zaczęły formować biosferę Ziemi, zasypując węgiel na kontynentach i wydobywając składniki odżywcze z lądu - zmywały się do oceanów, a także stymulowały tam życie. Wydaje się, że zmiany te doprowadziły do epoki lodowcowej, która rozpoczęła się około 445 milionów lat temu. Później, w okresie dewonu, ewolucja drzew, połączona z budową gór, dodatkowo obniżyła poziom dwutlenku węgla i temperaturę, i rozpoczęła się epoka lodowcowa paleozoiku.

Duże prowincje magmowe

Skala: Ocieplenie od 3 do 9 stopni Celsjusza

Oś czasu: setki tysięcy lat

Kontynentalne powodzie lawy i podziemnej magmy - tak zwane duże prowincje magmowe - spowodowały więcej niż jedno masowe wymieranie. Te przerażające wydarzenia wyzwoliły na Ziemi arsenał zabójców (w tym kwaśne deszcze, kwaśną mgłę, zatrucie rtęcią i zubożenie warstwy ozonowej), a także doprowadziły do ocieplenia planety, uwalniając do atmosfery ogromne ilości metanu i dwutlenku węgla - szybciej niż mogli. uchwyt termostatu na warunki atmosferyczne.

Podczas katastrofy Perm 252 miliony lat temu, która zniszczyła 81% gatunków morskich, podziemna magma podpaliła węgiel syberyjski, podniosła zawartość dwutlenku węgla w atmosferze do 8000 części na milion i podgrzała temperaturę o 5-9 stopni Celsjusza. Maksymalne termiczne paleocenu i eocenu, mniejsze zdarzenie 56 milionów lat temu, spowodowało powstanie metanu na polach naftowych na północnym Atlantyku i wysłanie go w niebo, ogrzewając planetę o 5 stopni Celsjusza i zakwaszając ocean. Później na wybrzeżach Arktyki rosły palmy i wygrzewały się aligatory. Podobne emisje węgla kopalnego wystąpiły w późnym triasie i wczesnej jurze - i zakończyły się globalnym ociepleniem, martwymi strefami oceanów i zakwaszeniem oceanów.

Jeśli coś z tego brzmi znajomo, to dlatego, że dzisiejsze działania antropogeniczne mają podobne konsekwencje.

Jak zauważyła grupa badaczy wymierania triasowo-jurajskiego w kwietniu w czasopiśmie Nature Communications: „Szacujemy, że ilość dwutlenku węgla emitowanego do atmosfery przez każdy impuls magmy pod koniec triasu jest porównywalna z przewidywanymi emisjami antropogenicznymi na XXI wiek”.

Zalecane: