Kazalo:

10 primerov antropogenih nihanj v zemeljskem podnebju
10 primerov antropogenih nihanj v zemeljskem podnebju

Video: 10 primerov antropogenih nihanj v zemeljskem podnebju

Video: 10 primerov antropogenih nihanj v zemeljskem podnebju
Video: ЛУЧШИЙ ПРИРОДНЫЙ АНТИБИОТИК! 2024, Marec
Anonim

Zemeljsko podnebje je dolgo nihalo zaradi desetih različnih razlogov, vključno z orbitalnimi nihanji, tektonskimi premiki, evolucijskimi spremembami in drugimi dejavniki. Planet so potopili bodisi v ledene dobe bodisi v tropsko vročino. Kako so povezani s sodobnimi antropogenimi podnebnimi spremembami?

Zgodovinsko gledano je Zemlja uspela biti snežna kepa in rastlinjak. In če se je podnebje spremenilo pred pojavom človeka, kako potem vemo, da smo za močno segrevanje, ki ga opažamo danes, krivi mi?

Delno zato, ker lahko potegnemo jasno vzročno zvezo med antropogenimi emisijami ogljikovega dioksida in dvigom globalne temperature za 1,28 stopinje Celzija (ki se mimogrede nadaljuje) v predindustrijski dobi. Molekule ogljikovega dioksida absorbirajo infrardeče sevanje, zato, ko se njihova količina v ozračju poveča, zadržijo več toplote, ki izhlapi s površine planeta.

Hkrati pa so paleoklimatologi naredili velik napredek pri razumevanju procesov, ki so v preteklosti vodili do podnebnih sprememb. Tukaj je deset primerov naravnih podnebnih sprememb – v primerjavi s trenutnim stanjem.

Sončni cikli

Lestvica:hlajenje za 0, 1-0, 3 stopinje Celzija

Čas:periodični padci sončne aktivnosti, ki trajajo od 30 do 160 let, ločeni za več stoletij

Vsakih 11 let se sončno magnetno polje spremeni in z njim pridejo 11-letni cikli posvetlitve in zatemnitve. Toda ta nihanja so majhna in le neznatno vplivajo na zemeljsko podnebje.

Veliko pomembnejši so »veliki sončni minimumi«, desetletna obdobja zmanjšane sončne aktivnosti, ki so se v zadnjih 11.000 letih zgodila 25-krat. Nedavni primer, Maunderjev minimum, se je zgodil med letoma 1645 in 1715 in je povzročil, da je sončna energija padla za 0,04 % -0,08 % pod trenutnim povprečjem. Dolgo časa so znanstveniki verjeli, da bi Maunderjev minimum lahko povzročil "malo ledeno dobo", prehlad, ki je trajal od 15. do 19. stoletja. Toda od takrat se je pokazalo, da je bilo prekratko in se je zgodilo ob napačnem času. Mraz je najverjetneje posledica vulkanske dejavnosti.

V zadnjih pol stoletja se Sonce rahlo zatemni, Zemlja pa se segreje in globalnega segrevanja je nemogoče povezati z nebesnim telesom.

Vulkansko žveplo

Lestvica:hlajenje za 0, 6 - 2 stopinji Celzija

Čas:od 1 do 20 let

Leta 539 ali 540 n.š. e. je prišlo do tako močnega izbruha vulkana Ilopango v Salvadorju, da je njegov pero dosegel stratosfero. Nato so mrzla poletja, suša, lakota in kuga opustošile naselja po vsem svetu.

Izbruhi na lestvici Ilopanga vržejo v stratosfero odsevne kapljice žveplove kisline, ki zasenčijo sončno svetlobo in ohladijo podnebje. Posledično se kopiči morski led, več sončne svetlobe se odbija nazaj v vesolje in globalno hlajenje se okrepi in podaljša.

Po izbruhu Ilopanga se je globalna temperatura v 20 letih znižala za 2 stopinji. Že v naši dobi je izbruh gore Pinatubo na Filipinih leta 1991 ohladil globalno podnebje za 0,6 stopinje za obdobje 15 mesecev.

Vulkansko žveplo v stratosferi je lahko uničujoče, toda v obsegu zemeljske zgodovine je njegov učinek majhen in tudi prehoden.

Kratkotrajna podnebna nihanja

Lestvica:do 0,15 stopinj Celzija

Čas: od 2 do 7 let

Poleg sezonskih vremenskih razmer obstajajo tudi drugi kratkotrajni cikli, ki vplivajo tudi na padavine in temperaturo. Najpomembnejši od njih, El Niño ali Južno nihanje, je občasna sprememba kroženja v tropskem Tihem oceanu v obdobju dveh do sedmih let, ki vpliva na padavine v Severni Ameriki. Severnoatlantsko nihanje in dipol Indijskega oceana imata močan regionalni vpliv. Oba sodelujeta z El Niñom.

Medsebojna povezanost teh ciklov je dolgo ovirala zmožnost dokazovanja, da so antropogene spremembe statistično pomembne in ne le še en preskok v naravni variabilnosti. Toda od takrat so antropogene podnebne spremembe daleč presegle naravne vremenske spremenljivosti in sezonske temperature. Nacionalna podnebna ocena ZDA za leto 2017 je zaključila, da "iz opazovalnih podatkov ni prepričljivih dokazov, ki bi lahko pojasnili opažene podnebne spremembe z naravnimi cikli."

Orbitalne vibracije

Lestvica: približno 6 stopinj Celzija v zadnjem ciklu 100.000 let; se spreminja glede na geološki čas

Čas: redni, prekrivajoči se cikli 23.000, 41.000, 100.000, 405.000 in 2.400.000 let

Zemljina orbita niha, ko Sonce, Luna in drugi planeti spremenijo svoj relativni položaj. Zaradi teh cikličnih nihanj, tako imenovanih Milankovičevih ciklov, količina sončne svetlobe niha na srednjih zemljepisnih širinah za 25 %, podnebje pa se spreminja. Ti cikli so delovali skozi zgodovino in ustvarili izmenično plasti usedlin, ki jih je mogoče videti v kamninah in izkopavanjih.

V obdobju pleistocena, ki se je končalo pred približno 11.700 leti, so Milankovičevi cikli poslali planet v eno od svojih ledenih dob. Ko je premik Zemljine orbite naredil severna poletja toplejša od povprečja, so se ogromne ledene plošče v Severni Ameriki, Evropi in Aziji stopile; ko se je orbita spet premaknila in so poletja spet postala hladnejša, so ti ščiti ponovno zrasli. Ker topel ocean raztopi manj ogljikovega dioksida, se je vsebnost atmosfere povečala in zmanjšala v sozvočju z orbitalnimi nihanji, kar je okrepilo njihov učinek.

Danes se Zemlja približuje še enemu minimumu severne sončne svetlobe, zato bi brez antropogenih izpustov ogljikovega dioksida vstopili v novo ledeno dobo v naslednjih približno 1500 letih.

Rahlo mlado sonce

Lestvica: brez celotnega temperaturnega učinka

Čas: trajno

Kljub kratkotrajnim nihanjem se svetlost sonca kot celote poveča za 0,009 % na milijon let, od rojstva osončja pred 4,5 milijarde let pa se je povečala za 48 %.

Znanstveniki menijo, da bi iz šibkosti mladega sonca morala slediti, da je Zemlja ostala zamrznjena vso prvo polovico svojega obstoja. Hkrati so, paradoksalno, geologi odkrili kamnine, stare 3,4 milijarde let, ki so nastale v vodi z valovi. Zdi se, da je nepričakovano toplo podnebje zgodnje Zemlje posledica neke kombinacije dejavnikov: manjša erozija tal, jasnejše nebo, krajši dnevi in posebna sestava ozračja, preden je Zemlja dobila atmosfero, bogato s kisikom.

Ugodne razmere v drugi polovici obstoja Zemlje kljub povečanju sončne svetlosti ne vodijo v paradoks: zemeljski termostat za vremenske vplive preprečuje učinke dodatne sončne svetlobe in stabilizira Zemljo.

Termostat za ogljikov dioksid in vremenske vplive

Lestvica: preprečuje druge spremembe

Čas: 100.000 let ali več

Glavni regulator zemeljskega podnebja je že dolgo raven ogljikovega dioksida v ozračju, saj je ogljikov dioksid obstojen toplogredni plin, ki blokira toploto in preprečuje njeno dviganje s površine planeta.

Vulkani, metamorfne kamnine in oksidacija ogljika v erodiranih sedimentih oddajajo ogljikov dioksid v nebo, kemične reakcije s silikatnimi kamninami pa odstranijo ogljikov dioksid iz ozračja in tvorijo apnenec. Ravnovesje med temi procesi deluje kot termostat, saj ko se podnebje segreje, kemične reakcije bolj učinkovito odstranijo ogljikov dioksid in tako upočasnijo segrevanje. Ko se podnebje ohladi, se učinkovitost reakcij, nasprotno, zmanjša, kar olajša hlajenje. Posledično je v daljšem časovnem obdobju zemeljsko podnebje ostalo relativno stabilno, kar je zagotavljalo bivalno okolje. Zlasti povprečne ravni ogljikovega dioksida so se stalno zniževale zaradi naraščajoče svetlosti Sonca.

Vendar pa traja na stotine milijonov let, da se termostat za vremenske vplive odzove na porast ogljikovega dioksida v ozračju. Zemljini oceani hitreje absorbirajo in odstranijo odvečni ogljik, a tudi ta proces traja tisočletja – in ga je mogoče ustaviti, s tveganjem zakisanosti oceana. Vsako leto izgorevanje fosilnih goriv odda približno 100-krat več ogljikovega dioksida kot izbruh vulkanov – oceani in vremenske razmere ne uspejo – zato se podnebje segreje in oceani zakisajo.

Tektonski premiki

Lestvica: približno 30 stopinj Celzija v zadnjih 500 milijonih let

Čas: milijone let

Gibanje kopenskih mas zemeljske skorje lahko počasi premakne termostat za vremenske vplive v nov položaj.

V zadnjih 50 milijonih let se je planet hladil, trki tektonskih plošč so potisnili kemično reaktivne kamnine, kot sta bazalt in vulkanski pepel, v tople vlažne trope, kar je povečalo hitrost reakcij, ki privabljajo ogljikov dioksid z neba. Poleg tega se je v zadnjih 20 milijonih let z dvigom Himalaje, Andov, Alp in drugih gora stopnja erozije več kot podvojila, kar je povzročilo pospeševanje preperevanja. Drug dejavnik, ki je pospešil trend ohlajanja, je bila ločitev Južne Amerike in Tasmanije od Antarktike pred 35,7 milijona let. Okoli Antarktike je nastal nov oceanski tok, ki je okrepil kroženje vode in planktona, ki porablja ogljikov dioksid. Posledično so se ledene plošče Antarktike znatno povečale.

Prej, v obdobju jure in krede, so dinozavri pohajkovali po Antarktiki, saj je brez teh gorskih verig povečana vulkanska aktivnost ohranjala ogljikov dioksid na ravni približno 1000 delov na milijon (do danes 415). Povprečna temperatura v tem svetu brez ledu je bila 5-9 stopinj Celzija višja kot je zdaj, gladina morja pa 75 metrov višja.

Asteroid Falls (Chikshulub)

Lestvica: najprej ohlajanje za približno 20 stopinj Celzija, nato segrevanje za 5 stopinj Celzija

Čas: stoletja ohlajanja, 100.000 let segrevanja

Baza podatkov o trkih asteroidov na Zemljo vsebuje 190 kraterjev. Nobena od njih ni imela opaznega vpliva na zemeljsko podnebje, z izjemo asteroida Chikshulub, ki je pred 66 milijoni let uničil del Mehike in pobil dinozavre. Računalniške simulacije kažejo, da je Chikshulub v zgornjo atmosfero vrgel dovolj prahu in žvepla, da je zasenčil sončno svetlobo in ohladil Zemljo za več kot 20 stopinj Celzija ter zakisal oceane. Planet je potreboval stoletja, da se je vrnil na prejšnjo temperaturo, nato pa se je zaradi vdora ogljikovega dioksida iz uničenega mehiškega apnenca v ozračje segrel še za 5 stopinj.

Kako je vulkanska dejavnost v Indiji vplivala na podnebne spremembe in množično izumrtje, ostaja sporno.

Evolucijske spremembe

Lestvica: odvisno od dogodkov, ohladitev za približno 5 stopinj Celzija v poznem ordovicijskem obdobju (pred 445 milijoni let)

Čas: milijone let

Včasih bo razvoj novih vrst življenja ponastavil zemeljski termostat. Na primer, fotosintetične cianobakterije, ki so nastale pred približno 3 milijardami let, so sprožile proces teraformiranja in sproščale kisik. Ko so se širili, se je vsebnost kisika v ozračju povečevala pred 2,4 milijarde let, medtem ko so se ravni metana in ogljikovega dioksida močno znižale. V 200 milijonih letih se je Zemlja večkrat spremenila v »snežno kepo«. Pred 717 milijoni let je evolucija oceanskega življenja, večjega od mikrobov, sprožila še eno serijo snežnih kep - v tem primeru, ko so organizmi začeli sproščati detritus v oceanske globine, jemati ogljik iz ozračja in ga skrivati v globinah.

Ko so se približno 230 milijonov let pozneje v ordovicijskem obdobju pojavile najzgodnejše kopenske rastline, so začele oblikovati zemeljsko biosfero, zakopavali ogljik na celinah in črpali hranila iz kopnega – odplaknile so v oceane in tam tudi spodbudile življenje. Zdi se, da so te spremembe privedle do ledene dobe, ki se je začela pred približno 445 milijoni let. Kasneje, v devonskem obdobju, je razvoj dreves, skupaj z gradnjo gora, še dodatno znižal ravni in temperature ogljikovega dioksida in začela se je paleozojska ledena doba.

Velike magmatske province

Lestvica: segrevanje od 3 do 9 stopinj Celzija

Čas: na stotine tisoč let

Kontinentalne poplave lave in podzemne magme - tako imenovane velike magmatske province - so povzročile več kot eno množično izumrtje. Ti strašni dogodki so sprožili arzenal morilcev na Zemlji (vključno s kislim dežjem, kislo meglo, zastrupitvijo z živim srebrom in tanjšanjem ozona) ter privedli do segrevanja planeta, pri čemer so v ozračje izpustili ogromne količine metana in ogljikovega dioksida – hitreje kot so lahko prenese vremenske vplive termostata.

Med katastrofo v Permu pred 252 milijoni let, ki je uničila 81 % morskih vrst, je podzemna magma zažgala sibirski premog, dvignila vsebnost ogljikovega dioksida v ozračju na 8000 delov na milijon in temperaturo segrela za 5-9 stopinj Celzija. Paleocensko-eocenski termični maksimum, manjši dogodek pred 56 milijoni let, je ustvaril metan iz naftnih polj v severnem Atlantiku in ga poslal v nebo, segrel planet za 5 stopinj Celzija in zakisal ocean. Kasneje so na arktičnih obalah rasle palme in aligatorji so se peli. Podobne emisije fosilnega ogljika so se pojavile v poznem triasu in zgodnji juri - in so se končale z globalnim segrevanjem, mrtvimi območji oceana in zakisanjem oceanov.

Če vam kaj od tega zveni znano, je to zato, ker imajo današnje antropogene dejavnosti podobne posledice.

Kot je aprila v reviji Nature Communications v reviji Nature Communications zapisala skupina raziskovalcev izumrtja iz triasa in jure: "Ocenjujemo, da je količina ogljikovega dioksida, ki ga oddaja v ozračje vsak impulz magme ob koncu triasa, primerljiva z napovedjo antropogenih emisij za 21. stoletje."

Priporočena: