A Föld éghajlata hosszú ideig tíz különböző okból ingadozott, ideértve az orbitális hullámokat, a tektonikus eltolódásokat, az evolúciós változásokat és egyéb tényezőket. A jégkorszakban vagy a trópusi hőben elmerültek a bolygón. Hogyan kapcsolódnak a kortárs antropogén klímaváltozáshoz?
A Föld története során hógolyó és üvegház lehet. És ha az éghajlat megváltozott az ember megjelenése előtt, akkor honnan tudhatjuk, hogy mi vagyunk a felelősek a manapság megfigyelt éles felmelegedésért?
Részben azért, mert egyértelmű ok-okozati összefüggést lehet felváltani az antropogén szén-dioxid-kibocsátás és a globális hőmérséklet 1,28 fokos Celsius-fokos emelkedése között (ami egyébként folytatódik) az ipar előtti korszak alatt. A szén-dioxid molekulák abszorbeálják az infravörös sugárzást, így a légköri mennyiség növekedésével több hőt tartanak fenn, amely elpárolog a bolygó felületéről.
Ugyanakkor a paleoklimatológusok nagy lépéseket tettek a múltban az éghajlatváltozáshoz vezető folyamatok megértésében. Íme a természetes éghajlatváltozás tíz esete - a jelenlegi helyzethez képest.
Napelemek
Skála: lehűlés 0,1–0,3 Celsius fokkal
Idővonal: a naptevékenység időszakos csökkenése 30 és 160 év között, több évszázaddal elválasztva
Promóciós videó:
11 évente megváltozik a napenergia mágneses tere, és ezzel együtt növekszik a fényerő és a tompítás 11 éves ciklusa. Ezek a ingadozások azonban kicsik és csak csekély mértékben befolyásolják a Föld éghajlatát.
Sokkal fontosabb a "nagy napenergia-minimumok", a csökkentett napelemes aktivitás tízéves periódusai, amelyek 25-szer fordultak elő az elmúlt 11 000 évben. Egy újabb példa, a Maunder minimum, 1645 és 1715 között történt, és a napenergia 0,04–0,08% -kal esett a jelenlegi átlag alá. A tudósok sokáig úgy gondolták, hogy a Maunder minimum okozhatta a "Kis jégkorszakot", egy hideg pillanatot, amely a 15.-től a 19. századig tartott. De azóta kiderült, hogy túl rövid volt, és rossz időben történt. A lehűlést valószínűleg a vulkáni tevékenység okozta.
Az elmúlt fél évszázadban a Nap kissé tompult, a Föld felmeleged, és a globális felmelegedést lehetetlen társítani egy égi testtel.
Vulkáni kén
Skála: 0,6 - 2 Celsius fok
Időkeret: 1 és 20 év között
539-ben vagy 540-ben A. D. e. olyan erőteljes kitörés történt az Ilopango vulkánban Salvadorban, hogy hulláma elérte a sztratoszférát. Ezt követően hideg nyarak, aszály, éhínség és pestis pusztították el a településeket az egész világon.
Az Ilopango-méretű kitörések a sztratoszférába visszatükröződő kénsavcseppet dobnak, amelyek szűrik a napfényt és lehűtik az éghajlatot. Ennek eredményeként a tengeri jég felhalmozódik, több napfény visszatükröződik az űrben, és a globális hűtés egyre rosszabbá és hosszabbá válik.
Az Ilopango kitörése után a globális hőmérséklet 20 év alatt 2 fokkal esett vissza. Már a korszakunkban a Pinatubo-hegy kitörése a Fülöp-szigeteken, 1991-ben 15 hónapig 0,6 fokkal lehűtette a globális éghajlatot.
A sztratoszférában lévő vulkáni kén pusztító hatású lehet, ám a Föld története szempontjából kicsi és átmeneti jellegű is.
Rövid távú éghajlati ingadozások
Skála: 0,15 Celsius fokig
Időkeret: 2-7 év
A szezonális időjárási viszonyok mellett vannak más rövid távú ciklusok is, amelyek befolyásolják az esőzéseket és a hőmérsékletet. Ezek közül a legjelentősebb, az El Niño vagy a Déli oszcilláció a csendes-óceáni trópusi óceán körzetének időszakos változása, amely két-hét év alatt befolyásolja az észak-amerikai csapadékot. Az Észak-atlanti oszcilláció és az Indiai-óceán dipóliája erős regionális hatással rendelkezik. Mindkettő kapcsolatba lép az El Niño-val.
Ezeknek a ciklusoknak a hosszú távú összekapcsolása megakadályozta annak bizonyítását, hogy az antropogén változás statisztikailag szignifikáns, és nem csupán a természetes variabilitás újabb ugrása. Azóta azonban az antropogén klímaváltozás messze meghaladta a természetes időjárási változásokat és az évszakos hőmérsékleteket. Az Egyesült Államok 2017. évi nemzeti éghajlati felmérése arra a következtetésre jutott, hogy "a megfigyelésekből nem állnak rendelkezésre olyan meggyőző bizonyítékok, amelyek magyarázhatnák a megfigyelt éghajlatváltozást természetes ciklusokkal".
Orbitális rezgések
Skála: körülbelül 6 Celsius fok az elmúlt 100 000 éves ciklusban; a geológiai időtől függően változik
Időzítés: Rendszeres, egymást átfedő ciklusok: 23.000, 41.000, 100.000, 405.000 és 2.400.000 év
A Föld pályája ingadozik, amikor a Nap, a Hold és más bolygók megváltoztatják relatív helyzetüket. Ezen ciklikus ingadozások, az úgynevezett Milankovitch ciklusok miatt a napfény mennyisége a szélességi szélesség 25% -án ingadozik, és az éghajlat megváltozik. Ezek a ciklusok a történelem folyamán működtek, váltakozó üledékrétegeket hozva létre, amelyek láthatóak a sziklákban és a feltárások során.
A pleisztocén korszak alatt, amely körülbelül 11 700 évvel ezelőtt fejeződött be, a Milankovitch-ciklusok a jégkorszak egyikéhez vezettek a bolygót. Amikor a Föld pályája eltolódása az északi nyagokat az átlagnál melegebbé tette, Észak-Amerikában, Európában és Ázsiában hatalmas jéglemezek megolvadtak; Amikor a pálya ismét eltolódott, és a nyarak ismét hidegebbek lettek, ezek a pajzsok visszahúzódtak. Mivel a meleg óceán kevésbé oldja a szén-dioxidot, a légköri tartalom növekedett, és összefüggésben esett az orbitális rezgésekkel, megerősítve ezek hatását.
Ma a Föld megközelíti az északi napfény újabb minimumát, tehát antropogén széndioxid-kibocsátás nélkül új jégkorszakba lépnénk a következő körülbelül 1500 évben.
Halvány fiatal nap
Skála: nincs halmozott hőmérsékleti hatás
Idővonal: állandó
A rövid távú ingadozások ellenére a nap fényereje összességében millió évvel 0,009% -kal növekszik, és a Naprendszer 4.5 milliárd évvel ezelőtti születése óta 48% -kal növekedett.
A tudósok úgy vélik, hogy a fiatal nap gyengeségétől azt kell követni, hogy a Föld fennmaradásának egész első felében fagyos maradt. Ugyanakkor paradox módon a geológusok 3,4 milliárd éves köveket fedeztek fel vízben hullámokkal. A korai Föld váratlanul meleg éghajlata bizonyos tényezők kombinációjának tulajdonítható: kevesebb talajerózió, tiszta égbolt, rövidebb napok és a légkör különleges összetétele, mielőtt a Föld oxigénben gazdag légkört kapott.
A Föld fennmaradásának második felében fennálló kedvező feltételek a nap fényerejének növekedése ellenére nem vezetnek paradoxonhoz: a Föld időjárási termosztátja ellensúlyozza a további napfény hatásait, stabilizálva a Földet.
Szén-dioxid és időjárási termosztát
Skála: ellensúlyozza a többi változást
Idővonal: 100 000 év vagy annál tovább
A Föld éghajlatának fő szabályozója már régóta a szén-dioxid szintje a légkörben, mivel a szén-dioxid egy állandó üvegházhatású gáz, amely blokkolja a hőt, megakadályozva annak emelkedését a bolygó felületéről.
A vulkánok, a metamorf kőzetek és az erodált üledékekben lévő szén-oxidáció szén-dioxidot bocsát ki az égbe, a szilikátos kőzetekkel végzett kémiai reakciók pedig eltávolítják a szén-dioxidot a légkörből, és mészkövet képeznek. A folyamatok közötti egyensúly termosztátként működik, mert amikor az éghajlat felmeleged, a kémiai reakciók hatékonyabban távolítják el a szén-dioxidot, gátolva ezzel a felmelegedést. Ha az éghajlat lehűl, a reakciók hatékonysága éppen ellenkezőleg csökken, megkönnyítve a lehűlést. Következésképpen hosszú ideig a Föld éghajlata viszonylag stabil maradt, életképes környezetet biztosítva. Különösen az átlagos szén-dioxid-szint folyamatosan csökken a Nap fokozódó fényereje miatt.
Ugyanakkor több száz millió évbe telik, amíg az időjárási termosztát reagál a légkörben jelentkező szén-dioxid-túlfeszültségre. A Föld óceánjai gyorsabban felszívják és távolítják el a felesleges szénszintet, de még ez a folyamat évezredeket is igénybe vehet - és megállítható az óceánok megsavanyodásának kockázatával. A fosszilis tüzelőanyagok égetése évente mintegy százszor annyi szén-dioxidot bocsát ki, mint a vulkánok kitörnek - az óceánok és az időjárási viszonyok kudarcot vallnak -, így az éghajlat felmelegszik, és az óceánok oxidálódnak.
Tektonikus eltolódások
Skála: körülbelül 30 Celsius fok az elmúlt 500 millió évben
Idővonal: millió millió év
A földkéreg földi tömegeinek mozgása lassan az időjárási termosztátot új helyzetbe hozhatja.
Az elmúlt 50 millió évben a bolygó hűtött, tektonikus lemezütközésekkel kémiailag reaktív kőzeteket, például bazaltot és vulkáni hamukat a meleg, nedves trópusokba tolta, növelve az égbolt szén-dioxidját vonzó reakciók sebességét. Ezenkívül az elmúlt 20 millió évben, a Himalája, az Andok, az Alpok és más hegyek emelkedésével az erózió mértéke több mint kétszeresére nőtt, ami az időjárási viszonyok felgyorsulásához vezetett. Egy másik tényező, amely felgyorsította a hűtési tendenciát, Dél-Amerika és Tasmania elválasztása az Antarktiszról 35,7 millió évvel ezelőtt. Új óceánáram alakult ki Antarktisz körül, és fokozta a víz és a szén-dioxidot fogyasztó plankton keringését. Ennek eredményeként az Antarktisz jéglapjai jelentősen növekedtek.
Korábban, a jura- és krétakorban a dinoszauruszok Antarktiszon körbejártak, mivel ezeknek a hegyláncoknak a hiányában a megnövekedett vulkáni aktivitás 1000 szén-dioxid részarányban tartotta a szén-dioxidot (ma 415-hez képest). Ebben a jégmentes világban az átlaghőmérséklet 5-9 Celsius fokkal magasabb volt, mint a mostanában, és a tenger szintje 75 méter volt.
Aszteroida esik (Chikshulub)
Skála: először kb. 20 Celsius fokkal lehűtjük, majd 5 Celsius fokkal felmelegítjük
Idővonal: évszázados hűtés, 100 000 év felmelegedés
A földi aszteroidakok hatásainak adatbázisa 190 krátert tartalmaz. Egyiküknek sem volt észlelhető hatása a Föld éghajlatára, kivéve a Chikshulub aszteroidát, amely Mexikó egy részét elpusztította és 66 millió évvel ezelőtt megölte a dinoszauruszokat. A számítógépes szimulációk azt mutatják, hogy a Chikshulub elegendő mennyiségű port és ként dobott a felső légkörbe, hogy elhomályosítsa a napfényt és 20 ° C-os hőmérsékleten lehűtse a Földet, valamint megsavanyítsa az óceánokat. A bolygó évszázadokba telt, hogy visszatérjen korábbi hőmérsékletéhez, de ezután további 5 fokot felmelegített, mivel a megsemmisített mexikói mészkőből a széndioxid jutott a légkörbe.
Az indiai vulkáni aktivitás miként befolyásolta az éghajlatváltozást és a tömegpusztítást továbbra is vitatott.
Evolúciós változások
Skála: eseményfüggő, kb. 5 Celsius fokos hűtés a késő Ordovici időszakban (445 millió évvel ezelőtt)
Idővonal: millió millió év
Az új fajok fejlődése néha visszaállítja a Föld termosztátját. Így a fotoszintetikus cianobaktériumok, amelyek körülbelül 3 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek, elindították a terepformálás folyamatát, felszabadítva az oxigént. Terjedésük után az atmoszférában az oxigén 2,4 milliárd évvel ezelőtt növekedett, miközben a metán és a szén-dioxid szintje hirtelen csökkent. 200 millió év alatt a Föld többször "hógolyóvá" vált. 717 millió évvel ezelőtt az óceán életének evolúciója, amely nagyobb, mint a mikrobák, újabb "hógolyókat" váltott ki - ebben az esetben azért, mert az organizmusok elkezdték az óceán mélyére engedni, hogy szén-dioxidot szállítsanak a légkörből, és mélyen elrejtsék.
Amikor a legkorábbi szárazföldi növények körülbelül 230 millió évvel később, az Ordovici időszakban jelentek meg, elkezdték a föld bioszférájának kialakulását, szént eltemetve a földrészekre és tápanyagokat vonva ki a földről - ők mostak az óceánokba és ösztönözték az ottani életet. Úgy tűnik, hogy ezek a változások a jégkorszakhoz vezettek, amely körülbelül 445 millió évvel ezelőtt kezdődött. Később, a devoni időszakban, a fák fejlődése a hegyi épületekkel párhuzamosan tovább csökkentette a szén-dioxid szintjét és hőmérsékletét, és megkezdődött a paleozoikus jégkorszak.
Nagy idegen tartományok
Skála: 3–9 Celsius fokos felmelegedés
Idővonal: több százezer év
A láva és a földalatti magma kontinentális áradása - az úgynevezett nagy magányos tartományok - egynél több tömegpusztulást eredményezett. Ezek a szörnyű események szabadon bocsátották a Földön élő gyilkosok arzenálját (ideértve a savas esőket, a savas ködöt, a higanymérgezést és az ózon lebontását), és a bolygó felmelegedéséhez vezettek, hatalmas mennyiségű metánt és szén-dioxidot engedve a légkörbe - gyorsabban, mint amennyit csak tudtak volna. kezelje a termosztát időjárási körülményeit.
A 252 millió évvel ezelőtt Permi-katasztrófa idején, amely a tengeri fajok 81% -át elpusztította, a földalatti magma a szibériai szénre gyújtotta fel, a légkörben a szén-dioxid-tartalmat 8000 ppm-re emelte, és a hőmérsékletet 5-9 Celsius fokkal felmelegítette. A paleocén-eocén termikus maximum, amely egy 56 millió évvel ezelőtti kisebb esemény, metánt hozott létre az Atlanti-óceán északi részén található olajmezőkben, és ég felé küldte, felmelegedve a bolygót 5 Celsius fokon, és megsavanyítva az óceánt. Később a sarkvidéki partokon pálmafák nőttek és aligátorok sütkéreződtek. Hasonló fosszilis széndioxid-kibocsátás történt a késő triász és a korai jura időszakokban - és a globális felmelegedés, az óceán holt zónái és az óceán megsavanyodása végződött.
Ha ez valamelyiknek ismertnek tűnik, az azért van, mert manapság az antropogén tevékenységek hasonló következményekkel járnak.
Ahogyan a triász-jura kihalási kutatók egy csoportja áprilisban megjegyezte a Nature Communications folyóiratban: "Becslésünk szerint a Triassic végén az egyes magma impulzusok által a légkörbe kibocsátott szén-dioxid mennyisége összehasonlítható az antropogén kibocsátások előrejelzésével a 21. században."