10 cazuri de fluctuații antropice ale climei Pământului

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Pentru o lungă perioadă de timp, clima Pământului a fluctuat din zece motive diferite, inclusiv oscilații orbitale, schimbări tectonice, schimbări evolutive și alți factori. Au scufundat planeta fie în erele glaciare, fie în căldura tropicală. Cum se raportează ele la schimbările climatice antropice contemporane?

Din punct de vedere istoric, Pământul a reușit să fie un bulgăre de zăpadă și o seră. Și dacă clima s-a schimbat înainte de apariția omului, atunci de unde știm că noi suntem cei vinovați pentru încălzirea bruscă pe care o observăm astăzi?

Parțial pentru că putem stabili o relație de cauzalitate clară între emisiile antropice de dioxid de carbon și o creștere cu 1,28 grade Celsius a temperaturii globale (care, de altfel, continuă) în epoca preindustrială. Moleculele de dioxid de carbon absorb radiația infraroșie, astfel încât, pe măsură ce cantitatea lor în atmosferă crește, rețin mai multă căldură, care se evaporă de pe suprafața planetei.

În același timp, paleoclimatologii au făcut pași mari în înțelegerea proceselor care au dus la schimbările climatice în trecut. Iată zece cazuri de schimbări climatice naturale – comparativ cu situația actuală.

Cicluri solare

Scară:racire cu 0, 1-0, 3 grade Celsius

Sincronizare:scăderi periodice ale activității solare care durează de la 30 la 160 de ani, separate de câteva secole

La fiecare 11 ani, câmpul magnetic solar se schimbă și, odată cu el, vin cicluri de 11 ani de iluminare și estompare. Dar aceste fluctuații sunt mici și afectează doar nesemnificativ clima Pământului.

Mult mai importante sunt „minimele solare mari”, perioade de zece ani de scădere a activității solare care au avut loc de 25 de ori în ultimii 11.000 de ani. Un exemplu recent, minimul Maunder, a avut loc între 1645 și 1715 și a făcut ca energia solară să scadă cu 0,04% -0,08% sub media actuală. Multă vreme, oamenii de știință au crezut că minimul Maunder ar putea provoca „Mica Eră de Gheață”, o vată rece care a durat din secolul al XV-lea până în secolul al XIX-lea. Dar de atunci a reieșit că a fost prea scurt și s-a întâmplat la momentul nepotrivit. Vazul rece a fost cel mai probabil cauzat de activitatea vulcanică.

În ultima jumătate de secol, Soarele a scăzut ușor, iar Pământul se încălzește și este imposibil să asociezi încălzirea globală cu un corp ceresc.

sulf vulcanic

Scară:racire cu 0, 6 - 2 grade Celsius

Sincronizare:de la 1 la 20 de ani

În 539 sau 540 d. Hr. e. a avut loc o erupție atât de puternică a vulcanului Ilopango în El Salvador, încât pena sa a ajuns în stratosferă. Ulterior, verile reci, seceta, foametea și ciuma au devastat așezările din întreaga lume.

Erupțiile la scara lui Ilopango aruncă picături reflectorizante de acid sulfuric în stratosferă, care ecranează lumina soarelui și răcesc clima. Ca rezultat, gheața de mare se acumulează, mai multă lumină solară este reflectată înapoi în spațiu și răcirea globală este intensificată și prelungită.

În urma erupției Ilopango, temperatura globală a scăzut cu 2 grade în 20 de ani. Deja în epoca noastră, erupția Muntelui Pinatubo din Filipine în 1991 a răcit clima globală cu 0,6 grade pentru o perioadă de 15 luni.

Sulful vulcanic din stratosferă poate fi devastator, dar la scara istoriei Pământului, efectul său este mic și, de asemenea, trecător.

Fluctuațiile climatice pe termen scurt

Scară:până la 0,15 grade Celsius

Sincronizare: de la 2 la 7 ani

Pe lângă condițiile meteorologice sezoniere, există și alte cicluri pe termen scurt care afectează și precipitațiile și temperatura. Cea mai semnificativă dintre acestea, El Niño sau Oscilația Sudică, este o schimbare periodică a circulației în Oceanul Pacific tropical pe o perioadă de doi până la șapte ani, care afectează precipitațiile în America de Nord. Oscilația Atlanticului de Nord și Dipolul Oceanului Indian au un impact regional puternic. Ambele interacționează cu El Niño.

Interrelația dintre aceste cicluri a împiedicat de mult capacitatea de a demonstra că schimbarea antropică este semnificativă statistic și nu doar un alt salt în variabilitatea naturală. Dar de atunci, schimbările climatice antropice au depășit cu mult variabilitatea naturală a vremii și temperaturile sezoniere. Evaluarea Națională a Climei din SUA din 2017 a concluzionat că „nu există dovezi concludente din datele observaționale care ar putea explica schimbările climatice observate prin cicluri naturale”.

Vibrații orbitale

Scară: aproximativ 6 grade Celsius în ultimul ciclu de 100.000 de ani; variază cu timpul geologic

Sincronizare: cicluri regulate, suprapuse de 23.000, 41.000, 100.000, 405.000 și 2.400.000 de ani

Orbita Pământului fluctuează atunci când Soarele, Luna și alte planete își schimbă pozițiile relative. Datorită acestor fluctuații ciclice, așa-numitele cicluri Milankovitch, cantitatea de lumină solară fluctuează la latitudini medii cu 25%, iar clima se schimbă. Aceste cicluri au funcționat de-a lungul istoriei, creând straturi alternative de sedimente care pot fi văzute în roci și săpături.

În timpul epocii Pleistocen, care s-a încheiat cu aproximativ 11.700 de ani în urmă, ciclurile Milankovitch au trimis planeta într-una dintre epocile sale glaciare. Când schimbarea orbitei Pământului a făcut ca verile nordice să fie mai calde decât media, calotele masive de gheață din America de Nord, Europa și Asia s-au topit; când orbita sa schimbat din nou și verile au devenit din nou mai reci, aceste scuturi au crescut din nou. Pe măsură ce oceanul cald dizolvă mai puțin dioxid de carbon, conținutul atmosferic a crescut și a scăzut la unison cu oscilațiile orbitale, amplificându-le efectul.

Astăzi, Pământul se apropie de un alt minim de lumină solară nordică, așa că, fără emisii antropice de dioxid de carbon, am intra într-o nouă eră glaciară în următorii 1.500 de ani și ceva.

Soare tânăr slab

Scară: nici un efect total de temperatură

Sincronizare: permanent

În ciuda fluctuațiilor pe termen scurt, luminozitatea soarelui în ansamblu crește cu 0,009% pe milion de ani, iar de la nașterea sistemului solar, acum 4,5 miliarde de ani, aceasta a crescut cu 48%.

Oamenii de știință cred că, din slăbiciunea soarelui tânăr, ar trebui să rezulte că Pământul a rămas înghețat pentru toată prima jumătate a existenței sale. În același timp, în mod paradoxal, geologii au descoperit roci în vârstă de 3,4 miliarde de ani, formate în apă cu valuri. Clima neașteptat de caldă a Pământului timpuriu pare să se datoreze unor combinații de factori: mai puțină eroziune a pământului, cer mai senin, zile mai scurte și o compoziție specială a atmosferei înainte ca Pământul să obțină o atmosferă bogată în oxigen.

Condițiile favorabile din a doua jumătate a existenței Pământului, în ciuda creșterii luminozității soarelui, nu duc la un paradox: termostatul de intemperii al Pământului contracarează efectele luminii solare suplimentare, stabilizând Pământul.

Dioxid de carbon și termostat de intemperii

Scară: contracarează alte schimbări

Sincronizare: 100.000 de ani sau mai mult

Principalul regulator al climei Pământului a fost mult timp nivelul de dioxid de carbon din atmosferă, deoarece dioxidul de carbon este un gaz cu efect de seră persistent care blochează căldura, împiedicând-o să se ridice de la suprafața planetei.

Vulcanii, rocile metamorfice și oxidarea carbonului în sedimentele erodate, toate emit dioxid de carbon în cer, iar reacțiile chimice cu rocile silicate elimină dioxidul de carbon din atmosferă, formând calcar. Echilibrul dintre aceste procese funcționează ca un termostat, deoarece atunci când clima se încălzește, reacțiile chimice sunt mai eficiente în eliminarea dioxidului de carbon, încetinind astfel încălzirea. Când climatul se răcește, eficiența reacțiilor scade, dimpotrivă, facilitând răcirea. În consecință, pe o perioadă lungă de timp, clima Pământului a rămas relativ stabilă, oferind un mediu locuibil. În special, nivelurile medii de dioxid de carbon au scăzut constant ca urmare a luminozității în creștere a Soarelui.

Cu toate acestea, este nevoie de sute de milioane de ani pentru ca termostatul de intemperii să reacționeze la creșterea de dioxid de carbon din atmosferă. Oceanele Pământului absorb și elimină excesul de carbon mai repede, dar chiar și acest proces durează milenii - și poate fi oprit, cu riscul acidificării oceanelor. În fiecare an, arderea combustibililor fosili emite de aproximativ 100 de ori mai mult dioxid de carbon decât erupția vulcanilor - oceanele și intemperii eșuează - astfel încât clima se încălzește și oceanele se acidifică.

Schimbări tectonice

Scară: aproximativ 30 de grade Celsius în ultimii 500 de milioane de ani

Sincronizare: milioane de ani

Mișcarea maselor de uscat ale scoarței terestre poate muta încet termostatul de intemperii într-o nouă poziție.

În ultimii 50 de milioane de ani, planeta s-a răcit, ciocnirile plăcilor tectonice împingând roci reactive chimic, cum ar fi bazalt și cenușă vulcanică, în tropicele calde și umede, crescând rata reacțiilor care atrag dioxidul de carbon din cer. În plus, în ultimii 20 de milioane de ani, odată cu ridicarea munților Himalaya, Anzilor, Alpilor și a altor munți, rata eroziunii s-a mai mult decât dublat, ducând la o accelerare a intemperiilor. Un alt factor care a accelerat tendința de răcire a fost separarea Americii de Sud și Tasmania de Antarctica în urmă cu 35,7 milioane de ani. Un nou curent oceanic s-a format în jurul Antarcticii și a intensificat circulația apei și a planctonului, care consumă dioxid de carbon. Drept urmare, calotele de gheață ale Antarcticii au crescut semnificativ.

Anterior, în perioadele Jurasic și Cretacic, dinozaurii au cutreierat Antarctica, deoarece fără aceste lanțuri muntoase, activitatea vulcanică crescută a menținut dioxidul de carbon la niveluri de aproximativ 1.000 de părți pe milion (în creștere față de 415 în prezent). Temperatura medie în această lume fără gheață era cu 5-9 grade Celsius mai mare decât este acum, iar nivelul mării era cu 75 de metri mai mare.

Cascada de asteroizi (Chikshulub)

Scară: mai întâi răcirea cu aproximativ 20 de grade Celsius, apoi încălzirea cu 5 grade Celsius

Sincronizare: secole de răcire, 100.000 de ani de încălzire

Baza de date a impactului asteroizilor asupra Pământului conține 190 de cratere. Niciunul dintre ei nu a avut un efect notabil asupra climei Pământului, cu excepția asteroidului Chikshulub, care a distrus o parte din Mexic și a ucis dinozaurii în urmă cu 66 de milioane de ani. Simulările pe computer arată că Chikshulub a aruncat suficient praf și sulf în atmosfera superioară pentru a eclipsa lumina soarelui și pentru a răci Pământul cu mai mult de 20 de grade Celsius și pentru a acidifica oceanele. Planetei i-au trebuit secole pentru a reveni la temperatura anterioară, dar apoi s-a încălzit încă 5 grade din cauza pătrunderii în atmosferă a dioxidului de carbon din calcarul mexican distrus.

Modul în care activitatea vulcanică din India a afectat schimbările climatice și extincția în masă rămâne controversat.

Schimbări evolutive

Scară: dependent de eveniment, răcire cu aproximativ 5 grade Celsius în perioada Ordovicianului târziu (acum 445 milioane de ani)

Sincronizare: milioane de ani

Uneori, evoluția noilor specii de viață va reseta termostatul Pământului. De exemplu, cianobacteriile fotosintetice, care au apărut în urmă cu aproximativ 3 miliarde de ani, au lansat procesul de terraformare, eliberând oxigen. Pe măsură ce s-au răspândit, conținutul de oxigen din atmosferă a crescut cu 2,4 miliarde de ani în urmă, în timp ce nivelurile de metan și dioxid de carbon au scăzut brusc. Pe parcursul a 200 de milioane de ani, Pământul s-a transformat de mai multe ori într-un „bulgăre de zăpadă”. În urmă cu 717 milioane de ani, evoluția vieții oceanice, mai mare decât microbii, a declanșat încă o serie de bulgări de zăpadă - în acest caz, pe măsură ce organismele au început să elibereze detritus în adâncurile oceanului, luând carbon din atmosferă și ascunzându-l la adâncime.

Când primele plante terestre au apărut aproximativ 230 de milioane de ani mai târziu în perioada Ordovicianului, ele au început să formeze biosfera pământului, îngropând carbonul pe continente și extragând nutrienți de pe uscat - s-au spălat în oceane și, de asemenea, au stimulat viața acolo. Aceste schimbări par să fi dus la Epoca de Gheață, care a început cu aproximativ 445 de milioane de ani în urmă. Mai târziu, în perioada Devoniană, evoluția copacilor, cuplată cu construcția munților, a redus și mai mult nivelurile de dioxid de carbon și temperaturile, iar epoca de gheață paleozoică a început.

Mari provincii magmatice

Scară: încălzirea de la 3 la 9 grade Celsius

Sincronizare: sute de mii de ani

Inundațiile continentale de lavă și magmă subterană - așa-numitele provincii magmatice mari - au dus la mai mult de o extincție în masă. Aceste evenimente teribile au dezlănțuit un arsenal de ucigași pe Pământ (inclusiv ploaia acidă, ceața acidă, otrăvirea cu mercur și epuizarea stratului de ozon) și au dus, de asemenea, la o încălzire a planetei, eliberând cantități uriașe de metan și dioxid de carbon în atmosferă - mai repede decât ei. ar putea face față intemperiilor termostatului.

În timpul catastrofei Perm de acum 252 de milioane de ani, care a distrus 81% din speciile marine, magma subterană a dat foc cărbunelui siberian, a ridicat conținutul de dioxid de carbon din atmosferă la 8.000 de părți per milion și a încălzit temperatura cu 5-9 grade Celsius. Maximul termic din Paleocen-Eocen, un eveniment mai mic în urmă cu 56 de milioane de ani, a creat metan din câmpurile petroliere din Atlanticul de Nord și l-a trimis înspre cer, încălzind planeta cu 5 grade Celsius și acidificând oceanul. Ulterior, palmierii au crescut pe țărmurile arctice și aligatorii s-au odihnit. Emisii similare de carbon fosil au avut loc la sfârșitul Triasicului și la începutul Jurasicului - și s-au încheiat cu încălzirea globală, zonele moarte ale oceanelor și acidificarea oceanelor.

Dacă vreunul dintre acestea vă sună familiar, este pentru că activitățile antropice de astăzi au consecințe similare.

După cum a remarcat un grup de cercetători privind extincția Triasic-Jurasic în aprilie în revista Nature Communications: „Estimăm că cantitatea de dioxid de carbon emisă în atmosferă de fiecare puls de magmă la sfârșitul Triasicului este comparabilă cu prognoza emisiilor antropice pentru secolul 21."