Die Klimageschichte der Erde. Erfolge der modernen Naturwissenschaft. Brauche Hilfe bei einem Thema
Die Weltorganisation für Meteorologie schlägt Alarm. Die unangenehmen klimatischen Überraschungen des vergangenen Jahres gehen ihrer Meinung nach über die normalen Wetterphänomene hinaus. Und sie kommen hart heraus.
Zweifellos wird die Hysterie um die globale Erwärmung größtenteils von den Medien erzeugt. Dieselbe Theorie des „technogenen Klimawandels“ hat viele Gegner in der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Aber es scheint, dass die Befürchtungen dieses Mal durchaus berechtigt sind.
Mexiko. Sommer 2012. Massenweise Rinder sterben an einer unglaublichen Dürre.
Das erste bedeutende Ereignis war der Rekord Wärme, und als Konsequenz, Dürre, die weite Gebiete der USA, Russlands, Australiens, Chinas und Brasiliens abdeckt. Das „Dampfbad“ dauerte nicht weniger als die ersten zehn Monate des Jahres 2012. Dieser Zeitraum steht laut Experten an neunter Stelle auf der Liste der heißesten in der Geschichte der weltweiten meteorologischen Beobachtungen, einschließlich der zweiten Hälfte des neunzehnten Jahrhunderts.
Zum zweiten Mal mussten Meteorologen aufgrund eines Hurrikans „Schock und Ehrfurcht“ erleben "Sandig" an der Ostküste der Vereinigten Staaten und Kanadas. Der Umfang der Elemente verblüffte die Fachwelt. Ihnen zufolge übertraf der Hurrikan im vergangenen Jahr alle ähnlichen Katastrophen, nicht nur im Ausmaß, sondern auch im Zeitablauf.
Eine ähnliche Einschätzung wurde dem Taifun gegeben "Bofa", die Ende November die Philippinen traf. Ungefähr tausend Menschen wurden Opfer, von denen 840 vermisst wurden.
Aber um sich wirklich an die Lage des Herzens der Meteorologen zu erinnern Rekordgletscherschmelze in der Arktis. Einen solchen Fang hatten die „grauhaarigen“ Eisspezialisten, die sich mit den Problemen der Treibhausgasemissionen und der globalen Erwärmung beschäftigten, nicht erwartet.
Bei aller Liebe zu apokalyptischen Vorhersagen. Das Eis schmolz in Rekordzeit. In diesem Zusammenhang stellte der frühere US-Vizepräsident Al Gore in einem Interview fest, dass das Anschauen der Abendnachrichten anfing, auszusehen "Tour durch die Apokalypse".
Michelle Jaro, der Leiter der Weltorganisation für Meteorologie, wies ausdrücklich darauf hin, dass die klimatischen Bedingungen in der Arktis im vergangenen Jahr normal waren, was bedeutet, dass das Abschmelzen der Gletscher durch eine allgemeine Erwärmung der Erdatmosphäre verursacht wurde. Natürlich wegen der Treibhausgasemissionen.
Dieses Phänomen ist nur eines von Dutzenden anomaler Wetterereignisse, die im Jahr 2012 aufgetreten sind und uns davon überzeugen, dass Anomalien zur Norm zu werden scheinen. Ob es Ihnen gefällt oder nicht, das kommende Jahr 2013 wird es zeigen.
Basierend auf Medienmaterialien
Hallo! DiesDer Artikel behandelt das Thema Klimawandel. Ich denke, Sie werden daran interessiert sein, wie sich das Klima auf der Erde im Laufe seiner Geschichte verändert hat.
Ungewöhnliche Wetterphänomene, die in den letzten Jahrzehnten weltweit beobachtet wurden, deuten darauf hin, dass die Menschheit am Rande einer globalen Katastrophe steht.
Auf unserem Planeten war das Klima nie konstant und hat sich im Laufe der Erdgeschichte immer wieder verändert.
Das Studium von Fossilien und Gesteinen hat es ermöglicht, Informationen über die klimatischen Bedingungen auf der Erde in ferner Vergangenheit zu erhalten.
Zum Beispiel weist das Vorhandensein von Kohleflözen in den Eingeweiden der Antarktis (mehr über diesen Kontinent) darauf hin, dass in dieser Eiswüste einst Wärme herrschte. Schließlich entsteht Kohle aus den Überresten von Pflanzen, die in den Tropen gedeihen.
Gesteinsproben weisen auch darauf hin, dass ein Teil Australiens, der südöstliche Teil Südamerikas und das südliche Afrika vor 300 Millionen Jahren von riesigen Eisschilden bedeckt waren.
Die aus der Fossilienforschung gewonnenen Daten, die sich auf den Klimawandel beziehen, stützen die Theorie der Kontinentalverschiebung.
Mit anderen Worten, Wissenschaftler glauben heute, dass sich die klimatischen Bedingungen ändern, wenn sich die Position von Teilen des Landes ändert.
Aber Kontinentaldrift (lesen Sie mehr über Kontinentaldrift) ist ein langsamer Prozess und erklärt nicht die Ursache der letzten Eiszeit, die vor 1,8 Millionen Jahren begann, und damals war die Weltkarte nicht viel anders als die aktuelle.
Auch erklärt diese Theorie nicht die großen klimatischen Veränderungen, die in den letzten 10.000 Jahren nach dem Ende der Eiszeit stattgefunden haben.
Insbesondere steht die Kontinentaldrift nicht in direktem Zusammenhang mit den ungewöhnlichen Wetterereignissen, die in den 1970er und 80er Jahren weltweit aufgezeichnet wurden.
Nacheiszeit.
Das Wetter auf der Nordhalbkugel war während der Eiszeit nicht immer kalt. Abkühlungsperioden (Eisschilde bewegten sich von der Polarregion nach Süden) wechselten sich mit warmen Perioden ab (Eis schmolz, Rückzug nach Norden).
Vor etwa 10.000 Jahren endete die letzte Eiszeit. Durch die Untersuchung der Jahrringe der Stämme und des Pollengehalts verschiedener Bäume stellten die Wissenschaftler fest, dass es zu Beginn eine rasche Erwärmung des Klimas gab.
Das Eis schmolz und dementsprechend stieg der Meeresspiegel und viele Teile des Landes wurden überflutet. So wurden die Britischen Inseln vor etwa 7500 Jahren von Europa abgeschnitten (mehr über diesen Teil der Welt).
Das Klima in Westeuropa war vor etwa 7.000 Jahren wärmer als heute. Die Durchschnittstemperaturen der Wintermonate lagen etwa 1°C höher und die der Sommermonate 2-3°C höher als heute.
Daher lag die Schneegrenze (die untere Grenze des ewigen Schnees) etwa 300 m höher als jetzt.
Das Klima in Nordwesteuropa wurde vor etwa 5000 Jahren trockener und kühler. Und die Sahara war damals eine Savanne (Steppe) mit vielen Seen und Flüssen.
Weitere Änderungen.
Das kältere und feuchtere Wetter in Nordwesteuropa begann vor etwa 3.000 Jahren. Die Täler der Alpen waren mit Gletschern bedeckt. In den Seen stieg der Wasserspiegel und es entstanden riesige Sümpfe. Die Sahara ist zur Wüste geworden.
In den letzten 2000 Jahren haben Wissenschaftler Informationen über Änderungen der Wetterbedingungen aus historischen Dokumenten erhalten. Und in jüngerer Zeit nutzen sie Daten, die durch Entnahme von Tiefseekernen (zylindrische Gesteinssäulen) und Bohrungen in Eisschilden gewonnen wurden.
So wurde bekannt, dass zwischen 400 und 1200 Jahren. n. e. In Nordwesteuropa herrschte wärmeres, trockeneres und relativ klares Wetter. Und in England wuchsen Trauben.
In den XIII - XIV Jahrhunderten. Der nächste Kälteeinbruch geschah. Im Winter waren Flüsse wie die Themse und die Donau mit einer dicken Eisschicht bedeckt, was heutzutage selten ist. Indien litt aufgrund fehlender Monsunwinde unter Sommerdürren, und im Südwesten der heutigen Vereinigten Staaten (mehr zu diesem Land) herrschte extrem trockenes Wetter.
Die „Kleine Eiszeit“ erlebte Europa von etwa 1550 bis 1880. Dann fiel die Temperatur auf ein Minimum.
Die letzten 100 Jahre.
Das Klima nach 1880 wurde allmählich wärmer bis in die 1940er-1950er Jahre, als die durchschnittlichen Indikatoren um etwa 0,2-0,3°C abfielen.
Damit einhergehend kam es auch zu Veränderungen in der globalen Niederschlagsverteilung, die sich durch die Verschiebung von Klimazonen (mehr zu Klimazonen) in Nord-Süd-Richtung bemerkbar machen.
Ursache für die immer heftiger werdenden Dürren in der Sahelzone war offenbar eine leichte Verschiebung in subtropische Hochdruckgebiete (auch „Pferdebreiten“ genannt).
In den Ländern Äquatorialafrikas nahmen die Niederschläge zu, was auch damit einherging. So begann der Wasserspiegel im Viktoriasee zu steigen, und dies drohte, Küstensiedlungen zu überfluten.
Aufgrund der beobachteten globalen Abkühlung kamen Wissenschaftler Mitte der 1970er Jahre zu dem Schluss, dass eine neue Eiszeit bevorsteht.
Wissenschaftler glaubten, dass die letzten 10.000 Jahre eine Zwischeneiszeit gewesen sein könnten. Meteorologische Stationen auf der ganzen Welt verzeichneten jedoch zwischen 1970 und 1980 einen Anstieg der durchschnittlichen monatlichen Temperaturen.
Aber Ende der 1980er. es zeigte sich, dass seit 1880 die durchschnittlichen Monatstemperaturen tatsächlich um etwa 0,5 °C gestiegen waren.
All dies wurde von ungewöhnlichen Wettermustern begleitet, darunter eine frühe Ankunft des Frühlings, milde Winter, heißere Sommer, Dürren und gelegentlich schwere Stürme. All dies deutet darauf hin, dass das Klima auf der Erde wärmer wird.
Viele Wissenschaftler glauben, dass all diese Veränderungen auf Luftverschmutzung zurückzuführen sind.
Vulkanasche.
Was sind die Ursachen des Klimawandels? Es gibt viele verschiedene Theorien darüber, aber die Wissenschaftler waren sich einig, dass keine dieser Theorien all die vielen Wetteränderungen erklärt.
Die Kontinentalverschiebung als solche hat keine kurzfristigen Auswirkungen auf Wettermuster, aber ihre Auswirkungen (z. B. vulkanische Aktivität) können sie sicherlich verändern.
So war beispielsweise 1883 nach dem stärksten Ausbruch des Krakatau-Vulkans der gesamte Planet in einen Schleier aus Vulkanstaub gehüllt. Dies trug dazu bei, die Menge an Sonnenstrahlung zu reduzieren, die die Erdoberfläche erreichte.
1982 wurde in Mexiko infolge des Ausbruchs des Vulkans El Chichon eine riesige Staubwolke in die Stratosphäre geschleudert. Die Masse dieser Wolke beträgt angeblich 16 Millionen Tonnen.
Weniger Sonnenwärme gelangte an die Erdoberfläche, aber wie viel weniger diese Wärmemenge wurde, darüber gingen die Meinungen der Wissenschaftler auseinander.
Aber es scheint offensichtlich, dass sich die Oberfläche des Planeten abkühlt, wenn eine Periode intensiver vulkanischer Aktivität einsetzt, was auf die Ansammlung von Wärmewolken zurückzuführen ist.
Zwischen 1750 und 1900 Es gab eine hohe vulkanische Aktivität, die die "Kleine Eiszeit" verursachen könnte.
Andere Theorien betreffen die Sonnenaktivität. Seine Energie sorgt für die Bewegung der Luftmassen des Planeten und beeinflusst aktiv das Klima.
Einige Wissenschaftler glauben, dass große Veränderungen des globalen Klimas durch Schwankungen der Sonnenkonstante (der Menge an Sonnenstrahlung, die in die Atmosphäre gelangt) verursacht werden können.
Die Neigung der Erdachse.
Diese Theorie basiert auf einer Änderung des Neigungswinkels der Erdachse zur Ebene der Rotationsbahn um die Sonne. Es ist bekannt, dass die Erdachse in einem Winkel von 23,5° zur Bahnebene geneigt ist. Es ist aber auch bekannt, dass sich dieser Winkel aufgrund der Präzession – der langsamen Bewegung der Erdrotationsachse (mehr zur Erdrotation) entlang eines Kreiskegels – verändert.
Je größer der Neigungswinkel, desto stärker sind die Unterschiede zwischen Winter- und Sommersaison. Basierend auf aktuellen Berechnungen von Wissenschaftlern könnte eine Änderung der Neigung der Erdachse in Verbindung mit Änderungen der Erdumlaufbahn das Klima erheblich beeinflussen.
Der Eingriff des Menschen in die Natur gilt als einer der Hauptfaktoren des Klimawandels.
Treibhausgase.
Ein weiterer Faktor des Klimawandels ist die stetige Zunahme des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre. Kohlendioxid wird „Treibhausgas“ genannt. Es wirkt wie Treibhausglas – das heißt, es lässt die Wärme der Sonne durch die Atmosphäre und verhindert, dass überschüssige Wärme in den Weltraum zurückkehrt.
Das Wärmegleichgewicht auf der Erde hat immer dazu beigetragen, es aufrechtzuerhalten.
Doch mit zunehmender Menge an Treibhausgasen wird immer mehr von der Erdoberfläche kommende Strahlung von der Atmosphäre zurückgehalten, was zwangsläufig dazu führt, dass die Temperatur steigt.
Die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre betrug vor 1850 etwa 280 Teile pro Million. Diese Zahl war bis 1989 auf etwa 345 gestiegen. Und bis Mitte des 21. Jahrhunderts wird eine Konzentration von etwa 400-600 Teilen pro Million vorhergesagt.
Mögliche Konsequenzen.
Was passiert, wenn die Kohlendioxidmenge weiter steigt? Es besteht die Meinung, dass eine Verdoppelung des Gehalts dieses Gases zu einem Anstieg der Durchschnittstemperaturen um 6 ° C führen wird, was natürlich sehr schwerwiegende Folgen für den Planeten haben wird.
Kohlendioxid ist wahrscheinlich für etwa 2/3 des Anstiegs der globalen Klimaerwärmung in den letzten 100 Jahren verantwortlich. Aber auch andere Gase spielen hier eine Rolle.
Methan zum Beispiel, das entsteht, wenn Pflanzen verrotten. Es nimmt 25-mal mehr Wärme auf als Kohlendioxid. Wissenschaftler glauben, dass etwa 15 % des Temperaturanstiegs auf Methan und weitere 8 % auf künstliche Gase – chlorierte und fluorierte Kohlenwasserstoffe (FCKW) – zurückzuführen sind.
FCKW.
FCKW sind Gase, die in Aerosoldosen, Kühlschränken und Waschmitteln verwendet werden. Sie werden auch in Wärmedämmschäumen verwendet.
Obwohl sie in geringen Mengen vorkommen, haben FCKW einen erheblichen Erwärmungseffekt, da sie 25.000-mal mehr Wärme speichern als Kohlendioxid.
Außerdem zerstören FCKW die Ozonschicht in einer Höhe von 15-35 km über der Erdoberfläche. Unser Planet ist durch eine dünne Ozonschicht geschützt. Es blockiert den größten Teil der gefährlichen UV-Strahlung der Sonne. Und die Freisetzung von FCKW in die Atmosphäre führte zum Abbau dieser Schicht.
Wissenschaftler in den frühen 1980er Jahren. Über der Antarktis wurde ein „Ozonloch“ entdeckt, und am Ende desselben Jahrzehnts erschien ein kleineres Loch über dem Arktischen Ozean.
Der Abbau der Ozonschicht trägt nicht nur zur globalen Erwärmung bei, sondern verstärkt auch die schädliche Wirkung der ultravioletten Strahlung, die mit sehr schwerwiegenden Folgen für alles Leben auf der Erde droht.
Prognosen.
Ein Anstieg der globalen Temperatur um 0,5 °C in den letzten 100 Jahren ist auf den ersten Blick eine Kleinigkeit. Viele Wissenschaftler glauben jedoch, dass das wahre Ausmaß der globalen Erwärmung durch niedrigere Temperaturen verdeckt wird, die durch andere Faktoren wie Vulkanasche oder vom Menschen verursachten Wüstenstaub verursacht werden.
Es ist noch nicht möglich, den Klimawandel in der Zukunft genau vorherzusagen. Grund dafür ist eine unzureichende Umwelt- und Wetterüberwachung.
Aber die meisten Wissenschaftler sind sich einig, dass die Fortsetzung der wissenschaftlichen Forschung zwar wichtig ist, es aber bereits viele Beweise für die globale Erwärmung gibt und dringend gehandelt werden muss, um katastrophale Folgen für den Planeten als Ganzes und für alle Lebensformen auf der Erde zu vermeiden.
Dies sind die Klimaveränderungen, die auf unserem Planeten in seiner Geschichte aufgetreten sind. Die Erde hat mehrere „Eiszeiten“ erlebt, dann eine Erwärmung, die natürlich das Leben beeinflusste. Und jetzt stehen wir wieder kurz vor neuen Klimaveränderungen, und wann und wie das passieren wird, wissen wir nicht, wir können nur abwarten ...
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Seit der Entstehung der Erde aus einer protoplanetaren Wolke hat sich das Temperaturregime ihrer Oberfläche stark verändert. Nachdem die Bombardierung der Erde mit Stücken protoplanetarer Materie fast aufgehört hatte, zerfielen die meisten radioaktiven Isotope der Elemente, die Dissipation der Gezeitenenergie nahm ab (aufgrund des Zurückweichens des Mondes) und es trat eine signifikante gravitative Differenzierung der terrestrischen Materie auf Wärmequellen wurden zu schwach, und die Hauptfaktoren, die die Temperatur der gesamten Erdoberfläche als Ganzes beeinflussen, sind nur der auf der Erde ankommende Sonnenenergiefluss sowie die Bedingungen für seinen Durchgang und der zurückgestrahlte Fluss durch die Atmosphäre, blieb. Diese. Hauptfaktoren waren nur die solare Leuchtkraft, die Transmission der Sonnenstrahlung durch die Erdatmosphäre sowie der Treibhauseffekt.
Wenn man sich anschaut, wie sich die solare Leuchtkraft und der Treibhauseffekt über die gesamte Erdgeschichte verändert haben, stellt sich heraus, dass sich die solare Leuchtkraft und der Treibhauseffekt in verschiedene Richtungen verändert haben – die solare Leuchtkraft nahm allmählich zu und der Treibhauseffekt allgemein abgenommen (obwohl sie auch über kürzere Zeiträume Schwankungen aufwies). ). Diese multidirektionalen Prozesse ermöglichten es, nachdem sie die Hauptrolle bei der Bildung des thermischen Regimes der Erdoberfläche übernommen hatten, die Temperaturen auf der Erdoberfläche in einem relativ engen Korridor zu halten, in dem biologisches Leben möglich ist.
Im Anfangsmoment der Existenz der Erde, vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, betrug die solare Leuchtkraft etwa 1/3 des heutigen Wertes – das liegt daran, dass sich zwar ein Stern wie die Sonne im Stall fast nicht verändert Phase seines Bestehens, einige langsame Veränderungen passieren trotzdem - der Wasserstoff im Kern brennt allmählich aus, und dies führt zu einer sehr langsamen, aber dennoch merklichen allmählichen Zunahme der Leuchtkraft. Der Treibhauseffekt in den Anfangsstadien der Existenz der Erde war sehr stark - die erhebliche Erwärmung der Erde zu dieser Zeit aufgrund des Niederschlags protoplanetarer Trümmer, hoher Radioaktivität und anderer zu Beginn des Kapitels angegebener Gründe verursachte eine starke Entgasung des Erdinneren war der Strom von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen in die Atmosphäre hoch, und es gab keine wirksamen Möglichkeiten, sie aus der Atmosphäre zu entfernen.
Reis. Änderungen der globalen Durchschnittstemperatur der Erdoberfläche, des Gehalts an Kohlendioxid und Sauerstoff in der Erdatmosphäre, vom Archäikum bis zur Gegenwart, in gröbster Annäherung
War im Catarchean der größte Teil der Erdoberfläche geschmolzen (hier spielte vermutlich die kinetische Energie der Kollision mit an die Oberfläche fallenden Stücken protoplanetarer Materie eine besonders große Rolle), so waren es in der ersten Hälfte des Archaikums bereits die Temperaturen an der Oberfläche auf ein Niveau von etwa 150 Grad Celsius und sogar noch niedriger abgefallen, was unter Bedingungen einer starken Atmosphäre mit hohem Druck dazu führte, dass Wasserdampf zu kondensieren begann. Das Vorhandensein von flüssigem Wasser aktivierte die Mechanismen des geochemischen, anorganischen Mechanismus zur Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre. Zu dieser Zeit fiel die Temperatur auf etwa 70-90 °C und blieb auf diesem Niveau fast bis zum Ende des Archaikums. Bis zum Ende des Archaikums vor etwa 2,5 Milliarden Jahren nahm die tektonische Aktivität deutlich ab, was die Entgasung der Eingeweide verringerte. Auch die Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre hat sich beschleunigt. Infolgedessen wurden in nur hunderteinhalb Millionen Jahren die wichtigsten Kohlendioxidreserven aus der Atmosphäre entfernt, und die erste gewaltige Vereisung in der Erdgeschichte, die als Huron bekannt ist, begann. Es dauerte mehr als hundert Millionen Jahre, und die durchschnittliche Temperatur auf der Erdoberfläche auf Meereshöhe betrug zu dieser Zeit weniger als 10 °C. In der Zukunft kam es dennoch zu einer gewissen Ansammlung von Kohlendioxid in der Atmosphäre, und die Temperaturen stiegen, obwohl sie nicht die archaischen Werte erreichten. Studien zeigen, dass die Durchschnittstemperaturen für den größten Teil des Proterozoikums bei etwa 35-40 °C lagen. Am Ende des Proterozoikums begann jedoch ein mächtiger neuer Faktor, die Prozesse zur Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu beeinflussen.
In der Zeit vor etwa 900 bis 600 Millionen Jahren passierte auf der Erde erneut eine Reihe stärkster Vergletscherungen. Es scheint, dass sie durch die weite Verbreitung lebender Organismen zu dieser Zeit verursacht wurden, die zur Photosynthese befähigt waren, und unter Bedingungen, die sehr gut für die Bestattung organischer Materie (Sauerstoffmangel in den Tiefen des Ozeans) und die Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre waren eine lange Zeit. Der periodische Wechsel solcher Vergletscherungen wurde wahrscheinlich durch die Entfernung sehr großer Mengen Kohlendioxid aus der Atmosphäre durch Biota, Abkühlung und Vereisung und schließlich durch den Tod des Großteils der Biomasse verursacht, was zu einer starken Verringerung der Kohlenstoffentfernung führte Kohlendioxid aus der Atmosphäre, seine Ansammlung in der Atmosphäre wieder und wieder zu Erwärmung und Wiederbelebung des Lebens.
Doch zu Beginn des Phanerozoikums, vor etwa 600 Millionen Jahren, hatte sich bereits viel Sauerstoff in der Atmosphäre angesammelt, zudem war das Wasser der Meerestiefen aufgrund einer Kombination aus biologischen und geochemischen Faktoren ebenfalls mit Sauerstoff gesättigt. Infolgedessen wurden auch Mechanismen in Gang gesetzt, die einen Teil des vergrabenen Kohlenstoffs aus organischer Materie in Form von Kohlendioxid effektiv wieder in die Atmosphäre zurückführen. Diese. Die Oxidationsprozesse von vergrabenem organischem Material begannen ebenfalls effektiv zu arbeiten. Dadurch haben starke Schwankungen des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre und damit der Treibhauseffekt abgenommen und das Klimasystem ist stabiler geworden.
Reis. a) Änderungen des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre (in Vielfachen der aktuellen Konzentration), der globalen Durchschnittstemperatur, der Durchschnittstemperatur tropischer Breiten sowie des Ausmaßes der Vereisung seit Beginn des Phanerozoikums (etwa 600 Mio Jahren) bis heute (Crowley, T.J. und Berner, R.A., 2001, CO2 and climate change, Science 292: 870-872); b) geglättete Daten zu Temperaturänderungen von den präkambrischen Epochen bis heute, die einen bestimmten Temperaturkorridor anzeigen.
Ausgehend vom Phanerozoikum wurden die Änderungen der globalen Durchschnittstemperatur insgesamt relativ gering, bis zu 10-15 Grad. Im Grunde war es im Vergleich zur Gegenwart eine wärmere Zeit, obwohl in dieser Zeit drei Vergletscherungen stattfanden, die jedoch nicht das Ausmaß der proterozoischen Vereisungen erreichten. Dies sind die Vereisungen an der Grenze des Oberen Ordoviziums zum Unteren Silur (vor 460–420 Millionen Jahren), die schwache Vereisung des Oberdevons (vor 370–355 Millionen Jahren) und die stärkste unter ihnen, das Perm-Karbon (vor 350-230 Millionen Jahren). ), die im Karbon begann. Sie sind mit einer Zunahme der Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre verbunden, mit einer Zunahme der Kohlenstoffbestattung in diesen Zeiträumen (was sich sogar im Namen der Karbonperiode widerspiegelt). Darüber hinaus ist es möglich, dass Klimaschwankungen mit ungefähren Perioden von 150-250 Millionen Jahren (nämlich wie viel zwischen den großen langen Vereisungen vergeht) durch die Ansammlung von vergrabenem Kohlenstoff in früheren Epochen beeinflusst werden. Aufgrund der Bewegung der ozeanischen Kruste und des Phänomens des ständigen Tauchens und Gleitens einiger Platten unter anderen (Subduktion) wird die Freisetzung von Kohlendioxid und Methan in die Atmosphäre durch Vulkane durch Kohlenstoffreserven moduliert, die sich in früheren Epochen auf dem Meeresboden angesammelt haben .
Nach einem langen, fast konstant warmen Mesozoikum begann die Temperatur wieder allmählich zu sinken. Auch der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre sank – zu Beginn des Känozoikums war er etwa fünfmal höher als in der Neuzeit.
Reis. Veränderung der globalen Mitteltemperatur während des Känozoikums in den letzten 65 Millionen Jahren.
Bei der Beschreibung von Klimaveränderungen in relativ kalten Epochen ist ein besonders wichtiger Umstand hervorzuheben. Nachdem die Gesamttemperaturabnahme einen solchen Wert erreicht hatte, dass die Temperatur in der Region der Pole ziemlich nahe an 0 ° C, also an den Gefrierpunkt des Wassers, fiel, begannen viele Faktoren, das Erdklima sehr stark zu beeinflussen, die währenddessen kaum wahrnehmbar waren warme Epochen. Denn dann reicht bereits eine kleine Beeinflussung aus, damit sich in den Polarregionen Eiskappen zu bilden beginnen, was bedeutet, dass es eine spürbare Rückkopplung zwischen einer kleinen anfänglichen Abkühlung und einem Anstieg der Albedo gibt, was zu einer weiteren, bereits größeren Abkühlung führt. In der zweiten Hälfte des Eozäns bildete sich um die Antarktis herum ein zirkumpolarer Breitenstrom aus, da sich Australien, das zuvor in die Nähe der Antarktis gedrückt worden war, von dieser löste und in Richtung Äquator zu driften begann wurde zu einem Hindernis für den Zufluss warmen Wassers vom Äquator in die Antarktis, und dies diente als Anstoß für den Beginn der Bildung der antarktischen Eisdecke. Später, bereits im Miozän, nachdem sich auch Südamerika von der Antarktis entfernt hatte, schloss sich diese Breitenströmung, bildete sich vollständig aus und blockierte vollständig den Zugang der vom Ozean getragenen Wärme zur Antarktis. Infolgedessen bildete sich trotz des anhaltenden Rückgangs des Treibhauseffekts in der Antarktis eine so mächtige Eisdecke.
Bemerkbar machte sich auch der Einfluss der Gebirgsbildung auf das Klima, der bereits die atmosphärische Zirkulation und den Wärmetransport der Atmosphäre vom Äquator zu den Polen beeinflusste. Dies gilt vor allem für die Gebirgsbildung in Eurasien, wo sich im Känozoikum von den Pyrenäen bis zum Himalaya ein bedeutender Gebirgsgürtel gebildet hat, der zu einer Verschlechterung des Wärme- und Feuchtigkeitstransports der Atmosphäre in Richtung Nordpol führte.
Darüber hinaus begannen die Milankovitch-Zyklen das Klima stark zu beeinflussen - periodische Änderungen der Parameter der Erdumlaufbahn mit Perioden von 23, 41 und 100.000 Jahren. Diese Zyklen bestimmen die Änderungen in der Menge an Sonnenenergie, die von verschiedenen Breitengradzonen der Erde in bestimmten Jahreszeiten empfangen wird. Wenn ihr Einfluss in warmen Epochen 1 Grad nicht überstieg, begann ihr Einfluss auf die durchschnittliche Planetentemperatur in kalten Epochen nach der Bildung mindestens einer kleinen Eisdecke zuzunehmen und nahm schließlich um ein Vielfaches zu.
Dies geschah hauptsächlich, weil es starke Rückkopplungen zwischen Temperaturänderungen, der Vereisungsfläche (und damit dem Albedo-Wert) und dem Gehalt an Wasserdampf in der Atmosphäre über der Vereisung (das das wichtigste Treibhausgas ist und über der Eisdecke gefriert) gab Tatsache, dass der moderne Treibhauseffekt von Wasserdampf bis zu 20 Grad übersteigt!).
Übrigens führt das Vorhandensein solcher Rückkopplungen und der starke Einfluss der Eisbedeckung auf das lokale Klima dazu, dass Temperaturänderungen in hohen Breiten (bei Vergletscherung) die Temperaturänderungen in warmen äquatorialen Breiten bei weitem übersteigen (es ist klar dass die Gesamttemperaturdifferenz zwischen Äquator und Pol). Beispielsweise änderte sich beim Übergang zwischen einer Eiszeit und einer relativen Zwischeneiszeit (wie der aktuellen) die Durchschnittstemperatur warmer Regionen ohne Eisbedeckung nur um 1-2 Grad Celsius, und Änderungen in den Polarregionen waren es ca. 10 Grad und mehr (die Schwankungen auf der Nordhalbkugel waren höher als auf der Südhalbkugel, da die ozeanische Zirkulation noch stark verändert war - vor allem im Verlauf des Golfstroms). Und während des globalen Übergangs von einem Zustand mit fast vollständiger Eisfreiheit zu einem Zustand einer Eiszeit (wie die Eiszeiten des Quartärs) waren die Temperaturänderungen in den Polarregionen sogar noch signifikanter und betrugen mehrere zehn Grad.
Reis. In warmen Epochen wie dem Mesozoikum betrug der Temperaturgradient zwischen Äquator und Pol etwa 15-20 Grad. In kalten Epochen wie der Neuzeit, als die Vereisung auftrat (zunächst in den Polarregionen, die sich mit der Zeit in Richtung niedriger Breiten ausbreitete), sank die Temperatur in den Polarregionen viel stärker als am Äquator, um mehrere zehn Grad, während in der Äquator betrugen die Änderungen nur wenige Grad. Der Temperaturgradient zwischen Äquator und den Polen stieg gleichzeitig auf 40-60 Grad an.
Wie aus der folgenden Abbildung ersichtlich ist, hat der Einfluss der Milankovic-Zyklen in den letzten 5 Millionen Jahren mit einer allmählichen Abnahme der Temperatur stark zugenommen (in dieser Abbildung sind die ihnen überlagerten 100-kyr- und 41-kyr-Zyklen deutlich sichtbar ), wodurch bei allgemeiner Temperaturabnahme die Amplitude ihrer Schwankungen zunahm .
Reis. Temperaturänderung in den letzten 5 Millionen Jahren gemäß der Isotopenanalyse organischer Karbonate. Temperaturschwankungen werden im Äquivalent zu Temperaturschwankungen in den zirkumpolaren Regionen angegeben (d.h. deutlich stärker als der Durchschnitt für den Planeten)
Die Temperaturen (hauptsächlich in hohen Breiten) und der Gehalt an Kohlendioxid und Methan in der Atmosphäre während der letzten paar hunderttausend Jahre sind am genauesten bekannt. Dies liegt daran, dass der Gehalt dieser Gase in Eisproben, die den Eisschilden der Antarktis und der Arktis entnommen wurden, direkt gemessen werden kann; Darüber hinaus ermöglichen Isotopentemperaturmessungen aufgrund des Zugangs zu altem Eis die Überprüfung und Bestätigung von Isotopenanalysedaten aus Karbonatablagerungen.
Reis. Änderungen der Temperatur und des Gehalts einiger Treibhausgase in den letzten 160.000 Jahren gemäß Eisbohrkerndaten.
Die obige Abbildung zeigt die Veränderung von Temperatur und Kohlendioxid in den letzten 160.000 Jahren. Gleichzeitig spiegelt die Temperaturänderung die Milanco-Zyklen gut wider (sogar 20-tausendjährige Zyklen sind sichtbar). Deutlich zu erkennen ist auch die nahezu synchrone Änderung des Kohlendioxidgehalts und der Temperatur. Gleichzeitig wird darauf hingewiesen, dass sich beim Übergang von einer kalten zu einer wärmeren Ära die Temperatur und der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre synchron ändern und während des umgekehrten Übergangs die Änderung der Kohlendioxidkonzentration im Vergleich dazu leicht verzögert ist Temperaturänderung.
Anscheinend beginnt in relativ kalten Epochen, wenn der Treibhauseffekt selbst bereits gering ist (im Vergleich zu warmen Epochen wie dem Mesozoikum) und es bereits Vereisungszentren gibt, das Klima durch Milankovitch-Faktoren stark zu beeinflussen, und dieselben Faktoren beginnen sich merklich zu modulieren der Treibhauseffekt von Kohlendioxid und Methan. Schließlich gibt es auch Rückkopplungen zwischen dem Gehalt an Kohlendioxid und Methan in der Atmosphäre und der Temperatur. Durch den Einfluss letzterer auf natürliche Reservoire, in denen der Atmosphäre entzogene Treibhausgase gespeichert werden, ergeben sich beispielsweise folgende Zusammenhänge: Bei Temperaturänderungen ändert sich die Löslichkeit von Kohlendioxid in Wasser, Methanhydrate können zerstört oder gebildet werden , ändert sich die Emissionsrate von Kohlendioxid und Methan in die Atmosphäre, wenn tote organische Materie zerstört wird (es wird ein separates Kapitel zu diesen und anderen ähnlichen Rückkopplungen geben). Dies kann die Verzögerung des Rückgangs des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre im Vergleich zum Temperaturabfall erklären, der während des Abkühlens beobachtet wird - schließlich ist der Übergang von Kohlendioxid aus der Atmosphäre in den kühlenden Ozean (kaltes Wasser kann enthalten mehr Kohlendioxid) eine ziemlich lange Zeit (u. a. durch und mit der Auflösung von Karbonatgesteinen, für die Freisetzung von Karbonat-Ionen und die Bildung von Bikarbonat-Ionen - und das sind charakteristische Zeiten von Jahrtausenden). Ein synchroner Anstieg der Temperatur und des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre während der Erwärmung kann auf eine starke Freisetzung von Kohlendioxid aus Sümpfen zurückzuführen sein, die während des Rückzugs von Gletschern geschmolzen sind, und auf eine allgemeine Aktivierung der Prozesse des biologischen Abbaus organischer Stoffe. Und die Rückzersetzung im Ozean von Bicarbonat-Ionen mit Trennung in Kohlendioxid und Carbonationen schreitet bereits zügig voran.
Gleichzeitig sollte man den Einfluss des Treibhauseffekts in kalten Epochen nicht unterschätzen – er verstärkt Temperaturschwankungen erheblich. Beispielsweise liegt die Bewertung des Einflusses von Treibhausgasen über den letzten Klimazyklus auf die Temperaturänderung in der Antarktis bei etwa 50%, d.h. etwa 3 von 6 Grad (Gletscher-Interglazial-Änderungsamplituden) sind Temperaturänderungen aufgrund von Änderungen des Treibhauseffekts.
Reis. Änderungen der mittleren Jahrestemperatur in den letzten 140 Jahren für den gesamten Globus und Änderungen der mittleren Jahrestemperatur in den letzten tausend Jahren für die nördliche Hemisphäre. Die Änderungen sind in Abweichungen von der mittleren globalen Temperatur für den Zeitraum 1960-1990 angegeben.
Reis. Veränderung der Kohlendioxidemissionen durch menschliche Aktivitäten in den letzten 140 Jahren.
Vor kurzem begann die Temperatur auf der Oberfläche des Planeten schnell und stark zu steigen. Wie aus den oben dargestellten Diagrammen ersichtlich ist, stimmt der Temperaturanstieg außerdem gut mit den Kohlendioxidemissionen durch menschliche Aktivitäten überein. Gleichzeitig muss auf eine leichte Erwärmung in den 30-40er Jahren geachtet werden, die sich in der Grafik bemerkbar macht. Diese Erwärmung ist nicht so sehr mit einer Erhöhung des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre verbunden (das war damals noch nicht genug), sondern mit einer Erhöhung der Transparenz der Atmosphäre für Sonnenstrahlung, einer Abnahme der Albedo noch dazu Zeit. Tatsache ist, dass ungefähr ab den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts für mehrere Jahrzehnte eine geringe vulkanische Aktivität festgestellt wurde, was zu einer Abnahme des Zustroms von Aerosolen führte, die Sonnenlicht in die Atmosphäre reflektieren. Die vulkanische Aktivität erreichte jedoch bald wieder ihr Niveau, die Menge an Aerosolen in der Atmosphäre nahm zu und die weitere Erwärmung war nur auf Treibhausgase zurückzuführen.
Die Geschwindigkeit des Klimawandels und die Einzigartigkeit der Gegenwart
Wie aus den präsentierten Materialien ersichtlich ist, waren Änderungen der globalen Durchschnittstemperatur auf der Erde normalerweise ziemlich langsam, mit Schwankungen von etwa 1 Grad oder mehr. Selbst die dramatischsten Veränderungen in den Milankovitch-Zyklen verliefen mit einer Geschwindigkeit von etwa 1-1,5 ° C pro 10.000 Jahren und dann in relativ hohen Breiten mit einer Eisbedeckung (die Veränderung im Durchschnitt auf dem Planeten ist um ein Vielfaches geringer, weil in niedrigen Breiten, äquatorialen Breiten variiert die Temperatur nur sehr wenig). Derzeit sind Änderungen der globalen Durchschnittstemperatur um etwa 1 °C über einen Zeitraum von etwa 100 Jahren aufgetreten, und die in den IPCC-Modellen (IPCC) vorhergesagten Änderungen betragen weitere 2-6 Grad in den nächsten 100 Jahren.
Gleichzeitig gab es in der Erdgeschichte starke Klimaveränderungen. Allerdings waren sie meistens eher lokal und breiteten sich nicht vollständig über den gesamten Planeten aus. Nur eines ist für wirklich globale dramatische Klimaveränderungen in der Erdgeschichte bekannt – das ist das thermische Maximum des Eozäns. Aber zuerst wollen wir uns mit lokalen Änderungen befassen.
Bei der Untersuchung von Eisbohrkernen Grönlands in den letzten Zehntausenden von Jahren wurden starke Temperaturschwankungen entdeckt - in weniger als einem Jahrhundert hat sich das lokale Klima in Grönland von einem sehr kalten Zustand um mehr als 10 Grad erwärmt. die Temperatur ist auf fast moderne (wenn auch recht niedrige) Werte gestiegen.
Reis. Temperaturänderungen in den letzten 40.000 Jahren in den subpolaren Regionen der nördlichen und südlichen Hemisphäre gemäß der Isotopenanalyse von Eisbohrkernen. Starke Schwankungen auf der Nordhalbkugel und ihre praktisch Abwesenheit auf der Südhalbkugel sind deutlich sichtbar.
Starke Temperaturänderungen während der Ära der „jungen Dryas“ und einiger früherer Epochen sind nicht nur in Grönland, sondern auch in Europa und in vielen anderen Regionen der nördlichen Hemisphäre zu beobachten. Auf der Südhalbkugel sind diese Veränderungen jedoch kaum wahrnehmbar, und in der Antarktis fehlen sie vollständig (während der Ära der „jungen Dryas“ in der Antarktis gab es jedoch auch eine kleine Veränderung, die jedoch 1000 Jahre früher begann und war merklich schwächer). Solche abrupten Temperaturänderungen in der Nordatlantikregion sind mit abrupten Änderungen des Golfstroms verbunden, der warmes Oberflächenwasser von den Äquatorialregionen zu den Polarregionen transportiert. Solche dramatischen, aber relativ lokalen Veränderungen könnten in sehr naher Zukunft unter dem Einfluss noch viel weniger wahrnehmbarer globaler Klimaänderungen eintreten.
Wie bereits oben erwähnt, ist in der Erdgeschichte heute ein ziemlich scharfer globaler Klimawandel bekannt. Dies ist das thermische Maximum des Eozäns vor 55 Millionen Jahren (siehe die scharfe Spitze in einer der obigen Abbildungen, wo das Diagramm der Änderung der globalen Durchschnittstemperatur über die letzten 67 Millionen Jahre dargestellt ist). Dieses Ereignis begann mit einem starken und schnellen Temperaturanstieg über mehrere tausend Jahre, die Erwärmung an der Oberfläche der Ozeane betrug 8 ° C, das tiefe Wasser erwärmte sich um 6 ° C. Und dann dauerte es etwa 200.000 Jahre, um den vorherigen Zustand wiederherzustellen.
Reis. Das thermische Maximum des Eozäns vor 55 Millionen Jahren war durch einen schnellen und signifikanten Anstieg der Temperatur der Oberfläche des Weltozeans und der tiefen Gewässer gekennzeichnet. Gleichzeitig wurde auch ein starker Anstieg des Methangehalts in der Atmosphäre festgestellt.
Diese abrupte Änderung ist mit einer großen Freisetzung von Methan in die Atmosphäre verbunden, aus den Beständen von Methanhydraten, die einer plötzlichen Zersetzung ausgesetzt sind, vermutlich aufgrund des Beginns tektonischer Aktivität im Bereich einer der großen Ansammlungen von Methanhydraten , oder aufgrund einer Änderung der Meeresströmungen. Gerade zu diesem Zeitpunkt bestanden am Meeresboden bereits seit etwa zehn Millionen Jahren relativ günstige Bedingungen für die Ansammlung von Methanhydraten – immerhin war die Temperatur und insbesondere das Tiefenwasser am Ende des Mesozoikums merklich gesunken. Dadurch konnte eine nennenswerte Menge an Methanhydraten angereichert werden. Unter dem Einfluss einer äußeren Kraft begannen sie intensiv zerstört zu werden, und dann trugen die Emissionen selbst und die Erwärmung durch sie aufgrund des starken Einflusses von Methanemissionen auf den Treibhauseffekt zur weiteren Zerstörung von Methanhydraten bis zu ihren Reserven bei waren erschöpft, und der Methanfluss aus dieser Quelle in die Atmosphäre hörte nicht auf .
Eine solche Situation einer starken und noch stärkeren globalen Erwärmung könnte sich in naher Zukunft wiederholen – schließlich kann die prognostizierte Erwärmung um mehrere Grad durch gewöhnliche anthropogene Treibhausgasemissionen bereits die Bedingungen für das Auftreten von Methanhydraten beeinflussen gut verletzen ihre Stabilität. Und jetzt gibt es etwa zehnmal mehr Methanhydrate als zum Zeitpunkt des thermischen Maximums im Eozän angesammelt wurden.
Istdannreich zuobmadasplenets
Wie hat sich das Klima auf unserem Planeten in früheren historischen Epochen verändert?
Eine Möglichkeit, dies zu erfahren, besteht darin, die Zusammensetzung alter Eisschichten zu untersuchen.
Aleksey Gilyarov, Professor des Department of General Ecology, Faculty of Biology, Moscow State University, spricht über die Eisforschung in der Antarktis
- Wie kann man im Prinzip etwas über den Klimawandel lernen, der vor langer Zeit passiert ist?
Es gibt viele Wege, aber einer der spannendsten und gleichzeitig genauesten ist die Analyse von Eisbohrkernen, also Eissäulen, die in der Antarktis und Grönland entstanden sind und an die Oberfläche steigen. Im Eis sind immer Luftblasen. Eis wurde aus dem atmosphärischen Niederschlag gebildet, der zum Zeitpunkt seiner Entstehung stattfand, und es fing die Luft dieser Zeit ein. Und wir haben seit vielen, vielen tausend Jahren Luftproben aus der Dose genommen. 1999 veröffentlichte ein großes Autorenteam, darunter auch unsere Landsleute, in der Zeitschrift Nature einen Artikel, in dem sie Daten aus einer Analyse einer Eissäule präsentierten, die an der russischen Wostok-Station aufgenommen wurde. Dies ist die östliche Antarktis, eine Region, die von allen Küsten sehr weit entfernt ist, daher ist die Situation dort äußerst hart - die durchschnittliche Jahrestemperatur beträgt minus 55 und im Winter erreicht sie minus 80.
- Erzählen Sie uns von der Arbeitsweise mit Eisbohrkernen.
Eis wird in Schichten abgelagert. Schnee fällt, lagert sich ab und bildet Eis. Eis ist atmosphärischer Niederschlag, der über viele, viele Jahre, fast eine Million Jahre, gefroren ist. 800.000 Jahre - die längste Säule in der Antarktis. Und indem wir die Säule dieses Eiskerns anheben, können wir mit verschiedenen subtilen Methoden den Gehalt an Kohlendioxid in diesen kleinen Luftbläschen bestimmen, was uns am meisten interessiert, Methan (ebenfalls ein Treibhausgas, das uns auch interessiert) und andere Gase und Sauerstoff und verschiedene Isotope.
- Wie wird das Alter der Eisschicht bestimmt?
Das Alter wird durch die Geschwindigkeit der Eisablagerung bestimmt. Die Geschwindigkeit, mit der sich Eis bildet, ist bekannt, es gibt ein bestimmtes Modell. Zusätzlich kann auch die Temperatur bestimmt werden. Dazu werden keine Luftblasen genommen, sondern Eis um diese Blasen herum, und dieses Eis wird geschmolzen und sie betrachten das Verhältnis von gewöhnlichem Wasserstoff und Deuterium - schwerem Wasserstoff. Dies liegt daran, dass schwere Wassermoleküle, die kondensieren, um als Regen oder Schnee zu fallen, weniger Kühlung benötigen, um zu kondensieren, als leichtere. Deuteriumhaltige Moleküle sind schwerer bzw. fallen bei geringerer Abkühlung bereits zu Boden. Und solche, die gewöhnlichen Wasserstoff enthalten, sind leichter, sie erfordern eine stärkere Kühlung. Dementsprechend beobachten wir den Verlauf der Temperaturänderung, indem wir den relativen Gehalt an Deuterium in der Eissäule ändern.
- Welche Ergebnisse wurden an der Wostok-Station erzielt?
Zunächst wurde ein Rhythmus entdeckt, der nicht sehr ausgeprägt ist, aber dennoch lassen sich die größten Temperaturanstiege unterscheiden - etwa einmal alle 100.000 Jahre. Es war eine Säule von etwa 3,5 Kilometern Länge - auf dem Wostok gibt es eine solche Eisdicke, und dementsprechend hat sich dieses Eis über 420.000 Jahre gebildet. Ungefähr alle 100.000 Jahre gibt es einen schnellen Temperaturanstieg - intensive Erwärmung und dann - eine langsame Abkühlung und eine ziemlich lange sehr kalte Periode. Dann wieder so ein Anstieg - und wieder eine lange Abkühlung. Womit ist es verbunden? Dies wird vor allem mit den sogenannten Milankovitch-Zyklen in Verbindung gebracht.
Zeitplan der Eiskernforschung an der Wostok-Station. Oben über den Grafiken ist die Tiefe in Metern aufgetragen, unten die Zeit in Jahren. Blau - Änderung der Konzentration von Kohlendioxid CO2, rot - Änderung der Temperatur. Die Spitzen der roten Linie in der Grafik sind die Momente maximaler Erwärmung.
Milutin Milanković (1879 - 1958) ist ein serbischer Wissenschaftler, der vermutete, dass der Beginn von Eiszeiten mit regelmäßigen Änderungen der Erdumlaufbahn verbunden sein könnte. Die Umlaufbahn wird entweder etwas länglicher - ellipsenförmig oder kreisförmiger; dann ändert sich der Neigungswinkel der Erdachse zur Ekliptik, auch das geschieht regelmäßig, aber mit unterschiedlicher Häufigkeit. Außerdem beschreibt die Erdachse wie eine solche Spitze einen so kleinen Kegel. Stellen Sie sich einen Kreisel vor, einen Kreisel, der anhält und so anfängt, hin und her zu wackeln. Auch hier „wackelt“ die Erde ein wenig. Und diese „Wackeln“ werden entweder größer oder kleiner. Und das auch noch mit einer fest definierten Frequenz. Die Zugabe all dieser Komponenten führt dazu, dass sich die Verteilung der auf die Erde fallenden Sonnenstrahlung und dementsprechend die Wärmemenge ändert.
- Wann trat die früheste uns bekannte globale Erwärmung auf?
Diese Erwärmungen waren nicht stärker als die aktuellen – sie treten alle 100.000 Jahre einmal auf. Nach dem Wostok-Kern zu urteilen, war die Erwärmung vor etwa 400.000 Jahren. Aber die vorherigen waren schwächer als das, was heute passiert.
In jüngerer Zeit, im Jahr 2004, wurde im Rahmen eines europäischen Projekts an einer anderen Stelle, etwa 500 Kilometer von der Wostok-Station entfernt, an der Concordia-Station der Europäischen Gemeinschaft ein weiterer sehr langer Eisbohrkern gewonnen. Leider nehmen wir dort nicht teil, die Franzosen, Italiener und andere sind dort sehr aktiv. In Anbetracht unserer Erfahrung gingen sie ziemlich schnell durch die Dicke des Eises bis zur felsigen Basis. Und nachdem sie ungefähr die gleichen dreieinhalb Kilometer zurückgelegt hatten, erhielten sie fast 800.000 Jahre lang eine Zeitreise. Da es dort trockener ist, herrscht ein trockeneres Klima, es fielen weniger Niederschläge bzw. die Schichten sind dünner. Bemerkenswerterweise wurden diese Ergebnisse erst letztes Jahr auch in der Zeitschrift Nature veröffentlicht, und für die ersten über 400 Jahrtausende wurde der Verlauf der an der Wostok-Station erhaltenen Kurve vollständig bestätigt.
- Für all diese 800.000 Jahre wird durch die Periodizität der Erwärmung in 100.000 Jahren bestätigt?
Es gibt einige Unterbrechungen im Kreislauf. Es ist da, aber es ist etwas gestört. Und das ist jetzt Gegenstand der Analyse und Überlegung, was stören könnte. Eines ist klar: Die Erde ist nicht ganz eine Kugel, es gibt Kontinente, es gibt Ozeane, und sie sind überhaupt nicht gleichmäßig verteilt, und all dies hat eine Art Anpassung seiner Bewegung.
In den erhaltenen Grafiken sieht die aktuelle Erwärmung genauso aus wie bei periodischen Erwärmungen. Folgt daraus, dass die Rolle des Menschen hier vielleicht nicht so groß ist?
Wenn es keine menschlichen Aktivitäten gäbe, würde es immer noch zu einer Erwärmung kommen.
- Wäre eine Erwärmung ohne menschliches Eingreifen das, was wir jetzt sehen?
Das ist eine große Frage. Denn tatsächlich gab es seit 700-800.000 Jahren keine so hohen Werte der Kohlendioxidkonzentration, die wir jetzt beobachten. Sie waren in der Antike, aber in dieser Zeit waren sie noch nie so hoch. Und auch die Wachstumsrate war in den letzten 100 Jahren außerordentlich hoch.
- Die Kohlendioxidkonzentration in der Luft und die Temperatur ändern sich synchron?
Ja, sie ändern sich streng synchron. Diagramme der Kohlendioxidkonzentration und der Temperatur sind einfach parallel. Die Frage ist, was ist die Ursache und was ist die Wirkung? Tatsache ist, dass je wärmer, desto mehr CO2 beginnt beim Zerfall organischer Reststoffe freigesetzt zu werden und so weiter. Daher verstärken sich die Prozesse gegenseitig, dies ist eine positive Rückkopplung.
Vor nicht allzu langer Zeit gab es einen Bericht einer Universität in Florida, wo ein internationales Team von Umweltschützern die CO2-Konzentration im Permafrost rund um den Nordpol analysierte. Wissenschaftler sind zu dem Schluss gekommen, dass Permafrost mehr CO2 enthält als die Erdatmosphäre. Kann man sagen, dass dies eine spezifische Situation nur für die moderne globale Erwärmung ist, oder war sie typisch für frühere Perioden - vor 300 - 400.000 Jahren?
Am Nordpol - Meereis, das ist eine ganz andere Geschichte. Sie müssen Eis nehmen, das an Land liegt. Soweit mir aus Eisbohrkernen bekannt ist, wurde nirgendwo eine so hohe CO2-Konzentration erreicht. Eine andere Sache, es ist jetzt sehr schwer zu sagen, wie sehr eine Person wirklich den CO2-Anstieg und die Erwärmung beeinflusst. Denn wir wissen es genau und ermitteln nur zwei Zahlen. Wir bestimmen die CO2-Konzentration, die derzeit in verschiedenen Breitengraden beobachtet wird, an verschiedenen Punkten, wir haben gelernt, diese genau zu messen. Außerdem wissen wir, wie viel Kohlendioxid durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe ausgestoßen wird, wir wissen dies auch ziemlich genau. Hier kennen wir mit Sicherheit nur diese beiden Zahlen, alle anderen Zahlen sind errechnet. Wenn das gesamte Kohlendioxid, das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht, in der Atmosphäre verbleiben würde, wäre die Konzentration viel höher. Sie ist unten. Er kontaktiert. Aber es ist äußerst schwierig, die Bindungsstellen oder, wie Geochemiker sagen, die Kohlenstoffsenke in der Atmosphäre zu bestimmen. Denn in jedem natürlichen Ökosystem, in jedem Wald, Steppe, findet sowohl die Bindung von Kohlendioxid durch pflanzliche Photosynthese als auch die Freisetzung von Pilzen und Bakterien durch Atmung gleichzeitig statt. Es passiert überall. Und zu verstehen, wohin diese Ströme gehen, ist eine sehr schwierige Aufgabe.
Die Wissenschaft hat in der Vergangenheit viele Informationen über die Veränderungen des Erdklimas gesammelt, kann aber fast nichts Verlässliches über die Ursachen sagen, die diese Veränderungen verursacht haben.
Es kann als erwiesen gelten, dass sich das Klima in der gesamten Erdgeschichte immer wieder geändert hat, und im Allgemeinen war es vor vielen Millionen Jahren wärmer. Allerdings gab es bereits in den letzten Millionen Jahren mindestens vier Eiszeiten mit einer deutlichen Abkühlung des Klimas in den mittleren Breiten der nördlichen Hemisphäre, als die Temperatur 5 °C unter der heutigen lag, und während der Zwischeneiszeit stieg er um mehrere Grad an und blieb in der ersten Zwischeneiszeit einige Grad unter seinem aktuellen Wert und in den nächsten zwei - einige Grad darüber. Während der Eiszeiten waren weite Teile der polaren und gemäßigten Breiten der Nordhalbkugel mit Eis bedeckt, und in eisfreien Gebieten war das Klima viel strenger und trockener als heute.
Die älteste der vier Gletscherepochen ist die Gunz-Nebrasian (Beginn vor etwa 1 Million Jahren, Ende vor etwa 600.000 Jahren), bekannt aus Gletschern, die das Territorium Westeuropas, Kanadas und Teile der USA bedeckten. Dann zogen sich die Gletscher zurück, und nach mehreren hunderttausend Jahren der Erwärmung begann in Europa und Nordamerika eine neue Vereisung, die Mindel-Oka-Kansas genannt wurde (vor etwa 500-250.000 Jahren). Dann kam die Große Zwischeneiszeit mit einem sehr warmen Klima auf der Nordhalbkugel, gefolgt von einer neuen, intensivsten Vereisung, der Russisch-Dnjepr-Illinois (vor etwa 200-100.000 Jahren), während der die Gletscher in Osteuropa 48 ° erreichten N. Sch. Новое потепление привело к отходу ледников за границы континентов Евразии и Северной Америки, но потом началось еще одно, последнее, большое оледенение - вюрмско-висло-валдайско-висконсинское, что началось близко 75 тыс. лет тому назад и закончилось приблизительно 40 тыс. лет тому zurück. Die Erwärmung, die die letzte Eiszeit ersetzt hat, breitet sich bereits bis in unsere Zeit aus. Ein Maximum erreichte sie in den nördlichen Breiten in der sogenannten Wikingerzeit (Ende der Vergangenheit – Anfang des gegenwärtigen Jahrtausends), als Einwanderer aus Skandinavien – die Wikinger – die eisfreien Gewässer des Nordatlantiks, Südisland, erreichten Grönland und sogar Labrador und Neufundland in Nordamerika und begannen, sie zu bevölkern. Im 12. Jahrhundert zeigten sich jedoch die ersten Anzeichen einer Beendigung der Erwärmung, und im 15. bis 17. Jahrhundert begann eine leichte Vereisung, die Kleine Eiszeit, während der das Eis wieder ganz Grönland, die Gletscher der Alpen, verband und in die Täler Mitteleuropas vordrang und in der gesamten gemäßigten Zone Europas sehr strenge Winter verursachte. Eine weitere Erwärmung setzte Ende des 19. Jahrhunderts ein.
Klimaschwankungen im 20. Jahrhundert
Das Vorhandensein systematischer Beobachtungen an einem großen Netz von Stationen auf beiden Hemisphären der Erde ermöglicht es, ein vollständiges Bild der Klimaschwankungen vom Beginn des Jahrhunderts bis heute zu erstellen. Die Erwärmung, die im 19. Jahrhundert begann, erreichte ihren Höhepunkt in den 1920er und 30er Jahren und war am deutlichsten in der Arktis, wo die Lufttemperaturen im Winter in Grönland um 5 °C und auf Spitzbergen sogar um 8–9 °C anstiegen. Überall in Europa, Asien und Kanada zogen sich die Gletscher zurück, und in den Bergen wurde die Schneedecke höher. In den arktischen Meeren sind die mit einem Gletscher bedeckten Inseln kleiner geworden, und einige von ihnen sind ganz verschwunden - nur Unterwasserbänke blieben an ihrer Stelle. Auf der Nordhalbkugel hat sich die Permafrostgrenze nach Norden zurückgezogen, und die Eisfläche in den arktischen Meeren hat sich halbiert. Die Gewässer in der Barentssee und im Arktischen Ozean wurden um 1,5-2 °C wärmer, was zu einer weiten Abwanderung von Industriefischen – Kabeljau, Hering – in den Norden und zur Ausweitung des Verbreitungsgebiets von Säugetieren und Vögeln führte. Die Erwärmung wurde auch auf der Südhalbkugel festgestellt, das heißt, sie war globaler Natur, obwohl sie in den mittleren und niedrigen Breiten nicht intensiv war. Auf einer hemisphärischen Skala war es etwa ein halbes Grad. Ende der 1940er Jahre wurde die Erwärmung durch eine leichte Abkühlung ersetzt, die jedoch nicht global war, insbesondere in Australien nicht beobachtet wurde. Aber auf der Nordhalbkugel begannen Gletscher, und die Fläche des Polareises nahm zu. Ende der 1950er-Jahre fiel die bodennahe Lufttemperatur auf der Nordhalbkugel unter den Mittelwert, stieg aber in den 1960er-Jahren wieder leicht an.
In den 1970er Jahren gab es wieder eine leichte Erwärmung, die jedoch instabil war. Was jetzt beobachtet wird, ist es unmöglich, sicher zu sagen. Je nachdem, wie viele meteorologische Stationen der Erde in die Berechnung einbezogen werden und welche Berechnungsmethode verwendet wird, können Sie unterschiedliche Ergebnisse erhalten, die in der Natur direkt entgegengesetzt sind. Einige Wissenschaftler neigen zu der Annahme, dass die Erwärmung anhält und sich das Erdklima allmählich dem des Pliozäns annähern wird. Andere hingegen glauben, dass die Erwärmung unwiderruflich beendet ist und die Erde am Vorabend einer neuen Eiszeit vor einem neuen Eisansatz steht...
Die Möglichkeit, bei der Analyse desselben Materials zu gegensätzlichen Schlussfolgerungen zu kommen, weist auf die Bedeutungslosigkeit moderner Klimaänderungen und das Fehlen einer allgemein akzeptierten Methodik für ihre Bewertung hin. Klimaschwankungen, wie sie jetzt auftreten, sind in der jüngeren Vergangenheit immer wieder aufgetreten. Perioden von 15 bis 25 Jahren mit jeweils Erwärmung und Abkühlung wurden in den letzten drei Jahrhunderten mehr als einmal beobachtet. So ist ein sehr strenger Winter 1739/40 in Europa bekannt, ähnlich dem Winter 1978/79. Unvergesslich sind die strengen Winter 1809, 1912, 1941/42, 1949/50, 1955/56, 1965/66 und umgekehrt die sehr warmen Winter 1924/25, 1948/49, 1951/52, 1956/57 u 1975/76 . Aber all diese Schwankungen waren natürlicher Natur, sie waren nicht mit menschlichem Eingreifen verbunden.