Klimatyczna historia ziemi. Sukcesy współczesnych nauk przyrodniczych. Potrzebujesz pomocy w temacie
Światowa Organizacja Meteorologiczna bije na alarm. Ich zdaniem nieprzyjemne niespodzianki klimatyczne, jakie przedstawił miniony rok, wykraczają poza normalne zjawiska pogodowe. I wychodzą ciężko.
Niewątpliwie histeria wokół globalnego ocieplenia jest w dużej mierze generowana przez media. Ta sama teoria „technologicznej zmiany klimatu” ma wielu przeciwników w środowisku naukowym. Wydaje się jednak, że tym razem obawy są całkiem uzasadnione.
Meksyk. Lato 2012. Bydło masowo ginie z powodu niesamowitej suszy.
Pierwszym znaczącym wydarzeniem był rekord ciepło, a w konsekwencji susza, obejmujący rozległe terytoria USA, Rosji, Australii, Chin i Brazylii. „Łaźnia parowa” przetrwała nie krócej niż pierwsze dziesięć miesięcy 2012 roku. Okres ten, według ekspertów, zajmuje dziewiąte miejsce na liście najgorętszych w historii światowych obserwacji meteorologicznych, w tym drugiej połowy XIX wieku.
Po raz drugi meteorolodzy musieli doświadczyć „szoku i podziwu” z powodu huraganu "Piaszczysty" obejmujące wschodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych i Kanady. Zakres elementów zadziwił ekspertów. Według nich zeszłoroczny huragan przewyższył wszystkie podobne katastrofy nie tylko pod względem skali, ale także czasu.
Podobną ocenę otrzymał tajfun "Bofa", który uderzył w Filipiny pod koniec listopada. Jego ofiarami padło około tysiąca osób, z których osiemset czterdzieści zaginęło.
Ale żeby naprawdę zapamiętać położenie serca wykonane przez meteorologów rekord topnienia lodowca w Arktyce. Takiego połowu od „siwowłosych” lodowych specjalistów zajmujących się problematyką emisji gazów cieplarnianych i globalnego ocieplenia nie spodziewali się.
Mimo całej jego miłości do apokaliptycznych przepowiedni. Lód stopił się w rekordowym czasie. W związku z tym były wiceprezydent USA Al Gore zauważył w wywiadzie, że zaczęło wyglądać oglądanie wieczornych wiadomości „wycieczka po apokalipsie”.
Michelle Jaro, szef Światowej Organizacji Meteorologicznej, szczególnie zwrócił uwagę na fakt, że warunki klimatyczne w Arktyce w zeszłym roku były normalne, co oznacza, że topnienie lodowców było spowodowane ogólnym ociepleniem ziemskiej atmosfery. Oczywiście z powodu emisji gazów cieplarnianych.
Zjawisko to jest tylko jednym z kilkudziesięciu anomalii pogodowych, które miały miejsce w 2012 roku, przekonując nas, że anomalia wydaje się być normą. Czy ci się to podoba, czy nie, nadchodzący rok 2013 pokaże.
Na podstawie materiałów medialnych
Witam! TenArtykuł będzie dotyczył zmian klimatycznych. Myślę, że zainteresuje Cię, jak zmieniał się klimat na Ziemi w całej jej historii.
Niezwykłe zjawiska pogodowe obserwowane na całym świecie w ostatnich dziesięcioleciach wskazują, że ludzkość jest na skraju globalnej katastrofy.
Na naszej planecie klimat nigdy nie był stały i zmieniał się wielokrotnie w historii Ziemi.
Badanie skamieniałości i skał umożliwiło uzyskanie informacji o warunkach klimatycznych na Ziemi w odległej przeszłości.
Na przykład obecność pokładów węgla w trzewiach Antarktydy (więcej o tym kontynencie) wskazuje, że kiedyś na tej lodowatej pustyni panowało ciepło. W końcu węgiel powstaje z pozostałości roślin, które kwitną w tropikach.
Próbki skał wskazują również, że 300 milionów lat temu część Australii, południowo-wschodnia część Ameryki Południowej i południowa Afryka była pokryta ogromnymi pokrywami lodowymi.
Dane uzyskane z badań skamielin, które dotyczą zmian klimatu, potwierdzają teorię dryfu kontynentów.
Innymi słowy, dzisiejsi naukowcy uważają, że gdy zmienia się położenie części terenu, zmieniają się warunki klimatyczne.
Jednak dryf kontynentalny (czytaj więcej o dryfowaniu kontynentów) jest procesem powolnym i nie wyjaśnia przyczyny ostatniej epoki lodowcowej, która rozpoczęła się 1,8 miliona lat temu, a wtedy mapa świata niewiele różniła się od obecnej.
Teoria ta nie wyjaśnia również głównych zmian klimatycznych, które zaszły w ciągu ostatnich 10 000 lat po zakończeniu epoki lodowcowej.
W szczególności dryf kontynentalny nie jest bezpośrednio związany z niezwykłymi zdarzeniami pogodowymi, które odnotowano na całym świecie w latach 70. i 80. XX wieku.
okres polodowcowy.
Pogoda na półkuli północnej w epoce lodowcowej nie zawsze była zimna. Okresy ochłodzenia (lodowce przeniosły się z rejonu polarnego na południe) przeplatały się z okresami ciepłymi (topnienie lodu, cofanie się na północ).
Około 10 000 lat temu zakończyła się ostatnia epoka lodowcowa. Badając słoje wzrostu pni i zawartość pyłków różnych drzew, naukowcy odkryli, że na początku nastąpiło gwałtowne ocieplenie klimatu.
Lód stopił się i odpowiednio podniósł się poziom oceanu, a wiele części lądu zostało zalanych. Tak więc około 7500 lat temu Wyspy Brytyjskie zostały odcięte od Europy (więcej o tej części świata).
Klimat Europy Zachodniej około 7000 lat temu był cieplejszy niż dzisiaj. Średnie temperatury w miesiącach zimowych były o około 1°C wyższe, a letnich o 2-3°C wyższe niż obecnie.
Dlatego granica śniegu (dolna granica wiecznego śniegu) była o około 300 m wyższa niż obecnie.
Klimat Europy Północno-Zachodniej około 5000 lat temu stał się bardziej suchy i chłodniejszy. A Sahara w tamtych czasach była sawanną (stepem) z wieloma jeziorami i rzekami.
Dalsze zmiany.
Chłodniejsza i wilgotniejsza pogoda w północno-zachodniej Europie zaczęła się około 3000 lat temu. Doliny Alp pokryte były lodowcami. W jeziorach podniósł się poziom wody i pojawiły się rozległe bagna. Sahara stała się pustynią.
W ciągu ostatnich 2000 lat naukowcy otrzymywali informacje o zmianach warunków pogodowych z dokumentów historycznych. A od niedawna wykorzystują dane, które uzyskano poprzez pobieranie rdzeni głębinowych (cylindrycznych kolumn skał) i wiercenie studni w pokrywach lodowych.
Stało się więc wiadome, że od 400 do 1200 lat. n. mi. cieplejsza, suchsza i stosunkowo przejrzysta pogoda panowała w północno-zachodniej Europie. A w Anglii rosły winogrona.
W XIII - XIV wieku. Zdarzył się następny zimny trzask. Zimą rzeki, takie jak Tamiza i Dunaj, pokrywała gruba warstwa lodu, co w dzisiejszych czasach jest rzadkością. Indie z powodu braku wiatrów monsunowych cierpiały letnie susze, a na południowym zachodzie obecnych Stanów Zjednoczonych (więcej o tym kraju) panowała wyjątkowo sucha pogoda.
„Mała epoka lodowcowa” w Europie trwała od około 1550 do 1880 roku. Następnie temperatura spadła do minimum.
Ostatnie 100 lat.
Klimat po 1880 r. stopniowo się ocieplał, aż do lat 40.-1950., kiedy średnie wskaźniki spadły o około 0,2-0,3°C.
Wraz z tym nastąpiły również zmiany w globalnym rozkładzie opadów, które są zauważalne poprzez przemieszczanie się stref klimatycznych (więcej o strefach klimatycznych) w kierunku północ-południe.
Oczywiście przyczyną coraz bardziej dotkliwych susz w strefie Sahelu było niewielkie przesunięcie w subtropikalnych obszarach wysokiego ciśnienia (zwanych również „końskimi szerokościami geograficznymi”).
W krajach Afryki Równikowej wzrosły opady, co również było z tym związane. Tak więc w Jeziorze Wiktorii poziom wody zaczął się podnosić, co groziło zalaniem osiedli przybrzeżnych.
Na podstawie obserwowanego globalnego ochłodzenia w połowie lat 70. naukowcy doszli do wniosku, że zbliża się nowa epoka lodowcowa.
Naukowcy uważali, że ostatnie 10 000 lat mogło być interglacjałem. Jednak stacje meteorologiczne na całym świecie w latach 1970-1980 odnotowały wzrost średnich miesięcznych temperatur.
Ale pod koniec lat osiemdziesiątych. stało się jasne, że od 1880 r. średnie miesięczne temperatury faktycznie wzrosły o około 0,5°C.
Wszystkiemu temu towarzyszyły niezwykłe wzorce pogodowe, w tym wczesne nadejście wiosny, łagodne zimy, cieplejsze lata, susze i sporadyczne silne burze. Wszystko to wskazuje na to, że klimat na Ziemi się ociepla.
Wielu naukowców uważa, że wszystkie te zmiany są spowodowane zanieczyszczeniem atmosfery.
Pył wulkaniczny.
Jakie są przyczyny zmian klimatycznych? Istnieje wiele różnych teorii na ten temat, ale naukowcy zgodzili się, że żadna z tych teorii nie wyjaśnia wielu zmian pogody.
Dryf kontynentalny jako taki nie ma krótkotrwałego wpływu na wzorce pogodowe, ale jego skutki (na przykład aktywność wulkaniczna) z pewnością mogą je zmienić.
Na przykład w 1883 roku, po najsilniejszej erupcji wulkanu Krakatau, cała planeta została otoczona welonem wulkanicznego pyłu. Pomogło to zmniejszyć ilość promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi.
W 1982 roku w Meksyku, w wyniku erupcji wulkanu El Chichon, do stratosfery trafiła ogromna chmura pyłu. Masa tej chmury to podobno 16 milionów ton.
Mniej ciepła słonecznego przedostało się na powierzchnię Ziemi, ale o ile mniej ciepła stała się ta, opinie naukowców różniły się.
Ale wydaje się oczywiste, że kiedy rozpoczyna się okres intensywnej aktywności wulkanicznej, powierzchnia planety ochładza się, jest to spowodowane akumulacją chmur ciepła.
Między 1750 a 1900 występowała wysoka aktywność wulkaniczna, która mogła spowodować „małą epokę lodowcową”.
Inne teorie dotyczą aktywności słonecznej. Jego energia zapewnia ruch mas powietrza planety i aktywnie wpływa na klimat.
Niektórzy naukowcy uważają, że duże zmiany w globalnym klimacie mogą być spowodowane wahaniami stałej słonecznej (ilości promieniowania słonecznego, które dostaje się do atmosfery).
Nachylenie osi Ziemi.
Teoria ta opiera się na zmianie kąta nachylenia osi Ziemi do płaszczyzny orbity obrotu wokół Słońca. Wiadomo, że oś Ziemi jest nachylona do płaszczyzny orbity pod kątem 23,5°. Ale wiadomo też, że ten kąt, ze względu na precesję - powolny ruch osi obrotu Ziemi (więcej o obrocie Ziemi) po okrągłym stożku, ulega zmianie.
Im większy kąt nachylenia, tym większe różnice między sezonem zimowym i letnim. Według ostatnich obliczeń naukowców zmiana nachylenia osi Ziemi w połączeniu ze zmianami orbity okołosłonecznej Ziemi może znacząco wpłynąć na klimat.
Interwencja człowieka w przyrodzie jest uważana za jeden z głównych czynników zmiany klimatu.
Gazy cieplarniane.
Kolejnym czynnikiem wpływającym na zmiany klimatu jest stały wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze. Dwutlenek węgla nazywany jest „gazem cieplarnianym”. Działa jak szkło szklarniowe – to znaczy przepuszcza ciepło Słońca przez atmosferę i zapobiega powrotowi nadmiaru w przestrzeń kosmiczną.
Bilans cieplny na Ziemi zawsze pomagał w utrzymaniu.
Jednak wraz ze wzrostem ilości gazów cieplarnianych coraz więcej promieniowania pochodzącego z powierzchni jest zatrzymywane przez atmosferę, a to nieuchronnie prowadzi do wzrostu temperatury.
Stężenie dwutlenku węgla w atmosferze przed 1850 rokiem wynosiło około 280 części na milion. Liczba ta wzrosła do około 345 do 1989 roku. A do połowy XXI wieku przewiduje się koncentrację około 400-600 części na milion.
Możliwe konsekwencje.
Co się stanie, jeśli ilość dwutlenku węgla będzie nadal rosła? Istnieje opinia, że podwojenie zawartości tego gazu doprowadzi do wzrostu średnich temperatur o 6°C, co oczywiście będzie miało bardzo poważne konsekwencje dla planety.
Dwutlenek węgla jest prawdopodobnie odpowiedzialny za około 2/3 wzrostu globalnego ocieplenia klimatu w ciągu ostatnich 100 lat. Ale inne gazy również odgrywają tu rolę.
Na przykład metan, który powstaje, gdy gnije roślinność. Przechwytuje 25 razy więcej ciepła niż dwutlenek węgla. Naukowcy uważają, że około 15% wzrostu temperatury jest spowodowane metanem, a kolejne 8% jest spowodowane sztucznymi gazami - chlorowanymi i fluorowanymi węglowodorami (CFC).
CFC.
CFC to gazy używane w puszkach aerozolowych, lodówkach i rozpuszczalnikach detergentów. Wykorzystywane są również w piance termoizolacyjnej.
Chociaż występują w niewielkich ilościach, CFC mają znaczący wpływ na ocieplenie, ponieważ zatrzymują 25 000 razy więcej ciepła niż dwutlenek węgla.
Ponadto freony niszczą warstwę ozonową na wysokości 15-35 km nad powierzchnią Ziemi. Nasza planeta jest chroniona cienką warstwą ozonową. Blokuje większość niebezpiecznego promieniowania ultrafioletowego ze słońca. A uwolnienie CFC do atmosfery doprowadziło do wyczerpania tej warstwy.
naukowców we wczesnych latach 80-tych. nad Antarktydą odkryto „dziurę ozonową”, a pod koniec tej samej dekady nad Oceanem Arktycznym pojawiła się mniejsza dziura.
Zubożenie warstwy ozonowej przyczynia się nie tylko do globalnego ocieplenia, ale także zwiększa szkodliwe skutki promieniowania ultrafioletowego, które grozi bardzo poważnymi konsekwencjami dla całego życia na Ziemi.
Prognozy.
Wzrost globalnej temperatury o 0,5°C w ciągu ostatnich 100 lat to na pierwszy rzut oka drobiazg. Jednak wielu naukowców uważa, że prawdziwą skalę globalnego ocieplenia kryją niższe temperatury spowodowane innymi czynnikami, takimi jak popiół wulkaniczny lub sztuczny pył pustynny.
Nie jest jeszcze możliwe dokładne przewidywanie zmian klimatycznych w przyszłości. Powodem tego jest niewystarczający monitoring środowiskowy i meteorologiczny.
Ale większość naukowców zgadza się, że chociaż kontynuowanie badań naukowych jest ważne, istnieje już wiele dowodów na globalne ocieplenie i potrzebne są pilne działania, aby uniknąć katastrofalnych konsekwencji dla planety jako całości i dla wszystkich form życia na Ziemi.
To są zmiany klimatyczne, które zaszły na naszej planecie w jej historii. Ziemia przeżyła kilka „epok lodowcowych”, a następnie ocieplenie, które w naturalny sposób wpłynęło na życie. A teraz znów jesteśmy u progu nowych zmian klimatycznych, a kiedy i jak to się stanie, nie wiemy, możemy tylko poczekać...
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
||
Od czasu powstania Ziemi z obłoku protoplanetarnego nastąpiły silne zmiany reżimu temperaturowego jej powierzchni. Po tym, jak bombardowanie Ziemi kawałkami materii protoplanetarnej prawie ustało, większość radioaktywnych izotopów pierwiastków uległa rozpadowi, zmniejszyło się rozpraszanie energii pływów (ze względu na oddalanie się Księżyca) i nastąpiło znaczne zróżnicowanie grawitacyjne materii ziemskiej, źródła ciepła stały się zbyt słabe, a główne czynniki wpływające na temperaturę całej powierzchni Ziemi jako całości, jedynie strumień energii słonecznej docierającej do Ziemi, a także warunki jej przejścia i wypromieniowany strumień przez atmosferę, pozostał. Tych. głównymi czynnikami były jedynie jasność słońca, przenoszenie promieniowania słonecznego przez atmosferę ziemską, a także efekt cieplarniany.
Jeśli przyjrzymy się, jak światło słoneczne i efekt cieplarniany zmieniały się na przestrzeni całej historii Ziemi, okazuje się, że światło słoneczne i efekt cieplarniany zmieniały się w różnych kierunkach – światło słoneczne stopniowo rosło, a efekt cieplarniany ogólnie zmniejszyła się (chociaż miała również wahania w krótszych okresach). Te wielokierunkowe procesy, po przejęciu głównej roli w kształtowaniu reżimu termicznego powierzchni Ziemi, umożliwiły utrzymywanie temperatur na powierzchni Ziemi w stosunkowo wąskim korytarzu, w którym możliwe jest życie biologiczne.
W początkowym momencie istnienia Ziemi, około 4,5 miliarda lat temu, jasność Słońca wynosiła około 1/3 obecnej wartości - wynika to z faktu, że chociaż gwiazda taka jak Słońce prawie się nie zmienia w stajni fazy jego istnienia, pewne powolne zmiany to wszystko to samo - wodór w jądrze stopniowo wypala się, a to prowadzi do bardzo powolnego, ale nadal zauważalnego stopniowego wzrostu jasności. Efekt cieplarniany na początkowych etapach istnienia Ziemi był bardzo silny - znaczne nagrzewanie się Ziemi w tamtym czasie na skutek opadania szczątków protoplanetarnych, wysoka radioaktywność i inne przyczyny wskazane na początku rozdziału, spowodowały potężne odgazowanie. wnętrza Ziemi przepływ dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych do atmosfery był wysoki i nie było skutecznych sposobów na ich usunięcie z atmosfery.
Ryż. Zmiany średniej globalnej temperatury powierzchni Ziemi, zawartości dwutlenku węgla i tlenu w atmosferze ziemskiej od archaiku do współczesności w najgrubszym przybliżeniu
Jeśli w katarcheanie stopiła się większa część powierzchni ziemi (energia kinetyczna zderzenia z opadającymi na powierzchnię kawałkami materii protoplanetarnej prawdopodobnie odgrywała tu szczególnie istotną rolę), to w pierwszej połowie archaiku temperatury na powierzchni miały już spadła do poziomu około 150 stopni Celsjusza, a nawet niżej, co w warunkach silnej atmosfery o wysokim ciśnieniu pozwoliło na kondensację pary wodnej. Obecność wody w stanie ciekłym uruchomiła mechanizmy geochemicznego, nieorganicznego mechanizmu usuwania dwutlenku węgla z atmosfery. W tym czasie temperatura spadła do około 70-90°C i utrzymywała się na tym poziomie prawie do końca Archaanu. Pod koniec Archaanu, około 2,5 miliarda lat temu, aktywność tektoniczna znacznie spadła, co zmniejszyło odgazowanie jelit. Przyspieszyło również usuwanie dwutlenku węgla z atmosfery. W rezultacie w ciągu zaledwie stu czy półtora miliona lat główne rezerwy dwutlenku węgla zostały usunięte z atmosfery i rozpoczęło się pierwsze w historii ziemi potężne zlodowacenie, zwane huronem. Trwało to ponad sto milionów lat, a średnia temperatura na powierzchni Ziemi na poziomie morza w tym czasie wynosiła mniej niż 10 °C. W przyszłości jednak nastąpiło pewne nagromadzenie dwutlenku węgla w atmosferze, a temperatury wzrosły, chociaż nie osiągnęły wartości archaicznych. Badania pokazują, że średnie temperatury dla większości proterozoiku wynosiły około 35-40°C. Jednak pod koniec proterozoiku na procesy usuwania dwutlenku węgla z atmosfery zaczął wpływać nowy, potężny czynnik.
W okresie około 900-600 milionów lat temu na Ziemi ponownie wystąpiła seria najsilniejszych zlodowaceń. Wydaje się, że były one spowodowane szerokim rozpowszechnieniem w tym czasie organizmów żywych zdolnych do fotosyntezy, a w warunkach bardzo dobrych do zakopywania materii organicznej (brak tlenu w głębinach oceanicznych) i usuwania dwutlenku węgla z atmosfery dla długi czas. Okresowa przemiana takich zlodowaceń była prawdopodobnie spowodowana usuwaniem przez biotę bardzo dużych ilości dwutlenku węgla z atmosfery, chłodzeniem i zlodowaceniem, a w końcu obumieraniem większości biomasy, co doprowadziło do silnego ograniczenia usuwania węgla dwutlenek z atmosfery, jego akumulacja w atmosferze znowu i znowu do ocieplenia i odrodzenia życia.
Ale na początku fanerozoiku, około 600 milionów lat temu, w atmosferze zgromadziło się już dużo tlenu, dodatkowo woda w głębinach oceanicznych była również nasycona tlenem, ze względu na połączenie czynników biologicznych i geochemicznych. W rezultacie uruchomiono również mechanizmy, które skutecznie zwracają część zakopanego węgla z materii organicznej z powrotem do atmosfery w postaci dwutlenku węgla. Tych. Skutecznie zaczęły działać również procesy utleniania zakopanej materii organicznej. Dzięki temu zmniejszyły się silne wahania zawartości dwutlenku węgla w atmosferze, a co za tym idzie efekt cieplarniany, a system klimatyczny stał się bardziej stabilny.
Ryż. a) Zmiany zawartości dwutlenku węgla w atmosferze (w wielokrotnościach obecnego stężenia), średniej temperatury globalnej, średniej temperatury tropikalnych szerokości geograficznych, a także wielkości zlodowacenia od początku fanerozoiku (około 600 mln lat temu) do chwili obecnej (Crowley, T.J. i Berner, R.A., 2001, CO2 and Climate change, Science 292: 870-872); b) wygładzone dane o zmianach temperatury od epok prekambryjskich do współczesności, wskazujące na określony korytarz temperaturowy.
Tak więc, począwszy od fanerozoiku, zmiany średniej globalnej temperatury jako całości stały się stosunkowo niewielkie, do 10-15 stopni. W zasadzie była to epoka cieplejsza w porównaniu z teraźniejszością, chociaż w tym czasie wystąpiły trzy zlodowacenia, które jednak nie osiągnęły skali zlodowaceń proterozoicznych. Są to zlodowacenia na pograniczu górnego ordowiku-dolnego syluru (460-420 mln lat temu), słabe zlodowacenie górnego dewonu (370-355 mln lat temu) oraz najpotężniejsze z nich perm-karbon. (350-230 mln lat temu) ), który rozpoczął się w karbonie. Wiążą się one ze wzrostem usuwania dwutlenku węgla z atmosfery, ze wzrostem przepływu pogrzebu węgla w tych okresach (co znajduje odzwierciedlenie choćby w nazwie okresu karbońskiego). Ponadto możliwe jest, że na fluktuacje klimatyczne o przybliżonych okresach 150-250 milionów lat (czyli na to, jak dużo przechodzi między wielkimi długimi zlodowaceniami) ma wpływ akumulacja zakopanego węgla w poprzednich epokach. Ze względu na ruch skorupy oceanicznej oraz zjawisko ciągłego nurkowania i przesuwania się niektórych płyt pod innymi (subdukcja), uwalnianie dwutlenku węgla i metanu do atmosfery przez wulkany jest modulowane rezerwami węgla zgromadzonymi na dnie oceanu w poprzednich epokach .
Po długiej, niemal stale ciepłej epoce mezozoicznej, temperatura znów zaczęła stopniowo spadać. Spadła również zawartość dwutlenku węgla w atmosferze – na początku kenozoiku była około pięciokrotnie wyższa niż w epoce nowożytnej.
Ryż. Zmiana średniej globalnej temperatury w erze kenozoicznej w ciągu ostatnich 65 milionów lat.
Opisując zmiany klimatyczne w stosunkowo zimnych epokach, należy podkreślić jedną szczególnie ważną okoliczność. Po tym, jak ogólny spadek temperatury osiągnął taką wartość, że w rejonie biegunów temperatura spadła dość blisko 0°C, aż do punktu zamarzania wody, wiele czynników zaczęło bardzo silnie wpływać na klimat Ziemi, które były ledwo zauważalne podczas ciepłe epoki. Dzieje się tak, ponieważ wtedy nawet niewielki wpływ wystarczy, aby w rejonach polarnych zaczęły tworzyć się czapy lodowe, co oznacza, że występuje zauważalne sprzężenie zwrotne między niewielkim początkowym ochłodzeniem a wzrostem albedo, co prowadzi do dalszego, już większego ochłodzenia. Tak więc w drugiej połowie eocenu, w związku z faktem, że Australia, która wcześniej była przyciśnięta blisko Antarktydy, oderwała się od tej ostatniej i zaczęła dryfować w kierunku równika, wokół Antarktydy zaczął tworzyć się prąd okołobiegunowy równoleżnikowy, który stał się przeszkodą w napływie ciepłych wód spływających z równika na Antarktydę, a to stało się impulsem do rozpoczęcia formowania się lądolodu antarktycznego. Później, już w miocenie, po tym jak Ameryka Południowa również oddaliła się od Antarktydy, ten prąd równoleżnikowy zamknął się, uformował całkowicie i całkowicie zablokował dostęp ciepła niesionego przez ocean na Antarktydę. W rezultacie, pomimo dalszego zmniejszania się efektu cieplarnianego, na Antarktydzie utworzyła się tak silna pokrywa lodowa.
Zauważalny był również wpływ budownictwa górskiego na klimat, który wpłynął już na cyrkulację atmosferyczną i przenoszenie ciepła przez atmosferę z równika do biegunów. Dotyczy to przede wszystkim budownictwa górskiego w Eurazji, w którym w kenozoiku ukształtował się znaczny pas górski od Pirenejów po Himalaje, co doprowadziło do pogorszenia przekazywania ciepła i wilgoci przez atmosferę w kierunku bieguna północnego.
Ponadto cykle Milankovitcha zaczęły silnie oddziaływać na klimat – okresowe zmiany parametrów orbity Ziemi, z okresami 23, 41 i 100 tys. lat. Cykle te determinują zmiany ilości energii słonecznej odbieranej przez różne strefy równoleżnikowe Ziemi w określonych porach roku. O ile w ciepłych epokach ich wpływ nie przekraczał 1 stopnia, to w zimnych epokach, po utworzeniu przynajmniej niewielkiej pokrywy lodowej, ich wpływ na średnią temperaturę planety zaczął wzrastać, a ostatecznie wzrósł kilkukrotnie.
Stało się tak przede wszystkim z powodu silnych sprzężeń zwrotnych między zmianami temperatury, obszarem zlodowacenia (a co za tym idzie wartością albedo) i zawartością pary wodnej w atmosferze nad zlodowaceniem (który jest głównym gazem cieplarnianym i zamarza nad pokrywą lodową, a w fakt, że współczesny efekt cieplarniany z pary wodnej przekracza aż 20 stopni!).
Nawiasem mówiąc, występowanie takich sprzężeń zwrotnych i silny wpływ pokrywy lodowej na lokalny klimat prowadzi do tego, że zmiany temperatury na dużych szerokościach geograficznych (jeśli występuje zlodowacenie) znacznie przekraczają zmiany temperatury w ciepłych szerokościach równikowych (jest jasne że ogólna różnica temperatur między równikiem a biegunem). Na przykład podczas przejścia między epoką lodowcową a względnym interglacjałem (takim jak obecny) średnia temperatura ciepłych regionów, w których nie było pokrywy lodowej, zmieniała się tylko o 1-2 stopnie Celsjusza, a zmiany w regionach polarnych były około 10 stopni i więcej (wahania na półkulach północnych były większe niż na południowej, ze względu na to, że nadal dochodziło do silnych zmian w cyrkulacji oceanicznej – przede wszystkim w przebiegu Prądu Zatokowego). A podczas globalnego przejścia od stanu z prawie całkowitym brakiem lodu do stanu epoki lodowcowej (podobnie jak epoki lodowcowe czwartorzędu) zmiany temperatury w regionach polarnych były jeszcze bardziej znaczące, sięgając kilkudziesięciu stopni.
Ryż. W ciepłych epokach, takich jak mezozoik, gradient temperatury między równikiem a biegunem wynosił około 15-20 stopni. W zimnych epokach, takich jak współczesna, kiedy powstawało zlodowacenie (najpierw w rejonach polarnych, z biegiem czasu rozprzestrzeniając się w kierunku niskich szerokości geograficznych), temperatura w rejonach polarnych spadła znacznie bardziej niż na równiku, o kilkadziesiąt stopni, podczas gdy na równika zmiany były tylko kilka stopni. Gradient temperatury między równikiem a biegunami wzrósł w tym samym czasie do 40-60 stopni.
Jak widać na poniższym rysunku, w ciągu ostatnich 5 milionów lat, wraz ze stopniowym spadkiem temperatury, wpływ cykli Milankovica silnie wzrósł (na tym rysunku wyraźnie widoczne są nałożone na nie cykle 100-kyr i 41-kyr). ), dzięki czemu przy ogólnym spadku temperatury wzrosła amplituda jej wahań .
Ryż. Zmiana temperatury w ciągu ostatnich 5 milionów lat według analizy izotopowej węglanów organicznych. Wahania temperatury podane są w odpowiedniku wahań temperatury w rejonach okołobiegunowych (tj. zauważalnie ostrzejsze niż średnia dla planety)
Najdokładniej znane są temperatury (przede wszystkim na dużych szerokościach geograficznych) oraz zawartość dwutlenku węgla i metanu w atmosferze w ciągu ostatnich kilkuset tysięcy lat. Wynika to z możliwości bezpośredniego pomiaru zawartości tych gazów w próbkach lodu pobranych z lądolodów Antarktyki i Arktyki; ponadto pomiary temperatury izotopów, dzięki dostępowi do pradawnego lodu, umożliwiają weryfikację i potwierdzenie danych analizy izotopowej uzyskanych ze złóż węglanowych.
Ryż. Zmiany temperatury i zawartości niektórych gazów cieplarnianych w ciągu ostatnich 160 tysięcy lat według danych z rdzeni lodowych.
Powyższy rysunek przedstawia zmianę temperatury i dwutlenku węgla w ciągu ostatnich 160 tysięcy lat. Jednocześnie zmiana temperatury dobrze odzwierciedla cykle Milanco (widoczne są nawet cykle 20-tysięczne). Wyraźnie widoczna jest również prawie synchroniczna zmiana zawartości dwutlenku węgla i temperatury. Jednocześnie zauważa się, że podczas przejścia z epoki zimnej do cieplejszej temperatura i zawartość dwutlenku węgla w atmosferze zmieniają się synchronicznie, a podczas przejścia odwrotnego zmiana stężenia dwutlenku węgla jest nieznacznie opóźniona w stosunku do zmiana temperatury.
Podobno w stosunkowo zimnych epokach, gdy sam efekt cieplarniany jest już niewielki (w porównaniu do ciepłych epok, jak mezozoik), a już istnieją centra zlodowacenia, klimat zaczyna silnie oddziaływać na czynniki Milankovitcha, a te same zaczynają zauważalnie modulować efekt cieplarniany spowodowany dwutlenkiem węgla i metanem. W końcu istnieją też sprzężenia zwrotne między zawartością dwutlenku węgla i metanu w atmosferze a temperaturą. Ze względu na wpływ tych ostatnich na naturalne zbiorniki, w których zachowane są gazy cieplarniane usuwane z atmosfery, powstają np. następujące zależności: wraz ze zmianą temperatury zmienia się rozpuszczalność dwutlenku węgla w wodzie, hydraty metanu mogą ulec zniszczeniu lub powstaniu , tempo emisji dwutlenku węgla i metanu do atmosfery zmienia się podczas niszczenia martwej materii organicznej (o tych i innych podobnych sprzężeniach będzie osobny rozdział). To może tłumaczyć opóźnienie spadku poziomu dwutlenku węgla w atmosferze w porównaniu ze spadkiem temperatury, który obserwuje się podczas ochładzania – w końcu przejście dwutlenku węgla z atmosfery do ochładzającego się oceanu (zimne wody mogą zawierać więcej dwutlenku węgla) wymaga dość długiego czasu (w tym z powodu iz rozpadem skał węglanowych, na uwolnienie jonów węglanowych i powstanie jonów wodorowęglanowych - i to są charakterystyczne czasy tysiącleci). Synchroniczny wzrost temperatury i zawartości dwutlenku węgla w atmosferze podczas ocieplenia może wynikać z silnego uwalniania dwutlenku węgla z bagien, które topiły się podczas cofania się lodowców oraz z ogólnej aktywacji procesów biologicznego rozkładu materii organicznej. A odwrotny rozkład jonów wodorowęglanowych w oceanie z rozdziałem na dwutlenek węgla i jony węglanowe już postępuje szybko.
Jednocześnie nie należy lekceważyć wpływu efektu cieplarnianego w zimnych epokach – znacznie potęguje on wahania temperatury. Przykładowo ocena wpływu gazów cieplarnianych w ostatnim cyklu klimatycznym na zmianę temperatury na Antarktydzie wynosi około 50%, tj. około 3 stopnie na 6 (amplitudy zmian lodowcowo-interglacjalnych) to zmiany temperatury spowodowane zmianami efektu cieplarnianego.
Ryż. Zmiany średniej rocznej temperatury w ciągu ostatnich 140 lat dla całego globu i zmiany średniej rocznej temperatury w ciągu ostatniego tysiąca lat dla półkuli północnej. Zmiany podane są w odchyleniach od średniej globalnej temperatury dla okresu 1960-1990.
Ryż. Zmiana emisji dwutlenku węgla z działalności człowieka w ciągu ostatnich 140 lat.
Ostatnio temperatura na powierzchni planety zaczęła gwałtownie i mocno rosnąć. Co więcej, jak widać z przedstawionych powyżej wykresów, wzrost temperatury dobrze zbiega się z emisją dwutlenku węgla z działalności człowieka. Jednocześnie należy zwrócić uwagę na lekkie ocieplenie w latach 30-40, które jest widoczne na wykresie. Ocieplenie to wiąże się nie tyle ze wzrostem zawartości dwutlenku węgla w atmosferze (wtedy było to jeszcze za mało), ale ze wzrostem przezroczystości atmosfery dla promieniowania słonecznego, a tym samym spadkiem albedo. czas. Faktem jest, że mniej więcej od lat 20. XX wieku przez kilka dziesięcioleci ustalono niską aktywność wulkaniczną, co doprowadziło do zmniejszenia napływu aerozoli odbijających światło słoneczne do atmosfery. Jednak aktywność wulkaniczna szybko wróciła do swojego poziomu, wzrosła ilość aerozoli w atmosferze, a dalsze ocieplenie było spowodowane wyłącznie przez gazy cieplarniane.
Szybkość zmian klimatycznych i wyjątkowość chwili obecnej
Jak widać z przedstawionych materiałów, zmiany średniej globalnej temperatury na Ziemi były zwykle dość powolne, z wahaniami około 1 stopnia lub więcej. Nawet najbardziej dramatyczne zmiany w cyklach Milankovitcha zachodziły w tempie około 1-1,5 °C na 10 tysięcy lat, a następnie na stosunkowo dużych szerokościach geograficznych, z pokrywą lodową (zmiana średnio na całej planecie jest kilkukrotnie mniejsza, ponieważ w niskich szerokościach geograficznych, równikowych, temperatura zmienia się bardzo mało). Obecnie zmiany średniej globalnej temperatury o około 1 °C zaszły w okresie około 100 lat, a zmiany przewidywane w modelach IPCC (IPCC) wynoszą kolejne 2-6 stopni w ciągu następnych 100 lat.
Jednocześnie w historii Ziemi nastąpiły gwałtowne zmiany klimatyczne. To prawda, że były one w większości raczej lokalne, nie rozprzestrzeniły się całkowicie na całą planetę. Tylko jedna rzecz jest znana z prawdziwie globalnych dramatycznych zmian klimatycznych w historii Ziemi - jest to maksimum termiczne w eocenie. Ale najpierw zajmijmy się lokalnymi zmianami.
W badaniu rdzeni lodowych Grenlandii w ciągu ostatnich kilkudziesięciu tysięcy lat odkryto gwałtowne wahania temperatury - w ciągu niespełna stulecia od bardzo zimnego stanu lokalny klimat Grenlandii ocieplił się o ponad 10 stopni, temperatura wzrosła do prawie nowoczesnych (choć również dość niskich) wartości.
Ryż. Zmiany temperatury w ciągu ostatnich 40 tysięcy lat w subpolarnych regionach półkuli północnej i południowej według analizy izotopowej rdzeni lodowych. Wyraźnie widoczne są ostre fluktuacje na półkuli północnej i ich praktycznie brak na półkuli południowej.
Gwałtowne zmiany temperatury w epoce „młodych dryów” i kilku wcześniejszych erach są zauważalne nie tylko na Grenlandii, ale także w Europie i wielu innych regionach półkuli północnej. Jednak na półkuli południowej zmiany te są prawie niezauważalne, a na Antarktydzie zupełnie ich nie ma (w epoce „młodych dryów” na Antarktydzie nastąpiła jednak również niewielka zmiana, która zaczęła się jednak 1000 lat wcześniej i była zauważalnie słabsza). Tak gwałtowne zmiany temperatury w regionie Północnego Atlantyku są związane z nagłymi zmianami Prądu Zatokowego, który przenosi ciepłe wody powierzchniowe z regionów równikowych do polarnych. Tak dramatyczne, ale stosunkowo lokalne zmiany mogą nastąpić w bardzo niedalekiej przyszłości, pod wpływem jeszcze mniej zauważalnych globalnych zmian klimatycznych.
Jak już wspomniano powyżej, w historii Ziemi znana jest dziś dość ostra globalna zmiana klimatu. Jest to maksimum termiczne w eocenie 55 milionów lat temu (patrz ostry szczyt na jednym z powyższych wykresów, gdzie przedstawiono wykres zmiany średniej globalnej temperatury w ciągu ostatnich 67 milionów lat). Zdarzenie to zaczęło się od gwałtownego i gwałtownego wzrostu temperatury, na przestrzeni kilku tysięcy lat ocieplenie na powierzchni oceanów wyniosło 8°C, wody głębokie o 6°C. A potem przywrócenie poprzedniego stanu zajęło około 200 tysięcy lat.
Ryż. Maksimum termiczne eocenu 55 milionów lat temu charakteryzowało się szybkim i znaczącym wzrostem temperatury powierzchni Oceanu Światowego i wód głębokich. Jednocześnie odnotowano również gwałtowny wzrost zawartości metanu w atmosferze.
Ta nagła zmiana jest związana z dużym uwalnianiem metanu do atmosfery z zapasów hydratów metanu, które uległy nagłemu rozkładowi, prawdopodobnie z powodu początku aktywności tektonicznej w obszarze jednego z dużych nagromadzeń hydratów metanu lub ze względu na zmianę prądów oceanicznych. Właśnie w tym czasie na dnie oceanu istniały już stosunkowo korzystne warunki do gromadzenia się hydratów metanu od około dziesięciu milionów lat - w końcu temperatura, a zwłaszcza głębokie wody, wyraźnie spadły pod koniec ery mezozoicznej. Umożliwiło to zgromadzenie zauważalnej ilości hydratów metanu. Pod wpływem siły zewnętrznej zaczęły być intensywnie niszczone, a następnie, pod wpływem silnego wpływu emisji metanu na efekt cieplarniany, same emisje i wynikające z nich ocieplenie przyczyniły się do dalszego niszczenia hydratów metanu aż do ich rezerw. zostały wyczerpane, a dopływ metanu do atmosfery z tego źródła nie ustał.
Taka sytuacja gwałtownego, a nawet ostrzejszego niż wtedy globalnego ocieplenia może się powtórzyć w najbliższej przyszłości – wszak przewidywane o kilka stopni ocieplenie od zwykłych antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych może już wpływać na warunki występowania hydratów metanu, może dobrze naruszają ich stabilność. A teraz zgromadziło się około dziesięciu razy więcej hydratów metanu niż do czasu termicznego maksimum eocenu.
Jestnastępnierija doczymamażeplenmits
Jak zmieniał się klimat na naszej planecie w poprzednich epokach historycznych.
Jednym ze sposobów, aby się o tym dowiedzieć, jest zbadanie składu dawnych warstw lodu.
Aleksey Gilyarov, profesor Katedry Ekologii Ogólnej Wydziału Biologii Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, opowiada o badaniach lodu na Antarktydzie
- Jak w zasadzie można dowiedzieć się czegoś o zmianach klimatycznych, które miały miejsce dawno temu?
Sposobów jest wiele, ale jednym z najbardziej ekscytujących i jednocześnie dokładnych jest analiza rdzeni lodowych, czyli kolumn lodu powstałych na Antarktydzie i Grenlandii, które wznoszą się na powierzchnię. W lodzie zawsze są pęcherzyki powietrza. Lód powstał z opadów atmosferycznych, które miały miejsce w czasie jego powstawania i przechwycił ówczesne powietrze. I mamy próbki powietrza w puszkach od wielu, wielu tysięcy lat. W 1999 roku w czasopiśmie Nature duży zespół autorów, w tym nasi rodacy, opublikował artykuł, w którym przedstawili dane z analizy kolumny lodowej wykonanej na rosyjskiej stacji Wostok. To wschodnia Antarktyda, region bardzo oddalony od wszystkich wybrzeży, więc sytuacja jest tam wyjątkowo ciężka - średnia roczna temperatura wynosi minus 55, a zimą dochodzi do minus 80.
- Opowiedz nam o metodzie pracy z rdzeniami lodowymi.
Lód osadza się warstwami. Pada śnieg, osadza się i tworzy lód. Lód to opady atmosferyczne zamarznięte na wiele, wiele, prawie milion lat. 800 tysięcy lat - najdłuższa kolumna na Antarktydzie. A podnosząc kolumnę tego rdzenia lodowego, możemy różnymi subtelnymi metodami określić zawartość dwutlenku węgla w tych małych pęcherzykach powietrza, które nas najbardziej interesują, metanu (także gazu cieplarnianego, którym też jesteśmy zainteresowani) i innych gazów , tlen i różne izotopy.
- Jak określa się wiek warstwy lodowej?
Wiek zależy od tempa osadzania się lodu. Znana jest prędkość, z jaką tworzy się lód, istnieje pewien model. Ponadto można również określić temperaturę. Aby to zrobić, nie pobiera się pęcherzyków powietrza, ale lód wokół tych pęcherzyków, a ten lód topi się i patrzą na stosunek zwykłego wodoru i deuteru - ciężkiego wodoru. Dzieje się tak, ponieważ cząsteczki ciężkiej wody, które kondensują się, aby opaść w postaci deszczu lub śniegu, wymagają mniej chłodzenia do kondensacji niż lżejsze. Cząsteczki zawierające deuter są odpowiednio cięższe, przy mniejszym chłodzeniu opadają już na ziemię. A te zawierające zwykły wodór są lżejsze, wymagają mocniejszego chłodzenia. W związku z tym zmieniając względną zawartość deuteru w kolumnie lodowej obserwujemy przebieg zmian temperatury.
- Jakie wyniki uzyskano na stacji Wostok?
Po pierwsze odkryto rytm, nie jest on bardzo wyraźny, niemniej jednak można wyróżnić największe wzrosty temperatury – mniej więcej raz na 100 tysięcy lat. Była to kolumna o długości około 3,5 kilometra - na Wostoku jest taka grubość lodu, a zatem lód ten powstał w ciągu 420 tysięcy lat. Mniej więcej raz na 100 tysięcy lat następuje gwałtowny wzrost temperatury - intensywne ocieplenie, a następnie - powolne ochłodzenie i dość długi okres bardzo chłodu. Potem znowu taki wzrost - i znowu długie chłodzenie. Z czym to się wiąże? Wiąże się to przede wszystkim z tzw. cyklami Milankovitcha.
Harmonogram badań rdzeni lodowych na stacji Wostok. U góry nad wykresami głębokość w metrach, u dołu czas w latach. Niebieski - zmiana stężenia dwutlenku węgla CO2, czerwony - zmiana temperatury. Szczyty czerwonej linii na wykresie to momenty maksymalnego ocieplenia.
Milutin Milanković (1879 - 1958) jest serbskim naukowcem, który zasugerował, że początek epok lodowcowych może być powiązany z regularnymi zmianami orbity Ziemi. Orbita staje się albo nieco bardziej wydłużona - elipsoidalna, albo bardziej okrągła; następnie zmienia się kąt nachylenia osi Ziemi do ekliptyki, co również dzieje się regularnie, ale z inną częstotliwością. W dodatku, jak taki wierzchołek, oś ziemi opisuje taki mały stożek. Wyobraź sobie bączek, bączek, który się zatrzymuje i zaczyna się kołysać w tę i z powrotem. Tutaj też Ziemia trochę „macha”. A te „chwiania się” albo stają się większe, albo mniejsze. I to też ze ściśle określoną częstotliwością. Dodanie wszystkich tych składników prowadzi do tego, że zmienia się rozkład promieniowania słonecznego padającego na Ziemię, a zatem zmienia się ilość ciepła.
- Kiedy nastąpiło najwcześniejsze globalne ocieplenie, o którym wiemy?
Ocieplenia te nie były silniejsze niż obecne – zdarzają się raz na 100 tysięcy lat. Sądząc po rdzeniu Wostok, ocieplenie nastąpiło około 400 tysięcy lat temu. Ale poprzednie były słabsze niż to, co dzieje się dzisiaj.
Niedawno, w 2004 r., w ramach projektu europejskiego uzyskano kolejny bardzo długi rdzeń lodowy w innym miejscu, około 500 kilometrów od stacji Wostok, na stacji Concordia Wspólnoty Europejskiej. Niestety nie bierzemy tam udziału, bardzo aktywni są tam Francuzi, Włosi i inni. Biorąc pod uwagę nasze doświadczenie, dość szybko przeszli przez grubość lodu do skalistej podstawy. A po przejściu około tych samych trzech i pół kilometra otrzymali przesunięcie w czasie przez prawie 800 tysięcy lat. Ponieważ jest tam bardziej sucho, panuje bardziej suchy klimat, spadły odpowiednio mniejsze opady, warstwy są cieńsze. Co godne uwagi, zaledwie w zeszłym roku wyniki te zostały również opublikowane w czasopiśmie Nature, a przez pierwsze ponad 400 tysięcy lat przebieg krzywej uzyskany na stacji Wostok został całkowicie potwierdzony.
- Dla wszystkich tych 800 tysięcy lat potwierdza cykliczność ocieplenia w 100 tysiącach lat?
W cyklu są przerwy. Jest, ale jest trochę zaburzony. A teraz to jest temat analiz i wnioskowań, co mogłoby przeszkadzać. Jedna rzecz jest jasna: Ziemia nie jest całkiem kulą, są kontynenty, są oceany i wcale nie są one równomiernie rozmieszczone, a wszystko to ma pewne korekty swojego ruchu.
Na otrzymanych wykresach obecne ocieplenie wygląda dokładnie tak, jak z okresowych ociepleń. Czy z tego wynika, że być może rola człowieka nie jest tu aż tak wielka?
Gdyby nie było działalności człowieka, ocieplenie nadal by występowało.
- Czy ocieplenie bez interwencji człowieka byłoby tym, co teraz widzimy?
To jest wielkie pytanie. Bo tak naprawdę nie było tak wysokich wartości stężenia dwutlenku węgla, jakie obserwujemy teraz od 700-800 tysięcy lat. Były w czasach starożytnych, ale w tym czasie nigdy nie były tak wysokie. Tempo wzrostu było również niezwykle wysokie w ciągu ostatnich 100 lat.
- Stężenie dwutlenku węgla w powietrzu i temperatura zmieniają się synchronicznie?
Tak, zmieniają się ściśle synchronicznie. Wykresy stężenia dwutlenku węgla i temperatury są po prostu równoległe. Pytanie jaka jest przyczyna, a jaki skutek? Faktem jest, że im cieplej, tym więcej CO2 zaczyna się uwalniać podczas rozpadu pozostałości organicznych i tak dalej. Dlatego procesy wzajemnie się wzmacniają, jest to pozytywna informacja zwrotna.
Nie tak dawno temu pojawił się raport z uniwersytetu na Florydzie, gdzie międzynarodowy zespół ekologów analizował stężenie CO2 w wiecznej zmarzlinie wokół bieguna północnego. Naukowcy doszli do wniosku, że wieczna zmarzlina zawiera więcej CO2 niż ziemska atmosfera. Czy można powiedzieć, że jest to specyficzna sytuacja tylko dla współczesnego globalnego ocieplenia, czy też była typowa w poprzednich okresach - 300 - 400 tysięcy lat temu?
Na biegunie północnym - lód morski, to zupełnie inna historia. Musisz wziąć lód, który leży na lądzie. O ile wiem z rdzeni lodowych, nigdzie nie osiągnięto tak wysokiego stężenia CO2. Inna sprawa, że teraz bardzo trudno powiedzieć, jak bardzo człowiek tak naprawdę wpływa na wzrost CO2 i ocieplenie. Ponieważ dokładnie znamy i określamy tylko dwie liczby. Określamy stężenie CO2, które jest obecnie obserwowane na różnych szerokościach geograficznych, w różnych punktach, nauczyliśmy się to dokładnie mierzyć. A poza tym wiemy, ile dwutlenku węgla emituje się w wyniku spalania paliw kopalnych, to też wiemy dość dokładnie. Tutaj wiemy na pewno tylko te dwie liczby, wszystkie inne liczby są obliczane. Gdyby cały dwutlenek węgla wytwarzany przez spalanie paliw kopalnych pozostał w atmosferze, stężenie byłoby znacznie wyższe. Jest poniżej. Kontaktuje się. Niezwykle trudno jest jednak określić miejsca wiązania lub, jak mówią geochemicy, pochłanianie węgla w atmosferze. Ponieważ w każdym naturalnym ekosystemie, w każdym lesie, stepie, zarówno wiązanie dwutlenku węgla w wyniku fotosyntezy roślin, jak i uwalnianie grzybów i bakterii w wyniku oddychania zachodzi jednocześnie. Zdarza się wszędzie. A zrozumienie, dokąd zmierzają te strumienie, jest bardzo trudnym zadaniem.
Nauka zgromadziła wiele informacji na temat zmian klimatu Ziemi w przeszłości, ale nie może powiedzieć prawie nic wiarygodnego o przyczynach, które spowodowały te zmiany.
Można uznać za udowodnione, że w całej historii Ziemi klimat zmieniał się wielokrotnie, a ogólnie było cieplej wiele milionów lat temu. Jednak już w ciągu ostatnich kilku milionów lat miały miejsce co najmniej cztery epoki lodowcowe ze znacznym ochłodzeniem klimatu w środkowych szerokościach geograficznych półkuli północnej, kiedy temperatura była o 5°C niższa od obecnej, a podczas w okresie interglacjalnym wzrosła o kilka stopni, pozostając w pierwszym okresie interglacjalnym kilka stopni poniżej swojej obecnej wartości, aw kolejnych dwóch - kilka stopni powyżej. W epokach lodowcowych znaczne obszary polarnych i umiarkowanych szerokości geograficznych półkuli północnej pokryte były lodem, a na obszarach wolnych od lodu klimat był znacznie ostrzejszy i bardziej suchy niż obecnie.
Spośród czterech epok lodowcowych najstarszym jest okres Gunz-Nebrasian (początek – ok. 1 mln lat temu, koniec – ok. 600 tys. lat temu), znany z lodowców, które pokryły tereny Europy Zachodniej, Kanady i części USA. Następnie lodowce cofnęły się, a po kilkuset tysiącach lat ocieplenia rozpoczęło się nowe zlodowacenie w Europie i Ameryce Północnej, które nazwano Mindelian-Oka-Kansasian (około 500-250 tysięcy lat temu). Potem przyszła wielka epoka interglacjalna z bardzo ciepłym klimatem na półkuli północnej, a następnie nowe, najbardziej intensywne zlodowacenie, rosyjsko-dnieprsko-lliński (około 200-100 tysięcy lat temu), podczas którego lodowce w Europie Wschodniej osiągnęły 48° N. cii. Nowe ocieplenie doprowadziło do cofnięcia się lodowców poza granice kontynentów Eurazji i Ameryki Północnej, ale wtedy zaczęło się kolejne, ostatnie, wielkie zlodowacenie – Wurm-Vistula-Valdai-Wisconsin, które zaczęło się około 75 tysięcy lat temu i zakończyło około 40 tysięcy lat temu. Ocieplenie, które zastąpiło ostatnie zlodowacenie, sięga już do naszych czasów. Maksimum osiągnęło na północnych szerokościach geograficznych w tzw. Epoce Wikingów (koniec przeszłości - początek obecnego tysiąclecia), kiedy imigranci ze Skandynawii - Wikingowie - dotarli na wolne od lodu wody Północnego Atlantyku, Islandii, Południa Grenlandia, a nawet Labrador i Nowa Fundlandia w Ameryce Północnej i zaczęli je zaludniać. Jednak w XII wieku pojawiły się pierwsze oznaki ustania ocieplenia, a w XV-XVII w. rozpoczęło się lekkie zlodowacenie, mała epoka lodowcowa, podczas której lód ponownie związał całą Grenlandię, lodowce Alp wszedł w doliny Europy Środkowej i spowodował bardzo surowe zimy w całej strefie umiarkowanej. Kolejne ocieplenie rozpoczęło się pod koniec XIX wieku.
Wahania klimatyczne w XX wieku
Obecność systematycznych obserwacji w dużej sieci stacji na obu półkulach Ziemi pozwala na uzyskanie pełnego obrazu zmian klimatycznych od początku stulecia do dnia dzisiejszego. Ocieplenie, które rozpoczęło się w XIX wieku, osiągnęło szczyt w latach 20. i 30. XX wieku i było najbardziej znaczące w Arktyce, gdzie temperatura powietrza zimą wzrosła o 5 °C na Grenlandii, a nawet o 8–9 °C na Svalbardzie. Lodowce cofały się wszędzie w Europie, Azji, Kanadzie, a pokrywa śnieżna w górach stała się wyższa. Na morzach arktycznych wyspy pokryte lodowcem skurczyły się, a niektóre z nich zniknęły całkowicie - na ich miejscu pozostały tylko podwodne brzegi. Na półkuli północnej granica wiecznej zmarzliny cofnęła się na północ, a powierzchnia lodu w morzach arktycznych zmniejszyła się o połowę. Wody w Morzu Barentsa i Oceanie Arktycznym ociepliły się o 1,5-2°C, co spowodowało szeroką migrację na północ ryb przemysłowych – dorsza, śledzia oraz rozszerzenie zasięgu ssaków i ptaków. Ocieplenie zanotowano również na półkuli południowej, czyli miało charakter globalny, choć nie było intensywne w średnich i niskich szerokościach geograficznych. W skali półkuli było to około pół stopnia. Pod koniec lat 40. ocieplenie zostało zastąpione lekkim ochłodzeniem, które jednak nie miało charakteru globalnego, w szczególności nie zaobserwowano go w Australii. Ale na półkuli północnej rozpoczął się początek lodowców i zwiększył się obszar lodu polarnego. Pod koniec lat pięćdziesiątych temperatura powietrza na powierzchni na półkuli północnej spadła poniżej średniej, ale w latach sześćdziesiątych ponownie nieznacznie wzrosła.
W latach 70. ponownie nastąpiło lekkie ocieplenie, które było niestabilne. Co obserwujemy teraz, nie można powiedzieć na pewno. W zależności od tego, ile stacji meteorologicznych na Ziemi należy uwzględnić w obliczeniach i jakiej metody obliczeniowej użyć, można uzyskać różne wyniki, wprost przeciwne w naturze. Niektórzy naukowcy są skłonni wierzyć, że ocieplenie trwa i klimat na Ziemi będzie stopniowo zbliżał się do tego, który panował w pliocenie. Inni, wręcz przeciwnie, uważają, że ocieplenie zakończyło się nieodwołalnie, a Ziemia stoi w obliczu nowego nadejścia lodu, w przededniu nowej epoki lodowcowej...
Możliwość dochodzenia do przeciwstawnych wniosków przy analizie tego samego materiału wskazuje na znikomość współczesnych zmian klimatycznych i brak ogólnie przyjętej metodologii ich oceny. Wahania klimatyczne, takie jak te, które mają miejsce obecnie, powtarzały się w stosunkowo niedawnej przeszłości. Okresy trwające 15-25 lat, każdy z ociepleniem i ochłodzeniem, zaobserwowano więcej niż raz w ciągu ostatnich trzech stuleci. Znana jest więc bardzo surowa zima 1739/40 w Europie, podobna do zimy 1978/79. Srogie zimy 1809, 1912, 1941/42, 1949/50, 1955/56, 1965/66 są pamiętne i odwrotnie, bardzo ciepłe zimy 1924/25, 1948/49, 1951/52, 1956/57 i 1975/76 . Ale wszystkie te fluktuacje miały charakter naturalny, nie były związane z ingerencją człowieka.