Pentru o lungă perioadă de timp, climatul Pământului a fluctuat din zece motive diferite, incluzând vobile orbitale, schimbările tectonice, schimbările evolutive și alți factori. Au scufundat planeta fie în epoca de gheață, fie în căldura tropicală. Cum se raportează la schimbările climatice antropice contemporane?
De-a lungul istoriei sale, Pământul a reușit să fie un bulgăre de zăpadă și o seră. Și dacă climatul s-a schimbat înainte de apariția omului, atunci de unde știm că suntem noi cei care suntem de vină pentru încălzirea accentuată pe care o observăm astăzi?
Parțial pentru că putem trasa o relație de cauzalitate clară între emisiile antropice de dioxid de carbon și o creștere de 1,28 grade Celsius a temperaturii globale (care, întâmplător, continuă) în perioada pre-industrială. Moleculele de dioxid de carbon absorb radiațiile infraroșii, astfel încât cantitatea lor în atmosferă crește, rețin mai multă căldură, care se evaporă de pe suprafața planetei.
În același timp, paleoclimatologii au făcut pași mari în înțelegerea proceselor care au dus la schimbările climatice în trecut. Iată zece cazuri de schimbări climatice naturale - în comparație cu situația actuală.
Cicluri solare
Scară: răcire cu 0,1-0,3 grade Celsius
Cronologie: scăderi periodice ale activității solare variază între 30 și 160 de ani, separate de câteva secole
Video promotional:
La fiecare 11 ani, câmpul magnetic solar se schimbă și odată cu acesta vin cicluri de 11 ani de luminozitate și întunecare. Dar aceste fluctuații sunt mici și afectează climatul Pământului doar nesemnificativ.
Mult mai importante sunt „minimele solare mari”, perioade de zece ani de scădere a activității solare care au apărut de 25 de ori în ultimii 11.000 de ani. Un exemplu recent, minimul Maunder, a avut loc între 1645 și 1715 și a determinat ca energia solară să scadă cu 0,04% -0,08% sub media actuală. Multă vreme, oamenii de știință au crezut că minimul Maunder ar fi putut provoca „mica epocă de gheață”, o clipă rece care a durat din secolul al XV-lea și al XIX-lea. Dar de atunci a apărut că a fost prea scurt și s-a întâmplat la momentul nepotrivit. Răcirea a fost cauzată cel mai probabil de activitatea vulcanică.
În ultima jumătate de secol, Soarele s-a întunecat ușor, iar Pământul se încălzește și este imposibil de asociat încălzirea globală cu un corp ceresc.
Sulf vulcanic
Scara: 0,6 - 2 grade Celsius
Perioada de timp: de la 1 la 20 de ani
În 539 sau 540 A. D. e. a existat o erupție atât de puternică a vulcanului Ilopango în El Salvador, încât penajul său a ajuns în stratosferă. Ulterior, veri reci, secetă, foamete și ciuma au devastat așezările din întreaga lume.
Erupțiile la scară ilopango aruncă picături reflectorizante de acid sulfuric în stratosferă, care ecranează lumina soarelui și răcește climatul. Drept urmare, gheața de mare se acumulează, mai multă lumină solară se reflectă în spațiu, iar răcirea globală se înrăutățește și mai mult timp.
În urma erupției Ilopango, temperatura globală a scăzut cu 2 grade pe parcursul a 20 de ani. Deja în era noastră, erupția Muntelui Pinatubo din Filipine în 1991 a răcit climatul global cu 0,6 grade timp de 15 luni.
Sulful vulcanic din stratosferă poate fi devastator, dar la scara istoriei Pământului, efectul său este minuscul și, de asemenea, tranzitoriu.
Fluctuații climatice pe termen scurt
Scara: până la 0,15 grade Celsius
Perioada de timp: de la 2 la 7 ani
Pe lângă condițiile meteorologice sezoniere, există și alte cicluri pe termen scurt care afectează și precipitațiile și temperatura. Cea mai semnificativă dintre acestea, El Niño sau Oscilația de Sud, este o schimbare periodică a circulației în Oceanul Pacific tropical pe o perioadă de doi până la șapte ani, care afectează precipitațiile în America de Nord. Oscilarea Atlanticului de Nord și Dipolul Oceanului Indian au un impact puternic regional. Ambele interacționează cu El Niño.
Interrelația acestor cicluri a împiedicat mult timp dovada că schimbarea antropică este semnificativă statistic și nu doar un alt salt în variabilitatea naturală. Dar de atunci, schimbările climatice antropice au trecut cu mult peste variabilitatea meteorologică naturală și temperaturile sezoniere. Evaluarea națională a climei din SUA din 2017 a concluzionat că „nu există dovezi concludente din observațiile care ar putea explica schimbările climatice observate de ciclurile naturale”.
Vibrații orbitale
Scara: aproximativ 6 grade Celsius în ultimul ciclu de 100.000 de ani; variază în funcție de timpul geologic
Cronometrare: cicluri obișnuite, suprapuse, de 23.000, 41.000, 100.000, 405.000 și 2.400.000 de ani
Orbita Pământului fluctuează atunci când Soarele, Luna și alte planete își schimbă pozițiile relative. Datorită acestor fluctuații ciclice, așa-numitele cicluri Milankovitch, cantitatea de lumină solară fluctuează la latitudinile medii cu 25%, iar schimbările climatice. Aceste cicluri au funcționat de-a lungul istoriei, creând straturi alternative de sedimente care pot fi văzute în roci și săpături.
În perioada Pleistocenului, care s-a încheiat în urmă cu aproximativ 11.700 de ani, ciclurile Milankovitch au trimis planeta într-una din epocile sale de gheață. Când schimbarea orbitei Pământului a făcut verii nordice mai calde decât media, straturile de gheață masive din America de Nord, Europa și Asia s-au topit; când orbita s-a schimbat din nou și verile au devenit din nou mai reci, aceste scuturi s-au întors. Deoarece oceanul cald dizolvă mai puțin dioxid de carbon, conținutul atmosferic a crescut și a căzut la unison cu oscilațiile orbitale, amplificându-și efectul.
Astăzi, Pământul se apropie de un alt minim de lumina soarelui nordic, așa că, fără emisiile de dioxid de carbon antropice, am intra într-o nouă eră de gheață în următorii 1.500 de ani.
Soare tânăr slab
Scara: niciun efect cumulativ al temperaturii
Cronologie: permanentă
În ciuda fluctuațiilor pe termen scurt, luminozitatea soarelui în ansamblu crește cu 0,009% pe milion de ani, iar de la nașterea sistemului solar în urmă cu 4,5 miliarde de ani a crescut cu 48%.
Oamenii de știință cred că din slăbiciunea soarelui tânăr ar trebui să rezulte că Pământul a rămas înghețat pentru toată prima jumătate a existenței sale. În același timp, paradoxal, geologii au descoperit pietre vechi de 3,4 miliarde de ani, formate în apă cu valuri. Clima neașteptat de caldă a Pământului timpuriu pare să se datoreze unor combinații de factori: eroziune mai mică a terenului, cer mai clar, zile mai scurte și o compoziție atmosferică particulară înainte ca Pământul să obțină o atmosferă bogată în oxigen.
Condițiile favorabile din a doua jumătate a existenței Pământului, în ciuda creșterii luminozității soarelui, nu conduc la un paradox: termostatul de intemperii al Pământului contracarează efectele luminii solare suplimentare, stabilizând Pământul.
Dioxid de carbon și termostat de intemperii
Scara: contracarează alte modificări
Cronologie: 100.000 de ani sau mai mult
Principalul regulator al climatului Pământului a fost mult timp nivelul dioxidului de carbon din atmosferă, deoarece dioxidul de carbon este un gaz persistent cu efect de seră care blochează căldura, împiedicând-o să se ridice de pe suprafața planetei.
Vulcanii, rocile metamorfice și oxidarea carbonului în sedimentele erodate emit toate dioxidul de carbon pe cer, iar reacțiile chimice cu roci silicate elimină dioxidul de carbon din atmosferă pentru a forma calcarul. Echilibrul dintre aceste procese funcționează ca un termostat, deoarece atunci când climatul se încălzește, reacțiile chimice sunt mai eficiente la îndepărtarea dioxidului de carbon, inhibând astfel încălzirea. Când clima se răcește, eficiența reacțiilor, dimpotrivă, scade, facilitând răcirea. În consecință, o perioadă lungă de timp, climatul Pământului a rămas relativ stabil, oferind un mediu locuibil. În special, nivelurile medii de dioxid de carbon au scăzut constant ca urmare a luminozității crescânde a Soarelui.
Cu toate acestea, este nevoie de sute de milioane de ani pentru a reacționa termostatul de intemperii la apariția dioxidului de carbon din atmosferă. Oceanele Pământului absorb și elimină excesul de carbon mai repede, dar chiar și acest proces durează milenii - și poate fi oprit, cu riscul de acidifiere a oceanelor. În fiecare an, arderea combustibililor fosili emite de aproximativ 100 de ori mai mult dioxid de carbon decât erupții vulcanilor - oceanele și intemperiile eșuează - deci clima se încălzește și oceanele se oxidează.
Schimbări tektonice
Scara: aproximativ 30 de grade Celsius în ultimii 500 de milioane de ani
Cronologie: milioane de ani
Mișcarea maselor terestre a scoarței terestre poate muta încet termostatul de intemperii într-o poziție nouă.
În ultimii 50 de milioane de ani, planeta a răcit, ciocnirea plăcilor tectonice împingând rocile reactive chimice precum bazaltul și cenușa vulcanică în tropicele umede calde, crescând rata reacțiilor care atrag dioxidul de carbon din cer. În plus, în ultimii 20 de milioane de ani, odată cu creșterea Himalaya, Anzilor, Alpilor și a altor munți, rata eroziunii s-a dublat mai mult, ceea ce a dus la o accelerare a intemperiilor. Un alt factor care a accelerat tendința de răcire a fost separarea Americii de Sud și Tasmaniei de Antarctica acum 35,7 milioane de ani. În jurul Antarcticii s-a format un nou curent oceanic și a intensificat circulația apei și a planctonului, care consumă dioxid de carbon. Drept urmare, ghețurile Antarcticii au crescut semnificativ.
Mai devreme, în perioadele Jurasicului și Cretaceului, dinozaurii au cutreierat Antarctica, deoarece fără aceste lanțuri muntoase, activitatea vulcanică crescută a menținut dioxidul de carbon la niveluri de aproximativ 1.000 de părți pe milion (până la 415 astăzi). Temperatura medie în această lume fără gheață a fost cu 5-9 grade Celsius mai mare decât în prezent, iar nivelul mării a fost cu 75 de metri mai mare.
Asteroid Falls (Chikshulub)
Scara: mai întâi se răcește cu aproximativ 20 de grade Celsius, apoi se încălzește cu 5 grade Celsius
Cronologie: secole de răcire, 100.000 de ani de încălzire
Baza de date cu impactul asteroizilor pe Pământ conține 190 de cratere. Niciunul dintre ei nu a avut un efect notabil asupra climatului Pământului, cu excepția asteroidului Chikshulub, care a distrus o parte din Mexic și a ucis dinozaurii în urmă cu 66 de milioane de ani. Simulările computerului arată că Chikshulub a aruncat suficientă praf și sulf în atmosfera superioară pentru a eclipsa lumina soarelui și a răci Pământul cu mai mult de 20 de grade Celsius, precum și a acidifica oceanele. A durat secole planeta pentru a reveni la temperatura anterioară, dar apoi s-a încălzit încă 5 grade din cauza intrării dioxidului de carbon din calcarul mexican distrus în atmosferă.
Modul în care activitatea vulcanică din India a afectat schimbările climatice și extincția în masă rămâne controversată.
Modificări evolutive
Scara: dependentă de eveniment, răcire cu aproximativ 5 grade Celsius în perioada ordoviciană târzie (acum 445 milioane de ani)
Cronologie: milioane de ani
Uneori, evoluția noilor specii de viață va reseta termostatul Pământului. Astfel, cianobacteriile fotosintetice, apărute în urmă cu aproximativ 3 miliarde de ani, au lansat procesul de terraformare, eliberând oxigen. Pe măsură ce s-au răspândit, oxigenul în atmosferă a crescut cu 2,4 miliarde de ani în urmă, în timp ce nivelul de metan și dioxid de carbon a scăzut brusc. De-a lungul a 200 de milioane de ani, Pământul s-a transformat în „bulgăre de zăpadă” de mai multe ori. Acum 717 milioane de ani, evoluția vieții oceanice, mai mare decât microbii, a declanșat o altă serie de bile de zăpadă - în acest caz, organismele au început să elibereze detritus în adâncimile oceanului, luând carbon din atmosferă și ascunzându-l la adâncimi.
Când primele plante terestre au apărut aproximativ 230 de milioane de ani mai târziu în perioada ordoviciană, au început să formeze biosfera pământului, îngropând carbon pe continente și extragând nutrienți din pământ - s-au spălat în oceane și au stimulat și viața acolo. Aceste schimbări par să fi dus la Epoca de Gheață, care a început în urmă cu aproximativ 445 de milioane de ani. Mai târziu, în perioada Devoniană, evoluția copacilor, însoțită de construcția montană, a redus în continuare nivelurile și temperaturile de dioxid de carbon și a început epoca de gheață paleozoică.
Provinciile mari igene
Scara: Încălzire între 3 și 9 grade Celsius
Cronologie: sute de mii de ani
Inundațiile continentale de lavă și magmă subterană - așa-numitele mari provincii ignee - au dus la mai mult de o extincție în masă. Aceste evenimente groaznice au dezlănțuit un arsenal de ucigași pe Pământ (inclusiv ploi acide, ceață acidă, otrăvire cu mercur și epuizare cu ozon) și, de asemenea, au dus la o încălzire a planetei, eliberând cantități uriașe de metan și dioxid de carbon în atmosferă - mai repede decât puteau. manevrați intemperiile termostatului.
În timpul catastrofei Perm în urmă cu 252 de milioane de ani, care a distrus 81% din speciile marine, magma subterană a dat foc cărbunelui sibian, a ridicat conținutul de dioxid de carbon din atmosferă la 8.000 de părți pe milion și a încălzit temperatura cu 5-9 grade Celsius. Maximul termic paleocen-eocen, un eveniment mai mic în urmă cu 56 de milioane de ani, a creat metan în câmpurile petroliere din Atlanticul de Nord și l-a trimis spre oră, încălzind planeta 5 grade Celsius și acidulând oceanul. Mai târziu, palmierii au crescut pe țărmurile arctice și aligatorii s-au așternut. Emisiuni similare de carbon fosil au avut loc în perioada târzie și în perioada jurasică timpurie - și s-au încheiat în încălzirea globală, în zonele moarte din ocean și în acidifierea oceanelor.
Dacă oricare dintre acestea vă sună familiar, se datorează faptului că activitățile antropice au astăzi consecințe similare.
Așa cum un grup de cercetători de extincție trișic-jurasic au remarcat în aprilie în Nature Communications, „Estimăm că cantitatea de dioxid de carbon emisă în atmosferă de fiecare puls magma de la sfârșitul Triassicului este comparabilă cu prognoza emisiilor antropice pentru secolul XXI.”
