10 eset antropogén fluktuáció a Föld éghajlatában

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

A Föld éghajlata hosszú ideig tíz különböző ok miatt ingadozott, köztük pályaingadozások, tektonikus eltolódások, evolúciós változások és egyéb tényezők. Jégkorszakban vagy trópusi hőségben süllyesztették el a bolygót. Hogyan kapcsolódnak ezek a kortárs antropogén klímaváltozáshoz?

Történelmileg a Föld hógolyóvá és üvegházzá vált. És ha az éghajlat az ember megjelenése előtt megváltozott, akkor honnan tudhatjuk, hogy mi vagyunk a hibásak a ma tapasztalható éles felmelegedésért?

Részben azért, mert egyértelmű ok-okozati összefüggést vonhatunk le az antropogén szén-dioxid-kibocsátás és a globális hőmérséklet 1,28 Celsius-fokos emelkedése között (amely egyébként folytatódik) az iparosodás előtti korszakban. A szén-dioxid molekulák elnyelik az infravörös sugárzást, így mennyiségük növekedésével a légkörben több hőt tartanak vissza, ami elpárolog a bolygó felszínéről.

Ugyanakkor a paleoklimatológusok nagy lépéseket tettek a múltban a klímaváltozáshoz vezető folyamatok megértésében. Íme tíz természetes klímaváltozás esete – a jelenlegi helyzethez képest.

Napciklusok

Skála:hűtés 0, 1-0, 3 Celsius-fokkal

Időzítés:a naptevékenység 30-160 évig tartó időszakos csökkenése, amelyet több évszázad választ el egymástól

11 évente változik a nap mágneses mezeje, és ezzel együtt 11 éves világító és elsötétülő ciklusok jönnek létre. De ezek az ingadozások kicsik, és csak jelentéktelen mértékben befolyásolják a Föld klímáját.

Sokkal fontosabbak a „nagy napminimumok”, a naptevékenység csökkenése tízéves periódusai, amelyek 25-ször fordultak elő az elmúlt 11 000 év során. Egy friss példa, a Maunder-minimum 1645 és 1715 között következett be, és a napenergia 0,04%-0,08%-kal a jelenlegi átlag alá csökkent. A tudósok sokáig úgy gondolták, hogy a Maunder-minimum előidézheti a "kis jégkorszakot", egy olyan hideget, amely a 15. és a 19. század között tartott. De azóta kiderült, hogy túl rövid volt, és rosszkor történt. A hideget nagy valószínűséggel vulkáni tevékenység okozta.

Az elmúlt fél évszázadban a Nap enyhén elsötétült, a Föld pedig felmelegszik, és lehetetlen összefüggésbe hozni a globális felmelegedést egy égitesttel.

Vulkáni kén

Skála:0, 6 - 2 Celsius-fokkal lehűl

Időzítés:1-20 éves korig

539-ben vagy i.sz. 540-ben e. az Ilopango vulkán olyan erős kitörése volt Salvadorban, hogy a csóva elérte a sztratoszférát. Ezt követően a hideg nyarak, a szárazság, az éhínség és a pestis pusztította a településeket szerte a világon.

Az Ilopangói léptékű kitörések tükröződő kénsavcseppeket dobnak a sztratoszférába, amelyek átvilágítják a napfényt és lehűtik az éghajlatot. Ennek eredményeként felhalmozódik a tengeri jég, több napfény verődik vissza az űrbe, és a globális lehűlés fokozódik és elhúzódik.

Az Ilopango kitörését követően a globális hőmérséklet 2 fokkal csökkent 20 év alatt. Már korszakunkban a Fülöp-szigeteken a Pinatubo-hegy kitörése 1991-ben 0,6 fokkal hűtötte le a globális klímát 15 hónapra.

A vulkáni kén a sztratoszférában pusztító lehet, de a Föld történetének léptékében a hatása kicsi és átmeneti.

Rövid távú éghajlati ingadozások

Skála:0, 15 Celsius fokig

Időzítés: 2-től 7 évig

A szezonális időjárási viszonyok mellett vannak más rövid távú ciklusok is, amelyek szintén befolyásolják a csapadékot és a hőmérsékletet. Ezek közül a legjelentősebb, az El Niño vagy a déli oszcilláció, a trópusi Csendes-óceán keringésének időszakos változása két-hét éven keresztül, amely hatással van az észak-amerikai csapadék mennyiségére. Az észak-atlanti oszcilláció és az Indiai-óceáni dipólus erős regionális hatással bír. Mindketten kapcsolatba lépnek az El Niñóval.

Ezeknek a ciklusoknak a kölcsönhatása régóta gátolja annak bizonyítását, hogy az antropogén változás statisztikailag szignifikáns, és nem csak egy újabb ugrás a természetes változékonyságban. De azóta az antropogén éghajlatváltozás messze túlmutat a természetes időjárási változékonyságon és az évszakos hőmérsékleteken. A 2017-es amerikai nemzeti éghajlat-értékelés arra a következtetésre jutott, hogy "a megfigyelési adatokból nincs meggyőző bizonyíték, amely megmagyarázhatná a megfigyelt éghajlatváltozást a természetes ciklusokkal".

Orbitális rezgések

Skála: körülbelül 6 Celsius-fok az elmúlt 100 000 éves ciklusban; a geológiai idő függvényében változik

Időzítés: szabályos, egymást átfedő ciklusok: 23 000, 41 000, 100 000, 405 000 és 2 400 000 év

A Föld pályája ingadozik, amikor a Nap, a Hold és más bolygók relatív helyzetüket megváltoztatják. Ezeknek a ciklikus ingadozásoknak, az úgynevezett Milankovitch-ciklusoknak köszönhetően a napfény mennyisége a középső szélességeken 25%-kal ingadozik, és az éghajlat megváltozik. Ezek a ciklusok a történelem során működtek, váltakozó üledékrétegeket hozva létre, amelyek kőzetekben és ásatásokban láthatók.

A mintegy 11 700 évvel ezelőtt véget ért pleisztocén korszakban a Milankovitch-ciklusok a bolygót az egyik jégkorszakba küldték. Amikor a Föld pályaeltolódása miatt az északi nyarak az átlagosnál melegebbek lettek, Észak-Amerikában, Európában és Ázsiában elolvadtak a hatalmas jégtáblák; amikor a pálya ismét eltolódott és a nyarak ismét hidegebbek lettek, ezek a pajzsok visszanőttek. Ahogy a meleg óceán kevesebb szén-dioxidot old fel, a légköri tartalom nőtt és csökkent az orbitális oszcillációkkal összhangban, felerősítve azok hatását.

Ma a Föld az északi napfény újabb minimumához közeledik, így az antropogén szén-dioxid-kibocsátás nélkül a következő körülbelül 1500 évben új jégkorszakba lépnénk.

Halvány fiatal nap

Skála: nincs teljes hőmérsékleti hatás

Időzítés: állandó

A rövid távú ingadozások ellenére a Nap fényessége összességében millió évenként 0,009%-kal, a Naprendszer 4,5 milliárd évvel ezelőtti születése óta pedig 48%-kal nőtt.

A tudósok úgy vélik, hogy a fiatal nap gyengeségéből az következik, hogy a Föld fagyott maradt létezésének teljes első felében. Ugyanakkor paradox módon a geológusok 3,4 milliárd éves kőzeteket fedeztek fel, amelyek hullámokkal járó vízben keletkeztek. Úgy tűnik, hogy a korai Föld váratlanul meleg éghajlata több tényező kombinációjának tudható be: kevesebb szárazföldi erózió, tisztább égbolt, rövidebb nappalok, és a légkör különleges összetétele, mielőtt a Föld oxigéndús légkört kapott.

A Föld létezésének második felében a kedvező körülmények a nap fényességének növekedése ellenére sem vezetnek paradoxonhoz: a Föld mállási termosztátja ellensúlyozza a további napfény hatásait, stabilizálja a Földet.

Szén-dioxid és időjárásálló termosztát

Skála: ellensúlyozza a többi változást

Időzítés: 100 000 év vagy tovább

A Föld éghajlatának fő szabályozója régóta a légkör szén-dioxid-szintje, mivel a szén-dioxid egy perzisztens üvegházhatású gáz, amely blokkolja a hőt, megakadályozva annak felemelkedését a bolygó felszínéről.

A vulkánok, a metamorf kőzetek és az erodált üledékekben a szén-oxidáció egyaránt szén-dioxidot bocsát ki az égboltba, a szilikát kőzetekkel való kémiai reakciók pedig eltávolítják a szén-dioxidot a légkörből, és mészkő keletkezik. E folyamatok közötti egyensúly termosztátszerűen működik, mert a klíma felmelegedésével a kémiai reakciók hatékonyabban távolítják el a szén-dioxidot, így lassítják a felmelegedést. Az éghajlat lehűlésével a reakciók hatékonysága éppen ellenkezőleg csökken, ami megkönnyíti a lehűlést. Következésképpen a Föld éghajlata hosszú időn keresztül viszonylag stabil maradt, lakható környezetet biztosítva. Különösen az átlagos szén-dioxid szint csökkent folyamatosan a Nap fényességének növekedése következtében.

Azonban több száz millió évnek kell eltelnie ahhoz, hogy az időjárásálló termosztát reagáljon a légkörben fellépő szén-dioxid-lökésre. A Föld óceánjai gyorsabban szívják fel és távolítják el a felesleges szenet, de még ez a folyamat is évezredekig tart – és megállítható, az óceánok elsavasodásának veszélyével. A fosszilis tüzelőanyagok elégetése évente körülbelül 100-szor több szén-dioxidot bocsát ki, mint a vulkánok kitörése – az óceánok és az időjárási viszonyok tönkremennek –, így az éghajlat felmelegszik, az óceánok pedig elsavasodnak.

Tektonikus eltolódások

Skála: körülbelül 30 Celsius-fok az elmúlt 500 millió évben

Időzítés: évmilliók

A földkéreg szárazföldi tömegeinek mozgása lassan új pozícióba helyezheti az időjárási termosztátot.

Az elmúlt 50 millió évben a bolygó lehűl, a tektonikus lemezütközések során kémiailag reakcióképes kőzeteket, például bazaltot és vulkáni hamut löktek a meleg, párás trópusokba, megnövelve a szén-dioxidot az égből vonzó reakciók sebességét. Ezenkívül az elmúlt 20 millió év során a Himalája, Andok, Alpok és más hegyek emelkedésével az erózió mértéke több mint kétszeresére nőtt, ami az időjárás felgyorsulásához vezetett. Egy másik tényező, amely felgyorsította a lehűlési trendet, Dél-Amerika és Tasmánia elszakadása az Antarktisztól 35,7 millió évvel ezelőtt. Új óceáni áramlat alakult ki az Antarktisz körül, ami felerősítette a víz és a szén-dioxidot fogyasztó plankton keringését. Ennek eredményeként az Antarktisz jégtakarói jelentősen megnőttek.

Korábban, a jura és a kréta korszakban dinoszauruszok kóboroltak az Antarktiszon, mert e hegyláncok nélkül a megnövekedett vulkáni tevékenység körülbelül 1000 ppm körüli szinten tartotta a szén-dioxidot (ma 415). Az átlaghőmérséklet ebben a jégmentes világban 5-9 Celsius-fokkal volt magasabb a jelenleginél, a tenger szintje pedig 75 méterrel volt magasabb.

Kisbolygó-vízesés (Chikshulub)

Skála: először körülbelül 20 Celsius-fokkal lehűl, majd 5 Celsius-fokkal felmelegszik

Időzítés: évszázados lehűlés, 100 000 év felmelegedés

A Földet ért aszteroida becsapódások adatbázisa 190 krátert tartalmaz. Egyiknek sem volt észrevehető hatása a Föld éghajlatára, kivéve a Chikshulub aszteroidát, amely 66 millió évvel ezelőtt elpusztította Mexikó egy részét és megölte a dinoszauruszokat. Számítógépes szimulációk azt mutatják, hogy Chikshulub elegendő port és ként szórt a felső légkörbe ahhoz, hogy elhomályosítsa a napfényt, és több mint 20 Celsius-fokkal lehűtse a Földet, és savanyítsa az óceánokat. A bolygónak évszázadok kellett ahhoz, hogy visszatérjen korábbi hőmérsékletére, de aztán további 5 fokot melegedett fel a megsemmisült mexikói mészkőből a légkörbe jutó szén-dioxid miatt.

Továbbra is ellentmondásos, hogy a vulkáni tevékenység Indiában hogyan befolyásolta az éghajlatváltozást és a tömeges kihalást.

Evolúciós változások

Skála: eseményfüggő, körülbelül 5 Celsius-fokkal lehűlés a késő ordovíciumban (445 millió évvel ezelőtt)

Időzítés: évmilliók

Néha az új életfajok kialakulása visszaállítja a Föld termosztátját. Például a fotoszintetikus cianobaktériumok, amelyek körülbelül 3 milliárd éve keletkeztek, elindították a terraformáló folyamatot, oxigén felszabadulását. Ahogy elterjedtek, 2,4 milliárd éve nőtt a légkör oxigéntartalma, miközben a metán és a szén-dioxid szintje meredeken csökkent.200 millió év alatt a Föld többször is "hógolyóvá" változott. 717 millió évvel ezelőtt a mikrobáknál nagyobb óceáni élet evolúciója újabb hógolyókat indított el – ebben az esetben, amikor az élőlények törmeléket kezdtek engedni az óceánok mélyére, elvonva a szenet a légkörből, és elrejtve azt a mélyben.

Amikor a legkorábbi szárazföldi növények megjelentek körülbelül 230 millió évvel később, az ordovícium-korszakban, elkezdték kialakítani a föld bioszféráját, eltemetve a szenet a kontinenseken, és kivonják a tápanyagokat a szárazföldről – bemosódtak az óceánokba, és ott is serkentették az életet. Úgy tűnik, ezek a változások vezettek a jégkorszakhoz, amely körülbelül 445 millió évvel ezelőtt kezdődött. Később, a devon korszakban a fák fejlődése a hegyépítéssel párosulva tovább csökkentette a szén-dioxid szintjét és hőmérsékletét, és megkezdődött a paleozoikus jégkorszak.

Nagy magmás tartományok

Skála: 3-9 Celsius-fok között melegszik fel

Időzítés: több százezer év

A láva és a föld alatti magma kontinentális áradásai – az úgynevezett nagy magmás tartományok – nem egy tömeges kihalást eredményeztek. Ezek a szörnyű események gyilkosok arzenálját szabadították fel a Földön (beleértve a savas esőt, a savas ködöt, a higanymérgezést és az ózonréteg leromlását), és a bolygó felmelegedéséhez is vezettek, hatalmas mennyiségű metánt és szén-dioxidot juttatva a légkörbe – gyorsabban, mint ők. képes kezelni a termosztát időjárását.

A 252 millió évvel ezelőtti permi katasztrófa során, amely a tengeri fajok 81%-át elpusztította, a földalatti magma felgyújtotta a szibériai szenet, 8000 ppm-re emelte a légkör szén-dioxid-tartalmát, és 5-9 Celsius-fokkal melegedett fel a hőmérséklet. A paleocén-eocén termikus maximum, egy kisebb esemény 56 millió évvel ezelőtt, metánt hozott létre az Atlanti-óceán északi részén található olajmezőkön, és az ég felé juttatta, 5 Celsius-fokkal felmelegítve a bolygót, és elsavasítja az óceánt. Ezt követően pálmafák nőttek a sarkvidéki partokon, és aligátorok sütkéreztek. Hasonló fosszilis szén-kibocsátás történt a triász végén és a korai jura korszakban – és a globális felmelegedéssel, az óceánok holt zónáival és az óceán elsavasodásával végződött.

Ha ezek közül bármelyik ismerősnek hangzik, az azért van, mert az antropogén tevékenységek manapság hasonló következményekkel járnak.

A triász-jura korszak kihalással foglalkozó kutatóinak egy csoportja áprilisban a Nature Communications folyóiratban megjegyezte: "Becslésünk szerint a triász végén minden magmaimpulzus által a légkörbe kibocsátott szén-dioxid mennyisége összevethető az antropogén eredetű kibocsátások előrejelzésével. 21. század."