6 czerwca 2016, 10:05

Skąd brały się zmiany klimatyczne przed erą przemysłową?

Pytanie, które często pojawia się w komentarzach pod naszymi artykułami dotyczy tego, skąd brały się zmiany klimatu, zanim rozwinął się przemysł, a więc co za nie odpowiadało w czasach, gdy człowiek nie emitował olbrzymich ilości dwutlenku węgla.

Kontynuujemy cykl artykułów, w przystępny sposób wyjaśniających problem zmian klimatycznych. Na Wasze pytania, które możecie zamieszczać w sekcji komentarzy, wspólnie odpowiemy wraz z ekspertami z zakresu fizyki atmosfery, którzy na co dzień badają przyczyny i skutki globalnego ocieplenia i zjawisk z nim powiązanych... Przeczytaj poprzednie wywiady

Na dziewiąte pytanie odpowie Marcin Popkiewicz, analityk megatrendów, ekspert i dziennikarz zajmujący się powiązaniami w obszarach gospodarka-energia-zasoby-środowisko. Autor bestsellerów "Świat na rozdrożu" i "Rewolucja energetyczna. Ale po co?". Redaktor portali ziemianarozdrozu.pl i naukaoklimacie.pl. Przewodniczący polskiego oddziału ASPO (Association for the Study of Peak Oil) i członek rady programowej INSPRO. Laureat "Dobromira Roku 2013" oraz głównej nagrody "Dziennikarze dla klimatu" 2015.

  Pytanie, które często pojawia się w komentarzach pod naszymi artykułami dotyczy tego, skąd brały się zmiany klimatu, zanim rozwinął się przemysł, a więc co za nie odpowiadało w czasach, gdy człowiek nie emitował olbrzymich ilości dwutlenku węgla.

Marcin Popkiewicz: W minionych setkach tysięcy lat klimat Ziemi doświadczał długich okresów lodowcowych przerywanych przez stosunkowo krótkie okresy ciepłe, tak zwane interglacjały. Cyklem tym sterują niewielkie zmiany orbity i ustawienia osi obrotu Ziemi, spowodowane oddziaływaniem innych planet, znane pod nazwą cykli Milankovicia.

Cykle Milankovicia można podzielić na trzy składowe. Pierwszą są zmiany kształtu orbity - czasem jest bardziej kołowa, a czasem bardziej eliptyczna. Drugą są zmiany kąta nachylenia osi ziemskiej od 22,1 stopnia do 24,5 stopnia i z powrotem. Trzecia polega na tym, że oś obrotu Ziemi w ciągu 26 tysięcy lat oś zakreśla w przestrzeni stożek.


Trzy główne zmiany orbitalne.

Związane z cyklami orbitalnymi zmiany w ilości energii docierającej do powierzchni Ziemi są w skali roku mniejsze niż 0,2 procenta i same w sobie nie mogłyby spowodować ani epoki lodowej ani interglacjału. Powodują jednak duże zmiany w ilości energii otrzymywanej w kolejnych porach roku przez niezwykle wrażliwy obszar, jakim jest Arktyka.

Kiedy podczas lata na półkuli północnej Ziemia jest bliżej Słońca i jest do niego maksymalnie zwrócona półkulą północną, lata w Arktyce są ciepłe, przez co lód topnieje, z roku na rok cofając się i odsłaniając coraz więcej ciemnej powierzchni, pochłaniającej dzięki temu jeszcze więcej energii - co prowadzi do dalszego wzrostu temperatury.

Sytuacja taka odpowiada ciepłym okresom interglacjalnym. Z kolei wtedy, gdy podczas lata na półkuli północnej Ziemia jest dalej od Słońca, a nachylenie osi obrotu jest mniejsze, lata w Arktyce są chłodne, a lądolód rok po roku przyrasta.


Lato na półkuli północnej. Źródło: adaptacja z Wikipedii.

Zmiany w Arktyce to tylko początek kilkuetapowego procesu globalnej zmiany klimatu. Prześledźmy ten proces na przykładzie wychodzenia z epoki lodowcowej:

1. Zmiany orbity Ziemi, powodujące większe nasłonecznienie Arktyki latem, wywołują początkowo ocieplenie w tym rejonie (ostatnie rozpoczęło się 19 tysięcy lat temu).

2. Ocieplenie Arktyki powoduje, że topnieją duże ilości lodu i północnego Atlantyku trafia wielka ilość słodkiej wody.

3. Napływ słodkiej wody zaburza cyrkulację termohalinową (krążenie wody powodowane różnicami w jej temperaturze i zasoleniu) w Atlantyku, powodując zmniejszenie ilości ciepła przenoszonego z półkuli południowej na północną. Zaczynają się ogrzewać oceany na półkuli południowej (rozpoczęło się to 18 tysięcy lat temu).

4. W miarę jak Ocean Południowy się ociepla, rozpuszczalność dwutlenku węgla (CO2) w wodzie maleje a CO2 jest oddawany do atmosfery. Duże ilości dwutlenku węgla są uwalniane z głębi oceanów (rozpoczęło się to 17,5 tysiąca lat temu).

5. Dwutlenek węgla z Oceanu Południowego rozprzestrzenia się w atmosferze, dzięki czemu ocieplenie przenosi się także na północ. Potwierdzają to badania osadów morskich i rdzeni lodowych.

6. Rosnąca ilość CO2 w atmosferze powoduje wzmocnienie efektu cieplarnianego i - w rezultacie - ocieplenie całej planety.

W sumie, ponad 90 procent wzrostu temperatur podczas wychodzenia z epok lodowych następuje dopiero po wzroście atmosferycznej koncentracji CO2.

Zmiany poziomu morza

Kiedy 20 tysięcy lat temu znaczną część półkuli północnej, w tym także północną Polskę, przykrywał potężny lądolód, średni światowy poziom morza był niższy o ponad 120 metrów.

Było tak, ponieważ podczas epok lodowcowych tworząca lądolód zamarznięta woda była "wyciągnięta" z oceanów, w których poziom wody w związku z tym był znacząco niższy, a kontynenty rozciągały się na obecny szelf kontynentalny - pomiędzy Azją a Ameryką istniał pomost lądowy, Malaje były połączone z Sumatrą i Borneo, Wyspy Brytyjskie z Europą, a Australia z Nową Gwineą.


Ziemia podczas maksimum ostatniej epoki lodowcowej. Źródło: USGS.

Gdy lądolód zaczął się rozpadać, woda z niego trafiła do oceanów, podnosząc ich poziom. Około 14 tysięcy lat temu przez kilkaset lat wody podnosiły się o 5 metrów na stulecie czyli o 1 metr co 20 lat.

Gdzie jesteśmy teraz?

Znany nam klimat to właśnie klimat interglacjału, trwającego od około 10 tysięcy lat i zwanego holocenem. W tym okresie klimat Ziemi był relatywnie stabilny: nie przesuwały się strefy klimatyczne, pustynie, rzeki i obszary nadające się pod uprawę, nie zmieniał się też poziom mórz - dzięki temu mogliśmy osiedlić się, budować miasta i porty bez szczególnej obawy o to, że dogodne do zamieszkania miejsca przestaną takimi być.

Dzięki badaniu powietrza uwięzionego w rdzeniach lodowych oraz innych danych pośrednich, możemy porównać współczesne temperatury oraz koncentracje dwutlenku węgla w atmosferze z tymi z ostatnich kilkuset tysięcy lat.

Jak widać na wykresie poniżej, od około 5 tys. lat Ziemia zaczęła się powoli wychładzać w kolejnym cyklu orbitalnym. Jednak od dziewiętnastego wieku, w związku z masowanym spalaniem paliw kopalnych przez człowieka, stężenie CO2 w atmosferze wzrosło o blisko 50 procent i rośnie coraz szybciej. W związku z tym około 150 lat temu trend łagodnego spadku temperatury zatrzymał się, a następnie gwałtownie odwrócił.


Zmiany globalnej temperatury i koncentracji atmosferycznej CO2 w ostatnich 425 tysiącach lat. "0" odpowiada 1850 n.e. Pokazane dane nie obejmują ostatnich zmian klimatu. Źródło: Hansen, 2005, jasnym kolorem dodane późniejsze zmiany stężenia CO2 i temperatury.

Znajomość fizyki i historii klimatu pozwala nam także powiedzieć, że temperatura "nie nadąża" za zmianami koncentracji CO2 i nawet gdyby ta ostatnia przestała z jakiegoś powodu rosnąć, oczekiwalibyśmy jeszcze trwającego jakiś czas ocieplenia. W kolejnych dekadach i stuleciach nie czeka więc nas ochłodzenie, lecz wzrost temperatur. W związku ze wzrostem temperatury obserwujemy obecnie najszybszy od tysiącleci wzrost światowego poziomu morza.

A co było, zanim zaczęły się epoki lodowcowe?

Epoki lodowcowe przeplatane okresami interglacjalnymi są elementem klimatu naszej planety od niecałych 3 milionów lat. Wcześniej średnia temperatura powierzchni Ziemi była wyższa o 2-3 stopnie od znanej nam z holocenu, było więc zbyt ciepło, by lądolód w Arktyce miał szansę rozszerzać się na niższe szerokości geograficzne.

W tym cieplejszym klimacie mniejsze były też lądolody, w wyniku czego światowy poziom morza był wyższy o 20-30 metrów. Dziesiątki milionów lat temu klimat bywał jeszcze cieplejszy, tak, że na Ziemi w ogóle nie było lądolodów; bywał też znacznie zimniejszy, tak, że lądolody dochodziły do równika. O tym, dlaczego tak było, opowiemy w jednym z następnych artykułów.

Źródło:

autopromocja

Pozostałe wiadomości

miniatura

Pogoda na żywo: Śledź na bieżąco, gdzie są teraz burze

Dzisiaj, 19:19

Przez całą dobę, na żywo, monitorujemy to, co dzieje się w pogodzie w Polsce i na całym świecie. Jeśli w Waszej okolicy zdarzyło się coś ciekawego, czym chcecie się podzielić z innymi, to wysyłajcie do nas zdjęcia, filmiki i informacje. Z nami będziecie na bieżąco!

miniatura

Nadchodzą ulewy, które mogą prowadzić do dużych podtopień

Dzisiaj, 11:08

Pierwsza połowa tygodnia zapowiada się wyjątkowo deszczowo. Z jednej strony przelotne ulewy związane z burzami, a z drugiej wielogodzinne ulewy. W obu przypadkach mogą one prowadzić do podtopień o dużym zasięgu. Gdzie sytuacja będzie najtrudniejsza?

miniatura

W Rzymie kończy się woda. Ostatnio tak było w czasie wojny

Dzisiaj, 10:25

Za tydzień mieszkańcom Rzymu przyjdzie się zmierzyć z problemem, jakiego nie doświadczyli od czasów drugiej wojny światowej. Z powodu fali upałów i suszy grożą im przerwy w dostawach wody przez wiele godzin dziennie. A to dopiero początek kryzysu.

miniatura

Co się dzieje z drzewem, gdy uderzy w nie piorun?

Wczoraj, 11:25

W sieci nie brakuje amatorskich filmików, na których widoczny jest moment uderzenia pioruna w drzewo. Jednak z pewnością jeszcze nie widzieliście tego, co dzieje się tuż po takim uderzeniu. Jak gigantyczna energia wpływa na drzewo? Zobaczcie sami.

miniatura

Niespokojny weekend z powodu burz i ulew. Gdzie tym razem?

22 lipca 2017, 11:21

Nie mamy co liczyć na przynajmniej kilka dni z rzędu ze słoneczną i suchą pogodą. Przyczyną są wciąż wędrujące nad nami fronty atmosferyczne, które przynoszą burze i ulewy. W ten weekend znów będzie niespokojnie. W których regionach najbardziej?

Komentarze

Dodaj komentarz

Andrzej | 2016-06-06, 13:53

Super

Dzięki za informacje.