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: Najnowsze wieści przez całą dobę

Dzisiaj, 11:06

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

Czy kultowy film "Wodny świat" okaże się proroczy?

Dzisiaj, 10:03

Naukowcy nie spodziewali się, że wzrost poziomu wody w oceanach będzie następować tak gwałtownie. Obecnie jest ono aż trzykrotnie większe niż jeszcze pod koniec ubiegłego wieku. Co to może oznaczać dla miast położonych nad brzegami mórz i oceanów?

miniatura

Znów będzie gorąco. Temperatura może przekraczać 30 stopni

Dzisiaj, 09:00

Najpierw upał wlał się do Hiszpanii, właśnie teraz jest we Francji, a niebawem dotrze do Niemiec, a stamtąd do Polski. Termometry znów mogą pokazać 30 stopni w cieniu. Gdzie tym razem będzie najcieplej, a gdzie na upał nawet nie ma co liczyć?

miniatura

Niebawem dnia zacznie ubywać. Kiedy to się stanie?

Dzisiaj, 08:13

Co dobre, nie trwa wiecznie. Uwielbiamy, kiedy dni są długie, a noce krótkie, bo sprzyja to większej aktywności poza domem. Jednak już niedługo stanie się nieuniknione, dzień zacznie się skracać i tak też będzie przez następne pół roku.

miniatura

Czyste powietrze będzie nas kosztować setki miliardów

Wczoraj, 12:02

Walka ze smogiem nie ogranicza się jedynie do wymiany starych pieców węglowych, lecz również dostosowywania elektrociepłowni to coraz bardziej restrykcyjnych norm ustalanych przez Komisję Europejską. Wszyscy za to zapłacimy nawet setki miliardów złotych.

Komentarze

Dodaj komentarz

Andrzej | 2016-06-06, 13:53

Super

Dzięki za informacje.