Hladina oxidu uhličitého v atmosfére je dnes pravdepodobne vyššia ako kedykoľvek predtým za posledné 3 milióny rokov. Podľa nového výskumu by toto zvýšenie hladiny oxidu uhličitého, skleníkového plynu, mohlo priniesť teploty, ktoré sa počas celého časového obdobia nevideli.
Vedci štúdie použili počítačové modelovanie na preskúmanie zmien klímy počas kvartérneho obdobia, ktoré začalo pred 2,59 miliónmi rokov a pokračuje dodnes. Počas tohto obdobia prešla Zem mnohými zmenami, ale žiadne také rýchle, aké sa dnes prejavili, uviedla autorka štúdie Matteo Willeit, postdoktorandská výskumníčka v Potsdamskom inštitúte pre výskum klimatických vplyvov.
„Ak chcete dosiahnuť teplejšie podnebie ako v súčasnosti, musíte sa vrátiť do iného geologického obdobia,“ povedal Willeit pre Live Science.
3 milióny rokov podnebia
Kvartérne obdobie sa začalo obdobím zaľadnenia, keď z Grónska ukradli ľadové plášte, ktoré pokrývajú väčšinu Severnej Ameriky a severnej Európy. Tieto ľadovce spočiatku postupovali a ustupovali počas 41 000-ročného cyklu, ktorý bol spôsobený zmenami orbity Zeme okolo Slnka, uviedla Willeit.
Ale pred 1,25 miliónmi až 0,7 miliónmi rokov sa tieto glaciálne a interglaciálne cykly natiahli a objavili sa každých 100 000 rokov, jav nazývaný prechodný pleistocénový prechod kvôli epoche, v ktorej sa vyskytol. Otázka, ako povedala Willeitová, je otázkou, čo spôsobilo prechod, vzhľadom na to, že sa nezmenili vzorce variácií na obežnej dráhe Zeme.
Willeit a jeho tím použili pokročilou počítačovú simuláciu kvartéru, aby sa pokúsili odpovedať na túto otázku. Modely sú len také dobré, ako sú zahrnuté parametre, a tento obsahoval veľa: atmosférické podmienky, podmienky oceánov, vegetácia, globálny uhlík, prach a ľadové pokrývky. Vedci zahrnuli to, čo je o týchto parametroch známe, a potom ich vylepšili, aby zistili, aké podmienky by mohli spôsobiť prechod medzi pleistocénom.
Ako sa veci zmenili
Tím zistil, že na to, aby sa na 41 000-ročné cykly ľadu zmenili na 100 000-ročné, sa museli stať dve veci: Oxid uhličitý v atmosfére musel klesnúť a ľadovce museli vyhladiť vrstvu sedimentu zvanú regolit.
Oxid uhličitý môže klesnúť z rôznych dôvodov, uviedol Willeit, napríklad zníženie množstva skleníkových plynov zo sopiek alebo zmeny v rýchlosti zvetrávania hornín, čo by viedlo k tomu, že by sa v sedimentoch prenášaných na spodok sedimentov zachytilo viac uhlíka. more. Menej uhlíka v atmosfére znamenalo zachytenie menšieho množstva tepla, takže klíma by sa ochladila na úroveň, v ktorej by sa mohli ľahšie tvoriť veľké ľadové pláty.
Geologické procesy poskytli rozhodujúcu druhú zložku pre dlhšie ľadové cykly. Ak sú kontinenty po dlhú dobu bez ľadu, získajú hornú vrstvu neupevnenej horniny zvanej regolit. Zemský mesiac je dnes dobrým miestom na videnie príkladu: Silná vrstva prachu Mesiaca je regolitom.
Ľad, ktorý sa tvorí na vrchole tohto regolitu, má tendenciu byť menej stabilný ako ľad, ktorý sa tvorí na pevnom podloží, povedal Willeit (predstavte si rozdiel v stabilite medzi povrchom vyrobeným z guľôčkových ložísk oproti plochému povrchu stola). Podobne ľadové pláty na báze regolitu tečú rýchlejšie a zostávajú tenšie ako ľad. Keď zmeny na obežnej dráhe Zeme menia množstvo tepla, ktoré dopadá na zemský povrch, ľadové pláty sú zvlášť náchylné k topeniu.
Ľadovce však tiež buldozujú buldozéry a tlačia prach do svojich ľadovcových okrajov. Toto ľadové pranie znovu odhalí podložie; po niekoľkých cykloch ľadovcov na začiatku kvartéru by bolo skalné podložie odkryté, čím by novovytvoreným ľadovým plochám bolo pevnejšie zakotvené, uviedla Willeit. Tieto odolné ľadové pláty plus chladnejšie podnebie viedli k dlhším ľadovcovým cyklom, ktoré sa pozorovali asi pred miliónom rokov. Medzilaborové obdobia sa stále vyskytovali kvôli orbitálnym zmenám, ale skrátili sa.
Podnebie vtedy a teraz
Tieto zistenia sú dôležité pre pochopenie podmienok, ktoré určujú, či miesta ako Chicago alebo New York sú obývateľné alebo sú pokryté kilometrom ľadu. Sú však užitočné aj pri formovaní dnešných klimatických zmien, uviedla Willeit.
Záznamy o atmosférickom uhlíku, ktoré existovali asi pred 800 000 rokmi, sa musia skôr rekonštruovať než merať priamo z jadier ľadu, takže odhady množstva uhlíka v atmosfére sa menili. Výskum modelovania Willeita a jeho tímu naznačuje, že oxid uhličitý bol počas celého kvartérneho obdobia pod 400 ppm. V súčasnosti je celosvetový priemer 405 dielov na milión a rastie.
Na konci pliocénu, približne pred 2,5 miliónmi rokov, boli priemerné globálne teploty dočasne o 2,7 stupňa Fahrenheita (1,5 stupňa Celzia) vyššie ako priemer pred rozšíreným využívaním fosílnych palív, ukázal Willeitov model. Tieto starodávne teploty v súčasnosti držia rekord za najvyššie v celom kvartérnom období.
Ale to sa môže čoskoro zmeniť. Zem je už o 2,1 ° F (1,2 ° C) teplejšia ako priemer pred industrializáciou. Parížska dohoda z roku 2016 by obmedzila otepľovanie na 2,7 ° F (1,4 ° C), čo by zodpovedalo atmosfére pred 2,5 miliónmi rokov. Ak svet nedokáže tento limit zvládnuť a smeruje k 3,6 ° F (2 ° C), predchádzajúcemu medzinárodnému cieľu, bude to najhorúcejší globálny priemer v tomto geologickom období.
„Naša štúdia to dáva do perspektívy,“ povedala Willeit. „Jasne to ukazuje, že aj keď sa pozriete na minulé podnebie za veľmi dlhé časové obdobia, to, čo robíme teraz, pokiaľ ide o zmenu podnebia, je v porovnaní s tým, čo sa stalo v minulosti, niečo veľké a veľmi rýchle.“
Výsledky budú zverejnené dnes (3. apríla) v časopise Science Advances.
