10 gevalle van antropogeniese fluktuasies in die aarde se klimaat

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Vir 'n lang tyd het die Aarde se klimaat om tien verskillende redes gewissel, insluitend wentelbewegings, tektoniese verskuiwings, evolusionêre veranderinge en ander faktore. Hulle het die planeet óf in ystydperke óf in tropiese hitte gedompel. Hoe hou hulle verband met kontemporêre antropogeniese klimaatsverandering?

Histories het die Aarde daarin geslaag om 'n sneeubal en 'n kweekhuis te wees. En as die klimaat voor die verskyning van die mens verander het, hoe weet ons dan dat dit ons is wat die skuld het vir die skerp verwarming wat ons vandag waarneem?

Deels omdat ons 'n duidelike oorsaaklike verband tussen antropogeniese koolstofdioksiedvrystellings en 'n styging van 1,28 grade Celsius in globale temperatuur (wat terloops voortduur) oor die pre-industriële era kan teken. Koolstofdioksiedmolekules absorbeer infrarooi straling, so namate hul hoeveelheid in die atmosfeer toeneem, behou hulle meer hitte, wat van die planeet se oppervlak verdamp.

Terselfdertyd het paleoklimatoloë groot vordering gemaak om die prosesse wat in die verlede tot klimaatsverandering gelei het, te verstaan. Hier is tien gevalle van natuurlike klimaatsverandering – in vergelyking met die huidige situasie.

Sonkrag siklusse

Skaal:afkoel met 0, 1-0, 3 grade Celsius

Tydsberekening:periodieke dalings in sonaktiwiteit wat van 30 tot 160 jaar duur, geskei deur etlike eeue

Elke 11 jaar verander die sonkragmagnetiese veld, en daarmee saam kom 11-jaar siklusse van verheldering en verdof. Maar hierdie skommelinge is klein en beïnvloed die aarde se klimaat slegs onbeduidend.

Baie belangriker is die "groot son-minima", tienjaarperiodes van verminderde sonaktiwiteit wat 25 keer oor die afgelope 11 000 jaar plaasgevind het.’n Onlangse voorbeeld, die Maunder-minimum, het tussen 1645 en 1715 plaasgevind en het veroorsaak dat sonenergie 0,04% -0,08% onder die huidige gemiddelde gedaal het. Wetenskaplikes het lank geglo dat die Maunder-minimum die "Klein Ystydperk" kan veroorsaak, 'n koue slag wat van die 15de tot die 19de eeu geduur het. Maar dit het sedertdien geblyk dat dit te kort was en op die verkeerde tyd gebeur het. Die koue klap is heel waarskynlik deur vulkaniese aktiwiteit veroorsaak.

Vir die afgelope halfeeu het die Son effens verdof, en die Aarde is besig om op te warm, en dit is onmoontlik om aardverwarming met 'n hemelliggaam te assosieer.

Vulkaniese swael

Skaal:afkoel met 0, 6 - 2 grade Celsius

Tydsberekening:van 1 tot 20 jaar oud

In 539 of 540 n. C. e. daar was so 'n kragtige uitbarsting van die vulkaan Ilopango in El Salvador dat sy pluim die stratosfeer bereik het. Daarna het koue somers, droogte, hongersnood en pes nedersettings regoor die wêreld geteister.

Uitbarstings op die skaal van Ilopango gooi reflektiewe druppels swaelsuur in die stratosfeer, wat sonlig skerm en die klimaat afkoel. As gevolg hiervan bou see-ys op, meer sonlig word terugkaats na die ruimte en die globale verkoeling word verskerp en verleng.

Ná die uitbarsting van Ilopango het die globale temperatuur oor 20 jaar met 2 grade gedaal. Reeds in ons era het die uitbarsting van die berg Pinatubo in die Filippyne in 1991 die globale klimaat vir 'n tydperk van 15 maande met 0,6 grade afgekoel.

Vulkaniese swael in die stratosfeer kan verwoestend wees, maar op die skaal van die Aarde se geskiedenis is die effek daarvan klein en ook verbygaande.

Korttermyn klimaatskommelings

Skaal:tot 0,15 grade Celsius

Tydsberekening: van 2 tot 7 jaar

Benewens seisoenale weerstoestande, is daar ander korttermyn-siklusse wat ook reënval en temperatuur beïnvloed. Die belangrikste hiervan, die El Niño of Suidelike Ossillasie, is 'n periodieke verandering in sirkulasie in die tropiese Stille Oseaan oor 'n tydperk van twee tot sewe jaar wat reënval in Noord-Amerika beïnvloed. Die Noord-Atlantiese Ossillasie en die Indiese Oseaan-dipool het 'n sterk streeksimpak. Albei het interaksie met El Niño.

Die onderlinge verband van hierdie siklusse het lank reeds die vermoë belemmer om te bewys dat antropogeniese verandering statisties betekenisvol is, en nie net nog 'n sprong in natuurlike veranderlikheid nie. Maar sedertdien het antropogeniese klimaatsverandering ver verby natuurlike weerveranderlikheid en seisoenale temperature gestap. Die 2017 US National Climate Assessment het tot die gevolgtrekking gekom dat "daar geen afdoende bewyse uit die waarnemingsdata is wat die waargenome klimaatsverandering deur natuurlike siklusse kan verduidelik nie."

Orbitale vibrasies

Skaal: ongeveer 6 grade Celsius in die laaste 100 000 jaar siklus; wissel met geologiese tyd

Tydsberekening: gereelde, oorvleuelende siklusse van 23 000, 41 000, 100 000, 405 000 en 2 400 000 jaar

Die Aarde se wentelbaan fluktueer wanneer die Son, Maan en ander planete hul relatiewe posisies verander. As gevolg van hierdie sikliese skommelinge, die sogenaamde Milankovitch-siklusse, fluktueer die hoeveelheid sonlig op middelbreedtelyne met 25%, en die klimaat verander. Hierdie siklusse het deur die geskiedenis heen gewerk en afwisselende lae sediment geskep wat in rotse en uitgrawings gesien kan word.

Gedurende die Pleistoseen-era, wat sowat 11 700 jaar gelede geëindig het, het Milankovitch-siklusse die planeet in een van sy ystydperke ingestuur. Toe die Aarde se wentelbaanverskuiwing die noordelike somers warmer as die gemiddelde gemaak het, het massiewe ysplate in Noord-Amerika, Europa en Asië gesmelt; toe die wentelbaan weer verskuif en die somers weer kouer word, het hierdie skilde teruggegroei. Soos die warm oseaan minder koolstofdioksied oplos, het die atmosferiese inhoud toegeneem en in ooreenstemming met die orbitale ossillasies gedaal, wat die effek daarvan versterk het.

Vandag nader die Aarde nog 'n minimum van noordelike sonlig, so sonder antropogeniese koolstofdioksiedvrystellings sou ons 'n nuwe ystydperk binne die volgende 1 500 jaar of so binnegaan.

Dowwe jong son

Skaal: geen totale temperatuur effek nie

Tydsberekening: permanent

Ten spyte van korttermyn-skommelinge neem die helderheid van die son as geheel met 0,009% per miljoen jaar toe, en sedert die geboorte van die sonnestelsel 4,5 miljard jaar gelede het dit met 48% toegeneem.

Wetenskaplikes glo dat dit uit die swakheid van die jong son moet volg dat die Aarde vir die hele eerste helfte van sy bestaan gevries gebly het. Terselfdertyd, paradoksaal genoeg, het geoloë rotse ontdek wat 3,4 miljard jaar oud is, wat in water met golwe gevorm is. Die onverwags warm klimaat van die vroeë Aarde blyk te wyte wees aan 'n kombinasie van faktore: minder landerosie, helderder lug, korter dae en 'n spesiale samestelling van die atmosfeer voordat die aarde 'n suurstofryke atmosfeer gekry het.

Gunstige toestande in die tweede helfte van die Aarde se bestaan, ten spyte van die toename in die helderheid van die son, lei nie tot 'n paradoks nie: die Aarde se verweringstermostaat werk die uitwerking van bykomende sonlig teë en stabiliseer die Aarde.

Koolstofdioksied en verweringstermostaat

Skaal: ander veranderinge teëwerk

Tydsberekening: 100 000 jaar of langer

Die hoofreguleerder van die Aarde se klimaat is lank reeds die vlak van koolstofdioksied in die atmosfeer, aangesien koolstofdioksied 'n aanhoudende kweekhuisgas is wat hitte blokkeer en verhoed dat dit van die planeet se oppervlak af styg.

Vulkane, metamorfe gesteentes en koolstofoksidasie in geërodeerde sedimente gee almal koolstofdioksied in die lug uit, en chemiese reaksies met silikaatgesteentes verwyder koolstofdioksied uit die atmosfeer en vorm kalksteen. Die balans tussen hierdie prosesse werk soos 'n termostaat, want wanneer die klimaat opwarm, is chemiese reaksies meer effektief om koolstofdioksied te verwyder en sodoende die opwarming te vertraag. Wanneer die klimaat afkoel, neem die doeltreffendheid van die reaksies, inteendeel, af, wat die afkoeling vergemaklik. Gevolglik het die Aarde se klimaat oor 'n lang tydperk relatief stabiel gebly, wat 'n bewoonbare omgewing verskaf het. Veral die gemiddelde koolstofdioksiedvlakke het geleidelik afgeneem as gevolg van die toenemende helderheid van die Son.

Dit neem egter honderde miljoene jare vir die verweringstermostaat om op die oplewing van koolstofdioksied in die atmosfeer te reageer. Die aarde se oseane absorbeer en verwyder oortollige koolstof vinniger, maar selfs hierdie proses neem millennia – en kan gestop word, met die risiko van oseaanversuring. Elke jaar stel die verbranding van fossielbrandstowwe ongeveer 100 keer meer koolstofdioksied vry as wat vulkane uitbars – die oseane en verwering misluk – dus word die klimaat warm en die oseane versuur.

Tektoniese verskuiwings

Skaal: ongeveer 30 grade Celsius oor die afgelope 500 miljoen jaar

Tydsberekening: miljoene jare

Die beweging van die landmassas van die aardkors kan die verweringstermostaat stadig na 'n nuwe posisie beweeg.

Vir die afgelope 50 miljoen jaar het die planeet afgekoel, tektoniese plaatbotsings wat chemies reaktiewe gesteentes soos basalt en vulkaniese as in die warm vogtige trope stoot, wat die tempo van reaksies wat koolstofdioksied uit die lug lok, verhoog. Daarbenewens het die tempo van erosie oor die afgelope 20 miljoen jaar, met die opkoms van die Himalajas, Andes, Alpe en ander berge, meer as verdubbel, wat tot 'n versnelling van verwering gelei het. Nog’n faktor wat die afkoelneiging versnel het, was die skeiding van Suid-Amerika en Tasmanië van Antarktika 35,7 miljoen jaar gelede.’n Nuwe seestroom het rondom Antarktika gevorm, en dit het die sirkulasie van water en plankton, wat koolstofdioksied verbruik, verskerp. Gevolglik het Antarktika se ysplate aansienlik gegroei.

Vroeër, gedurende die Jurassic en Kryt-periodes, het dinosourusse Antarktika rondgedwaal, want sonder hierdie bergreekse het die verhoogde vulkaniese aktiwiteit koolstofdioksied op vlakke van ongeveer 1 000 dele per miljoen gehou (teenoor 415 vandag). Die gemiddelde temperatuur in hierdie ysvrye wêreld was 5-9 grade Celsius hoër as wat dit nou is, en die seevlak was 75 meter hoër.

Asteroid Falls (Chikshulub)

Skaal: eers afkoel met ongeveer 20 grade Celsius, dan verhitting met 5 grade Celsius

Tydsberekening: eeue van afkoeling, 100 000 jaar van opwarming

Die databasis van asteroïde-impakte op die Aarde bevat 190 kraters. Nie een van hulle het’n merkbare uitwerking op die aarde se klimaat gehad nie, met die uitsondering van die asteroïde Chikshulub, wat’n deel van Mexiko vernietig en die dinosourusse 66 miljoen jaar gelede doodgemaak het. Rekenaarsimulasies toon dat Chikshulub genoeg stof en swael in die boonste atmosfeer gegooi het om sonlig te verduister en die Aarde met meer as 20 grade Celsius af te koel en die oseane te versuur. Dit het die planeet eeue geneem om na sy vorige temperatuur terug te keer, maar toe het dit nog 5 grade opgewarm as gevolg van die indringing van koolstofdioksied van die vernietigde Mexikaanse kalksteen in die atmosfeer.

Hoe vulkaniese aktiwiteit in Indië klimaatsverandering en massa-uitwissing beïnvloed het, bly omstrede.

Evolusionêre veranderinge

Skaal: gebeurtenis afhanklik, afkoel met ongeveer 5 grade Celsius in die laat Ordoviciese tydperk (445 miljoen jaar gelede)

Tydsberekening: miljoene jare

Soms sal die evolusie van nuwe spesies lewe die Aarde se termostaat herstel. Byvoorbeeld, fotosintetiese sianobakterieë, wat sowat 3 miljard jaar gelede ontstaan het, het die proses van terraformasie van stapel gestuur, wat suurstof vrystel. Soos hulle versprei het, het die suurstofinhoud in die atmosfeer 2,4 miljard jaar gelede toegeneem, terwyl die vlakke van metaan en koolstofdioksied skerp gedaal het. In die loop van 200 miljoen jaar het die Aarde verskeie kere in 'n "sneeubal" verander. 717 miljoen jaar gelede het die evolusie van seelewe, groter as mikrobes, nog 'n reeks sneeuballe veroorsaak - in hierdie geval, aangesien organismes afval in die seedieptes begin vrystel het, koolstof uit die atmosfeer geneem het en dit op dieptes versteek het.

Toe die vroegste landplante sowat 230 miljoen jaar later in die Ordovisiese tydperk verskyn het, het hulle begin om die aarde se biosfeer te vorm, koolstof op die vastelande te begrawe en voedingstowwe uit land te onttrek – hulle het in die oseane gespoel en ook lewe daar gestimuleer. Hierdie veranderinge het blykbaar gelei tot die Ystydperk, wat ongeveer 445 miljoen jaar gelede begin het. Later, in die Devoon-tydperk, het die evolusie van bome, tesame met bergbou, koolstofdioksiedvlakke en temperature verder verlaag, en die Paleosoïese Ystydperk het begin.

Groot stollingsprovinsies

Skaal: opwarming van 3 tot 9 grade Celsius

Tydsberekening: honderdduisende jare

Kontinentale vloede van lawa en ondergrondse magma – die sogenaamde groot stollingsprovinsies – het meer as een massa-uitwissing tot gevolg gehad. Hierdie verskriklike gebeure het 'n arsenaal van moordenaars op Aarde ontketen (insluitend suurreën, suurmis, kwikvergiftiging en osoonuitputting), en het ook gelei tot 'n opwarming van die planeet, wat groot hoeveelhede metaan en koolstofdioksied in die atmosfeer vrygestel het - vinniger as wat hulle termostaatverwering kan hanteer.

Tydens die Perm-katastrofe 252 miljoen jaar gelede, wat 81% van mariene spesies vernietig het, het ondergrondse magma Siberiese steenkool aan die brand gesteek, die koolstofdioksiedinhoud in die atmosfeer tot 8 000 dele per miljoen verhoog en die temperatuur met 5-9 grade Celsius opgewarm. Die Paleoseen-Eoseen Thermal Maximum, 'n kleiner gebeurtenis 56 miljoen jaar gelede, het metaan uit olievelde in die Noord-Atlantiese Oseaan geskep en dit hemelwaarts gestuur, wat die planeet 5 grade Celsius verhit en die oseaan versuur het. Daarna het palmbome aan die Arktiese kus gegroei en alligators het gebak. Soortgelyke emissies van fossielkoolstof het in die laat Trias en vroeë Jurassic voorgekom – en het geëindig in aardverwarming, seedooie sones en oseaanversuring.

As enige hiervan vir jou bekend klink, is dit omdat antropogene aktiwiteite vandag soortgelyke gevolge het.

Soos 'n groep Trias-Jurassic-uitwissingsnavorsers in April in die joernaal Nature Communications opgemerk het: "Ons skat die hoeveelheid koolstofdioksied wat deur elke magma-puls aan die einde van die Trias in die atmosfeer vrygestel word, is vergelykbaar met die voorspelling van antropogeniese emissies vir die 21ste eeu."