10 tilfeller av menneskeskapte svingninger i jordens klima

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

I lang tid har jordens klima svingt av ti forskjellige årsaker, inkludert banesvingninger, tektoniske skift, evolusjonsendringer og andre faktorer. De stupte planeten enten i istider eller i tropisk varme. Hvordan forholder de seg til samtidens menneskeskapte klimaendringer?

Historisk sett har jorden klart å være en snøball og et drivhus. Og hvis klimaet endret seg før menneskets tilsynekomst, hvordan vet vi da at det er vi som har skylden for den kraftige oppvarmingen vi observerer i dag?

Delvis fordi vi kan trekke en klar årsakssammenheng mellom menneskeskapte karbondioksidutslipp og en 1,28 graders økning i global temperatur (som forøvrig fortsetter) i løpet av den førindustrielle tiden. Karbondioksidmolekyler absorberer infrarød stråling, så når mengden i atmosfæren øker, holder de på mer varme, som fordamper fra planetens overflate.

Samtidig har paleoklimatologer gjort store fremskritt i å forstå prosessene som førte til klimaendringer i fortiden. Her er ti tilfeller av naturlige klimaendringer - sammenlignet med dagens situasjon.

Solsykluser

Skala:avkjøling med 0, 1-0, 3 grader Celsius

Tidspunkt:periodiske fall i solaktivitet som varer fra 30 til 160 år, adskilt av flere århundrer

Hvert 11. år endres solens magnetfelt, og med det følger 11-årige sykluser med lysere og dimming. Men disse svingningene er små og påvirker jordens klima bare ubetydelig.

Mye viktigere er de «store solar minima», tiårsperioder med redusert solaktivitet som har skjedd 25 ganger i løpet av de siste 11 000 årene. Et nylig eksempel, Maunder minimum, skjedde mellom 1645 og 1715 og fikk solenergi til å falle 0,04 % -0,08 % under det nåværende gjennomsnittet. Lenge trodde forskerne at Maunder-minimumet kunne forårsake «den lille istiden», en kulde som varte fra 1400- til 1800-tallet. Men det har siden kommet frem at det var for kort og skjedde til feil tid. Kuldeskriket var mest sannsynlig forårsaket av vulkansk aktivitet.

Det siste halve århundret har solen blitt svakt dimmet, og jorden varmes opp, og det er umulig å assosiere global oppvarming med et himmellegeme.

Vulkansk svovel

Skala:avkjøling med 0, 6 - 2 grader Celsius

Tidspunkt:fra 1 til 20 år

I 539 eller 540 e. Kr. e. det var et så kraftig utbrudd av vulkanen Ilopango i El Salvador at skyen nådde stratosfæren. Deretter herjet kalde somre, tørke, hungersnød og pest bosetninger rundt om i verden.

Utbrudd på størrelse med Ilopango kaster reflekterende dråper av svovelsyre inn i stratosfæren, som skjermer sollys og avkjøler klimaet. Som et resultat bygger havis seg opp, mer sollys reflekteres tilbake til verdensrommet og den globale avkjølingen intensiveres og forlenges.

Etter utbruddet av Ilopango falt den globale temperaturen med 2 grader i løpet av 20 år. Allerede i vår tid kjølte utbruddet av Mount Pinatubo på Filippinene i 1991 ned det globale klimaet med 0,6 grader i en periode på 15 måneder.

Vulkansk svovel i stratosfæren kan være ødeleggende, men i forhold til jordens historie er effekten liten og også forbigående.

Kortsiktige klimasvingninger

Skala:opp til 0,15 grader Celsius

Tidspunkt: fra 2 til 7 år

I tillegg til sesongmessige værforhold er det andre kortsiktige sykluser som også påvirker nedbør og temperatur. Den mest betydningsfulle av disse, El Niño eller Southern Oscillation, er en periodisk endring i sirkulasjonen i det tropiske Stillehavet over en periode på to til syv år som påvirker nedbøren i Nord-Amerika. Den nordatlantiske oscillasjonen og dipolen i Det indiske hav har en sterk regional innvirkning. Begge samhandler med El Niño.

Sammenhengen mellom disse syklusene har lenge hindret evnen til å bevise at menneskeskapt forandring er statistisk signifikant, og ikke bare et nytt sprang i naturlig variasjon. Men siden den gang har menneskeskapte klimaendringer gått langt utover naturlig værvariasjon og sesongmessige temperaturer. 2017 US National Climate Assessment konkluderte med at "det er ingen avgjørende bevis fra observasjonsdataene som kan forklare de observerte klimaendringene av naturlige sykluser."

Orbitale vibrasjoner

Skala: ca. 6 grader Celsius i siste 100 000 års syklus; varierer med geologisk tid

Tidspunkt: regelmessige, overlappende sykluser på 23 000, 41 000, 100 000, 405 000 og 2 400 000 år

Jordens bane svinger når solen, månen og andre planeter endrer sine relative posisjoner. På grunn av disse sykliske svingningene, de såkalte Milankovitch-syklusene, svinger mengden sollys på mellombreddegrader med 25 %, og klimaet endres. Disse syklusene har operert gjennom historien, og skapt vekslende lag med sediment som kan sees i steiner og utgravninger.

Under Pleistocene-tiden, som tok slutt for rundt 11 700 år siden, sendte Milankovitch-sykluser planeten inn i en av istidene. Da jordens baneforskyvning gjorde nordlige somre varmere enn gjennomsnittet, smeltet massive isdekker i Nord-Amerika, Europa og Asia; da banen skiftet igjen og somrene ble kaldere igjen, vokste disse skjoldene tilbake. Ettersom det varme havet løser opp mindre karbondioksid, økte det atmosfæriske innholdet og falt i samklang med banesvingningene, noe som forsterker effekten deres.

I dag nærmer jorden seg nok et minimum av nordlig sollys, så uten menneskeskapte karbondioksidutslipp ville vi gått inn i en ny istid i løpet av de neste 1500 årene eller så.

Svak ung sol

Skala: ingen total temperatureffekt

Tidspunkt: fast

Til tross for kortvarige svingninger, øker lysstyrken til solen som helhet med 0,009 % per million år, og siden solsystemets fødsel for 4,5 milliarder år siden har den økt med 48 %.

Forskere mener at fra svakheten til den unge solen, bør det følge at jorden forble frossen i hele første halvdel av sin eksistens. Paradoksalt nok har geologer samtidig oppdaget bergarter i alderen 3,4 milliarder år, dannet i vann med bølger. Det uventet varme klimaet på den tidlige jorden ser ut til å skyldes en kombinasjon av faktorer: mindre landerosjon, klarere himmel, kortere dager og en spesiell sammensetning av atmosfæren før jorden fikk en oksygenrik atmosfære.

Gunstige forhold i andre halvdel av jordens eksistens, til tross for økningen i solens lysstyrke, fører ikke til et paradoks: Jordens forvitringstermostat motvirker effekten av ekstra sollys, og stabiliserer jorden.

Karbondioksid og værtermostat

Skala: motvirker andre endringer

Tidspunkt: 100 000 år eller lenger

Den viktigste regulatoren av jordens klima har lenge vært nivået av karbondioksid i atmosfæren, siden karbondioksid er en vedvarende drivhusgass som blokkerer varme, og hindrer den i å stige fra planetens overflate.

Vulkaner, metamorfe bergarter og karbonoksidasjon i eroderte sedimenter slipper alle ut karbondioksid til himmelen, og kjemiske reaksjoner med silikatbergarter fjerner karbondioksid fra atmosfæren og danner kalkstein. Balansen mellom disse prosessene fungerer som en termostat, for når klimaet varmes opp, er kjemiske reaksjoner mer effektive til å fjerne karbondioksid, og dermed bremse oppvarmingen. Når klimaet kjøles ned, reduseres effektiviteten av reaksjonene tvert imot, noe som letter avkjølingen. Følgelig, over en lang periode, forble jordens klima relativt stabilt, og ga et beboelig miljø. Spesielt har gjennomsnittlige karbondioksidnivåer gått jevnt ned som følge av solens økende lysstyrke.

Imidlertid tar det hundrevis av millioner år før værtermostaten reagerer på bølgen av karbondioksid i atmosfæren. Jordens hav absorberer og fjerner overflødig karbon raskere, men selv denne prosessen tar årtusener – og kan stanses, med fare for havforsuring. Hvert år slipper forbrenning av fossilt brensel ut omtrent 100 ganger mer karbondioksid enn vulkaner bryter ut – havene og forvitringen svikter – så klimaet varmes opp og havene forsures.

Tektoniske skift

Skala: ca. 30 grader Celsius de siste 500 millioner årene

Tidspunkt: millioner av år

Bevegelsen av jordmassene til jordskorpen kan sakte flytte forvitringstermostaten til en ny posisjon.

De siste 50 millioner årene har planeten kjølt seg ned, tektoniske platekollisjoner har presset kjemisk reaktive bergarter som basalt og vulkansk aske inn i de varme fuktige tropene, noe som øker reaksjonshastigheten som tiltrekker karbondioksid fra himmelen. I tillegg, i løpet av de siste 20 millioner årene, med fremveksten av Himalaya, Andesfjellene, Alpene og andre fjell, har erosjonshastigheten mer enn doblet seg, noe som har ført til en akselerasjon av forvitringen. En annen faktor som akselererte kjølingstrenden var separasjonen av Sør-Amerika og Tasmania fra Antarktis for 35,7 millioner år siden. En ny havstrøm har dannet seg rundt Antarktis, og den har intensivert sirkulasjonen av vann og plankton, som forbruker karbondioksid. Som et resultat har Antarktis isdekker vokst betydelig.

Tidligere, under jura- og krittperioden, streifet dinosaurer rundt i Antarktis, fordi uten disse fjellkjedene holdt den økte vulkanske aktiviteten karbondioksid på nivåer på rundt 1000 deler per million (opp fra 415 i dag). Gjennomsnittstemperaturen i denne isfrie verden var 5-9 grader celsius høyere enn den er nå, og havnivået var 75 meter høyere.

Asteroid Falls (Chikshulub)

Skala: først avkjøling med ca 20 grader Celsius, deretter oppvarming med 5 grader Celsius

Tidspunkt: århundrer med avkjøling, 100 000 år med oppvarming

Databasen over asteroide-nedslag på jorden inneholder 190 kratere. Ingen av dem hadde en merkbar effekt på jordens klima, med unntak av asteroiden Chikshulub, som ødela en del av Mexico og drepte dinosaurene for 66 millioner år siden. Datasimuleringer viser at Chikshulub har kastet nok støv og svovel i den øvre atmosfæren til å formørke sollys og avkjøle jorden med mer enn 20 grader Celsius og forsure havene. Det tok planeten århundrer å gå tilbake til sin forrige temperatur, men så varmet den opp ytterligere 5 grader på grunn av inntrengning av karbondioksid fra den ødelagte meksikanske kalksteinen i atmosfæren.

Hvordan vulkansk aktivitet i India påvirket klimaendringer og masseutryddelse er fortsatt kontroversielt.

Evolusjonære endringer

Skala: hendelsesavhengig, avkjøling med omtrent 5 grader Celsius i den sene Ordovicium-perioden (for 445 millioner år siden)

Tidspunkt: millioner av år

Noen ganger vil utviklingen av nye livsarter tilbakestille jordens termostat. For eksempel lanserte fotosyntetiske cyanobakterier, som oppsto for rundt 3 milliarder år siden, prosessen med terraforming, og frigjør oksygen. Etter hvert som de spredte seg, økte oksygeninnholdet i atmosfæren for 2,4 milliarder år siden, mens nivåene av metan og karbondioksid falt kraftig. I løpet av 200 millioner år har jorden blitt til en "snøball" flere ganger. For 717 millioner år siden utløste utviklingen av havliv, større enn mikrober, enda en serie snøballer - i dette tilfellet da organismer begynte å frigjøre detritus i havdypet, tok karbon fra atmosfæren og gjemte det på dypet.

Da de tidligste landplantene dukket opp rundt 230 millioner år senere i Ordovicium-perioden, begynte de å danne jordens biosfære, begrave karbon på kontinentene og hente ut næringsstoffer fra land – de vasket ut i havene og stimulerte også livet der. Disse endringene ser ut til å ha ført til istiden, som begynte for rundt 445 millioner år siden. Senere, i devonperioden, reduserte utviklingen av trær, kombinert med fjellbygging, karbondioksidnivåer og temperaturer ytterligere, og den paleozoiske istiden begynte.

Store magmatiske provinser

Skala: oppvarming fra 3 til 9 grader Celsius

Tidspunkt: hundretusenvis av år

Kontinentale flom av lava og underjordisk magma – de såkalte store magmatiske provinsene – har resultert i mer enn én masseutryddelse. Disse forferdelige hendelsene utløste et arsenal av mordere på jorden (inkludert sur nedbør, sur tåke, kvikksølvforgiftning og ozonnedbrytning), og førte også til en oppvarming av planeten, og slapp enorme mengder metan og karbondioksid ut i atmosfæren – raskere enn de kunne håndtere termostatforvitring.

Under Perm-katastrofen for 252 millioner år siden, som ødela 81 % av marine arter, satte underjordisk magma fyr på sibirsk kull, økte karbondioksidinnholdet i atmosfæren til 8000 deler per million og varmet opp temperaturen med 5-9 grader Celsius. The Paleocene-Eocene Thermal Maximum, en mindre hendelse for 56 millioner år siden, skapte metan fra oljefelt i Nord-Atlanteren og sendte det mot himmelen, varmet opp planeten 5 grader Celsius og forsuret havet. Deretter vokste palmer på de arktiske kysten og alligatorer solte seg. Lignende utslipp av fossilt karbon skjedde i slutten av trias og tidlig jura – og endte i global oppvarming, havdøde soner og havforsuring.

Hvis noe av dette høres kjent ut for deg, er det fordi menneskeskapte aktiviteter i dag har lignende konsekvenser.

Som en gruppe trias-jura-utryddelsesforskere bemerket i april i tidsskriftet Nature Communications: "Vi anslår at mengden karbondioksid som sendes ut i atmosfæren av hver magmapuls på slutten av trias er sammenlignbar med prognosen for menneskeskapte utslipp for det 21. århundre."