10 kaso ng anthropogenic fluctuation sa klima ng Earth

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Sa mahabang panahon, ang klima ng Earth ay nag-iba-iba para sa sampung iba't ibang dahilan, kabilang ang mga orbital wobbles, tectonic shift, evolutionary na pagbabago, at iba pang mga kadahilanan. Ibinagsak nila ang planeta alinman sa panahon ng yelo o sa tropikal na init. Paano sila nauugnay sa kontemporaryong anthropogenic na pagbabago ng klima?

Sa kasaysayan, ang Earth ay nagawang maging isang snowball at isang greenhouse. At kung ang klima ay nagbago bago ang hitsura ng tao, kung gayon paano natin malalaman na tayo ang may kasalanan sa matinding pag-init na nakikita natin ngayon?

Bahagyang dahil maaari tayong gumuhit ng isang malinaw na sanhi ng kaugnayan sa pagitan ng anthropogenic carbon dioxide emissions at isang 1.28 degree Celsius na pagtaas sa temperatura ng mundo (na kung saan, hindi sinasadya, nagpapatuloy) sa panahon ng pre-industrial. Ang mga molekula ng carbon dioxide ay sumisipsip ng infrared radiation, kaya habang tumataas ang kanilang dami sa atmospera, pinapanatili nila ang mas maraming init, na sumingaw mula sa ibabaw ng planeta.

Kasabay nito, ang mga paleoclimatologist ay gumawa ng mahusay na mga hakbang sa pag-unawa sa mga proseso na humantong sa pagbabago ng klima sa nakaraan. Narito ang sampung kaso ng natural na pagbabago ng klima - kumpara sa kasalukuyang sitwasyon.

Mga solar cycle

Scale:paglamig ng 0, 1-0, 3 degrees Celsius

Timing:panaka-nakang pagbaba sa aktibidad ng solar na tumatagal mula 30 hanggang 160 taon, na pinaghihiwalay ng ilang siglo

Bawat 11 taon, nagbabago ang solar magnetic field, at kasama nito ang 11-taong cycle ng pagliwanag at pagdidilim. Ngunit ang mga pagbabagong ito ay maliit at nakakaapekto lamang sa klima ng Earth nang hindi gaanong mahalaga.

Higit na mas mahalaga ay ang "large solar minima", sampung taong panahon ng pagbaba ng solar activity na naganap nang 25 beses sa nakalipas na 11,000 taon. Isang kamakailang halimbawa, ang pinakamababang Maunder, ay naganap sa pagitan ng 1645 at 1715 at naging sanhi ng pagbaba ng solar energy ng 0.04% -0.08% sa ibaba ng kasalukuyang average. Sa mahabang panahon, naniniwala ang mga siyentipiko na ang pinakamababang Maunder ay maaaring magdulot ng "Little Ice Age", isang malamig na snap na tumagal mula ika-15 hanggang ika-19 na siglo. Ngunit mula noon ay lumabas na ito ay masyadong maikli at nangyari sa maling oras. Ang malamig na snap ay malamang na sanhi ng aktibidad ng bulkan.

Sa nakalipas na kalahating siglo, ang Araw ay bahagyang lumalabo, at ang Earth ay umiinit, at imposibleng iugnay ang global warming sa isang celestial body.

Bulkan sulfur

Scale:paglamig ng 0, 6 - 2 degrees Celsius

Timing:mula 1 hanggang 20 taong gulang

Noong 539 o 540 A. D. e. nagkaroon ng napakalakas na pagsabog ng bulkang Ilopango sa El Salvador na umabot sa stratosphere ang balahibo nito. Kasunod nito, ang malamig na tag-araw, tagtuyot, taggutom at salot ay sumira sa mga pamayanan sa buong mundo.

Ang mga pagsabog sa laki ng Ilopango ay nagtatapon ng mga reflective droplet ng sulfuric acid sa stratosphere, na nagpapalabas ng sikat ng araw at nagpapalamig sa klima. Bilang resulta, namumuo ang yelo sa dagat, mas maraming sikat ng araw ang naaaninag pabalik sa kalawakan at ang pandaigdigang paglamig ay tumindi at tumatagal.

Kasunod ng pagsabog ng Ilopango, bumaba ng 2 degrees ang temperatura ng mundo sa loob ng 20 taon. Nasa ating panahon na, ang pagsabog ng Mount Pinatubo sa Pilipinas noong 1991 ay nagpalamig sa klima ng daigdig ng 0.6 degrees sa loob ng 15 buwan.

Ang bulkan na asupre sa stratosphere ay maaaring mapangwasak, ngunit sa sukat ng kasaysayan ng Earth, ang epekto nito ay maliit at lumilipas din.

Panandaliang pagbabago ng klima

Scale:hanggang 0, 15 degrees Celsius

Timing: mula 2 hanggang 7 taon

Bilang karagdagan sa mga pana-panahong kondisyon ng panahon, may iba pang mga panandaliang cycle na nakakaapekto rin sa pag-ulan at temperatura. Ang pinakamahalaga sa mga ito, ang El Niño o Southern Oscillation, ay isang panaka-nakang pagbabago sa sirkulasyon sa tropikal na Karagatang Pasipiko sa loob ng dalawa hanggang pitong taon na nakakaapekto sa pag-ulan sa North America. Ang North Atlantic Oscillation at ang Indian Ocean Dipole ay may malakas na epekto sa rehiyon. Parehong nakikipag-ugnayan sa El Niño.

Ang pagkakaugnay ng mga siklo na ito ay matagal nang humadlang sa kakayahang patunayan na ang pagbabagong antropogeniko ay makabuluhan ayon sa istatistika, at hindi lamang isa pang hakbang sa natural na pagkakaiba-iba. Ngunit mula noon, ang anthropogenic na pagbabago ng klima ay lumampas sa natural na pagkakaiba-iba ng panahon at pana-panahong temperatura. Ang 2017 US National Climate Assessment ay nagtapos na "walang tiyak na katibayan mula sa data ng pagmamasid na maaaring ipaliwanag ang naobserbahang pagbabago ng klima sa pamamagitan ng mga natural na siklo."

Orbital vibrations

Scale: humigit-kumulang 6 degrees Celsius sa huling 100,000 taon na ikot; nag-iiba sa panahon ng geological

Timing: regular, magkakapatong na mga siklo na 23,000, 41,000, 100,000, 405,000 at 2,400,000 taon

Ang orbit ng Earth ay nagbabago kapag binago ng Araw, Buwan at iba pang mga planeta ang kanilang mga relatibong posisyon. Dahil sa mga cyclical fluctuation na ito, ang tinatawag na Milankovitch cycle, ang dami ng sikat ng araw ay nagbabago sa kalagitnaan ng latitude ng 25%, at ang mga pagbabago sa klima. Ang mga cycle na ito ay gumana sa buong kasaysayan, na lumilikha ng mga alternating layer ng sediment na makikita sa mga bato at paghuhukay.

Sa panahon ng Pleistocene, na natapos mga 11,700 taon na ang nakalilipas, ipinadala ng mga siklo ng Milankovitch ang planeta sa isa sa mga panahon ng yelo nito. Nang ang pagbabago ng orbit ng Daigdig ay nagpainit sa hilagang tag-araw kaysa karaniwan, natunaw ang napakalaking yelo sa North America, Europe, at Asia; nang muling lumipat ang orbit at muling lumamig ang tag-araw, ang mga kalasag na ito ay lumago muli. Habang ang mainit na karagatan ay natutunaw ng mas kaunting carbon dioxide, ang nilalaman ng atmospera ay tumaas at bumagsak kasabay ng orbital oscillations, na nagpapalakas ng kanilang epekto.

Ngayon, ang Earth ay papalapit na sa isa pang minimum na hilagang sikat ng araw, kaya kung walang anthropogenic carbon dioxide emissions, tayo ay papasok sa isang bagong panahon ng yelo sa susunod na 1,500 taon o higit pa.

Malabong batang araw

Scale: walang kabuuang epekto sa temperatura

Timing: permanente

Sa kabila ng panandaliang pagbabagu-bago, ang liwanag ng araw sa kabuuan ay tumataas ng 0.009% bawat milyong taon, at mula nang ipanganak ang solar system 4.5 bilyong taon na ang nakalilipas, tumaas ito ng 48%.

Naniniwala ang mga siyentipiko na mula sa kahinaan ng batang araw, dapat itong sundin na ang Earth ay nanatiling frozen para sa buong unang kalahati ng pagkakaroon nito. Kasabay nito, sa paradoxically, natuklasan ng mga geologist ang mga bato na may edad na 3.4 bilyong taon, na nabuo sa tubig na may mga alon. Ang hindi inaasahang mainit na klima ng unang bahagi ng Earth ay lumilitaw na dahil sa ilang kumbinasyon ng mga salik: mas kaunting pagguho ng lupa, mas malinaw na kalangitan, mas maikling mga araw, at isang espesyal na komposisyon ng atmospera bago ang Earth ay nakakuha ng isang mayaman sa oxygen na kapaligiran.

Ang mga kanais-nais na kondisyon sa ikalawang kalahati ng pag-iral ng Earth, sa kabila ng pagtaas ng liwanag ng araw, ay hindi humahantong sa isang kabalintunaan: ang weathering thermostat ng Earth ay sumasalungat sa mga epekto ng karagdagang sikat ng araw, nagpapatatag sa Earth.

Carbon dioxide at weathering thermostat

Scale: sumasalungat sa iba pang mga pagbabago

Timing: 100,000 taon o mas matagal pa

Ang pangunahing regulator ng klima ng Earth ay matagal nang ang antas ng carbon dioxide sa atmospera, dahil ang carbon dioxide ay isang patuloy na greenhouse gas na humaharang sa init, na pumipigil sa pagtaas nito mula sa ibabaw ng planeta.

Ang mga bulkan, metamorphic na bato at carbon oxidation sa mga eroded sediment ay naglalabas ng carbon dioxide sa kalangitan, at ang mga kemikal na reaksyon sa silicate na mga bato ay nag-aalis ng carbon dioxide mula sa atmospera, na bumubuo ng limestone. Ang balanse sa pagitan ng mga prosesong ito ay gumagana tulad ng isang termostat, dahil kapag ang klima ay uminit, ang mga kemikal na reaksyon ay mas epektibo sa pag-alis ng carbon dioxide, kaya nagpapabagal sa pag-init. Kapag ang klima ay lumalamig, ang kahusayan ng mga reaksyon, sa kabaligtaran, ay bumababa, na nagpapadali sa paglamig. Dahil dito, sa loob ng mahabang panahon, ang klima ng Earth ay nanatiling medyo matatag, na nagbibigay ng matitirahan na kapaligiran. Sa partikular, ang mga karaniwang antas ng carbon dioxide ay patuloy na bumababa bilang resulta ng pagtaas ng ningning ng Araw.

Gayunpaman, nangangailangan ng daan-daang milyong taon para makapag-react ang weathering thermostat sa surge ng carbon dioxide sa atmospera. Ang mga karagatan ng Earth ay sumisipsip at nag-aalis ng labis na carbon nang mas mabilis, ngunit kahit na ang prosesong ito ay tumatagal ng millennia - at maaaring ihinto, na may panganib ng pag-aasido ng karagatan. Bawat taon, ang nasusunog na fossil fuel ay naglalabas ng humigit-kumulang 100 beses na mas maraming carbon dioxide kaysa sa mga bulkan na sumasabog - ang mga karagatan at ang weathering ay nabigo - kaya ang klima ay uminit at ang mga karagatan ay nag-asim.

Tectonic shifts

Scale: humigit-kumulang 30 degrees Celsius sa nakalipas na 500 milyong taon

Timing: milyon-milyong taon

Ang paggalaw ng masa ng lupa ng crust ng lupa ay maaaring dahan-dahang ilipat ang weathering thermostat sa isang bagong posisyon.

Sa nakalipas na 50 milyong taon, ang planeta ay lumalamig, tectonic plate collisions na nagtutulak sa mga chemically reactive na bato tulad ng basalt at volcanic ash sa mainit-init na mahalumigmig na tropiko, na nagpapataas ng rate ng mga reaksyon na umaakit ng carbon dioxide mula sa kalangitan. Bilang karagdagan, sa nakalipas na 20 milyong taon, sa pagtaas ng Himalayas, Andes, Alps at iba pang mga bundok, ang rate ng pagguho ay higit sa doble, na humahantong sa isang acceleration ng weathering. Ang isa pang kadahilanan na nagpabilis sa paglamig ng uso ay ang paghihiwalay ng South America at Tasmania mula sa Antarctica 35.7 milyong taon na ang nakalilipas. Isang bagong agos ng karagatan ang nabuo sa paligid ng Antarctica, at pinatindi nito ang sirkulasyon ng tubig at plankton, na kumukonsumo ng carbon dioxide. Bilang resulta, malaki ang paglaki ng mga yelo sa Antarctica.

Mas maaga, sa panahon ng Jurassic at Cretaceous, ang mga dinosaur ay gumagala sa Antarctica, dahil kung wala ang mga bulubunduking ito, ang tumaas na aktibidad ng bulkan ay nagpapanatili ng carbon dioxide sa mga antas na humigit-kumulang 1,000 bahagi bawat milyon (mula sa 415 ngayon). Ang average na temperatura sa mundong ito na walang yelo ay 5-9 degrees Celsius na mas mataas kaysa ngayon, at ang antas ng dagat ay 75 metro ang taas.

Asteroid Falls (Chikshulub)

Scale: unang paglamig ng humigit-kumulang 20 degrees Celsius, pagkatapos ay pag-init ng 5 degrees Celsius

Timing: siglo ng paglamig, 100,000 taon ng pag-init

Ang database ng mga epekto ng asteroid sa Earth ay naglalaman ng 190 craters. Wala sa kanila ang nagkaroon ng kapansin-pansing epekto sa klima ng Earth, maliban sa asteroid na Chikshulub, na sumira sa bahagi ng Mexico at pumatay sa mga dinosaur 66 milyong taon na ang nakalilipas. Ipinapakita ng mga computer simulation na ang Chikshulub ay naghagis ng sapat na alikabok at sulfur sa itaas na atmospera upang lampasan ang sikat ng araw at palamig ang Earth ng higit sa 20 degrees Celsius at gawing acidify ang mga karagatan. Inabot ng maraming siglo ang planeta upang bumalik sa dati nitong temperatura, ngunit pagkatapos ay uminit ito ng isa pang 5 degrees dahil sa pagpasok ng carbon dioxide mula sa nawasak na limestone ng Mexico sa atmospera.

Nananatiling kontrobersyal kung paano naapektuhan ng aktibidad ng bulkan sa India ang pagbabago ng klima at pagkalipol ng masa.

Mga pagbabago sa ebolusyon

Scale: nakadepende sa kaganapan, lumalamig ng humigit-kumulang 5 degrees Celsius sa huling bahagi ng panahon ng Ordovician (445 milyong taon na ang nakararaan)

Timing: milyon-milyong taon

Minsan ang ebolusyon ng mga bagong species ng buhay ay magre-reset ng thermostat ng Earth. Halimbawa, ang photosynthetic cyanobacteria, na bumangon mga 3 bilyong taon na ang nakalilipas, ay naglunsad ng proseso ng terraforming, na naglalabas ng oxygen. Habang kumakalat ang mga ito, ang nilalaman ng oxygen sa atmospera ay tumataas 2.4 bilyong taon na ang nakalilipas, habang ang mga antas ng methane at carbon dioxide ay bumaba nang husto. Sa paglipas ng 200 milyong taon, ang Earth ay naging isang "snowball" ng ilang beses. 717 milyong taon na ang nakalilipas, ang ebolusyon ng buhay sa karagatan, na mas malaki kaysa sa mga mikrobyo, ay nag-trigger ng isa pang serye ng mga snowball - sa kasong ito, habang ang mga organismo ay nagsimulang maglabas ng detritus sa kalaliman ng karagatan, kumuha ng carbon mula sa atmospera at itago ito sa kalaliman.

Nang lumitaw ang pinakaunang mga halaman sa lupa mga 230 milyong taon na ang lumipas sa panahon ng Ordovician, nagsimula silang bumuo ng biosphere ng lupa, nagbaon ng carbon sa mga kontinente at kumukuha ng mga sustansya mula sa lupa - nahuhugasan sila sa mga karagatan at pinasigla din ang buhay doon. Lumilitaw na ang mga pagbabagong ito ay humantong sa Panahon ng Yelo, na nagsimula mga 445 milyong taon na ang nakalilipas. Nang maglaon, sa panahon ng Devonian, ang ebolusyon ng mga puno, kasama ng pagbuo ng bundok, ay higit na nagpababa ng mga antas at temperatura ng carbon dioxide, at nagsimula ang Panahon ng Yelo ng Paleozoic.

Malaking igneous na probinsya

Scale: pag-init mula 3 hanggang 9 degrees Celsius

Timing: daan-daang libong taon

Ang mga continental na pagbaha ng lava at underground na magma - ang tinatawag na malalaking igneous provinces - ay nagresulta sa higit sa isang malawakang pagkalipol. Ang kakila-kilabot na mga kaganapang ito ay naglabas ng isang arsenal ng mga mamamatay sa Earth (kabilang ang acid rain, acid fog, mercury poisoning at ozone depletion), at humantong din sa pag-init ng planeta, naglalabas ng napakalaking halaga ng methane at carbon dioxide sa atmospera - mas mabilis kaysa sa kanila. kayang pangasiwaan ang thermostat weathering.

Sa panahon ng sakuna sa Perm 252 milyong taon na ang nakalilipas, na sumira sa 81% ng mga marine species, ang underground na magma ay nagsunog sa Siberian coal, nagtaas ng carbon dioxide content sa atmospera sa 8,000 parts per million at nagpainit ng temperatura ng 5-9 degrees Celsius. Ang Paleocene-Eocene Thermal Maximum, isang mas maliit na kaganapan 56 milyong taon na ang nakalilipas, ay lumikha ng methane mula sa mga patlang ng langis sa North Atlantic at ipinadala ito sa kalangitan, na nagpainit sa planeta ng 5 degrees Celsius at nag-acidify sa karagatan. Kasunod nito, ang mga puno ng palma ay tumubo sa mga baybayin ng Arctic at ang mga alligator ay nag-basked. Ang mga katulad na paglabas ng fossil carbon ay naganap sa huling bahagi ng Triassic at unang bahagi ng Jurassic - at nagtapos sa global warming, mga dead zone sa karagatan at pag-aasido ng karagatan.

Kung ang alinman sa mga ito ay pamilyar sa iyo, ito ay dahil ang mga gawaing anthropogenic ngayon ay may katulad na mga kahihinatnan.

Bilang isang pangkat ng Triassic-Jurassic extinction researchers na nabanggit noong Abril sa journal Nature Communications: "Tinatantya namin ang dami ng carbon dioxide na ibinubuga sa atmospera ng bawat pulso ng magma sa dulo ng Triassic ay maihahambing sa pagtataya ng anthropogenic emissions para sa ika-21 siglo."