Klimat na Ziemi nie jest niezmienny. Od ponad 2,5 miliona lat globalny klimat waha się między dziwnie przedłużającymi się epokami lodowcowymi a krótkimi okresami międzylodowcowymi. Tak przy okazji, jesteśmy teraz w okresie międzylodowcowym. Nawet w obrębie mglistego okresu istnienia współczesnej ludzkości, klimat ulegał gwałtownym wahaniom. Ostatnim spazmem klimatycznym była tak zwana Mała Epoka Lodowa w okresie średniowiecza, kiedy to ludzie masowo umierali z powodu zimna i głodu. Ale to nie była epoka lodowcowa; to było załamanie klimatu prawdopodobnie spowodowane wulkanizmem.
Na szczycie prawdziwej epoki lodowcowej – zwanej Ostatnim Maksimum Lodowcowym, około 20 000 lat temu – pokrywy lodowe pokrywały większą część półkuli północnej. Wiemy również, że początek cofania się lodowców różnił się w zależności od miejsca; wydaje się, że lód Syberii zaczął się cofać około 17 500 lat temu, ale ekstremalne zimno utrzymywało się przez tysiące lat dłużej w Europie Zachodniej.
Ale biorąc pod uwagę Ostatnie Maksimum Lodowcowe jako punkt stały, jak bardzo było zimno? Teraz University of Arizona-led zespół ma przybił odpowiedź, która została flummoxing nauki cały ten czas. Tak więc: około 20 000 lat temu, kiedy ostatnie maksimum lodowcowe było u szczytu, a gruboskórna mega-fauna przemierzała ośnieżone ziemie, średnia globalna temperatura była o 6 stopni Celsjusza niższa niż obecnie, szacuje zespół pod kierownictwem profesora nadzwyczajnego Jessiki E. Tierney z Uniwersytetu Arizony w Tucson, w raporcie opublikowanym w Nature w środę.
Uwaga, że jest to średnia globalna – niektóre miejsca były o wiele zimniejsze, a niektóre miłe i balsamiczne podczas ostatniego maksimum lodowcowego. W przeciwieństwie do enigmatycznych seryjnych Ziem Śnieżnej Kuli (lub Slushball Earths, jak niektórzy twierdzą) setki milionów lat temu, nie jest tak, że cała planeta była pokryta lodem podczas ostatnich epok lodowcowych. Gdyby tak było, to byśmy wyginęli. Podczas ostatniej, około połowa Ameryki Północnej, Europy i Ameryki Południowej była pokryta lodem i części Azji.
„W Ameryce Północnej i Europie, najbardziej północne części były pokryte lodem i było bardzo zimno,” Tierney powiedział – ale w górę w Arktyce, chłodzenie było znacznie bardziej intensywne: około 14 stopni Celsjusza (25 stopni Fahrenheita) zimniej niż teraz. Apropos „teraz”, tempo ocieplenia w Arktyce jest co najmniej dwukrotnie wyższe niż w pozostałej części świata. Temperatury w północnej Syberii przewyższyły te w Tel Awiwie w niektóre dni tego lata.
Podsumowanie: średnia globalna temperatura 20 000 lat temu wynosiła 8 stopni Celsjusza (46 stopni Fahrenheita), mniej więcej, w porównaniu z 14 stopniami Celsjusza dzisiaj, szacuje zespół.
Jeśli wzruszysz ramionami na sześciostopniową różnicę, zauważ, że globalne ocieplenie od początku okresu przemysłowego wynosi średnio około 1 stopnia Celsjusza. I zobaczcie, co się dzieje: pogoda na całym świecie oszalała, burze są bardziej gwałtowne i nieprzewidywalne, a w kilku regionach – w tym na części Bliskiego Wschodu – indeks ciepła (połączenie ciepła i wilgotności) już staje się nie do przeżycia. Tak, dzieje się to na małych obszarach i nie na długo, ale obszar ten będzie się poszerzał, a czas trwania wydłużał – a klimatyzatory nie są częścią ludzkiej kondycji.
- Lód Grenlandii przekroczył punkt krytyczny
- Burza asteroidowa 800 milionów lat temu mogła spowodować Śnieżną Kulę Ziemską
- Krótki opis zmian klimatycznych: Pada, leje, wieczna zmarzlina na Alasce rozmarza
Dustbowl Earth
Powrót w epoce lodowcowej, nie tylko planeta była zimniejsza w znacznym stopniu. Atmosfera była 20 do 25 razy bardziej zapylona niż dzisiaj. Pył w powietrzu, nawiasem mówiąc, również miał wpływ na globalne temperatury i musiał być uwzględniony w obliczeniach – ostatecznie, aby oszacować rolę gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla i metan, w zmianach klimatycznych.
Rewolucyjna praca opublikowana w Geoscience w 2016 roku omówiła modulację i rytm epok lodowcowych i interglacjałów podczas późnego plejstocenu, ponieważ standardowa teoria dotycząca długoterminowych cykli Ziemi, takich jak teoria Milankovitcha-precesji (okresowe zmiany kąta nachylenia Ziemi względem Słońca), nie może wyjaśnić, dlaczego epoki lodowcowe trwały tak długo.
Epoki lodowcowe przedłużały się z powodu systemu sprzężenia zwrotnego obejmującego dwutlenek węgla, pył i albedo – odbicie promieniowania słonecznego od powierzchni planety. Podczas okresów lodowcowych północne pokrywy lodowe silnie odbijały promienie słoneczne, powodując obniżenie globalnych temperatur, a także atmosferycznego stężenia CO2.
Podczas ostatniego maksimum lodowcowego atmosferyczny CO2 wynosił około 180 części na milion (ppm). Przez tysiąclecia jego stężenie w powietrzu i oceanach odbiło się na nowo, osiągając w końcu krytyczny próg około 200 ppm, który zatrzymał promieniowanie słoneczne.
W międzyczasie poziom mórz był niski, ponieważ lód zamknął wodę; to i zniechęcona roślinność spowodowały erozję na lądzie.
W ten sposób pył wypełnił niebo, który teoretycznie mógł zablokować światło słoneczne, tak jak robi to pył wulkaniczny – ale wylądował też na wielkich taflach lodu. Zabrudzony lodowiec pochłania więcej promieniowania, a mniej odbija. Ostatecznie te zjawiska w połączeniu z cyklami Ziemi doprowadziłyby do masowego topnienia lodu i oto jesteśmy, w kolejnym interglacjale.
Gdy dwutlenek węgla podwaja się
Atmosferyczny poziom CO2 podczas ostatniej epoki lodowcowej wynosił około 180 ppm, co jest bardzo niskim poziomem. Przed rewolucją przemysłową CO2 był na poziomie 280 ppm.
Gdzie jesteśmy teraz? Nasz CO2 jest w niezbadanym terytorium na ponad 415 ppm, a nasze powietrze jest brudne. Ostatnie pozostałości po wielkiej epoce lodowcowej topnieją szybko – lądolód Grenlandii został uznany za stracony na zawsze – a my pochłaniamy promieniowanie słoneczne jak nigdy dotąd.
Tierney i zespół zauważają, że w epoce lodowcowej nie było termometrów, więc opracowali modele, aby przełożyć dane zebrane ze skamielin planktonu oceanicznego na temperatury powierzchni morza. Następnie połączyli dane kopalne z symulacjami modeli klimatycznych Ostatniego Lodowcowego Maksimum, używając asymilacji danych, tak jak to się robi w prognozowaniu pogody. Wszyscy wiemy, że prognozowanie pogody jest sprawą wątpliwą, ale dotyczy to zakresu godzin i dni. To jest znacznie szerszy zakres.
Więc: Tierney i zespół projektują, że dla każdego podwojenia węgla atmosferycznego, średnia globalna temperatura wzrośnie o 3,4 stopni Celsjusza (6,1 stopni Fahrenheita) – o środek zakresu przewidywanego przez najnowszą generację modeli klimatycznych (1,8 do 5,6 stopni Celsjusza). Gdzie uderzy to najmocniej? Arktyka.
„Modele klimatyczne przewidują, że wysokie szerokości geograficzne będą się ocieplać szybciej niż niskie” – mówi Tierney: przyszłe prognozy klimatyczne przewidują bardzo ciepłą Arktykę, odwrotność tego, co dzieje się tam w epokach lodowcowych.
Jakie są szanse na zatrzymanie globalnego ocieplenia w miejscu, zanim jeszcze więcej części świata stanie się nieznośnie gorących, nawet na krótkie okresy? „Porozumienie paryskie chciało utrzymać globalne ocieplenie na poziomie nie większym niż 1,5 stopnia Celsjusza w stosunku do poziomu sprzed epoki przemysłowej, ale przy tak rosnącym poziomie dwutlenku węgla, byłoby niezwykle trudno uniknąć ocieplenia o więcej niż 2 stopnie Celsjusza” – ostrzega Tierney. Wiemy, że planeta gwałtownie reaguje na wzrost CO2, ale nadal dodajemy CO2 w każdej minucie każdego dnia. Blokady koronawirusów to był epizod, a nie zmiana trendu.
Kolejny cel jej zespołu? Oszacować jak gorąca stała się Ziemia podczas interglacjałów i jak zareagowała na ekstremalne stężenie CO2. Tak naprawdę jeszcze tego nie wiemy.