დედამიწის კლიმატის ანთროპოგენური რყევების 10 შემთხვევა

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

დიდი ხნის განმავლობაში, დედამიწის კლიმატი მერყეობდა ათი სხვადასხვა მიზეზის გამო, მათ შორის ორბიტალური რხევები, ტექტონიკური ძვრები, ევოლუციური ცვლილებები და სხვა ფაქტორები. მათ პლანეტა ჩაძირეს ყინულის ხანაში ან ტროპიკულ სიცხეში. როგორ უკავშირდება ისინი თანამედროვე ანთროპოგენურ კლიმატის ცვლილებას?

ისტორიულად, დედამიწა ახერხებდა ყოფილიყო თოვლის ბურთი და სათბური. და თუ კლიმატი შეიცვალა ადამიანის გამოჩენამდე, მაშინ საიდან ვიცით, რომ ჩვენ ვართ დამნაშავე იმ მკვეთრ დათბობაში, რომელსაც დღეს ვაკვირდებით?

ნაწილობრივ იმიტომ, რომ ჩვენ შეგვიძლია გამოვყოთ მკაფიო მიზეზობრივი კავშირი ანთროპოგენურ ნახშირორჟანგის ემისიებსა და გლობალური ტემპერატურის 1,28 გრადუსით ცელსიუსით მატებას შორის (რაც, სხვათა შორის, გრძელდება) პრეინდუსტრიულ ეპოქაში. ნახშირორჟანგის მოლეკულები შთანთქავენ ინფრაწითელ გამოსხივებას, ამიტომ ატმოსფეროში მათი რაოდენობა იზრდება, ისინი ინარჩუნებენ მეტ სითბოს, რომელიც აორთქლდება პლანეტის ზედაპირიდან.

ამავდროულად, პალეოკლიმატოლოგებმა დიდი წარმატებები მიაღწიეს წარსულში კლიმატის ცვლილებასთან დაკავშირებული პროცესების გაგებაში. წარმოგიდგენთ კლიმატის ბუნებრივი ცვლილების ათ შემთხვევას - არსებულ მდგომარეობასთან შედარებით.

მზის ციკლები

მასშტაბი: გაცივება 0, 1-0, 3 გრადუსი ცელსიუსით

Დროის განაწილება: მზის აქტივობის პერიოდული ვარდნა, რომელიც გრძელდება 30-დან 160 წლამდე, გამოყოფილი რამდენიმე საუკუნის განმავლობაში

ყოველ 11 წელიწადში, მზის მაგნიტური ველი იცვლება და მასთან ერთად ხდება 11-წლიანი გაკაშკაშების და დაბნელების ციკლი. მაგრამ ეს რყევები მცირეა და მხოლოდ უმნიშვნელოდ მოქმედებს დედამიწის კლიმატზე.

ბევრად უფრო მნიშვნელოვანია „დიდი მზის მინიმალური“, მზის აქტივობის შემცირებული ათწლიანი პერიოდები, რომლებიც 25-ჯერ მოხდა ბოლო 11000 წლის განმავლობაში. ბოლო მაგალითი, მაუნდერის მინიმუმი, დაფიქსირდა 1645-დან 1715 წლამდე და გამოიწვია მზის ენერგიის 0.04%-0.08%-ით დაქვეითება მიმდინარე საშუალოზე ქვემოთ. დიდი ხნის განმავლობაში, მეცნიერებს სჯეროდათ, რომ მაუნდერის მინიმუმს შეეძლო გამოეწვია "პატარა გამყინვარება", ცივი დრო, რომელიც გაგრძელდა მე-15-დან მე-19 საუკუნემდე. მაგრამ მას შემდეგ გაირკვა, რომ ეს იყო ძალიან მოკლე და მოხდა არასწორ დროს. სიცივე, სავარაუდოდ, ვულკანური აქტივობით იყო გამოწვეული.

გასული ნახევარი საუკუნის განმავლობაში მზე ოდნავ ჩაქრა, დედამიწა კი თბება და შეუძლებელია გლობალური დათბობის ასოცირება ციურ სხეულთან.

ვულკანური გოგირდი

მასშტაბი: გაგრილება 0, 6 - 2 გრადუსი ცელსიუსით

Დროის განაწილება:1-დან 20 წლამდე

539 თუ 540 წწ. ე. ელ სალვადორში ვულკანის ილოპანგოს ისეთი ძლიერი ამოფრქვევა მოხდა, რომ მისმა ბუმბულმა სტრატოსფერომდე მიაღწია. შემდგომში, ცივმა ზაფხულმა, გვალვამ, შიმშილმა და ჭირმა გაანადგურა დასახლებები მთელს მსოფლიოში.

ილოპანგოს მასშტაბის ამოფრქვევები სტრატოსფეროში აგდებს გოგირდმჟავას ამრეკლავ წვეთებს, რომლებიც მზის შუქს იცავენ და კლიმატს აგრილებენ. შედეგად, ზღვის ყინული გროვდება, მეტი მზის შუქი აირეკლება უკან კოსმოსში და გლობალური გაგრილება ძლიერდება და გრძელდება.

ილოპანგოს ამოფრქვევის შემდეგ, გლობალური ტემპერატურა 20 წლის განმავლობაში 2 გრადუსით დაეცა. უკვე ჩვენს ეპოქაში 1991 წელს ფილიპინებზე პინატუბოს მთის ამოფრქვევამ გლობალური კლიმატი 0,6 გრადუსით გააცივა 15 თვის განმავლობაში.

ვულკანური გოგირდი სტრატოსფეროში შეიძლება იყოს დამანგრეველი, მაგრამ დედამიწის ისტორიის მასშტაბით, მისი ეფექტი მცირეა და გარდამავალია.

მოკლევადიანი კლიმატის რყევები

მასშტაბი:0, 15 გრადუს ცელსიუსამდე

Დროის განაწილება: 2-დან 7 წლამდე

სეზონური ამინდის პირობების გარდა, არსებობს სხვა მოკლევადიანი ციკლები, რომლებიც ასევე გავლენას ახდენს ნალექსა და ტემპერატურაზე.მათგან ყველაზე მნიშვნელოვანი, ელ ნინო ან სამხრეთის რხევა, არის პერიოდული ცვლილება ტროპიკულ წყნარ ოკეანეში ორ-შვიდი წლის განმავლობაში, რაც გავლენას ახდენს ნალექზე ჩრდილოეთ ამერიკაში. ჩრდილო ატლანტიკური რხევა და ინდოეთის ოკეანის დიპოლს აქვს ძლიერი რეგიონალური გავლენა. ორივე ურთიერთობს ელ ნინიოსთან.

ამ ციკლების ურთიერთმიმართება დიდი ხანია აფერხებს იმის უნარს, დაამტკიცოს, რომ ანთროპოგენური ცვლილება არის სტატისტიკურად მნიშვნელოვანი და არა მხოლოდ ბუნებრივი ცვალებადობის მორიგი ნახტომი. მაგრამ მას შემდეგ, ანთროპოგენური კლიმატის ცვლილება ბევრად სცილდება ამინდის ბუნებრივ ცვალებადობას და სეზონურ ტემპერატურას. 2017 წლის აშშ-ს კლიმატის ეროვნულმა შეფასებამ დაასკვნა, რომ „დაკვირვების მონაცემებიდან არ არსებობს დამაჯერებელი მტკიცებულება, რომელიც ახსნის დაკვირვებულ კლიმატის ცვლილებას ბუნებრივი ციკლებით“.

ორბიტალური ვიბრაციები

მასშტაბი: დაახლოებით 6 გრადუსი ცელსიუსით ბოლო 100000 წლის ციკლში; იცვლება გეოლოგიური დროის მიხედვით

Დროის განაწილება: რეგულარული, გადაფარვითი ციკლები 23000, 41000, 100000, 405000 და 2.400.000 წელი

დედამიწის ორბიტა მერყეობს, როდესაც მზე, მთვარე და სხვა პლანეტები შეცვლიან თავიანთ შედარებით პოზიციებს. ამ ციკლური რყევების გამო, ეგრეთ წოდებული მილანკოვიჩის ციკლები, მზის შუქის რაოდენობა მერყეობს შუა განედებზე 25%-ით და იცვლება კლიმატი. ეს ციკლები მოქმედებდა მთელი ისტორიის მანძილზე, ქმნიდა ნალექის მონაცვლე ფენებს, რომლებიც ჩანს კლდეებსა და გათხრებში.

პლეისტოცენის ეპოქაში, რომელიც დასრულდა დაახლოებით 11700 წლის წინ, მილანკოვიჩის ციკლებმა პლანეტა ერთ-ერთ გამყინვარებაში გადაიყვანა. როდესაც დედამიწის ორბიტის ცვლამ ჩრდილოეთის ზაფხული საშუალოზე თბილი გახადა, ჩრდილოეთ ამერიკაში, ევროპასა და აზიაში მასიური ყინულის ფურცლები დნება; როდესაც ორბიტა კვლავ შეიცვალა და ზაფხული ისევ გაცივდა, ეს ფარები კვლავ გაიზარდა. რადგან თბილი ოკეანე ხსნის ნაკლებ ნახშირორჟანგს, ატმოსფერული შემცველობა გაიზარდა და ორბიტალურ რხევებთან ერთად დაეცა, რაც აძლიერებს მათ ეფექტს.

დღეს დედამიწა უახლოვდება ჩრდილოეთ მზის შუქის კიდევ ერთ მინიმუმს, ასე რომ, ანთროპოგენური ნახშირორჟანგის ემისიების გარეშე, ჩვენ შევიდოდით ახალ გამყინვარებაში მომდევნო 1500 წლის განმავლობაში.

სუსტი ახალგაზრდა მზე

მასშტაბი: არ აქვს მთლიანი ტემპერატურის ეფექტი

Დროის განაწილება: მუდმივი

მოკლევადიანი რყევების მიუხედავად, მთლიანობაში მზის სიკაშკაშე იზრდება 0,009%-ით მილიონ წელიწადში, ხოლო მზის სისტემის დაბადებიდან 4,5 მილიარდი წლის წინ, ის გაიზარდა 48%-ით.

მეცნიერები თვლიან, რომ ახალგაზრდა მზის სისუსტიდან გამომდინარე, დედამიწა გაყინული დარჩა მისი არსებობის მთელი პირველი ნახევრის განმავლობაში. პარადოქსულად, გეოლოგებმა აღმოაჩინეს 3,4 მილიარდი წლის ასაკის ქანები, რომლებიც წარმოიქმნება წყალში ტალღებით. ადრეული დედამიწის მოულოდნელად თბილი კლიმატი, როგორც ჩანს, გამოწვეულია ფაქტორების გარკვეული კომბინაციით: ნაკლები მიწის ეროზია, სუფთა ცა, მოკლე დღეები და ატმოსფეროს განსაკუთრებული შემადგენლობა, სანამ დედამიწა ჟანგბადით მდიდარ ატმოსფეროს მიიღებდა.

დედამიწის არსებობის მეორე ნახევარში ხელსაყრელი პირობები, მიუხედავად მზის სიკაშკაშის ზრდისა, არ იწვევს პარადოქსს: დედამიწის ამინდის თერმოსტატი ეწინააღმდეგება მზის დამატებითი შუქის ეფექტს, ასტაბილურებს დედამიწას.

ნახშირორჟანგი და ამინდის თერმოსტატი

მასშტაბი: ეწინააღმდეგება სხვა ცვლილებებს

Დროის განაწილება: 100000 წელი ან მეტი

დედამიწის კლიმატის მთავარი მარეგულირებელი დიდი ხანია არის ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის დონე, რადგან ნახშირორჟანგი არის მდგრადი სათბურის გაზი, რომელიც ბლოკავს სითბოს და ხელს უშლის მას პლანეტის ზედაპირიდან ამოსვლას.

ვულკანები, მეტამორფული ქანები და ეროზიულ ნალექებში ნახშირბადის დაჟანგვა ყველა ასხივებს ნახშირორჟანგს ცაში, ხოლო ქიმიური რეაქციები სილიკატურ ქანებთან ერთად ატმოსფეროდან ნახშირორჟანგს აშორებს და კირქვას წარმოქმნის.ამ პროცესებს შორის ბალანსი მუშაობს თერმოსტატივით, რადგან როდესაც კლიმატი თბება, ქიმიური რეაქციები უფრო ეფექტურია ნახშირორჟანგის მოსაშორებლად, რითაც ანელებს დათბობას. როდესაც კლიმატი კლებულობს, რეაქციების ეფექტურობა, პირიქით, მცირდება, რაც ხელს უწყობს გაგრილებას. შესაბამისად, დიდი ხნის განმავლობაში დედამიწის კლიმატი შედარებით სტაბილური რჩებოდა, რაც საცხოვრებლად საცხოვრებელ გარემოს უქმნიდა. კერძოდ, ნახშირორჟანგის საშუალო დონე სტაბილურად მცირდება მზის მზარდი სიკაშკაშის შედეგად.

თუმცა, ასობით მილიონი წელი სჭირდება ამინდის თერმოსტატის რეაქციას ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის მოზღვავებაზე. დედამიწის ოკეანეები უფრო სწრაფად შთანთქავს და აშორებს ზედმეტ ნახშირბადს, მაგრამ ამ პროცესსაც კი ათასწლეულები სჭირდება - და შეიძლება შეჩერდეს ოკეანის მჟავიანობის რისკით. ყოველწლიურად, წიაღისეული საწვავის წვა გამოყოფს დაახლოებით 100-ჯერ მეტ ნახშირორჟანგს, ვიდრე ვულკანების ამოფრქვევა - ოკეანეები და ამინდი არ იშლება - ამიტომ კლიმატი თბება და ოკეანეები მჟავიანდება.

ტექტონიკური ძვრები

მასშტაბი: დაახლოებით 30 გრადუსი ცელსიუსით ბოლო 500 მილიონი წლის განმავლობაში

Დროის განაწილება: მილიონობით წელი

დედამიწის ქერქის ხმელეთის მასების მოძრაობამ შეიძლება ნელა გადაიტანოს ამინდის თერმოსტატი ახალ პოზიციაზე.

ბოლო 50 მილიონი წლის განმავლობაში პლანეტა გაცივდა, ტექტონიკური ფირფიტების შეჯახება ქიმიურად რეაქტიულ ქანებს, როგორიცაა ბაზალტი და ვულკანური ფერფლი, უბიძგებს თბილ ნოტიო ტროპიკებში, რაც ზრდის რეაქციების სიჩქარეს, რომლებიც იზიდავს ციდან ნახშირორჟანგს. გარდა ამისა, ბოლო 20 მილიონი წლის განმავლობაში, ჰიმალაის, ანდების, ალპების და სხვა მთების აწევასთან ერთად, ეროზიის მაჩვენებელი გაორმაგდა, რამაც გამოიწვია ამინდის დაჩქარება. კიდევ ერთი ფაქტორი, რომელმაც დააჩქარა გაგრილების ტენდენცია, იყო სამხრეთ ამერიკისა და ტასმანიის გამოყოფა ანტარქტიდიდან 35,7 მილიონი წლის წინ. ანტარქტიდის ირგვლივ ახალი ოკეანის დინება წარმოიქმნა და მან გააძლიერა წყლისა და პლანქტონის მიმოქცევა, რომელიც მოიხმარს ნახშირორჟანგს. შედეგად, ანტარქტიდის ყინულის საფარი მნიშვნელოვნად გაიზარდა.

ადრე, იურული და ცარცული პერიოდის განმავლობაში, დინოზავრები ტრიალებდნენ ანტარქტიდაზე, რადგან ამ მთიანეთის გარეშე, გაზრდილი ვულკანური აქტივობა ინარჩუნებდა ნახშირორჟანგს დაახლოებით 1000 ნაწილზე მილიონზე (დღევანდელი 415-დან). ამ ყინულისგან თავისუფალ სამყაროში საშუალო ტემპერატურა 5-9 გრადუსი ცელსიუსით მაღალი იყო, ვიდრე ახლაა, ზღვის დონე კი 75 მეტრით.

ასტეროიდის ჩანჩქერი (ჩიკშულუბი)

მასშტაბი: ჯერ გაგრილდება დაახლოებით 20 გრადუსით, შემდეგ თბება 5 გრადუსით

Დროის განაწილება: საუკუნეების გაციება, 100000 წლის დათბობა

დედამიწაზე ასტეროიდების ზემოქმედების მონაცემთა ბაზა შეიცავს 190 კრატერს. არცერთ მათგანს არ ჰქონდა შესამჩნევი გავლენა დედამიწის კლიმატზე, გარდა ასტეროიდის ჩიკშულუბისა, რომელმაც გაანადგურა მექსიკის ნაწილი და მოკლა დინოზავრები 66 მილიონი წლის წინ. კომპიუტერული სიმულაციები აჩვენებს, რომ ჩიკშულუბმა იმდენი მტვერი და გოგირდი ჩაყარა ატმოსფეროს ზედა ნაწილში, რათა დაბნელდეს მზის შუქი და გაცივდეს დედამიწა 20 გრადუს ცელსიუსზე მეტით და ოკეანეების დამჟავება. პლანეტას საუკუნეები დასჭირდა წინა ტემპერატურის დასაბრუნებლად, მაგრამ შემდეგ ის კიდევ 5 გრადუსით გაათბო, განადგურებული მექსიკური კირქვის ნახშირორჟანგის ატმოსფეროში შეღწევის გამო.

როგორ იმოქმედა ინდოეთში ვულკანურმა აქტივობამ კლიმატის ცვლილებასა და მასობრივ გადაშენებაზე, საკამათო რჩება.

ევოლუციური ცვლილებები

მასშტაბი: მოვლენაზე დამოკიდებული, გაგრილება დაახლოებით 5 გრადუსით ცელსიუსით გვიან ორდოვიკის პერიოდში (445 მილიონი წლის წინ)

Დროის განაწილება: მილიონობით წელი

ზოგჯერ სიცოცხლის ახალი სახეობების ევოლუცია განაახლებს დედამიწის თერმოსტატს. მაგალითად, ფოტოსინთეზურმა ციანობაქტერიამ, რომელიც წარმოიშვა დაახლოებით 3 მილიარდი წლის წინ, დაიწყო ტერაფორმირების პროცესი, ჟანგბადის გამოთავისუფლება. მათი გავრცელებისას ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობა 2,4 მილიარდი წლის წინ იზრდებოდა, ხოლო მეთანისა და ნახშირორჟანგის დონე მკვეთრად დაეცა.200 მილიონი წლის განმავლობაში დედამიწა რამდენჯერმე გადაიქცა "თოვლის ბურთად". 717 მილიონი წლის წინ, ოკეანის სიცოცხლის ევოლუციამ, მიკრობებზე დიდი, გამოიწვია თოვლის ბურთების კიდევ ერთი სერია - ამ შემთხვევაში, ორგანიზმებმა დაიწყეს ნარჩენების გამოყოფა ოკეანის სიღრმეში, ატმოსფეროდან ნახშირბადის აღება და სიღრმეში დამალვა.

როდესაც ყველაზე ადრეული მიწის მცენარეები გამოჩნდნენ დაახლოებით 230 მილიონი წლის შემდეგ ორდოვიკის პერიოდში, მათ დაიწყეს დედამიწის ბიოსფეროს ფორმირება, კონტინენტებზე ნახშირბადის დამარხვა და ხმელეთიდან საკვები ნივთიერებების მოპოვება - ისინი ოკეანეებში ირეცხებოდნენ და ასევე ასტიმულირებდნენ იქ სიცოცხლეს. როგორც ჩანს, ამ ცვლილებებმა გამოიწვია ყინულის ხანა, რომელიც დაიწყო დაახლოებით 445 მილიონი წლის წინ. მოგვიანებით, დევონის პერიოდში, ხეების ევოლუცია, მთის მშენებლობასთან ერთად, კიდევ უფრო შემცირდა ნახშირორჟანგის დონე და ტემპერატურა და დაიწყო პალეოზოური გამყინვარება.

დიდი ცეცხლოვანი პროვინციები

მასშტაბი: დათბობა 3-დან 9 გრადუს ცელსიუსამდე

Დროის განაწილება: ასობით ათასი წლის

ლავისა და მიწისქვეშა მაგმის კონტინენტურმა წყალდიდობებმა - ეგრეთ წოდებულ დიდ ცეცხლოვან პროვინციებს - გამოიწვია ერთზე მეტი მასობრივი გადაშენება. ამ საშინელმა მოვლენებმა გაათავისუფლა დედამიწაზე მკვლელების არსენალი (მათ შორის მჟავა წვიმა, მჟავა ნისლი, ვერცხლისწყლით მოწამვლა და ოზონის გაფუჭება) და ასევე გამოიწვია პლანეტის დათბობა, ატმოსფეროში მეთანისა და ნახშირორჟანგის დიდი რაოდენობით გამოყოფა - უფრო სწრაფად, ვიდრე მათ. შეუძლია გაუმკლავდეს თერმოსტატის ამინდს.

252 მილიონი წლის წინ პერმის კატასტროფის დროს, რომელმაც გაანადგურა საზღვაო სახეობების 81%, მიწისქვეშა მაგმამ ცეცხლი წაუკიდა ციმბირის ნახშირს, გაზარდა ნახშირორჟანგის შემცველობა ატმოსფეროში 8000 ნაწილად მილიონზე და გაათბო ტემპერატურა 5-9 გრადუს ცელსიუსამდე. პალეოცენ-ეოცენურმა თერმულმა მაქსიმუმმა, უფრო მცირე მოვლენამ 56 მილიონი წლის წინ, შექმნა მეთანი ჩრდილო ატლანტიკის ნავთობის საბადოებიდან და გაგზავნა ცისკენ, გაათბო პლანეტა 5 გრადუსით ცელსიუსით და გაამჟავა ოკეანე. შემდგომში, პალმები გაიზარდა არქტიკის ნაპირებზე და ალიგატორები იძირებოდა. ნამარხი ნახშირბადის მსგავსი ემისიები მოხდა გვიან ტრიასსა და ადრეულ იურული პერიოდის განმავლობაში - და დასრულდა გლობალური დათბობით, ოკეანის მკვდარი ზონებით და ოკეანის მჟავიანობით.

თუ რომელიმე ეს თქვენთვის ნაცნობად ჟღერს, ეს იმიტომ ხდება, რომ დღეს ანთროპოგენურ საქმიანობას მსგავსი შედეგები აქვს.

როგორც ტრიასულ-იურის გადაშენების მკვლევართა ჯგუფმა აღნიშნა აპრილში ჟურნალ Nature Communications-ში: „ჩვენ ვაფასებთ ნახშირორჟანგის რაოდენობას, რომელიც ატმოსფეროში გამოიყოფა ყოველი მაგმის იმპულსით ტრიასის ბოლოს, შედარებულია ანთროპოგენური ემისიების პროგნოზთან. 21 - ე საუკუნე."