Dünya ikliminde 10 antropojenik dalgalanma vakası

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Uzun bir süre boyunca, Dünya'nın iklimi, yörüngesel yalpalamalar, tektonik değişimler, evrimsel değişiklikler ve diğer faktörler dahil olmak üzere on farklı nedenden dolayı dalgalandı. Gezegeni ya buzul çağlarında ya da tropikal sıcakta batırdılar. Çağdaş antropojenik iklim değişikliği ile nasıl ilişkilidir?

Tarihsel olarak, Dünya bir kartopu ve bir sera olmayı başardı. Ve eğer iklim insanın ortaya çıkmasından önce değiştiyse, bugün gözlemlediğimiz keskin ısınmanın suçlusunun biz olduğumuzu nereden biliyoruz?

Kısmen, antropojenik karbon dioksit emisyonları ile küresel sıcaklıktaki (tesadüfen devam eden) 1.28 santigrat derece artış arasında açık bir nedensel ilişki kurabildiğimiz için. Karbondioksit molekülleri kızılötesi radyasyonu emer, böylece atmosferdeki miktarları arttıkça gezegenin yüzeyinden buharlaşan daha fazla ısı tutarlar.

Aynı zamanda paleoklimatologlar geçmişte iklim değişikliğine yol açan süreçleri anlamada büyük adımlar attılar. İşte mevcut duruma kıyasla on doğal iklim değişikliği vakası.

Güneş döngüleri

Ölçek:0, 1-0, 3 santigrat derece soğutma

Zamanlama:Güneş aktivitesinde 30 ila 160 yıl süren, birkaç yüzyılla ayrılmış periyodik düşüşler

Her 11 yılda bir, güneş manyetik alanı değişir ve onunla birlikte 11 yıllık parlaklık ve karartma döngüleri gelir. Ancak bu dalgalanmalar küçüktür ve Dünya'nın iklimini sadece önemsiz derecede etkiler.

Çok daha önemli olan, son 11.000 yılda 25 kez meydana gelen on yıllık güneş aktivitesinin azalması olan "büyük solar minimumlardır". Yakın tarihli bir örnek olan Maunder minimumu, 1645 ile 1715 arasında meydana geldi ve güneş enerjisinin mevcut ortalamanın %0.04 - %0.08 altına düşmesine neden oldu. Uzun bir süre boyunca bilim adamları, Maunder minimumunun 15. yüzyıldan 19. yüzyıla kadar süren soğuk bir ani olan "Küçük Buz Devri"ne neden olabileceğine inanıyorlardı. Ancak o zamandan beri çok kısa olduğu ve yanlış zamanda olduğu ortaya çıktı. Soğuk çarpması büyük olasılıkla volkanik aktiviteden kaynaklandı.

Son yarım yüzyıldır Güneş hafifçe kararıyor ve Dünya ısınıyor ve küresel ısınmayı bir gök cismi ile ilişkilendirmek mümkün değil.

volkanik kükürt

Ölçek:0, 6 - 2 santigrat derece soğutma

Zamanlama:1 ila 20 yaş arası

539 veya 540 yılında e. El Salvador'daki Ilopango yanardağının o kadar güçlü bir patlaması oldu ki, tüyleri stratosfere ulaştı. Ardından, soğuk yazlar, kuraklık, kıtlık ve veba, dünyanın dört bir yanındaki yerleşimleri perişan etti.

Ilopango ölçeğindeki patlamalar, güneş ışığını perdeleyen ve iklimi soğutan stratosfere yansıtıcı sülfürik asit damlacıkları atar. Sonuç olarak, deniz buzu oluşur, daha fazla güneş ışığı uzaya geri yansıtılır ve küresel soğuma yoğunlaşır ve uzar.

Ilopango'nun patlamasının ardından, küresel sıcaklık 20 yılda 2 derece düştü. Zaten çağımızda, 1991'de Filipinler'deki Pinatubo Dağı'nın patlaması, küresel iklimi 15 ay boyunca 0,6 derece soğuttu.

Stratosferdeki volkanik kükürt yıkıcı olabilir, ancak Dünya tarihi ölçeğinde etkisi küçük ve aynı zamanda geçicidir.

Kısa vadeli iklim dalgalanmaları

Ölçek:0, 15 santigrat dereceye kadar

Zamanlama: 2 ila 7 yıl

Mevsimsel hava koşullarına ek olarak, yağış ve sıcaklığı da etkileyen başka kısa vadeli döngüler vardır. Bunlardan en önemlisi, El Niño veya Güney Salınımı, Kuzey Amerika'daki yağışları etkileyen iki ila yedi yıllık bir süre boyunca tropikal Pasifik Okyanusu'ndaki sirkülasyondaki periyodik bir değişikliktir. Kuzey Atlantik Salınımı ve Hint Okyanusu Dipolü güçlü bir bölgesel etkiye sahiptir. Her ikisi de El Niño ile etkileşime girer.

Bu döngülerin karşılıklı ilişkisi, antropojenik değişimin sadece doğal değişkenlikte bir başka sıçrama değil, istatistiksel olarak anlamlı olduğunu kanıtlama yeteneğini uzun süredir engelledi. Ancak o zamandan beri, antropojenik iklim değişikliği, doğal hava değişkenliğinin ve mevsimsel sıcaklıkların çok ötesine geçti. 2017 ABD Ulusal İklim Değerlendirmesi, "gözlenen iklim değişikliğini doğal döngülerle açıklayabilecek gözlemsel verilerden elde edilen kesin bir kanıt olmadığı" sonucuna varmıştır.

yörünge titreşimleri

Ölçek: son 100.000 yıllık döngüde yaklaşık 6 santigrat derece; jeolojik zamana göre değişir

Zamanlama: 23.000, 41.000, 100.000, 405.000 ve 2.400.000 yıllık düzenli, örtüşen döngüler

Güneş, Ay ve diğer gezegenler göreceli konumlarını değiştirdiğinde Dünya'nın yörüngesi dalgalanır. Milankovitch döngüleri olarak adlandırılan bu döngüsel dalgalanmalar nedeniyle, güneş ışığı miktarı orta enlemlerde %25 oranında dalgalanır ve iklim değişir. Bu döngüler tarih boyunca işledi ve kayalarda ve kazılarda görülebilen alternatif tortu katmanları yarattı.

Yaklaşık 11.700 yıl önce sona eren Pleistosen döneminde, Milankovitch döngüleri gezegeni buz çağlarından birine gönderdi. Dünya'nın yörünge kayması kuzey yazlarını ortalamadan daha sıcak hale getirdiğinde, Kuzey Amerika, Avrupa ve Asya'daki devasa buz tabakaları eridi; yörünge tekrar kaydığında ve yazlar tekrar soğuduğunda, bu kalkanlar yeniden büyüdü. Ilık okyanus daha az karbondioksiti çözdükçe, atmosferik içerik arttı ve yörünge salınımlarıyla uyum içinde düştü ve etkilerini güçlendirdi.

Bugün, Dünya bir başka minimum kuzey güneş ışığına yaklaşıyor, bu yüzden antropojenik karbondioksit emisyonları olmasaydı, önümüzdeki 1.500 yıl içinde yeni bir buzul çağına girecektik.

Soluk genç güneş

Ölçek: toplam sıcaklık etkisi yok

Zamanlama: kalıcı

Kısa süreli dalgalanmalara rağmen, güneşin bir bütün olarak parlaklığı milyon yılda %0,009 artarken, güneş sisteminin 4,5 milyar yıl önce doğuşundan bu yana ise %48 oranında artmıştır.

Bilim adamları, genç güneşin zayıflığından, Dünya'nın varlığının ilk yarısı boyunca donmuş kalması gerektiğine inanıyor. Aynı zamanda, paradoksal olarak, jeologlar suda dalgalarla oluşan 3.4 milyar yıllık kayalar keşfettiler. Erken Dünya'nın beklenmedik şekilde sıcak iklimi, bazı faktörlerin birleşiminden kaynaklanıyor gibi görünüyor: Daha az toprak erozyonu, daha açık gökyüzü, daha kısa günler ve Dünya oksijen açısından zengin bir atmosfere sahip olmadan önce atmosferin özel bir bileşimi.

Güneşin parlaklığındaki artışa rağmen, Dünya'nın varlığının ikinci yarısındaki elverişli koşullar bir paradoksa yol açmaz: Dünya'nın ayrışma termostatı, Dünya'yı stabilize ederek ek güneş ışığının etkilerini ortadan kaldırır.

Karbondioksit ve ayrışma termostatı

Ölçek: diğer değişikliklere karşı koyar

Zamanlama: 100.000 yıl veya daha uzun

Karbondioksit, ısıyı bloke eden ve gezegenin yüzeyinden yükselmesini önleyen kalıcı bir sera gazı olduğundan, Dünya'nın ikliminin ana düzenleyicisi uzun zamandır atmosferdeki karbondioksit seviyesi olmuştur.

Volkanlar, metamorfik kayaçlar ve aşınmış tortulardaki karbon oksidasyonu, hepsi gökyüzüne karbondioksit yayar ve silikat kayalarla kimyasal reaksiyonlar atmosferden karbondioksiti uzaklaştırarak kireçtaşı oluşturur. Bu süreçler arasındaki denge bir termostat gibi çalışır, çünkü iklim ısındığında, kimyasal reaksiyonlar karbondioksiti uzaklaştırmada daha etkilidir, böylece ısınmayı yavaşlatır. İklim soğuduğunda ise tam tersine reaksiyonların verimi düşerek soğutmayı kolaylaştırır. Sonuç olarak, uzun bir süre boyunca, Dünya'nın iklimi nispeten sabit kaldı ve yaşanabilir bir ortam sağladı. Özellikle, ortalama karbondioksit seviyeleri, Güneş'in artan parlaklığının bir sonucu olarak istikrarlı bir şekilde düşmektedir.

Bununla birlikte, ayrışma termostatının atmosferdeki karbondioksit dalgalanmasına tepki vermesi yüz milyonlarca yıl alır. Dünyanın okyanusları fazla karbonu daha hızlı emer ve uzaklaştırır, ancak bu süreç bile bin yıl sürer - ve okyanus asitlenmesi riskiyle durdurulabilir. Her yıl yanan fosil yakıtlar, yanardağların patlamasından yaklaşık 100 kat daha fazla karbondioksit yayar - okyanuslar ve hava koşulları başarısız olur - bu nedenle iklim ısınır ve okyanuslar asitlenir.

tektonik kaymalar

Ölçek: son 500 milyon yılda yaklaşık 30 santigrat derece

Zamanlama: milyonlarca yıl

Yerkabuğunun kara kütlelerinin hareketi, ayrışma termostatını yavaş yavaş yeni bir konuma taşıyabilir.

Son 50 milyon yıldır gezegen soğuyor, tektonik plaka çarpışmaları bazalt ve volkanik kül gibi kimyasal olarak reaktif kayaları ılık nemli tropiklere itiyor ve gökten karbondioksit çeken reaksiyonların hızını artırıyor. Ek olarak, son 20 milyon yılda Himalayalar, And Dağları, Alpler ve diğer dağların yükselmesiyle birlikte erozyon oranı iki katından fazla arttı ve bu da ayrışmanın hızlanmasına yol açtı. Soğuma eğilimini hızlandıran bir diğer faktör ise Güney Amerika ve Tazmanya'nın 35,7 milyon yıl önce Antarktika'dan ayrılmasıydı. Antarktika çevresinde yeni bir okyanus akıntısı oluşmuş, su ve karbondioksit tüketen planktonların dolaşımını yoğunlaştırmıştır. Sonuç olarak, Antarktika'nın buz tabakaları önemli ölçüde büyüdü.

Daha önce, Jura ve Kretase dönemlerinde dinozorlar Antarktika'da dolaşıyordu, çünkü bu dağ sıraları olmadan, artan volkanik aktivite karbondioksiti milyonda yaklaşık 1.000 parça (bugün 415'ten) seviyelerinde tuttu. Bu buzsuz dünyada ortalama sıcaklık şimdikinden 5-9 santigrat derece daha yüksekti ve deniz seviyesi 75 metre daha yüksekti.

Asteroit Şelalesi (Chikshulub)

Ölçek: önce yaklaşık 20 santigrat derece soğutma, sonra 5 santigrat derece ısıtma

Zamanlama: asırlık soğuma, 100.000 yıllık ısınma

Dünya üzerindeki asteroit etkilerinin veri tabanı 190 krater içerir. Meksika'nın bir bölümünü yok eden ve 66 milyon yıl önce dinozorları öldüren asteroit Chikshulub dışında, hiçbirinin Dünya'nın iklimi üzerinde gözle görülür bir etkisi olmadı. Bilgisayar simülasyonları, Chikshulub'un üst atmosfere güneş ışığını tutacak ve Dünya'yı 20 santigrat dereceden fazla soğutacak ve okyanusları asitlendirecek kadar toz ve kükürt attığını gösteriyor. Gezegenin önceki sıcaklığına dönmesi yüzyıllar aldı, ancak daha sonra tahrip olan Meksika kireçtaşından atmosfere karbondioksit girmesi nedeniyle 5 derece daha ısındı.

Hindistan'daki volkanik aktivitenin iklim değişikliğini nasıl etkilediği ve kitlesel yok oluş hala tartışmalı.

evrimsel değişiklikler

Ölçek: olaya bağlı, geç Ordovisyen döneminde (445 milyon yıl önce) yaklaşık 5 santigrat derece soğutma

Zamanlama: milyonlarca yıl

Bazen yeni yaşam türlerinin evrimi, Dünya'nın termostatını sıfırlayacaktır. Örneğin, yaklaşık 3 milyar yıl önce ortaya çıkan fotosentetik siyanobakteriler, oksijen salarak terraforming sürecini başlattı. Yayıldıkça, atmosferdeki oksijen içeriği 2,4 milyar yıl önce artarken, metan ve karbondioksit seviyeleri keskin bir şekilde düştü.200 milyon yıl boyunca, Dünya birkaç kez bir "kartopu" haline geldi. 717 milyon yıl önce, mikroplardan daha büyük olan okyanus yaşamının evrimi, başka bir kartopu serisini tetikledi - bu durumda, organizmalar okyanusun derinliklerine döküntü salmaya, karbonu atmosferden alıp derinliklerde saklamaya başladığında.

İlk kara bitkileri yaklaşık 230 milyon yıl sonra Ordovisyen dönemde ortaya çıktığında, kıtalara karbon gömerek ve karadan besinleri alarak dünyanın biyosferini oluşturmaya başladılar - okyanuslara aktılar ve orada yaşamı teşvik ettiler. Bu değişiklikler, yaklaşık 445 milyon yıl önce başlayan Buz Devri'ne yol açmış görünüyor. Daha sonra, Devoniyen döneminde, ağaçların evrimi, dağ oluşumuyla birleştiğinde, karbondioksit seviyelerini ve sıcaklıkları daha da azalttı ve Paleozoik Buz Devri başladı.

Büyük magmatik iller

Ölçek: 3 ila 9 santigrat derece arasında ısınma

Zamanlama: yüz binlerce yıl

Kıtasal lav ve yeraltı magma taşkınları - sözde büyük magmatik eyaletler - birden fazla kitlesel yok oluşa neden oldu. Bu korkunç olaylar, Dünya'da (asit yağmuru, asit sisi, cıva zehirlenmesi ve ozon tabakasının incelmesi dahil) bir dizi katili serbest bıraktı ve ayrıca gezegenin ısınmasına yol açarak atmosfere büyük miktarlarda metan ve karbondioksit saldı - onlardan daha hızlı. Termostat ayrışmasını halledebilir.

Deniz türlerinin %81'ini yok eden 252 milyon yıl önceki Perm felaketi sırasında, yeraltı magması Sibirya kömürünü ateşe verdi, atmosferdeki karbondioksit içeriğini milyonda 8.000 parçaya yükseltti ve sıcaklığı 5-9 santigrat derece ısıttı. 56 milyon yıl önce daha küçük bir olay olan Paleosen-Eosen Termal Maksimum, Kuzey Atlantik'teki petrol sahalarından metan yarattı ve onu gökyüzüne göndererek gezegeni 5 santigrat derece ısıttı ve okyanusu asitlendirdi. Daha sonra, Kuzey Kutbu kıyılarında palmiye ağaçları büyüdü ve timsahlar güneşlendi. Benzer fosil karbon emisyonları geç Triyas ve erken Jura'da meydana geldi ve küresel ısınma, okyanus ölü bölgeleri ve okyanus asitlenmesiyle sonuçlandı.

Bunlardan herhangi biri size tanıdık geliyorsa, bunun nedeni günümüzde antropojenik faaliyetlerin benzer sonuçlara sahip olmasıdır.

Nature Communications dergisinde Nisan ayında bir grup Triyas-Jurassic nesli tükenme araştırmacısının belirttiği gibi: "Triyas'ın sonunda her bir magma darbesi tarafından atmosfere salınan karbondioksit miktarını tahmin ediyoruz. 21'inci yüzyıl."