10 tilfælde af menneskeskabte udsving i jordens klima

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

I lang tid har jordens klima svinget af ti forskellige årsager, herunder kredsløbsslingrer, tektoniske skift, evolutionære ændringer og andre faktorer. De styrtede planeten enten i istider eller i tropisk varme. Hvordan forholder de sig til nutidige menneskeskabte klimaændringer?

Historisk set har Jorden formået at være en snebold og et drivhus. Og hvis klimaet ændrede sig før menneskets tilsynekomst, hvordan ved vi så, at det er os, der er skyld i den skarpe opvarmning, som vi observerer i dag?

Dels fordi vi kan tegne en klar årsagssammenhæng mellem menneskeskabte kuldioxidemissioner og en stigning på 1,28 grader Celsius i den globale temperatur (som i øvrigt fortsætter) i løbet af den førindustrielle æra. Kuldioxidmolekyler absorberer infrarød stråling, så efterhånden som deres mængde i atmosfæren stiger, tilbageholder de mere varme, som fordamper fra planetens overflade.

Samtidig har palæoklimatologer gjort store fremskridt med at forstå de processer, der førte til klimaforandringer. Her er ti tilfælde af naturlige klimaforandringer – sammenlignet med den nuværende situation.

Solcyklusser

Vægt:afkøling med 0, 1-0, 3 grader Celsius

Timing:periodiske fald i solaktivitet, der varer fra 30 til 160 år, adskilt af flere århundreder

Hvert 11. år ændrer solens magnetfelt sig, og med det følger 11-årige cyklusser med lysere og dæmpende. Men disse udsving er små og påvirker kun jordens klima ubetydeligt.

Meget vigtigere er de "store sol-minima", ti-årige perioder med nedsat solaktivitet, der har fundet sted 25 gange i løbet af de sidste 11.000 år. Et nyligt eksempel, Maunder minimum, fandt sted mellem 1645 og 1715 og fik solenergi til at falde 0,04% -0,08% under det nuværende gennemsnit. I lang tid troede videnskabsmænd, at Maunder-minimum kunne forårsage "den lille istid", en kuldeperiode, der varede fra det 15. til det 19. århundrede. Men det er siden kommet frem, at det var for kort og skete på det forkerte tidspunkt. Forkølelsen var højst sandsynligt forårsaget af vulkansk aktivitet.

I det sidste halve århundrede har Solen været svagt dæmpet, og Jorden er ved at varme op, og det er umuligt at forbinde global opvarmning med et himmellegeme.

Vulkansk svovl

Vægt:afkøling med 0, 6 - 2 grader Celsius

Timing:fra 1 til 20 år

I 539 eller 540 e. Kr. e. der var et så kraftigt udbrud af vulkanen Ilopango i El Salvador, at dens fane nåede stratosfæren. Efterfølgende hærgede kolde somre, tørke, hungersnød og pest bosættelser verden over.

Udbrud på størrelse med Ilopango kaster reflekterende dråber af svovlsyre ind i stratosfæren, som skærmer sollys og afkøler klimaet. Som følge heraf opbygges havis, mere sollys reflekteres tilbage i rummet, og den globale afkøling intensiveres og forlænges.

Efter Ilopangos udbrud faldt den globale temperatur med 2 grader i løbet af 20 år. Allerede i vores tidsregning afkølede udbruddet af Mount Pinatubo i Filippinerne i 1991 det globale klima med 0,6 grader i en periode på 15 måneder.

Vulkansk svovl i stratosfæren kan være ødelæggende, men i forhold til Jordens historie er virkningen lille og også forbigående.

Kortsigtede klimaudsving

Vægt:op til 0,15 grader Celsius

Timing: fra 2 til 7 år

Ud over sæsonbetingede vejrforhold er der andre kortsigtede cyklusser, der også påvirker nedbør og temperatur. Den mest betydningsfulde af disse, El Niño eller Southern Oscillation, er en periodisk ændring i cirkulationen i det tropiske Stillehav over en periode på to til syv år, der påvirker nedbøren i Nordamerika. Den nordatlantiske oscillation og Dipolen i Det Indiske Ocean har en stærk regional indflydelse. Begge interagerer med El Niño.

Indbyrdes sammenhæng mellem disse cyklusser har længe hindret evnen til at bevise, at menneskeskabte forandringer er statistisk signifikante, og ikke blot endnu et spring i naturlig variabilitet. Men siden da er menneskeskabte klimaændringer gået langt ud over naturlige vejrvariationer og sæsonbestemte temperaturer. 2017 US National Climate Assessment konkluderede, at "der er ingen afgørende beviser fra observationsdata, der kunne forklare de observerede klimaændringer af naturlige cyklusser."

Orbitale vibrationer

Vægt: ca. 6 grader Celsius i den sidste 100.000 års cyklus; varierer med geologisk tid

Timing: regelmæssige, overlappende cyklusser på 23.000, 41.000, 100.000, 405.000 og 2.400.000 år

Jordens kredsløb svinger, når Solen, Månen og andre planeter ændrer deres relative positioner. På grund af disse cykliske udsving, de såkaldte Milankovitch-cyklusser, svinger mængden af sollys på mellembreddegrader med 25 %, og klimaet ændrer sig. Disse cyklusser har fungeret gennem historien og har skabt skiftende lag af sediment, som kan ses i klipper og udgravninger.

Under Pleistocæn-æraen, som sluttede for omkring 11.700 år siden, sendte Milankovitch-cyklusser planeten ind i en af dens istider. Da Jordens baneskift gjorde de nordlige somre varmere end gennemsnittet, smeltede massive iskapper i Nordamerika, Europa og Asien; da banen skiftede igen og somrene blev koldere igen, voksede disse skjolde tilbage. Da det varme hav opløser mindre kuldioxid, steg det atmosfæriske indhold og faldt i samklang med kredsløbssvingningerne, hvilket forstærker deres virkning.

I dag nærmer Jorden sig endnu et minimum af nordligt sollys, så uden menneskeskabte kuldioxidemissioner ville vi gå ind i en ny istid i løbet af de næste 1.500 år eller deromkring.

Svag ung sol

Vægt: ingen total temperatureffekt

Timing: permanent

På trods af kortvarige udsving stiger solens lysstyrke som helhed med 0,009 % pr. million år, og siden solsystemets fødsel for 4,5 milliarder år siden er den steget med 48 %.

Forskere mener, at fra den unge sols svaghed burde det følge, at Jorden forblev frossen i hele den første halvdel af dens eksistens. Samtidig har geologer paradoksalt nok opdaget bjergarter i alderen 3,4 milliarder år, dannet i vand med bølger. Det uventede varme klima på den tidlige Jord ser ud til at skyldes en eller anden kombination af faktorer: mindre jorderosion, klarere himmel, kortere dage og en særlig sammensætning af atmosfæren, før Jorden fik en iltrig atmosfære.

Gunstige forhold i anden halvdel af Jordens eksistens, på trods af stigningen i solens lysstyrke, fører ikke til et paradoks: Jordens vejrtermostat modvirker virkningerne af yderligere sollys og stabiliserer Jorden.

Kuldioxid og vejr-termostat

Vægt: modvirker andre ændringer

Timing: 100.000 år eller længere

Den vigtigste regulator af Jordens klima har længe været niveauet af kuldioxid i atmosfæren, da kuldioxid er en vedvarende drivhusgas, der blokerer for varme og forhindrer den i at stige fra planetens overflade.

Vulkaner, metamorfe bjergarter og kulstofoxidation i eroderede sedimenter udsender alle kuldioxid til himlen, og kemiske reaktioner med silikatsten fjerner kuldioxid fra atmosfæren og danner kalksten. Balancen mellem disse processer fungerer som en termostat, for når klimaet varmes op, er kemiske reaktioner mere effektive til at fjerne kuldioxid og dermed bremse opvarmningen. Når klimaet afkøles, falder effektiviteten af reaktionerne tværtimod, hvilket letter afkølingen. Derfor forblev jordens klima over en lang periode relativt stabilt, hvilket gav et beboeligt miljø. Især har de gennemsnitlige kuldioxidniveauer været støt faldende som følge af Solens stigende lysstyrke.

Det tager dog hundreder af millioner af år for vejrtermostaten at reagere på bølgen af kuldioxid i atmosfæren. Jordens oceaner absorberer og fjerner overskydende kulstof hurtigere, men selv denne proces tager årtusinder – og kan standses med risiko for havforsuring. Hvert år udleder afbrænding af fossile brændstoffer omkring 100 gange mere kuldioxid, end vulkaner går i udbrud – havene og forvitring svigter – så klimaet opvarmes og havene forsures.

Tektoniske skift

Vægt: cirka 30 grader Celsius i løbet af de sidste 500 millioner år

Timing: millioner af år

Bevægelsen af jordmasserne af jordskorpen kan langsomt flytte vejrtermostaten til en ny position.

I de sidste 50 millioner år er planeten blevet afkølet, tektoniske pladekollisioner skubber kemisk reaktive klipper som basalt og vulkansk aske ind i de varme fugtige troper, hvilket øger hastigheden af reaktioner, der tiltrækker kuldioxid fra himlen. Derudover er erosionshastigheden i løbet af de sidste 20 millioner år, med Himalayas, Andes, Alpernes og andre bjerges stigning, mere end fordoblet, hvilket har ført til en acceleration af forvitringen. En anden faktor, der fremskyndede afkølingstendensen, var adskillelsen af Sydamerika og Tasmanien fra Antarktis for 35,7 millioner år siden. En ny havstrøm er dannet omkring Antarktis, og den har intensiveret cirkulationen af vand og plankton, som forbruger kuldioxid. Som et resultat er Antarktis iskapper vokset betydeligt.

Tidligere, under jura- og kridtperioderne, strejfede dinosaurer Antarktis, for uden disse bjergkæder holdt den øgede vulkanske aktivitet kuldioxid på niveauer på omkring 1.000 ppm (op fra 415 i dag). Gennemsnitstemperaturen i denne isfri verden var 5-9 grader celsius højere, end den er nu, og havniveauet var 75 meter højere.

Asteroid Falls (Chikshulub)

Vægt: først afkøling med omkring 20 grader Celsius, derefter opvarmning med 5 grader Celsius

Timing: århundreders afkøling, 100.000 års opvarmning

Databasen over asteroide-nedslag på Jorden indeholder 190 kratere. Ingen af dem havde en mærkbar effekt på jordens klima, med undtagelse af asteroiden Chikshulub, som ødelagde en del af Mexico og dræbte dinosaurerne for 66 millioner år siden. Computersimuleringer viser, at Chikshulub har kastet nok støv og svovl i den øvre atmosfære til at formørke sollys og afkøle Jorden med mere end 20 grader Celsius og forsure havene. Det tog planeten århundreder at vende tilbage til sin tidligere temperatur, men derefter varmede den yderligere 5 grader op på grund af indtrængen af kuldioxid fra den ødelagte mexicanske kalksten i atmosfæren.

Hvordan vulkansk aktivitet i Indien påvirkede klimaændringer og masseudryddelse er fortsat kontroversielt.

Evolutionære ændringer

Vægt: begivenhedsafhængig, afkøling med omkring 5 grader Celsius i den sene Ordovicium periode (445 millioner år siden)

Timing: millioner af år

Nogle gange vil udviklingen af nye arter af liv nulstille Jordens termostat. For eksempel lancerede fotosyntetiske cyanobakterier, som opstod for omkring 3 milliarder år siden, processen med terraformning og frigivelse af ilt. Da de spredte sig, steg iltindholdet i atmosfæren for 2,4 milliarder år siden, mens niveauerne af metan og kuldioxid faldt kraftigt. I løbet af 200 millioner år er Jorden flere gange blevet til en "snebold". For 717 millioner år siden udløste udviklingen af havets liv, større end mikrober, endnu en række snebolde - i dette tilfælde, da organismer begyndte at frigive detritus i havets dybder, tog kulstof fra atmosfæren og skjulte det i dybden.

Da de tidligste landplanter dukkede op omkring 230 millioner år senere i Ordovicium-perioden, begyndte de at danne jordens biosfære, begrave kulstof på kontinenterne og udvinde næringsstoffer fra land – de skyllede ud i havene og stimulerede også livet der. Disse ændringer ser ud til at have ført til istiden, som begyndte for omkring 445 millioner år siden. Senere, i den devonske periode, reducerede træernes udvikling, kombineret med bjergbygning, kuldioxidniveauer og temperaturer yderligere, og den palæozoiske istid begyndte.

Store magmatiske provinser

Vægt: opvarmning fra 3 til 9 grader celsius

Timing: hundredtusinder af år

Kontinentale oversvømmelser af lava og underjordisk magma - de såkaldte store magmatiske provinser - har resulteret i mere end én masseudryddelse. Disse frygtelige begivenheder udløste et arsenal af mordere på Jorden (inklusive sur regn, sur tåge, kviksølvforgiftning og ozonnedbrydning) og førte også til en opvarmning af planeten, hvilket frigav enorme mængder metan og kuldioxid til atmosfæren - hurtigere end de kunne klare termostatforvitring.

Under Perm-katastrofen for 252 millioner år siden, som ødelagde 81% af marine arter, satte underjordisk magma ild til sibirisk kul, hævede kuldioxidindholdet i atmosfæren til 8.000 ppm og varmede temperaturen op med 5-9 grader Celsius. Paleocæn-Eocæn Thermal Maximum, en mindre begivenhed for 56 millioner år siden, skabte metan fra oliefelter i Nordatlanten og sendte det mod himlen, opvarmede planeten 5 grader Celsius og forsurede havet. Efterfølgende voksede palmer på de arktiske kyster, og alligatorer solede sig. Lignende emissioner af fossilt kulstof fandt sted i det sene trias og tidligt jura - og endte med global opvarmning, havdøde zoner og havforsuring.

Hvis noget af dette lyder bekendt for dig, er det fordi menneskeskabte aktiviteter i dag har lignende konsekvenser.

Som en gruppe af trias-jura-udryddelsesforskere bemærkede i april i tidsskriftet Nature Communications: "Vi vurderer, at mængden af kuldioxid, der udsendes til atmosfæren af hver magmapuls i slutningen af trias, er sammenlignelig med prognosen for menneskeskabte emissioner for 21. århundrede."