20 sierpnia 2016, 10:46

3 miliony lat temu było cieplej niż obecnie. Dlaczego?

Klimat zmienia się nie od dziś. Niegdyś potrafiło się zdarzyć coś, co dzisiaj wydaje się niemożliwe. Czapy lodowe znikły całkowicie, a na Alasce rosły bananowce. Co powodowało te niesamowite zmiany? Odpowiedź znajdziecie w naszej kolejnej rozmowie z ekspertami.


Fot. timedotcom.files.wordpress.com

Kontynuujemy cykl artykułów, w przystępny sposób wyjaśniających problem zmian klimatycznych. Na Wasze pytania, które możecie zamieszczać w sekcji komentarzy, wspólnie odpowiemy wraz z ekspertami z zakresu fizyki atmosfery, którzy na co dzień badają przyczyny i skutki globalnego ocieplenia i zjawisk z nim powiązanych... Przeczytaj poprzednie wywiady

Na jedenaste pytanie odpowie Marcin Popkiewicz, analityk megatrendów, ekspert i dziennikarz zajmujący się powiązaniami w obszarach gospodarka-energia-zasoby-środowisko. Autor bestsellerów "Świat na rozdrożu" i "Rewolucja energetyczna. Ale po co?". Redaktor portali ziemianarozdrozu.pl i naukaoklimacie.pl. Przewodniczący polskiego oddziału ASPO (Association for the Study of Peak Oil) i członek rady programowej INSPRO. Laureat "Dobromira Roku 2013" oraz głównej nagrody "Dziennikarze dla klimatu" 2015.

  Klimat zmienia się nie od dziś. Niegdyś potrafiło się zdarzyć coś, co dzisiaj wydaje się niemożliwe. Czapy lodowe znikły całkowicie, a na Alasce rosły bananowce. Co powodowało te niesamowite zmiany?

Marcin Popkiewicz: Zmiany klimatu, które przechodziła nasza planeta, bywały naprawdę bardzo duże. W naszym cyklu artykułów, w przystępny sposób wyjaśniających problem zmian klimatycznych, pisaliśmy ostatnio o cyklach epok lodowcowych i ich przyczynach. Na końcu artykułu zauważyliśmy, że epoki lodowcowe przeplatane okresami interglacjalnymi są elementem klimatu naszej planety od niecałych 3 milionów lat. Wcześniej bowiem średnia temperatura powierzchni Ziemi była o 2-3 stopnie wyższa od tej, którą znamy z holocenu. Było więc zbyt ciepło, by lądolód w Arktyce miał szansę rozszerzać się na niższe szerokości geograficzne. Dziesiątki i setki milionów lat temu klimat bywał jeszcze cieplejszy, tak, że na Ziemi w ogóle nie było lądolodów.

Skąd te zmiany? W pierwszym przybliżeniu średnia temperatura naszej planety zależy od strumienia energii dopływającej od Słońca, tego jaka jej część jest pochłaniana, a jaka odbijana w przestrzeń kosmiczną oraz stężeń gazów cieplarnianych. Do tego dochodzą "zjawiska drugiego rzędu", takie jak zmiany prądów oceanicznych czy fluktuacje orbity Ziemi. Dla prostoty skupimy się na tych pierwszych, które w geologicznych skalach czasowych grają rolę dominującą.

W tych skalach czasowych istotną rolę gra stopniowy wzrost jasności Słońca, mniej więcej o 1 procent co 100 milionów lat, wynikający z ewolucji naszej gwiazdy. Gdyby był to jedyny czynnik wpływający na klimat naszej planety, obserwowalibyśmy jego stopniowe ocieplanie się. A tu niespodzianka... w ostatnich dziesiątkach milionów lat temperatura powierzchni Ziemi spadała.


Rysunek 1. Zmiany średniej temperatury powierzchni Ziemi w ostatnich 500 milionach lat. Źródło.

Dlaczego tak było? Może to kwestia zmiany rozkładu kontynentów? Jaśniejsze lądy odbijają więcej promieniowania słonecznego niż oceany. To oznacza, że przesunięcie kontynentu z równika na "wyższe" szerokości geograficzne spowoduje wzrost ilości pochłanianej przez Ziemię energii i wzrost temperatury.

Jednak Ziemia przez ostatnie dziesiątki milionów lat wyglądała bardzo podobnie do dzisiejszej. Można oszacować, że zmiana położenia kontynentów mogła co najwyżej spowodować ochłodzenie kompensujące wzrost mocy Słońca. Co wciąż pozostawia nas z zagadką znaczącego ochłodzenia.


Rysunek 2. Układ kontynentów pod koniec ery dinozaurów (65 mln lat temu) i obecnie. Źródło.

Ruch płyt kontynentalnych ma także inne następstwa, takie jak stymulowanie aktywności wulkanicznej z jednej strony, a wypiętrzanie łańcuchów górskich z drugiej. W wyniku wzrostu aktywności wulkanicznej rosną wulkaniczne emisje dwutlenku węgla, a w wyniku wypiętrzania łańcuchów górskich odsłaniają się pokłady skał krzemianowych, których wietrzenie wyciąga z kolei dwutlenek węgla z atmosfery.

Zwróćmy uwagę na subkontynent indyjski, który 50 mln lat temu zderzył się z Azją. Związana z jego przemieszczaniem się aktywność wulkaniczna ustała, nastąpiło za to wypiętrzenie Himalajów i Tybetu, a więc i odsłonięcie wielkich pokładów niezwietrzałych skał. Spadek aktywności wulkanicznej zmniejszył dopływ CO2 do atmosfery, a wzmożone procesy wietrzenia skał usuwały go z niej w przyspieszonym tempie. W rezultacie stężenie dwutlenku węgla zaczęło spadać (z 1000-2000 ppm we wczesnym kenozoiku do około 200-300 ppm w cyklu epok lodowcowych w ostatnich milionach lat), efekt cieplarniany słabł, spadała więc i temperatura.


Rysunek 3. Kompilacja dostępnych danych o stężeniach CO2 w ciągu ostatnich 450 milionów lat. Skala czasu jest odcinkami logarytmiczna (podobny odcinek po lewej odpowiada setkom milionów lat, po środku setkom tysięcy lat, a po prawej setkom lat). Logarytmiczna jest również pionowa skala stężenia CO2. Dla danych geologicznych dopasowana została wygładzona linia ciągła, z rozmyciem odpowiadającym niepewnościom. Czarna linia reprezentuje najbardziej prawdopodobną historię zmian stężeń CO2 na podstawie proxy, a niebieska z rdzeni lodowych. Dane z rekonstrukcji paleoklimatycznych są dostępne tutaj, dane z rdzeni lodowych tutaj i tutaj, a dane historyczne i z bliskiej przeszłości (też na podstawie rdzeni lodowych) tutaj.

Wpływ tego zjawiska na temperaturę był o rząd wielkości większy niż zmian mocy Słońca czy zmiany układu kontynentów i w pełni wyjaśnia globalny spadek temperatury od czasów dinozaurów.

Przyglądając się zmianom koncentracji CO2 w historii możemy stwierdzić, że:

- pomimo znaczących wahań, w ostatnich 450 milionach lat zachodzi stopniowy spadek stężenia CO2. Średnio rzecz biorąc wynosił on 13 ppm na milion lat.

- wartości zbliżone do obecnych (400 ppm) po raz ostatni mogły mieć miejsce około 3-5 milionów lat temu, choć po raz ostatni długoterminowe średnie stężenie było na tym poziomie w Miocenie - 15-20 milionów lat temu (patrz dyskusja tutaj).

- przez większość ostatnich 450 milionów lat stężenie CO2 w atmosferze Ziemi utrzymywało się na wyższym poziomie niż obecnie.

Z jednej strony, wraz ze zmniejszaniem się atmosferycznego stężenia CO2 efekt cieplarniany stopniowo słabł, a z drugiej, w związku ze wzrostem jasności Słońca, Ziemia otrzymywała coraz więcej energii. Można porównać wpływ obu czynników przeliczając je na tzw. wymuszanie radiacyjne, wyrażone w watach na metr kwadratowy (W/m2).


Rysunek 4. Wymuszanie radiacyjne ziemskiego systemu klimatycznego powodowane zmianami stężenia CO2 i natężenia promieniowania słonecznego w ostatnich 450 milionach lat. Stężenia CO2 jak na rysunku 3. Zmiany natężenia promieniowania słonecznego zgodnie z Byrne i Goldblatt, 2014.Czerwona obwódka to stopień niepewności związany z niepewnościami danych o stężeniach CO2 jak na rysunku 3.

Pomimo znacznego wzrostu mocy Słońca, sumaryczne wymuszanie CO2 i promieniowania słonecznego utrzymywało się na bardzo stabilnym poziomie, wahając się w graniach do kilkunastu W/m2. Przypadek to czy działanie jakiegoś mechanizmu, stabilizującego temperaturę powierzchni zamieszkiwanej przez nas planety?

Okazuje się, że nie jest to przypadek, a stabilność klimatu Ziemi zawdzięczamy silnemu ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu, zwanemu termostatem węglowym. To właśnie dzięki niemu wahania klimatu, choć wielkie, utrzymywały się w akceptowalnym dla życia przedziale.

Ale to już temat na kolejny artykuł…

Źródło:

autopromocja

Pozostałe wiadomości

miniatura

26 stopni w cieniu. Tylko krok do rekordu ciepła dla października

17 października 2017, 08:02

Na babie lato w takim wydaniu czekaliśmy z utęsknieniem. Termometry niemal w całym kraju pokazały powyżej 20 stopni, a miejscami nawet do 26 stopni, i to przy błękitnym, wolnym od chmur niebie. Tylko krok dzieli nas od rekordu ciepła. Jak długo utrzyma się taka aura?

miniatura

Ophelia najbardziej ekstremalnym żywiołem w Irlandii od 56 lat

17 października 2017, 07:21

Na Wyspach Brytyjskich rozpoczęło się wielkie sprzątanie po ex-huraganie Ophelia, który okazał się w Irlandii najbardziej ekstremalnym zjawiskiem pogodowym od 56 lat. Najwięcej zniszczeń poczyniły huraganowe podmuchy wiatru. Niestety, zginęły 3 osoby.

miniatura

Pogoda na żywo: Najnowsze wieści przez całą dobę

17 października 2017, 00:00

Przez całą dobę, na żywo, monitorujemy to, co dzieje się w pogodzie w Polsce i na całym świecie. Jeśli w Waszej okolicy zdarzyło się coś ciekawego, czym chcecie się podzielić z innymi, to wysyłajcie do nas zdjęcia, filmiki i informacje. Z nami będziecie na bieżąco!

miniatura

Ophelia przechodzi nad Wyspami Brytyjskimi. Zginęły 3 osoby

16 października 2017, 18:55

Jeszcze nigdy we wschodniej części Atlantyku nie był tak potężnego huraganu. Ophelia pobiła rekord i przechodzi teraz nad Wyspami Brytyjskimi przynosząc tam ulewy i wichury, a na morzu potężny sztorm. W Irlandii, gdzie wiatr osiągnął 191 km/h, zginęły 3 osoby.

miniatura

Prognoza 16-dniowa: Co w pogodzie do końca października?

15 października 2017, 13:11

Przed nami druga połowa października. Co nam przyniesie w pogodzie? Czy będzie ciepło i słonecznie, jak przystało na złotą polską jesień? A może aura będzie kaprysić i przyniesie ponure, mokre, wietrzne i zimne dni? Sprawdźmy prognozę 16-dniową.

Komentarze

Dodaj komentarz

jasiek | 2016-08-21, 11:53

w kilku zdaniach

Mimo iż, Dr Popkiewicz jest zdeklarowanym wyznawca AGW, to sam przyznaje, że aktywnosć wulkaniczna i tektoniczna naszej planety miała niebagatelny wpływ na kształtowanie się klimat ziemskiego w poszczególnych erach geologicznych. Słusznie zauważył, że aktywność słoneczna odgrywała tutaj także znaczącą rolę. Oczywiście nie byłby on sobą, gdyby nie wspomniał on choć jedno słowo o demonie zła - ditlenku węgla. Innymi słowy, wszystko wskazuje na to, że jakakolwiek regulacja klimatu w obecnym wieku będzie pozostawała poza sferą naszych możliwości, no chyba , że osiągniemy w skali Kardaszewa poziom cywilizacji na co najmiej poziomie pierwszym wzwyż. Jednak na pewno nie stanie się ten fakt za naszego życia. Pytam się retorycznie: czy w związku z tym, warto podejmować idiotyczne plany tzw. ratowania klimatu, skoro niczego one de facto nie wniosą, a jedynie spowodują załamanie się gospodarki światowej. Szaleństwo Eurokołchozu względem AGW już pomłau odczuwamy na własnej skórze,- wzrost cen energii, spowodowany tzw. opłatami węglowymi.

Marcin Popkiewicz | 2016-08-22, 17:28

Odp: w kilku zdaniach

Nie jestem "zdeklarowanym wyznawcą AGW". Jeśli już, to jestem zdeklarowanym wyznawcą metody naukowej. Dwutlenek węgla nie jest demonem zła - jest jednym z istotnych czynników kształtujących klimat naszej planety - a badanie dawnego klimatu pozwala nam zrozumieć ich rolę. Dzięki rozumieniu jak i dlaczego zmieniał się klimat pozwala nam przewidzieć, jak określone zaburzenie (na przykład powodowany przez nas wzrost stężeń gazów cieplarnianych) przełoży się na zmianę klimatu planety. To czysta nauka. Ta nauka przekazuje nam jasną wiadomość: jeśli dalej będziemy robić to co dotychczas, nastąpią znaczące zmiany klimatu o poważnych konsekwencjach - per saldo bardzo negatywnych. Dalej już są decyzje polityczne czy i co w obliczu tej wiedzy powinniśmy robić. I jaka będzie cena braku działania. A co do opłat węglowych, to jestem zwolennikiem zasady "zanieczyszczający płaci". Uważam, że traktowanie atmosfery jako darmowego ścieku dla kominów i rur wydechowych nie jest OK. Uczciwe wycenienie rzeczywistych kosztów energii z paliw kopalnych zgodnie z zasadą "zanieczyszczający płaci" oznaczałoby, że ta energia byłaby droższa od energii z OZE czy atomu (i wtedy nie potrzeba byłoby żadnych dopłat do alternatywnych źródeł energii).

AK | 2016-08-22, 17:33

Odp: w kilku zdaniach

Warto zwrócić uwagę, że zmiany klimatu występujące w związku z aktywnością wulkaniczną i wymagały trwały tysiące lub miliony lat i wiązały się ze zjawiskami o gigantycznej skali czasowej i przestrzennej (przykład w tekście: http://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/co-zalatwilo-dinozaury-zagadka-kryminalna-100, "podejrzany B"). W ostatnich kilkuset (a nawet wielu więcej) latach podobne zdarzenia nie występowały. Występował natomiast szybki wzrost emisji CO2 związanych z działalnością człowieka (polecam animację: https://www.youtube.com/watch?v=SAhZ1fA1AJs) i w rezultacie - koncentracji tego gazu (polecam drugą animację: https://www.youtube.com/watch?v=t0dXjmoA0dw).

jasiek | 2016-08-23, 00:46

Odp: w kilku zdaniach

Jeśli chodzi o tzw. opłaty węglowe to tutaj mam jednoznaczne zdanie. Jest to wyjątkowo nieskuteczne narzędzie wywierania represji na emitentach CO2, które powiem kolokwialnie- pachnie na kilometr hipokryzją. Jaki jest sens wdrożenia opłat węglowych, skoro Fabryka Świata (Chiny), USA i Indie - najwięksi emitenci CO2 nie zamierzają dołączyć się do "Klubu Opłat Węglowych". Unia Europejska, którą osobiście traktuję jako ZSRR -bis doprowadziła do absurdu restrykcje klimatyczne, mimo iż emituje ponad połowę mniej CO2 niż Chiny (około 10%). Innymi słowy, bez Chin , USA nie ma najmniejszego sensu walczyć z emisją CO2. Opłaty węglowe hamują rozwój gospodarczy i społeczny wielu krajów. Truizmem jest stwierdzenie, ze wyższe koszty energii pociągają za sobą wyższe koszty produkcji, w związku z czym zmniejsza się konkurencyjność gospodarki. Czy przypadkiem jest fakt, że praktycznie wszystkie firmy europejskie i amerykańskie produkują na Dalekim Wschodzie, a w szczególności w Chinach. Wbrew obiegowej opinii to nie tylko tania robocizna w Chinach spowodowała deindustrializację Europy, lecz przede wszystkim chęć obniżenia kosztów produkcji i zwiększenia zysków poprzez uniknięcie rozmaitych rygorów środowiskowych i klimatycznych.Niektóre rzeki w Chinach przypominają kanały ściekowe, a całe wioski zapadają na nowotwory. Jako energetyk mogę ująć kwestię "zanieczyszczający płaci" jako pobożne życzenie, bo żaden suwerenny kraj nie powinien zgodzić się na dobrowolne "zwijanie" węglowego sektora energetycznego, w imię urojonej ideologii "ratowania klimatu". Oczywiście opowiadam się z rozwojem OZE, ale na naszych warunkach, a nie Frau Merkel, która z Polski zamierza uczynić nie tylko już złomowisko starych samochodów i komputerów,rynu zbytu dla niemieckich producentów ale nazywajmy rzeczy po imieniu- posłusznego wasala Bundesrepubliki. Jako obywatel suwerennego państwa w Mitteleuropie nigdy nie uznam hegemonii Niemiec w Eurokołchozie. Najwyższy już czas wystąpić z Eurosojuzu.

ANS | 2016-08-23, 12:45

Odp: w kilku zdaniach

Zasłanianie się USA i Chinami jest bezsensu, jeśli się nie śledzi tego, co de facto tam się dzieje. Chiny np.: są jednym z państw inwestujących na masową skalę w OZE. Jasne, możemy się zasłaniać większymi emitentami i nic nie robić w Polsce, tylko, że spowoduje to, że za kilka lat będziemy skansenem energetycznym, a USA i Chiny dysponujące niewspółmiernie większymi środkami finansowymi niż my, w kilka lat mogą praktycznie zupełnie zmienić swoją gospodarkę. Na jaką? Wiadomo, bo megatrendy są jasne. "Opłaty węglowe hamują rozwój gospodarczy i społeczny wielu krajów. " - których konkretnie? Deindustrializacja Europy ma pewnie tyle samo wspólnego z polityka dotyczącą ochrony środowiska, co z obniżaniem kosztów pracy, a tym samym zysków właścicieli. Nie zapominajmy, że przepisy dotyczące ochrony środowiska nie maja na celu poprawienie bytu motylków czy ptaszków, ale LUDZI, którzy pijąc zanieczyszczoną wodę, oddychając syfiastym powietrzem po prostu chorują i przedwcześnie umierają (polecam porównać statystyki z Chin). Ratowanie klimatu może być "urojoną ideologią" tylko dla kogoś, kto nie patrzy na fakty naukowe i do tego nie ma dzieci, które w największym stopniu poniosą za kilka-kilkanaście lat konsekwencje naszego beztroskiego postępowania. Gospodarka nie musi się opierać tylko i wyłącznie na ideologii neoliberalnej (na socjalizmie też nie ;)), więc nie jest powiedziane, że zawsze będzie "stratna" na polityce klimatycznej.

jasiek | 2016-08-23, 18:32

Odp: w kilku zdaniach

@ANS Mam wrażenie, że nie jesteś ekspertem ds. energetyki. Otóż, Chiny są największym producentem, importerem i konsumentem węgla na całym świecie. Mało kto wie, ale w Chinach istnieje już ponad 3 tysiące elektrowni węglowych, a w najbliższym czasie planuje się uruchomienie około 500 nowych takich elektrowni. Liczby mówią same za siebie, nieprawdaż. Opłaty węglowe oczywiście, że uderzają w rozwój gospodarczy i społeczny krajów, opierających swoją energetykę na "złym węglu". Polska jest najlepszym przykładem na potwierdzenie tej tezy, bo w ciągu lat 2011-2020 nasz kraj wyda około 90-100 miliardów złotych na walkę z AGW (około 4 mld rocznie). Drobna kasa?!:)). Wbrew pozorom deindustralizacja Europy ma sporo wspólnego z polityką środowiskową i klimatyczną Eurokołchozu.- porozmawiaj z BHP-owcami, którzy sami się dziwią, że niektóre normy środowiskowe do takiego stopnia są absurdalne, że znacząco podnoszą koszty funkcjonowania zakładu. A gdzie jeszcze wszędobylska biurokracja i zewnętrzne kontrole na każdym kroku? śmiem twierdzić, ze Bangladeszu, Indiach, Kambodży i Chinach nie stanowi to większego problemu.

jasiek | 2016-08-23, 22:30

Odp: w kilku zdaniach

Chodziło o 4 mld euro rocznie, co przy obecnym kursie wynosi około 17 miliardów złotych. Jest to suma porównywalna do programu 500+. O ile można dyskutować o sensie demograficznym tego programu,. to jednak nie ulega żadnej wątpliwości, że zwiększył on poziom we wielu rodzinach polskich. A co mamy z opłat węglowych jako przeciętni obywatele.-co najwyżej czystsze powietrze i mniej zatrute środowisko. Oczywiście jest to ważny aspekt, gdyż wpływa on na zdrowotność i długość życia ludzi. Nie będę już opisywał jak idiotyczne opłaty węglowe wpływają na gospodarkę, bo na temat jednoznacznie wypowiedzieli się profesorowie ekonomii: Krzysztof Rybiński, śp. Jan Winiecki i Andrzej Gwiazdowski. Celowo przytaczam te nazwiska, bo są to uczeni publicznie rozpoznawalni, swego rodzaju "ekonomo -celebryci". A na sam koniec, niestety rozczaruje Kolegę - mam dzieci, czyli jednym słowem ratowanie klimatu nie musi być "urojona ideologią" tylko dla osób bezdzietnych.

a;sp; | 2016-08-25, 11:36

Odp: w kilku zdaniach

"A co mamy z opłat węglowych jako przeciętni obywatele.-co najwyżej czystsze powietrze i mniej zatrute środowisko. " Acha... "A co mamy z opłat węglowych, poza czystym powierzem, czystą wodą, niezatrutym środowiskiem, zdrowymi drzewami w lasach, tym że mało chorujemy i dłużej żyjemy? NIC Z NICH NIE MAMY" Normalnie Monty Python wywód "Co takiego dali nam Rzymianie".

jasiek | 2016-08-25, 13:08

Odp: w kilku zdaniach

@asp Jeżeli ktoś zanieczyszcza środowisko, to oczywiście powinno nakładać się na niego kary adekwatne od przewinienia, a nie tworzyć spekulacyjny rynek handlu emisjami CO2,który przypomina żywcem handel odpustami, tak jak ma to miejsce w obecnej chwili. Temu odsprzedamy swoje limity, tam odkupimy i szafa gra! Możemy zanieczyszczać do woli, byleby statystyki zgadzały się i jeszcze na tym zarobili sporo kasy. Kompletny idiotyzm!!! I to nazywa się ochrona środowiska i klimatu .Śmiech na sali!!! Monty Python byłby dumny ze skeczu o opłatach węglowych.

Jerzy Brzęczyszczykiewicz | 2016-08-25, 17:53

Odp: w kilku zdaniach

NIe spowoduja żadnego załamania światowej gospodarki. Wystarczy zamiast tracić pieniądze na kretyńskie zbrojenia ładować je w nowe źródła energii

Grzegorz | 2016-08-21, 01:38

Wilgotność

W rożnych opracowaniach czy filmach dokumentalnych można usłyszeć że klimat dawniej był cieplejszy i zależności od epoki wilgotny lub suchy -od czego to zależy i czy przypadkiem nie jest to nadużyte do określenia klimatu całej planety? w stronę jakiego klimatu zmierzamy suchego czy wilgotnego(Europa)? To nie błąd 13 ppm na milion lat w takim razie oznaczało by że cofamy się do składu atmosfery przed miliona lat co 5 lat (jeśli chodzi o CO2)?

Marcin Popkiewicz | 2016-08-22, 17:31

Odp: Wilgotność

Owszem. Średnie tempo spadku stężenia CO2 w ostatnich 50 mln lat to mniej więcej 13 ppm na milion lat; obecnie zwiększamy stężenie o 13 ppm co około 5 lat. Tyle że system klimatyczny jeszcze na to w pełni nie zareagował, w szczególności nadwyżkę energii pochłaniają oceany, które dopiero zaczynają się nagrzewać.