Untuk masa yang lama, iklim Bumi berubah-ubah untuk sepuluh sebab yang berbeza, termasuk goyangan orbit, pergeseran tektonik, perubahan evolusi, dan faktor lain. Mereka menjunam planet ini pada zaman ais atau panas terik. Bagaimana hubungannya dengan perubahan iklim antropogenik kontemporari?
Sepanjang sejarahnya, Bumi berjaya menjadi bola salji dan rumah hijau. Dan jika iklim berubah sebelum kemunculan manusia, bagaimana kita tahu bahawa kita sendiri yang harus disalahkan atas pemanasan mendadak yang kita amati hari ini?
Sebahagiannya kerana kita dapat menjalin hubungan kausal yang jelas antara pelepasan karbon dioksida antropogenik dan kenaikan 1.28 darjah Celsius dalam suhu global (yang, secara tidak sengaja, berlanjutan) selama era pra-industri. Molekul karbon dioksida menyerap sinaran inframerah, sehingga ketika jumlahnya di atmosfera meningkat, mereka menahan lebih banyak haba, yang menguap dari permukaan planet.
Pada masa yang sama, ahli paleoklimatologi telah membuat kemajuan besar dalam memahami proses yang menyebabkan perubahan iklim pada masa lalu. Berikut adalah sepuluh kes perubahan iklim semula jadi - berbanding dengan keadaan semasa.
Kitaran suria
Skala: penyejukan sebanyak 0.1-0.3 darjah Celsius
Garis Masa: penurunan aktiviti suria secara berkala antara 30 hingga 160 tahun, dipisahkan oleh beberapa abad
Video promosi:
Setiap 11 tahun, medan magnet suria berubah, dan dengan itu kitaran 11 tahun mencerahkan dan meredup. Tetapi turun naik ini kecil dan hanya mempengaruhi iklim Bumi.
Jauh lebih penting adalah "minima suria besar", sepuluh tahun penurunan aktiviti suria yang telah berlaku 25 kali dalam tempoh 11,000 tahun yang lalu. Contoh baru-baru ini, minimum Maunder, berlaku antara tahun 1645 dan 1715 dan menyebabkan tenaga suria turun 0.04% -0.08% di bawah purata semasa. Untuk masa yang lama, para saintis percaya bahawa minimum Maunder boleh menyebabkan "Little Ice Age", kejadian sejuk yang berlangsung dari abad ke-15 hingga ke-19. Tetapi sejak itu muncul bahawa terlalu singkat dan terjadi pada waktu yang salah. Penyejukan kemungkinan besar disebabkan oleh aktiviti gunung berapi.
Selama setengah abad yang lalu, Matahari sedikit redup, dan Bumi memanas, dan mustahil untuk mengaitkan pemanasan global dengan badan cakerawala.
Sulfur gunung berapi
Skala: 0,6 - 2 darjah Celsius penyejukan
Jangka masa: dari 1 hingga 20 tahun
Pada tahun 539 atau 540 A. D. e. terdapat letusan gunung berapi Ilopango di El Salvador yang begitu kuat sehingga puncaknya mencapai stratosfera. Selepas itu, musim panas yang sejuk, kemarau, kelaparan dan wabak menghancurkan penempatan di seluruh dunia.
Letusan skala Ilopango membuang tetesan asam sulfat reflektif ke stratosfer, yang menyaring sinar matahari dan menyejukkan iklim. Akibatnya, ais laut bertambah, lebih banyak cahaya matahari dipantulkan kembali ke angkasa, dan penyejukan global menjadi lebih buruk dan lebih lama.
Berikutan letusan Ilopango, suhu global menurun sebanyak 2 darjah selama 20 tahun. Sudah di era kita, letusan Gunung Pinatubo di Filipina pada tahun 1991 menyejukkan iklim global sebanyak 0.6 darjah selama 15 bulan.
Sulfur gunung berapi di stratosfer boleh menghancurkan, tetapi pada skala sejarah Bumi, kesannya kecil dan juga sementara.
Turun naik iklim jangka pendek
Skala: hingga 0.15 darjah Celsius
Jangka masa: dari 2 hingga 7 tahun
Selain keadaan cuaca bermusim, ada siklus jangka pendek lain yang juga mempengaruhi hujan dan suhu. Yang paling ketara, El Niño atau Osilasi Selatan, adalah perubahan peredaran berkala di Lautan Pasifik tropika dalam jangka masa dua hingga tujuh tahun yang mempengaruhi hujan di Amerika Utara. Osilasi Atlantik Utara dan Dipole Lautan Hindi mempunyai kesan wilayah yang kuat. Kedua-duanya berinteraksi dengan El Niño.
Hubungan kitaran ini untuk jangka masa panjang menghalang bukti bahawa perubahan antropogenik adalah signifikan secara statistik, dan bukan hanya satu lagi lompatan perubahan semula jadi. Tetapi sejak itu, perubahan iklim antropogenik telah melampaui kebolehubahan cuaca semula jadi dan suhu musim. Penilaian Iklim Nasional AS 2017 menyimpulkan bahawa "tidak ada bukti konklusif dari data pemerhatian yang dapat menjelaskan perubahan iklim yang diperhatikan oleh kitaran semula jadi."
Getaran orbit
Skala: kira-kira 6 darjah Celsius dalam kitaran 100,000 tahun terakhir; berbeza dengan masa geologi
Masa: Kitaran berkala yang bertindih 23,000, 41,000, 100,000, 405,000 dan 2,400,000 tahun
Orbit Bumi berubah-ubah ketika Matahari, Bulan dan planet-planet lain mengubah kedudukan relatif mereka. Oleh kerana turun naik kitaran ini, apa yang disebut kitaran Milankovitch, jumlah cahaya matahari turun naik pada pertengahan garis lintang sebanyak 25% dan perubahan iklim. Kitaran ini telah beroperasi sepanjang sejarah, mewujudkan lapisan sedimen bergantian yang dapat dilihat pada batu dan penggalian.
Semasa era Pleistosen, yang berakhir sekitar 11.700 tahun yang lalu, kitaran Milankovitch menghantar planet ini ke salah satu zaman aisnya. Apabila pergeseran orbit Bumi menjadikan musim panas utara lebih panas daripada rata-rata, kepingan ais besar di Amerika Utara, Eropah, dan Asia mencair; ketika orbit beralih lagi dan musim panas menjadi lebih sejuk lagi, perisai ini tumbuh kembali. Oleh kerana lautan hangat melarutkan kurang karbon dioksida, kandungan atmosfera meningkat dan turun bersamaan dengan ayunan orbit, memperkuat kesannya.
Hari ini, Bumi menghampiri minimum cahaya matahari utara, jadi tanpa pelepasan karbon dioksida antropogenik, kita akan memasuki zaman ais baru dalam 1,500 tahun ke depan.
Matahari muda yang samar
Skala: tiada kesan suhu kumulatif
Garis masa: kekal
Walaupun terdapat turun naik jangka pendek, kecerahan matahari secara keseluruhan meningkat sebanyak 0,009% per juta tahun, dan sejak kelahiran sistem suria 4.5 bilion tahun yang lalu, ia telah meningkat sebanyak 48%.
Para saintis percaya bahawa dari kelemahan cahaya matahari muda, bumi harus terus membeku sepanjang separuh pertama keberadaannya. Pada masa yang sama, secara paradoks, ahli geologi telah menemui batu berusia 3.4 bilion tahun yang terbentuk di dalam air dengan gelombang. Iklim awal Bumi yang tidak dijangka kelihatan disebabkan oleh beberapa kombinasi faktor: kurang hakisan tanah, langit yang lebih cerah, hari yang lebih pendek, dan komposisi khas atmosfer sebelum Bumi mendapat atmosfera yang kaya dengan oksigen.
Keadaan yang menguntungkan pada separuh kedua keberadaan Bumi, walaupun terdapat peningkatan dalam cahaya matahari, tidak menyebabkan paradoks: termostat luluhawa Bumi menangkis kesan cahaya matahari tambahan, menstabilkan Bumi.
Karbon dioksida dan termostat luluhawa
Skala: mengatasi perubahan lain
Garis Masa: 100,000 tahun atau lebih lama
Pengatur utama iklim Bumi telah lama menjadi tahap karbon dioksida di atmosfer, kerana karbon dioksida adalah gas rumah kaca berterusan yang menyekat panas, menghalangnya naik dari permukaan planet.
Gunung berapi, batuan metamorf dan pengoksidaan karbon dalam sedimen yang terhakis memancarkan karbon dioksida ke langit, dan tindak balas kimia dengan batu silikat menghilangkan karbon dioksida dari atmosfer untuk membentuk batu kapur. Keseimbangan antara proses ini berfungsi seperti termostat, kerana ketika iklim memanas, reaksi kimia lebih efektif untuk menghilangkan karbon dioksida, sehingga menghalang pemanasan. Apabila iklim sejuk, kecekapan tindak balas, sebaliknya, menurun, memudahkan penyejukan. Akibatnya, dalam jangka waktu yang panjang, iklim Bumi tetap stabil, menyediakan lingkungan yang dapat dihuni. Khususnya, kadar karbon dioksida rata-rata terus menurun akibat peningkatan kecerahan Matahari.
Bagaimanapun, termostat luluhawa memerlukan ratusan juta tahun untuk bertindak balas terhadap lonjakan karbon dioksida di atmosfera. Lautan laut menyerap dan mengeluarkan lebihan karbon dengan lebih cepat, tetapi bahkan proses ini memakan masa ribuan tahun - dan dapat dihentikan, dengan risiko pengasidan laut. Setiap tahun, pembakaran bahan bakar fosil mengeluarkan sekitar 100 kali lebih banyak karbon dioksida daripada gunung berapi yang meletus - lautan dan cuaca tidak berfungsi - sehingga iklim memanas dan lautan mengoksidasi.
Pergeseran tektonik
Skala: kira-kira 30 darjah Celsius dalam 500 juta tahun terakhir
Garis masa: berjuta-juta tahun
Pergerakan massa daratan kerak bumi perlahan-lahan dapat memindahkan termostat luluhawa ke kedudukan baru.
Selama 50 juta tahun yang lalu, planet ini telah menyejukkan, pelanggaran plat tektonik mendorong batuan reaktif kimia seperti basalt dan abu vulkanik ke kawasan tropika lembap yang hangat, meningkatkan kadar tindak balas yang menarik karbon dioksida dari langit. Di samping itu, selama 20 juta tahun terakhir, dengan kenaikan Himalaya, Andes, Alps dan pergunungan lain, kadar hakisan meningkat lebih dari dua kali lipat, yang menyebabkan percepatan cuaca. Faktor lain yang mempercepat aliran pendinginan adalah pemisahan Amerika Selatan dan Tasmania dari Antartika 35.7 juta tahun yang lalu. Arus lautan baru telah terbentuk di sekitar Antartika, dan telah mempercepat peredaran air dan plankton, yang menggunakan karbon dioksida. Hasilnya, lapisan ais Antartika berkembang dengan ketara.
Sebelumnya, selama periode Jurassic dan Cretaceous, dinosaur berkeliaran di Antartika, kerana tanpa banjaran gunung ini, peningkatan aktiviti gunung berapi menjadikan karbon dioksida pada tahap sekitar 1.000 bahagian per juta (meningkat dari 415 hari ini). Suhu rata-rata di dunia bebas ais ini adalah 5-9 darjah Celsius lebih tinggi daripada sekarang, dan permukaan laut 75 meter lebih tinggi.
Air Terjun Asteroid (Chikshulub)
Skala: penyejukan pertama sekitar 20 darjah Celsius, kemudian pemanasan sebanyak 5 darjah Celsius
Garis masa: berabad-abad penyejukan, pemanasan 100,000 tahun
Pangkalan data mengenai kesan asteroid di Bumi mengandungi 190 kawah. Tidak satu pun dari mereka memiliki pengaruh yang nyata terhadap iklim Bumi, kecuali asik Chikshulub, yang menghancurkan sebahagian Mexico dan membunuh dinosaur 66 juta tahun yang lalu. Simulasi komputer menunjukkan bahawa Chikshulub telah membuang cukup debu dan belerang ke atmosfer atas untuk mengaburkan cahaya matahari dan menyejukkan Bumi lebih dari 20 darjah Celsius, serta mengasamkan lautan. Bumi mengambil masa berabad-abad untuk kembali ke suhu sebelumnya, tetapi kemudian ia memanaskan 5 darjah lagi kerana masuknya karbon dioksida dari batu kapur Mexico yang hancur ke atmosfera.
Bagaimana aktiviti gunung berapi di India mempengaruhi perubahan iklim dan kepupusan besar-besaran tetap kontroversial.
Perubahan evolusi
Skala: bergantung pada peristiwa, menyejukkan sekitar 5 darjah Celsius pada zaman Ordovician akhir (445 juta tahun yang lalu)
Garis masa: berjuta-juta tahun
Kadang kala evolusi spesies hidup baru akan menetapkan semula termostat Bumi. Oleh itu, cyanobacteria fotosintetik, yang timbul kira-kira 3 bilion tahun yang lalu, melancarkan proses terraforming, melepaskan oksigen. Ketika mereka menyebar, oksigen di atmosfer meningkat 2,4 miliar tahun yang lalu, sementara kadar metana dan karbon dioksida turun tajam. Selama 200 juta tahun, Bumi telah berubah menjadi "bola salji" beberapa kali. 717 juta tahun yang lalu, evolusi kehidupan laut, lebih besar daripada mikroba, memicu siri "bola salji" yang lain - dalam hal ini, kerana organisma mula melepaskan detritus ke kedalaman lautan, mengambil karbon dari atmosfer dan menyembunyikannya pada kedalaman.
Apabila tanaman darat yang paling awal muncul kira-kira 230 juta tahun kemudian pada masa Ordovician, mereka mula membentuk biosfer bumi, menguburkan karbon di benua dan mengekstrak nutrien dari darat - mereka membasuh ke lautan dan juga merangsang kehidupan di sana. Perubahan ini nampaknya telah menyebabkan Zaman Es, yang dimulai sekitar 445 juta tahun yang lalu. Kemudian, pada zaman Devonian, evolusi pokok, ditambah dengan bangunan gunung, menurunkan tahap dan suhu karbon dioksida, dan Zaman Es Paleozoik bermula.
Wilayah besar igneus
Skala: Pemanasan 3 hingga 9 darjah Celsius
Garis masa: beratus-ratus ribu tahun
Banjir benua dan magma bawah tanah - yang disebut wilayah igneus besar - telah mengakibatkan lebih dari satu kepupusan besar-besaran. Kejadian mengerikan ini melepaskan senjata pembunuh di Bumi (termasuk hujan asid, kabut asid, keracunan merkuri dan penipisan ozon), dan juga menyebabkan pemanasan planet ini, melepaskan sejumlah besar metana dan karbon dioksida ke atmosfer - lebih cepat daripada yang mereka dapat. menangani luluhawa termostat.
Semasa bencana Perm 252 juta tahun yang lalu, yang memusnahkan 81% spesies laut, magma bawah tanah membakar arang batu Siberia, meningkatkan kandungan karbon dioksida di atmosfera menjadi 8.000 bahagian per juta dan memanaskan suhu 5-9 darjah Celsius. The Paleocene-Eocene Thermal Maximum, peristiwa yang lebih kecil 56 juta tahun yang lalu, membuat metana di ladang minyak di Atlantik Utara dan mengirimkannya ke langit, memanaskan planet 5 darjah Celsius dan mengasidasi lautan. Kemudian, pokok kelapa sawit tumbuh di pantai Artik dan buaya berjemur. Pelepasan karbon fosil serupa berlaku pada akhir Triassic dan awal Jurassic - dan berakhir pada pemanasan global, zon mati di lautan dan pengasidan lautan.
Sekiranya ada perkara yang biasa bagi anda, ini kerana aktiviti antropogenik pada masa ini mempunyai akibat yang serupa.
Sebagai kumpulan penyelidik kepupusan Triassic-Jurassic mencatat pada bulan April dalam jurnal Nature Communications: "Kami menganggarkan jumlah karbon dioksida yang dipancarkan ke atmosfer oleh setiap denyut magma pada akhir Triassic setanding dengan ramalan pelepasan antropogenik untuk abad ke-21."
