Kesi 10 za mabadiliko ya anthropogenic katika hali ya hewa ya Dunia

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Kwa muda mrefu, hali ya hewa ya Dunia imebadilika kwa sababu kumi tofauti, ikiwa ni pamoja na wobbles orbital, mabadiliko ya tectonic, mabadiliko ya mageuzi, na mambo mengine. Waliitumbukiza sayari katika zama za barafu au katika joto la kitropiki. Je, zinahusiana vipi na mabadiliko ya hali ya hewa ya kisasa ya anthropogenic?

Kwa kihistoria, Dunia imeweza kuwa mpira wa theluji na chafu. Na ikiwa hali ya hewa ilibadilika kabla ya kuonekana kwa mwanadamu, basi tunajuaje kwamba ni sisi ambao tunapaswa kulaumiwa kwa ongezeko kubwa la joto ambalo tunaona leo?

Kwa kiasi fulani, kwa sababu tunaweza kuchora uhusiano wa kisababishi wazi kati ya utoaji wa hewa ya ukaa ya kaboni na ongezeko la nyuzi joto 1.28 katika halijoto ya kimataifa (ambayo, kwa bahati mbaya, inaendelea) katika enzi ya kabla ya viwanda. Molekuli za dioksidi kaboni hufyonza mionzi ya infrared, hivyo kiasi chao katika angahewa kinapoongezeka, huhifadhi joto zaidi, ambalo huvukiza kutoka kwenye uso wa sayari.

Wakati huo huo, wataalamu wa paleoclimatolojia wamepiga hatua kubwa katika kuelewa taratibu zilizosababisha mabadiliko ya hali ya hewa hapo awali. Hapa kuna matukio kumi ya mabadiliko ya hali ya hewa ya asili - ikilinganishwa na hali ya sasa.

Mizunguko ya jua

Mizani:baridi kwa 0, 1-0, 3 digrii Selsiasi

Muda:matone ya mara kwa mara katika shughuli za jua hudumu kutoka miaka 30 hadi 160, ikitenganishwa na karne kadhaa.

Kila baada ya miaka 11, uwanja wa sumaku wa jua hubadilika, na pamoja nayo huja mizunguko ya miaka 11 ya kuangaza na kufifia. Lakini mabadiliko haya ni madogo na huathiri hali ya hewa ya Dunia kwa kiasi kidogo.

Muhimu zaidi ni "minima kubwa ya jua", vipindi vya miaka kumi vya kupungua kwa shughuli za jua ambavyo vimetokea mara 25 katika miaka 11,000 iliyopita. Mfano wa hivi karibuni, kiwango cha chini cha Maunder, kilitokea kati ya 1645 na 1715 na kusababisha nishati ya jua kushuka 0.04% -0.08% chini ya wastani wa sasa. Kwa muda mrefu, wanasayansi waliamini kuwa kiwango cha chini cha Maunder kinaweza kusababisha "Ice Age", baridi kali ambayo ilidumu kutoka karne ya 15 hadi 19. Lakini tangu wakati huo imeibuka kuwa ilikuwa fupi sana na ilitokea kwa wakati mbaya. Uwezekano mkubwa zaidi, baridi kali ilisababishwa na shughuli za volkeno.

Kwa nusu karne iliyopita, Jua limekuwa likipungua kidogo, na Dunia inaongezeka joto, na haiwezekani kuhusisha ongezeko la joto duniani na mwili wa mbinguni.

Kiberiti cha volkeno

Mizani:baridi kwa 0, 6 - 2 digrii Celsius

Muda:kutoka umri wa miaka 1 hadi 20

Mnamo 539 au 540 A. D. e. kulikuwa na mlipuko wenye nguvu sana wa volcano Ilopango huko El Salvador hivi kwamba ncha yake ilifikia stratosphere. Baadaye, majira ya baridi kali, ukame, njaa na tauni viliharibu makazi kote ulimwenguni.

Milipuko kwenye kipimo cha Ilopango hutupa matone ya kuakisi ya asidi ya sulfuriki kwenye tabaka la dunia, ambayo huchuja mwanga wa jua na kupoza hali ya hewa. Matokeo yake, barafu ya baharini huongezeka, mwanga zaidi wa jua unaonyeshwa tena kwenye nafasi na baridi ya kimataifa inaimarishwa na kurefushwa.

Kufuatia mlipuko wa Ilopango, hali ya joto duniani ilipungua kwa nyuzi 2 katika kipindi cha miaka 20. Tayari katika enzi yetu, mlipuko wa Mlima Pinatubo huko Ufilipino mnamo 1991 ulipoza hali ya hewa ya kimataifa kwa digrii 0.6 kwa muda wa miezi 15.

Sulfuri ya volkeno katika anga ya dunia inaweza kuwa mbaya sana, lakini kwa ukubwa wa historia ya Dunia, athari yake ni ndogo na pia ni ya muda mfupi.

Mabadiliko ya hali ya hewa ya muda mfupi

Mizani:hadi 0, 15 digrii Celsius

Muda: kutoka miaka 2 hadi 7

Mbali na hali ya hewa ya msimu, kuna mizunguko mingine ya muda mfupi ambayo pia huathiri mvua na joto. Muhimu zaidi kati ya hizi, El Niño au Oscillation ya Kusini, ni mabadiliko ya mara kwa mara katika mzunguko katika Bahari ya Pasifiki ya kitropiki katika kipindi cha miaka miwili hadi saba ambayo huathiri mvua katika Amerika Kaskazini. Mzunguko wa Atlantiki ya Kaskazini na Dipole ya Bahari ya Hindi zina athari kubwa ya kikanda. Wote wawili huingiliana na El Niño.

Uhusiano wa mizunguko hii kwa muda mrefu umezuia uwezo wa kuthibitisha kwamba mabadiliko ya anthropogenic ni muhimu kitakwimu, na sio tu hatua nyingine ya kubadilika kwa asili. Lakini tangu wakati huo, mabadiliko ya hali ya hewa ya anthropogenic yamepiga hatua zaidi ya tofauti ya hali ya hewa ya asili na joto la msimu. Tathmini ya Kitaifa ya Hali ya Hewa ya Marekani ya 2017 ilihitimisha kuwa "hakuna ushahidi wa kutosha kutoka kwa data ya uchunguzi ambayo inaweza kuelezea mabadiliko ya hali ya hewa yaliyozingatiwa na mzunguko wa asili."

Mitetemo ya obiti

Mizani: takriban nyuzi joto 6 katika mzunguko wa miaka 100,000 iliyopita; inatofautiana na wakati wa kijiolojia

Muda: mizunguko ya kawaida, inayoingiliana ya miaka 23,000, 41,000, 100,000, 405,000 na 2,400,000

Mzunguko wa Dunia hubadilika-badilika wakati Jua, Mwezi na sayari zingine zinabadilisha nafasi zao za jamaa. Kutokana na mabadiliko haya ya mzunguko, kinachojulikana mizunguko ya Milankovitch, kiasi cha mwanga wa jua hubadilika katika latitudo za kati na 25%, na mabadiliko ya hali ya hewa. Mizunguko hii imetumika katika historia, na kutengeneza tabaka zinazopishana za mashapo ambazo zinaweza kuonekana kwenye miamba na uchimbaji.

Wakati wa enzi ya Pleistocene, ambayo iliisha kama miaka 11,700 iliyopita, mizunguko ya Milankovitch ilipeleka sayari katika moja ya enzi zake za barafu. Wakati mabadiliko ya mzunguko wa Dunia yalipofanya majira ya joto ya kaskazini kuwa na joto kuliko wastani, karatasi kubwa za barafu katika Amerika Kaskazini, Ulaya, na Asia ziliyeyuka; wakati obiti ilihama tena na majira ya joto yakawa baridi tena, ngao hizi zilikua nyuma. Kadiri bahari ya joto inavyoyeyusha kaboni dioksidi kidogo, maudhui ya anga yaliongezeka na kuanguka kwa pamoja na oscillations ya obiti, na kuongeza athari zao.

Leo, Dunia inakaribia kiwango kingine cha chini cha mwanga wa jua wa kaskazini, kwa hivyo bila utoaji wa kaboni dioksidi ya anthropogenic, tungeingia enzi mpya ya barafu katika miaka 1,500 au zaidi ijayo.

Faint vijana jua

Mizani: hakuna athari ya jumla ya joto

Muda: kudumu

Licha ya mabadiliko ya muda mfupi, mwangaza wa jua kwa ujumla huongezeka kwa 0.009% kwa miaka milioni, na tangu kuzaliwa kwa mfumo wa jua miaka bilioni 4.5 iliyopita, imeongezeka kwa 48%.

Wanasayansi wanaamini kwamba kutokana na udhaifu wa jua mdogo, inapaswa kufuata kwamba Dunia ilibakia waliohifadhiwa kwa nusu nzima ya kwanza ya kuwepo kwake. Wakati huo huo, kwa kushangaza, wanajiolojia wamegundua miamba yenye umri wa miaka bilioni 3.4, iliyotengenezwa katika maji na mawimbi. Hali ya hewa ya joto isiyotarajiwa ya Dunia ya mapema inaonekana kutokana na mchanganyiko wa baadhi ya sababu: mmomonyoko mdogo wa ardhi, anga safi zaidi, siku fupi, na muundo maalum wa anga kabla ya Dunia kupata angahewa yenye oksijeni.

Hali nzuri katika nusu ya pili ya kuwepo kwa Dunia, licha ya kuongezeka kwa mwangaza wa jua, haiongoi kwa kitendawili: thermostat ya hali ya hewa ya Dunia inakabiliana na athari za jua za ziada, kuimarisha Dunia.

Dioksidi kaboni na thermostat ya hali ya hewa

Mizani: inapinga mabadiliko mengine

Muda: Miaka 100,000 au zaidi

Mdhibiti mkuu wa hali ya hewa ya Dunia kwa muda mrefu imekuwa kiwango cha kaboni dioksidi katika angahewa, kwa kuwa kaboni dioksidi ni gesi ya chafu inayoendelea ambayo huzuia joto, kuizuia kuinuka kutoka kwenye uso wa sayari.

Volkeno, miamba ya metamorphic na oxidation ya kaboni katika mashapo yaliyomomonyoka vyote hutoa kaboni dioksidi angani, na athari za kemikali kwa miamba ya silicate huondoa kaboni dioksidi kutoka angahewa, na kutengeneza chokaa. Usawa kati ya michakato hii hufanya kazi kama thermostat, kwa sababu wakati hali ya hewa inapo joto, athari za kemikali huwa bora zaidi katika kuondoa kaboni dioksidi, na hivyo kupunguza kasi ya ujoto. Wakati hali ya hewa inapopungua, ufanisi wa athari, kinyume chake, hupungua, kuwezesha baridi. Kwa hivyo, kwa kipindi kirefu cha muda, hali ya hewa ya Dunia iliendelea kuwa tulivu, ikitoa mazingira ya kuishi. Hasa, viwango vya wastani vya kaboni dioksidi vimekuwa vikipungua kwa kasi kutokana na kuongezeka kwa mwangaza wa Jua.

Hata hivyo, inachukua mamia ya mamilioni ya miaka kwa thermostat ya hali ya hewa kukabiliana na kuongezeka kwa dioksidi kaboni katika angahewa. Bahari za dunia huchukua na kuondoa kaboni iliyozidi haraka, lakini hata mchakato huu unachukua milenia - na unaweza kusimamishwa, kwa hatari ya asidi ya bahari. Kila mwaka, mafuta yanayoungua ya visukuku hutoa takriban mara 100 zaidi ya kaboni dioksidi kuliko volkeno zinazolipuka - bahari na hali ya hewa hushindwa - hivyo hali ya hewa huwaka na bahari kuwa na asidi.

Mabadiliko ya Tectonic

Mizani: takriban nyuzi joto 30 katika kipindi cha miaka milioni 500 iliyopita

Muda: mamilioni ya miaka

Mwendo wa ardhi ya ukoko wa dunia unaweza polepole kuhamisha thermostat ya hali ya hewa kwenye nafasi mpya.

Kwa miaka milioni 50 iliyopita, sayari imekuwa ikipoa, migongano ya sahani za tektoniki ikisukuma miamba inayofanya kazi kwa kemikali kama vile basalt na majivu ya volkeno kwenye kitropiki chenye unyevunyevu, na kuongeza kasi ya athari inayovutia dioksidi kaboni kutoka angani. Aidha, katika kipindi cha miaka milioni 20 iliyopita, pamoja na kupanda kwa Himalaya, Andes, Alps na milima mingine, kiwango cha mmomonyoko wa udongo kimeongezeka zaidi ya mara mbili, na kusababisha kasi ya hali ya hewa. Sababu nyingine iliyoharakisha hali ya baridi ilikuwa kujitenga kwa Amerika Kusini na Tasmania kutoka Antaktika miaka milioni 35.7 iliyopita. Mkondo mpya wa bahari umetokea karibu na Antaktika, na umeongeza mzunguko wa maji na plankton, ambayo hutumia dioksidi kaboni. Kwa hiyo, barafu za Antarctica zimeongezeka sana.

Hapo awali, wakati wa kipindi cha Jurassic na Cretaceous, dinosaur walizunguka Antaktika, kwa sababu bila safu hizi za milima, kuongezeka kwa shughuli za volkeno kuliweka kaboni dioksidi katika viwango vya takriban sehemu 1,000 kwa milioni (kutoka 415 leo). Wastani wa halijoto katika dunia hii isiyo na barafu ilikuwa nyuzi joto 5-9 zaidi ya ilivyo sasa, na usawa wa bahari ulikuwa mita 75 juu.

Maporomoko ya Asteroid (Chiksulub)

Mizani: kwanza poa kwa nyuzi joto 20 hivi, kisha joto kwa nyuzi joto 5

Muda: karne za baridi, miaka 100,000 ya ongezeko la joto

Hifadhidata ya athari za asteroid kwenye Dunia ina volkeno 190. Hakuna hata mmoja wao aliyekuwa na athari inayoonekana kwa hali ya hewa ya Dunia, isipokuwa Chiksulub ya asteroid, ambayo iliharibu sehemu ya Mexico na kuua dinosaurs miaka milioni 66 iliyopita. Uigaji wa kompyuta unaonyesha kuwa Chikshulub imetupa vumbi na salfa ya kutosha kwenye angahewa ya juu ili kupatwa na mwanga wa jua na kupoza Dunia kwa zaidi ya nyuzi joto 20 na kutia asidi baharini. Ilichukua sayari hiyo karne nyingi kurejea halijoto yake ya awali, lakini ikaongeza joto kwa digrii nyingine 5 kutokana na kupenya kwa kaboni dioksidi kutoka kwa chokaa cha Mexican kilichoharibiwa kwenye angahewa.

Jinsi shughuli za volkeno nchini India ziliathiri mabadiliko ya hali ya hewa na kutoweka kwa watu wengi bado kuna utata.

Mabadiliko ya mageuzi

Mizani: tegemezi la tukio, likipoa kwa nyuzi joto 5 hivi katika kipindi cha marehemu cha Ordovician (miaka milioni 445 iliyopita)

Muda: mamilioni ya miaka

Wakati mwingine mageuzi ya aina mpya ya maisha itaweka upya thermostat ya Dunia. Kwa mfano, cyanobacteria ya photosynthetic, ambayo ilitokea karibu miaka bilioni 3 iliyopita, ilizindua mchakato wa terraforming, ikitoa oksijeni. Walipokuwa wakienea, kiwango cha oksijeni katika angahewa kilikuwa kinaongezeka miaka bilioni 2.4 iliyopita, huku viwango vya methane na kaboni dioksidi vikishuka sana. Kwa kipindi cha miaka milioni 200, Dunia imegeuka kuwa "mpira wa theluji" mara kadhaa. Miaka milioni 717 iliyopita, mabadiliko ya maisha ya bahari, makubwa kuliko vijidudu, yalisababisha safu nyingine ya mipira ya theluji - katika kesi hii, viumbe vilianza kutoa detritus kwenye vilindi vya bahari, wakichukua kaboni kutoka angani na kuificha kwa kina.

Wakati mimea ya kwanza ya ardhini ilionekana kama miaka milioni 230 baadaye katika kipindi cha Ordovician, walianza kuunda ulimwengu wa dunia, wakizika kaboni kwenye mabara na kutoa virutubisho kutoka kwa ardhi - waliosha ndani ya bahari na pia kuchochea maisha huko. Mabadiliko haya yanaonekana kuwa yamesababisha Enzi ya Barafu, ambayo ilianza takriban miaka milioni 445 iliyopita. Baadaye, katika kipindi cha Devonia, mageuzi ya miti, pamoja na ujenzi wa mlima, ilipunguza zaidi viwango vya dioksidi kaboni na joto, na Enzi ya Ice ya Paleozoic ilianza.

Mikoa mikubwa ya moto

Mizani: ongezeko la joto kutoka digrii 3 hadi 9

Muda: mamia ya maelfu ya miaka

Mafuriko ya bara la lava na magma ya chini ya ardhi - kinachojulikana majimbo makubwa ya moto - yamesababisha kutoweka kwa zaidi ya moja. Matukio haya mabaya yaliibua safu ya wauaji Duniani (pamoja na mvua ya asidi, ukungu wa asidi, sumu ya zebaki na uharibifu wa ozoni), na pia ilisababisha ongezeko la joto la sayari, ikitoa kiasi kikubwa cha methane na dioksidi kaboni kwenye anga - haraka kuliko wao. inaweza kushughulikia hali ya hewa ya thermostat.

Wakati wa janga la Perm miaka milioni 252 iliyopita, ambalo liliharibu 81% ya viumbe vya baharini, magma ya chini ya ardhi iliwaka moto wa makaa ya mawe ya Siberia, iliinua maudhui ya dioksidi kaboni kwenye anga hadi sehemu 8,000 kwa milioni na joto la joto kwa nyuzi 5-9 Celsius. Thermal Maximum ya Paleocene-Eocene, tukio dogo zaidi miaka milioni 56 iliyopita, liliunda methane kutoka maeneo ya mafuta katika Atlantiki ya Kaskazini na kuipeleka angani, ikipasha joto sayari nyuzi joto 5 na kutia asidi baharini. Baadaye, mitende ilikua kwenye mwambao wa Aktiki na mamba waliota. Utoaji hewa kama huo wa kaboni ya visukuku ulitokea mwishoni mwa Triassic na Jurassic ya mapema - na kumalizika kwa ongezeko la joto duniani, maeneo yaliyokufa ya bahari na asidi ya bahari.

Ikiwa yoyote kati ya haya inaonekana kuwa ya kawaida kwako, ni kwa sababu shughuli za anthropogenic leo zina matokeo sawa.

Kama kikundi cha watafiti wa kutoweka kwa Triassic-Jurassic walibaini mnamo Aprili katika jarida la Nature Communications: "Tunakadiria kiwango cha kaboni dioksidi inayotolewa angani na kila msukumo wa magma mwishoni mwa Triassic inalinganishwa na utabiri wa uzalishaji wa anthropogenic kwa karne ya 21."