W historii Ziemi występowały liczne okresy ocieplenia i ochłodzenia klimatu. Miały one miejsce nawet w niedalekiej przeszłości. Przyjrzyjmy się im w skrócie.
Małe Ocieplenie Średniowiecza (ok. 950–1250 n.e.): Był to okres, w którym średnie temperatury były nieco wyższe niż w poprzednich stuleciach, co miało wpływ na rolnictwo i osadnictwo w Europie.
Mała Era Lodowcowa (ok. 1300–1850 n.e.): Po Małym Ociepleniu Średniowiecza nadeszła Mała Era Lodowcowa, charakteryzująca się niższymi średnimi temperaturami. Związane z tym było zwiększenie się aktywności lodowców, a także trudniejsze warunki rolnicze.
Ocieplenie w XX wieku: W ciągu ostatnich 200 lat byliśmy i nadal jesteśmy świadkami ocieplenia, które wielu naukowców przypisuje głównie działalności człowieka, spowodowane emisją gazów cieplarnianych.
Jako ciekawostkę można wspomnieć że np. zimą 1941/1942 roku Morze Bałtyckie zamarzało po raz kolejny w swojej historii, mimo teoretycznie trwającego ocieplenia klimatu.
Naturalne zmiany klimatu
Choć współczesna debata na temat zmian klimatu często koncentruje się na wpływie działalności ludzkiej, ważne jest zrozumienie, że klimat Ziemi od zawsze ulegał także naturalnym zmianom. W skali geologicznej, te naturalne procesy mają kluczowe znaczenie dla rozwoju klimatu na naszej planecie. Oto kilka najważniejszych z nich.
Cykle Milankovicia
Jednym z najważniejszych naturalnych mechanizmów wpływających na klimat są cykle Milankovicia. Obejmują one zmiany w orbicie Ziemi wokół Słońca, jej przechyleniu oraz precesji osi. Te cykle, trwające długi okres czasu, wpływają na to, jak dużo światła słonecznego dociera do różnych części Ziemi, prowadząc do okresów glacjalnych (lodowców) i interglacjalnych (cieplejszych).
Zmienność promieniowania słonecznego
Choć Słońce wydaje się być stałe, to ilość energii, którą emituje, nie jest równomierna. Zwiększona ilość plam słonecznych zwiększa ilość promieniowania docierającego do Ziemi, co skutkuje ociepleniem atmosfery Ziemi.
Zmiany w albedo Ziemi
Albedo to zdolność powierzchni Ziemi do odbijania światła słonecznego. Zmiany w pokrywie śnieżnej, piasku czy roślinności mogą wpływać na to, ile promieniowania jest wchłanianego lub odbijanego, wpływając tym samym na klimat. Śnieg i lód mają wysokie albedo (odbijają wiele światła), podczas gdy lasy mają niskie albedo (wchłaniają więcej światła).
Interakcje oceaniczno-atmosferyczne
Zjawiska takie jak El Niño czy La Niña są naturalnymi zmiennościami klimatycznymi, które wpływają na temperatury oceanów i atmosfery na całym świecie. Powodują ekstremalne warunki pogodowe, takie jak susze, powodzie czy huragany.
Aktywność wulkaniczna
Erupcje wulkaniczne wprowadzają do atmosfery olbrzymie ilości pyłu i gazów, takich jak siarka. Te cząsteczki odbijają światło słoneczne z powrotem w kosmos, prowadząc do chłodzenia atmosfery. Efekt ten jest jednak tymczasowy i może trwać do kilku lat.
Ruchy tektoniczne
Ruchy płyt tektonicznych mogą kształtować pasma górskie, które wpływają na prądy powietrza i oceaniczne. Wypiętrzenie się lądów czy formacja mostów lądowych, takich jak Przesmyk Panamski, wpłynęła na prądy oceaniczne i klimat.
Zmiany w koncentracji gazów cieplarnianych
Naturalnie występujące gazy cieplarniane, takie jak dwutlenek węgla, metan i podtlenek azotu, mają kluczowe znaczenie dla termoregulacji Ziemi. Ich koncentracje w atmosferze zmieniały się naturalnie w historii Ziemi, wpływając na globalne temperatury.
Historyczne wartości CO2
Przed rewolucją przemysłową stężenie dwutlenku węgla w atmosferze wynosiło najprawdopodobniej około 300 ppm (cząsteczek na milion). W chwili obecnej przekroczyło 400 ppm. Z drugiej strony przybliżone wartości graniczne CO2 w atmosferze ziemi na przestrzeni ostatnich milionów lat wyglądały następująco:
- Najmniejsze wartości CO2: Podczas głębokich epok lodowcowych, takich jak te w plejstocenie, stężenie CO2 spadało do wartości poniżej 180 ppm.
- Największe wartości CO2: W okresach geologicznych, takich jak paleocen czy eocen stężenie CO2 było znacznie wyższe niż obecnie, osiągając wartości znacznie powyżej 1000 ppm. W tych czasach globalne temperatury były znacznie wyższe niż obecnie.
Zbyt niska wartość CO2
Atmosfera Ziemi składa się z około 0,04% dwutlenku węgla a zbyt duża redukcja ilości dwutlenku węgla w atmosferze ma jednak kilka bardzo istotnych i negatywnych konsekwencji, takich jak:
Spadek efektu cieplarnianego
Chociaż obecnie duża ilość CO2 powoduje wzrost temperatur globalnych, zbyt mała ilość miałaby odwrotny skutek. Spowodowałoby to ochłodzenie Ziemi, co mogłoby prowadzić do ekstremalnych warunków klimatycznych, takich jak nowa era lodowcowa.
Problemy z fotosyntezą
Rośliny potrzebują dwutlenku węgla do fotosyntezy. Jeśli poziom CO2 byłby zbyt niski, tempo fotosyntezy mogłoby zostać znacznie ograniczone, co miałoby wpływ na słaby wzrost roślin. To z kolei wpłynęłoby na łańcuch pokarmowy, z potencjalnymi konsekwencjami dla wszystkich organizmów, które polegają na roślinach jako źródle pożywienia.
Mała zawartość tlenu
Ponieważ rośliny produkują tlen jako produkt uboczny fotosyntezy, ograniczenie ilości CO2 mogłoby spowodować spadek produkcji tlenu, co miałoby wpływ na organizmy oddychające tlenem. Zbyt niski poziom dwutlenku węgla w powietrzu może prowadzić do wielu dolegliwości takich jak: zasadowica oddechowa, zawroty głowy, uczucie lęku, uczucie drętwienia w kończynach i wokół ust, niski poziom potasu, skurcze mięśni, zaburzenia świadomości czy arytmie serca.
Zmiany w cyklach wodnych
Zmniejszenie efektu cieplarnianego i ochłodzenie globalne mogą wpłynąć na cykle wodne, prowadząc do zmian w opadach i dostępności wody.
Zmiany w ekosystemach morskich
Dwutlenek węgla jest także rozpuszczalny w wodzie, co wpływa na równowagę kwasowo-zasadową oceanów. Zbyt mała ilość CO2 mogłaby wpłynąć na zdrowie ekosystemów morskich.
Ciekawostki
Greenlandia – Zielona Ziemia
Pod koniec X w. n.e., kiedy to wikingowie odkryli Grenlandię, region ten był cieplejszy niż obecnie, a południowe wybrzeże Grenlandii było zielone i urodzajne. Istnieją również dowody archeologiczne na to, że wikingowie uprawiali zboża w południowej Grenlandii. Więcej informacji tutaj.
Polityka
Jeszcze do lat 90-tych XX wieku, naukowcy i politycy uważali że Ziemia jest na drodze do kolejnej epoki lodowcowej. W tym czasie obserwowano pewne ochłodzenie temperatur w porównaniu z wcześniejszymi dekadami. Jednak później nastąpiła zmiana polityki klimatycznej i stwierdzono że Ziemi grozi ocieplenie klimatu.
Podsumowanie
Chociaż obecnie obawy dotyczą głównie nadmiernego wzrostu poziomu CO2 w atmosferze, ważne jest zrozumienie, że dwutlenek węgla odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu równowagi ekologicznej i klimatycznej Ziemi. W skali geologicznej były okresy, gdy poziom CO2 był znacznie niższy niż obecnie i był znacznie wyższy niż obecnie, a my w chwili obecnej znajdujemy się pośrodku tych wartości.
Współczesne zmiany klimatu mogą jednak być unikalne ze względu na dodatkowe czynniki związane z działalnością człowieka. Dlatego aby w pełni zrozumieć kierunek, w którym zmierza nasz klimat, musimy brać pod uwagę zarówno naturalne czynniki, jak i wpływ człowieka.
