Mit: Czeka nas nowa epoka lodowcowa

„Któregoś dnia obudzisz się pogrzebany pod dziewięcioma piętrami śniegu. To jest częścią niezawodnego, przewidywalnego, naturalnego cyklu który powraca jak w zegarze co 11,5 tysiąca lat. A że ostatnia epoka lodowcowa skończyła się prawie dokładnie 11,5 tysiąca lat temu …” (Epoka Lodowcowa Dzisiaj).

Ocieplający efekt wzrostu koncentracji CO2 jest znacznie silniejszy zarówno od wpływu zmian orbity Ziemi jak i zmian aktywności słonecznej, i to nawet w przypadku jej znaczącego spadku.

Zdjęcie przedstawia pogranicze między lodem a oceanem, widoczny jest duży płaski płat lodu z górą lodową w oddali oraz granatowa tafla oceanu.

Kurcząca się powierzchnia lodu w Antarktyce. Zdjęcie: Ben Holt Sr. (South Pasadena, CA), GRACE team, DLR, NASA

Kilka wieków temu znaczna część naszej planety doświadczyła łagodnego okresu ochłodzenia, potocznie nazywanego Małą Epoką Lodową. Część tego okresu zbiegła się z okresem niskiej aktywności słonecznej nazywanym Minimum Maundera (od nazwiska astronoma Edwarda Maundera). To właśnie kombinacja niższej aktywności słonecznej i wysokiej aktywności wulkanicznej wraz ze zmianami w cyrkulacji oceanicznej (Free 1999, Crowley 2001) były głównymi czynnikami powodującymi znaczący spadek średniej temperatury w siedemnastowiecznej Europie (Mann 2002).

Aktywność słoneczna 1611-2009

Rysunek 1: Całkowite promieniowanie słoneczne. Dane z lat 1880 do 1978 na podst. Solanki. Dane z lat 1979-2009 z Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos (PMOD).

Czy dziś zmierzamy do następnego Minimum Maundera? Aktywność słoneczna aktualnie wykazuje długoterminowy trend spadkowy. W ostatnich latach była na najniższym poziomie od ponad wieku. Niestety przewidywanie przyszłej aktywności słonecznej jest problematyczne. Przejście z okresu „wielkiego maksimum” (sytuacja w 2 połowie XX wieku) do „wielkiego minimum” jest procesem chaotycznym i trudnym do przewidzenia (Usoskin 2007).

Co by się jednak stało, gdyby faktycznie Słońce w XXI wieku weszło w następne Minimum Maundera i jaki byłby tego efekt dla klimatu Ziemi? Symulacje komputerowe pokazują, że spadek temperatury wywołany przez zmianę aktywności Słońca byłby minimalny w porównaniu do ocieplenia powodowanego przez produkowane przez ludzi gazy cieplarniane (Feulner 2010). Ochłodzenie wywołane przez obniżoną aktywność słoneczną jest szacowane na ok. 0,1°C (maksymalnie 0,3°C), podczas gdy ocieplenie związane ze wzmocnieniem efektu cieplarnianego wyniesie od 3,7°C do 4,5°C, w zależności od tego, ile CO2 wyemitujemy w XXI wieku (więcej na ten temat ...).

Wpływ słońca na klimat

Rysunek 2: Anomalie temperatury globalnej w latach 1900 do 2100 w scenariuszach A1B (czerwone linie) i A2 (purpurowe linie) i dla trzech różnych wymuszeń słonecznych: typowego 11-letniego cyklu (linia ciągła), nowego Wielkiego Minimum z poziomem aktywności słonecznej odpowiadającej zrekonstruowanemu poziomowi ostatniego Minimum Maundera (linia przerywana) oraz obniżonego poziomu promieniowania (linia kropkowana). Temperatury obserwowane przez NASA GISS do roku 2009-go są oznaczone liną niebieską (Feulner 2010).

W przeszłości nasz klimat przechodził przez zmiany znacznie większe niż w czasie Małej Epoki Lodowej. W ciągu ostatnich 400 tysięcy lat nasza planeta wielokrotnie doświadczała zlodowaceń, przerywanych co 100 tysięcy lat przez krótkie ciepłe okresy międzylodowcowe (tzw. interglacjały), trwające zwykle ok. 10 tysięcy lat. Aktualny zaczął się około 11 tysięcy lat temu. Czy to znaczy, że jesteśmy w jego końcowym etapie?

Zmiany temperatur w przeszłości

Rysunek 3: Zmiany temperatury na stacji Wostok na Antarktydzie (Petit 2000). Okresy międzylodowcowe są zaznaczone kolorem zielonym.

Jak do tej pory zaczynały się okresy zlodowacenia? Zmiany w orbicie Ziemi powodują zmniejszenie nasłonecznienia na półkuli północnej podczas lata. W rezultacie lodowce na północy tracą w lecie mniej masy i dzięki temu w ciągu tysięcy lat stopniowo rosną. To z kolei powoduje, że powierzchnia Ziemi nie pochłania światła, lecz odbija je, co przyśpiesza ochłodzenie i dalej rozszerza zasięg lodowców. Ten proces trwa ok. 10000 do 20000 lat, prowadząc do epoki lodowej.

Jaki efekt będą mieć nasze emisje CO2 na przyszłe epoki lodowe? To pytanie jest rozważane w badaniach, które starają się ustalić tzw. „wyzwalacz” zlodowacenia, czyli taki spadek nasłonecznienia półkuli północnej, który rozpocząłby proces wzrostu czap lodowych (Archer 2005). Im więcej CO2 znajduje się w atmosferze, tym mocniejszy spadek nasłonecznienia jest konieczny do rozpoczęcia epoki lodowej.

Rysunek 4 pokazuje reakcję klimatu na różne scenariusze emisji CO2. Linia zielona oznacza naturalne zachowanie klimatu bez wpływu emisji CO2. Linia niebieska reprezentuje sytuację, w której w wyniku działalności człowieka do atmosfery dostało się 300 miliardów ton węgla (czyli 1100 mld ton CO2) – ten próg już przekroczyliśmy. Uwolnienie 1000 gigaton węgla (czyli 3666 mld ton CO2) zapobiegłoby epoce lodowcowej przez 130 tysięcy lat – pokazuje to linia pomarańczowa. Jeśli zaś spalilibyśmy wszystkie dostępne paliwa kopalne, wrzucając do atmosfery 5000 gigaton węgla (18 300 mld ton CO2) lub więcej, to zlodowacenie nie nastąpiłoby przez ponad pół miliona lat. W dzisiejszych warunkach kombinacja stosunkowo słabego wymuszania orbitalnego i długiego życia atmosferycznego dwutlenku węgla spowoduje, że obecny okres międzylodowcowy tak czy inaczej będzie najdłuższy w okresie ostatnich 2,6 mln lat (czyli w zasadzie w całej historii epok lodowych).

Przyszłe możliwe temperatury na Ziemi

Rysunek 4. Wpływ działania CO2 wyzwolonego podczas spalania paliw kopalnych na przyszłą ewolucję średniej globalnej temperatury. Linia zielona oznacza naturalną ewolucję, linia niebieska reprezentuje rezultaty antropogenicznej emisji 300 Gt (miliardów ton) węgla, linia pomarańczowa odpowiada 1000 Gt, a czerwona 5000 Gt węgla (Archer 2005). Oś czasu w tysiącach lat.

Możemy zatem być pewni, że w niedalekiej przyszłości epoka lodowa nie nadejdzie. Wszelkie wątpliwości rozwiewa obserwacja północnych czapy lodowych. Ich przyrost mógłby sugerować, że proces zlodowacenia już się zaczął. Jednak aktualnie lody Morza Arktycznego topią się w bezprecedensowym tempie, zasięg arktycznej zmarzliny maleje, a czapa lodowa Grenlandii traci masę w coraz szybszym tempie. Na rychłe nadejście epoki lodowej, która zniwelowałaby średni wzrost temperatur na Ziemi nie ma co liczyć.

Skeptical Science, tłumaczenie: Marcin Popkiewicz

opieka merytoryczna: prof. Szymon Malinowski

Opublikowano: 2013-08-04 13:44
Tagi

dwutlenek węgla epoka lodowa mit o klimacie prognozy klimatu

Fundacja UW
Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.