Mit: Kiedyś w atmosferze było więcej CO2, więc teraz nie ma się czym martwić

"Dawno temu stężenie CO2 było znacznie wyższe niż obecnie, więc obecny wzrost nie będzie problemem". „Powalający dowód na to, że CO2 nie steruje klimatem, znajdziemy w okresach ordowik-sylur i jura-kreda, gdy poziom CO2 był wyższy niż – odpowiednio – 4000 ppm (cząsteczek na milion cząsteczek powietrza) i 2000 ppm. Gdyby teoria IPCC była poprawna, powinno wtedy mieć miejsce potężne ocieplenie, spowodowane przez niekontrolowany efekt cieplarniany, a tymczasem doszło do zlodowacenia” (The Lavoisier Group).

Wyższym stężeniom atmosferycznego CO2 w historii geologicznej towarzyszyło słabsze natężenie promieniowania słonecznego. Łączne działanie tych dwóch czynników dobrze tłumaczy prehistoryczny klimat Ziemi.

Ordowik

Granica pomiędzy wapieniem z Ordowiku a brązowawym mułowcem z Syluru - skały osadowe na wyspie Hovedoya w Norwergii. Zdjęcie Peter Bockman, źródło: Wikipedia.

W historii Ziemi były okresy, kiedy zawartość CO2 w atmosferze była znacznie wyższa niż obecnie. Co ciekawe, w niektórych z tych okresów zdarzało się, że nasza planeta doświadczała jednocześnie rozległych zlodowaceń. Czy oznacza to, że dwutlenek węgla nie powoduje ocieplania klimatu? Nie, a to dlatego, że CO2 nie jest jedynym czynnikiem decydującym o klimacie (z czym każdy sceptyk skwapliwie powinien się zgodzić). Żeby zrozumieć klimat przeszłych epok, musimy uwzględnić wszystkie wymuszenia, które go kształtowały. Royer 2006 przeprowadził badania, analizujące 490 zbiorów danych pośrednich (tzw. proxy), które pozwoliły odtworzyć stężenia CO2 w atmosferze w ciągu okresu zwanego fanerozoikiem, obejmującego ostatnie 540 milionów lat.

Stężenie dwutlenku węgla - fanerozoik

Rysunek 1: Stężenie CO2 w atmosferze w fanerozoiku. Przerywana linia oznacza przewidywania modelu GEOCARB, przy czym szary obszar symbolizuje zakres niepewności. Linia ciągła pokazuje wygładzony wykres na podstawie danych pośrednich – PROXY (Royer 2006).

W zamierzchłych czasach poziom dwutlenku węgla w atmosferze osiągał spektakularne wielkości: w ordowiku (440 mln lat temu) mógł nawet przekraczać 5000 ppm. Warto jednak pamiętać o tym, jak w przeszłości świeciło Słońce. Jest ono średnich rozmiarów gwiazdą, która za pomocą mechanizmów syntezy termojądrowej powoli przemienia wodór w hel. Słońce liczy sobie około 4,6 mld lat, a jego temperatura i rozmiary powoli rosną. Co za tym idzie, rośnie jasność Słońca – w ciągu miliarda lat o około 10%. We wczesnym fanerozoiku moc Słońca była o około 4% niższa niż obecnie. Całkowity efekt działania zgromadzonego w atmosferze CO2 oraz niższego niż obecnie promieniowania słonecznego przedstawia rysunek 2. Okresy rozległego zlodowacenia są oznaczone szarymi pasami.

Wymuszanie radiacyjne - fanerozoik

Rysunek 2: Łączne wymuszenie radiacyjne CO2 i Słońca w fanerozoiku. Wartości są odniesione do warunków przed erą przemysłową (CO2 - 280 ppm, natężenie światła słonecznego przypadającego na 1m2 powierzchni Ziemi - 342 W). Zacienione pasma odpowiadają okresom z geologicznymi dowodami rozległego zlodowacenia.

Okresy, w których koncentracje CO2 były niskie, zbiegają się z okresami powszechnych zlodowaceń (z wyraźnym wyjątkiem, omówionym dalej). Wprowadźmy pojęcie progowego poziomu CO2 – na tyle niskiego, by rozpoczął się proces zlodowacenia. Gdy Słońce jest mniej aktywne, poziom progowy jest wysoki – np. w późnym ordowiku wynosił 3000 ppm. Dzisiaj (przy obecnej, znacznie wyższej mocy Słońca) próg istnienia polarnych czap lodowych na Ziemi ocenia się na zaledwie 500 ppm CO2 – poniżej tego progu wokół biegunów jest lód, zaś powyżej tego stężenia czapy polarne zanikną.

Do niedawna uważano, że poziom CO2 w późnym ordowiku był dużo wyższy niż 3000 ppm – co było trudne do wytłumaczenia w powiązaniu z faktem, że Ziemia doświadczała wtedy epoki lodowej. Dane o CO2 z późnego ordowiku są skąpe – obejmują tylko 1 punkt pomiarowy, wskazujący na stężenie rzędu 5600 ppm. Tymczasem przy mocy Słońca około 4% niższej niż teraz, do wystąpienia epoki lodowej konieczny był poziom CO2 niższy niż 3000 ppm. Czy i kiedy w ordowiku poziom CO2 mógł spaść poniżej wartości progowej? Trudno było to rozstrzygnąć na podstawie tak małej liczby danych.

Późniejsze badania izotopów strontu w osadach wyjaśniły niektóre wątpliwości (Young i inni, 2009). CO2 jest usuwany z atmosfery między innymi w wyniku procesu wietrzenia skał. W procesie tym rzeki zmywają do oceanu izotop strontu. Proporcje izotopów strontu w warstwach osadów pozwalają stworzyć serie danych o erozji skał na kontynentach. Wynika z nich, że w środkowym ordowiku wietrzenie nasiliło się, co doprowadziło do zwiększonego pochłaniania CO2 z atmosfery. Jednak proces był równoważony przez zwiększone emisje wulkaniczne dwutlenku węgla. Około 446 mln lat temu aktywność wulkaniczna spadła, jednak wietrzenie pozostało na wysokim poziomie. Spowodowało to spadek poziomu CO2 poniżej 3000 ppm – co z kolei stało się przyczyną zlodowacenia w późnym ordowiku.

Widzimy, że aby porównywać współczesny klimat z tym sprzed setek milionów lat, trzeba koniecznie brać pod uwagę mniejszą wtedy moc Słońca.

A co z bliższymi nam czasami? Podobna do dzisiejszej koncentracja dwutlenku węgla występowała w atmosferze 3 miliony lat temu, w czasach pliocenu. Utrzymywała się ona wtedy na poziomie 365-410 ppm. Globalne temperatury były o 3 do 4°C wyższe niż przed epoką przemysłową, a Arktyka była cieplejsza o 11-16°C (Csank 2011, pełny artykuł). Poziom oceanów był 25 m wyższy niż obecnie (Dwyer i Chandler, 2008).

Gdyby klimatolodzy uważali dwutlenek węgla za jedyny czynnik działający na klimat, wysoki poziom tego gazu w okresach zlodowaceń byłby trudny do wytłumaczenia. Ale każdy klimatolog powie, że CO2 nie jest jedynym czynnikiem decydującym o klimacie.

To, że w historii naszej planety zdarzały się okresy, kiedy poziom CO2 był wyższy niż obecnie, nie stoi w sprzeczności z tym, że obecny wzrost koncentracji CO2 w atmosferze skutkuje globalnym ociepleniem. Przeciwnie, potwierdza silny związek ilości CO2 w atmosferze z klimatem i jego zmianami.

Marcin Popkiewicz, nad podstawie Skeptical Science, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

Materiał dodatkowy

Jak dwutlenek węgla wpływał na dawny klimat? O tym w sfilmowanym wykładzie pokazującym historię klimatu Ziemi pt. „Największy Przełącznik Kontrolny”.


Opublikowano: 2013-10-12 17:39
Tagi

aktywność słoneczna dwutlenek węgla mit o klimacie paleoklimatologia

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