10 casos de fluctuacions antropogèniques del clima de la Terra

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Durant molt de temps, el clima de la Terra ha fluctuat per deu motius diferents, inclosos els oscil·lacions orbitals, els canvis tectònics, els canvis evolutius i altres factors. Van submergir el planeta ja sigui en edats glacials o en calor tropical. Com es relacionen amb el canvi climàtic antropogènic contemporani?

Històricament, la Terra ha sabut ser una bola de neu i un hivernacle. I si el clima va canviar abans de l'aparició de l'home, com sabem que som nosaltres els culpables del fort escalfament que observem avui?

En part perquè podem establir una clara relació causal entre les emissions antropogèniques de diòxid de carboni i un augment d'1,28 graus centígrads de la temperatura global (que, per cert, continua) durant l'era preindustrial. Les molècules de diòxid de carboni absorbeixen la radiació infraroja, de manera que a mesura que augmenta la seva quantitat a l'atmosfera, retenen més calor, que s'evapora de la superfície del planeta.

Al mateix temps, els paleoclimatòlegs han fet grans avenços en la comprensió dels processos que van provocar el canvi climàtic en el passat. Aquí hi ha deu casos de canvi climàtic natural -en comparació amb la situació actual.

Cicles solars

Escala:refredament de 0, 1-0, 3 graus centígrads

Temporització:caigudes periòdiques de l'activitat solar que duren entre 30 i 160 anys, separades per diversos segles

Cada 11 anys, el camp magnètic solar canvia i amb ell es produeixen cicles d'11 anys d'il·luminació i atenuació. Però aquestes fluctuacions són petites i afecten el clima de la Terra només de manera insignificant.

Molt més importants són els "grans mínims solars", períodes de deu anys de disminució de l'activitat solar que s'han produït 25 vegades durant els últims 11.000 anys. Un exemple recent, el mínim de Maunder, es va produir entre 1645 i 1715 i va provocar que l'energia solar caigués un 0,04% -0,08% per sota de la mitjana actual. Durant molt de temps, els científics van creure que el mínim de Maunder podria provocar la "Peteta Edat de Gel", una olla de fred que va durar del segle XV al XIX. Però des de llavors s'ha vist que va ser massa breu i que va passar en el moment equivocat. El fred va ser probablement causat per l'activitat volcànica.

Durant l'últim mig segle, el Sol s'ha enfosquit lleugerament i la Terra s'està escalfant, i és impossible associar l'escalfament global amb un cos celeste.

Sofre volcànic

Escala:refredament de 0, 6 - 2 graus centígrads

Temporització:d'1 a 20 anys

L'any 539 o 540 d. C. e. hi va haver una erupció tan poderosa del volcà Ilopango a El Salvador que el seu plomall va arribar a l'estratosfera. Posteriorment, els estius freds, la sequera, la fam i la pesta van devastar els assentaments d'arreu del món.

Les erupcions a l'escala d'Ilopango llancen gotes reflectants d'àcid sulfúric a l'estratosfera, que filtren la llum solar i refreden el clima. Com a resultat, s'acumula gel marí, es reflecteix més llum solar a l'espai i el refredament global s'intensifica i perllonga.

Després de l'erupció d'Ilopango, la temperatura global va baixar 2 graus durant 20 anys. Ja a la nostra era, l'erupció del mont Pinatubo a les Filipines l'any 1991 va refredar el clima global en 0,6 graus durant un període de 15 mesos.

El sofre volcànic a l'estratosfera pot ser devastador, però a escala de la història de la Terra, el seu efecte és minúscul i també transitori.

Fluctuacions climàtiques a curt termini

Escala:fins a 0, 15 graus centígrads

Temporització: de 2 a 7 anys

A més de les condicions meteorològiques estacionals, hi ha altres cicles de curta durada que també afecten les precipitacions i la temperatura. El més significatiu d'ells, El Niño o Oscil·lació del Sud, és un canvi periòdic en la circulació a l'oceà Pacífic tropical durant un període de dos a set anys que afecta les pluges a Amèrica del Nord. L'oscil·lació de l'Atlàntic Nord i el dipol de l'oceà Índic tenen un fort impacte regional. Tots dos interactuen amb El Niño.

La interrelació d'aquests cicles ha obstaculitzat durant molt de temps la capacitat de demostrar que el canvi antropogènic és estadísticament significatiu, i no només un salt més en la variabilitat natural. Però des de llavors, el canvi climàtic antropogènic ha anat molt més enllà de la variabilitat natural del temps i les temperatures estacionals. L'Avaluació Nacional del Clima dels EUA de 2017 va concloure que "no hi ha proves concloents de les dades d'observació que puguin explicar el canvi climàtic observat per cicles naturals".

Vibracions orbitals

Escala: aproximadament 6 graus centígrads en els últims 100.000 anys; varia amb el temps geològic

Temporització: cicles regulars i superposats de 23.000, 41.000, 100.000, 405.000 i 2.400.000 anys

L'òrbita de la Terra fluctua quan el Sol, la Lluna i altres planetes canvien la seva posició relativa. A causa d'aquestes fluctuacions cícliques, els anomenats cicles de Milankovitch, la quantitat de llum solar oscil·la a les latituds mitjanes en un 25% i el clima canvia. Aquests cicles han funcionat al llarg de la història, creant capes alternes de sediments que es poden veure a les roques i excavacions.

Durant l'era del Plistocè, que va acabar fa uns 11.700 anys, els cicles de Milankovitch van enviar el planeta a una de les seves edats glacials. Quan el canvi de l'òrbita de la Terra va fer que els estius del nord fossin més càlids que la mitjana, les grans capes de gel a Amèrica del Nord, Europa i Àsia es van fondre; quan l'òrbita va tornar a canviar i els estius es van tornar més freds, aquests escuts van tornar a créixer. A mesura que l'oceà càlid dissol menys diòxid de carboni, el contingut atmosfèric va augmentar i va baixar a l'uníson amb les oscil·lacions orbitals, amplificant el seu efecte.

Avui dia, la Terra s'acosta a un altre mínim de llum solar del nord, de manera que sense emissions antropogèniques de diòxid de carboni, entraríem en una nova era glacial en els propers 1.500 anys aproximadament.

Sol jove feble

Escala: cap efecte de temperatura total

Temporització: permanent

Malgrat les fluctuacions a curt termini, la brillantor del sol en conjunt augmenta un 0,009% per milió d'anys, i des del naixement del sistema solar fa 4.500 milions d'anys, ha augmentat un 48%.

Els científics creuen que de la debilitat del sol jove, hauria de seguir que la Terra va romandre congelada durant tota la primera meitat de la seva existència. Paral·lelament, paradoxalment, els geòlegs han descobert roques de 3.400 milions d'anys, formades a l'aigua amb ones. El clima inesperadament càlid de la Terra primerenca sembla ser degut a una combinació de factors: menys erosió de la terra, cels més clars, dies més curts i una composició especial de l'atmosfera abans que la Terra tingués una atmosfera rica en oxigen.

Les condicions favorables a la segona meitat de l'existència de la Terra, malgrat l'augment de la brillantor del sol, no donen lloc a una paradoxa: el termòstat de meteorització de la Terra contraresta els efectes de la llum solar addicional, estabilitzant la Terra.

Termòstat de diòxid de carboni i meteorització

Escala: contraresta altres canvis

Temporització: 100.000 anys o més

El principal regulador del clima de la Terra ha estat durant molt de temps el nivell de diòxid de carboni a l'atmosfera, ja que el diòxid de carboni és un gas d'efecte hivernacle persistent que bloqueja la calor, evitant que pugi de la superfície del planeta.

Els volcans, les roques metamòrfiques i l'oxidació del carboni en els sediments erosionats emeten diòxid de carboni al cel, i les reaccions químiques amb roques de silicat eliminen el diòxid de carboni de l'atmosfera, formant pedra calcària. L'equilibri entre aquests processos funciona com un termòstat, ja que quan el clima s'escalfa, les reaccions químiques són més efectives per eliminar el diòxid de carboni, alentint així l'escalfament. Quan el clima es refreda, l'eficiència de les reaccions, per contra, disminueix, facilitant el refredament. En conseqüència, durant un llarg període de temps, el clima de la Terra es va mantenir relativament estable, proporcionant un entorn habitable. En particular, els nivells mitjans de diòxid de carboni han anat disminuint constantment com a resultat de l'augment de la brillantor del Sol.

No obstant això, el termòstat de meteorització triga centenars de milions d'anys a reaccionar davant l'augment de diòxid de carboni a l'atmosfera. Els oceans de la Terra absorbeixen i eliminen l'excés de carboni més ràpidament, però fins i tot aquest procés triga mil·lennis i es pot aturar, amb el risc d'acidificació dels oceans. Cada any, la crema de combustibles fòssils emet unes 100 vegades més diòxid de carboni que els volcans que entren en erupció -els oceans i la meteorització fallen-, de manera que el clima s'escalfa i els oceans s'acideixen.

Desplaçaments tectònics

Escala: aproximadament 30 graus centígrads durant els últims 500 milions d'anys

Temporització: milions d'anys

El moviment de les masses terrestres de l'escorça terrestre pot moure lentament el termòstat de meteorització a una nova posició.

Durant els últims 50 milions d'anys, el planeta s'ha refredat, les col·lisions de plaques tectòniques empenyen roques químicament reactives com el basalt i la cendra volcànica cap als tròpics càlids i humits, augmentant la velocitat de reaccions que atrauen el diòxid de carboni del cel. A més, durant els últims 20 milions d'anys, amb l'ascens de l'Himàlaia, els Andes, els Alps i altres muntanyes, la taxa d'erosió s'ha més que duplicat, provocant una acceleració de la meteorització. Un altre factor que va accelerar la tendència de refredament va ser la separació d'Amèrica del Sud i Tasmània de l'Antàrtida fa 35,7 milions d'anys. Al voltant de l'Antàrtida s'ha format un nou corrent oceànic i ha intensificat la circulació d'aigua i plàncton, que consumeix diòxid de carboni. Com a resultat, les capes de gel de l'Antàrtida han crescut significativament.

Abans, durant els períodes Juràssic i Cretaci, els dinosaures vagaven per l'Antàrtida, perquè sense aquestes cadenes muntanyoses, l'augment de l'activitat volcànica va mantenir el diòxid de carboni en nivells d'unes 1.000 parts per milió (des de les 415 actuals). La temperatura mitjana en aquest món sense gel era de 5 a 9 graus centígrads més alta que ara, i el nivell del mar era 75 metres més alt.

Cascades d'asteroides (Chikshulub)

Escala: primer es refreda uns 20 graus centígrads i després s'escalfa uns 5 graus centígrads

Temporització: segles de refredament, 100.000 anys d'escalfament

La base de dades d'impactes d'asteroides a la Terra conté 190 cràters. Cap d'ells va tenir un efecte notable en el clima de la Terra, a excepció de l'asteroide Chikshulub, que va destruir part de Mèxic i va matar els dinosaures fa 66 milions d'anys. Les simulacions per ordinador mostren que Chikshulub ha llançat prou pols i sofre a l'atmosfera superior per eclipsar la llum solar i refredar la Terra en més de 20 graus centígrads i acidificar els oceans. El planeta va trigar segles a tornar a la seva temperatura anterior, però després es va escalfar 5 graus més a causa de l'entrada de diòxid de carboni de la pedra calcària mexicana destruïda a l'atmosfera.

Com l'activitat volcànica a l'Índia va afectar el canvi climàtic i l'extinció massiva continua sent controvertida.

Canvis evolutius

Escala: depenent de l'esdeveniment, refredament d'uns 5 graus centígrads al període Ordovicià final (fa 445 milions d'anys)

Temporització: milions d'anys

De vegades, l'evolució de noves espècies de vida restablirà el termòstat de la Terra. Per exemple, els cianobacteris fotosintètics, que van sorgir fa uns 3.000 milions d'anys, van iniciar el procés de terraformació, alliberant oxigen. A mesura que es van estendre, el contingut d'oxigen a l'atmosfera va augmentar fa 2.400 milions d'anys, mentre que els nivells de metà i diòxid de carboni van baixar bruscament. Al llarg de 200 milions d'anys, la Terra s'ha convertit diverses vegades en una "bola de neu". Fa 717 milions d'anys, l'evolució de la vida oceànica, més gran que els microbis, va desencadenar una altra sèrie de boles de neu, en aquest cas, quan els organismes van començar a alliberar detritus a les profunditats de l'oceà, agafant carboni de l'atmosfera i amagant-lo a les profunditats.

Quan les primeres plantes terrestres van aparèixer uns 230 milions d'anys més tard en el període Ordovicià, van començar a formar la biosfera terrestre, enterrant carboni als continents i extreent nutrients de la terra: es van arrossegar als oceans i també hi van estimular la vida. Sembla que aquests canvis van donar lloc a l'Edat de Gel, que va començar fa uns 445 milions d'anys. Més tard, en el període Devonià, l'evolució dels arbres, juntament amb la construcció de muntanyes, va reduir encara més els nivells de diòxid de carboni i les temperatures, i va començar l'edat de gel paleozoica.

Grans províncies ígnies

Escala: escalfament de 3 a 9 graus centígrads

Temporització: centenars de milers d'anys

Les inundacions continentals de lava i magma subterrani -les anomenades grans províncies ígnies- han donat lloc a més d'una extinció massiva. Aquests terribles esdeveniments van desencadenar un arsenal d'assassins a la Terra (incloent-hi la pluja àcida, la boira àcida, l'enverinament per mercuri i l'esgotament de la capa d'ozó) i també van provocar un escalfament del planeta, alliberant grans quantitats de metà i diòxid de carboni a l'atmosfera, més ràpid que ells. podria manejar la intempèrie del termòstat.

Durant la catàstrofe de Perm fa 252 milions d'anys, que va destruir el 81% de les espècies marines, el magma subterrani va incendiar el carbó siberià, va augmentar el contingut de diòxid de carboni a l'atmosfera a 8.000 parts per milió i va escalfar la temperatura entre 5 i 9 graus centígrads. El màxim tèrmic del Paleocè-Eocè, un esdeveniment menor fa 56 milions d'anys, va crear metà dels jaciments petroliers de l'Atlàntic Nord i el va enviar cap al cel, escalfant el planeta 5 graus centígrads i acidificant l'oceà. Posteriorment, les palmeres van créixer a les costes de l'Àrtic i els caimans van prendre el sol. Emissions similars de carboni fòssil es van produir a finals del Triàsic i al començament del Juràssic, i van acabar amb l'escalfament global, zones mortes oceàniques i acidificació dels oceans.

Si alguna cosa d'això us sembla familiar, és perquè les activitats antropogèniques actuals tenen conseqüències semblants.

Tal com va assenyalar un grup d'investigadors d'extinció del Triàsic-Juràssic a l'abril a la revista Nature Communications: "Estimem que la quantitat de diòxid de carboni emès a l'atmosfera per cada pols de magma al final del Triàsic és comparable a la previsió d'emissions antropogèniques per al segle 21."