Tendenze, ritmi e aberrazioni: I meccanismi del cambiamento climatico

Molto si è scritto e detto a proposito del fermare il cambiamento climatico. La follia totale di una tale ricerca è evidente a chiunque, anche nella comprensione più superficiale del clima della terra nel corso di oltre 65 milioni di anni. La scienza più apprende circa la natura sempre mutevole del clima, che appare nella natura più capricciosa, e meno significative le fatiche dell'homo sapiens si rivelano essere.

Per posizionare gli argomenti ridicoli, e le paure infondate dei catastrofisti del clima in prospettiva, è istruttivo un'indagine sul clima della terra dopo la scomparsa dei dinosauri, il periodo geologico chiamato l'era del Cenozoico. Durante questo lungo lasso di tempo, il clima della terra ha subito un'evoluzione significativa e complessa. Se una verità è stata scoperto dalla scienza umana è quella che da sempre sta cambiando il clima della terra, determinato, come un insieme di ricercatori ha ammesso, dalle tendenze, dai ritmi e dalle aberrazioni, i meccanismi di mutamento climatico.

In un articolo di revisione in Science Classic, “Trends, Rhythms, and Aberrations in Global Climate 65 Ma to Present,” James Zachos, Marco Pagani, Lisa Sloan, Ellen Thomas e Katharina Billups descrivono la migliore comprensione della scienza del clima terrestre all'inizio del nuovo millennio nell'anno 2001. Hanno raccontato progressi realizzati nel definire l'evoluzione del clima globale oltre l'era del Cenozoico. Ora, dieci anni in questo nuovo millennio, è ragionevole dare un'occhiata a ciò che, semmai, la scienza ha imparato da loro. Essi partono dalla discussione con una descrizione delle modifiche periodiche nei parametri orbitali della terra, noto anche come i cicli di Milankovitch:

"Attraverso lo studio degli archivi sedimentari, è diventato sempre più evidente che durante gran parte degli ultimi 65 milioni di anni e oltre, il sistema climatico della terra ha sperimentato il continuo cambiamento, deriva dagli estremi di calore espansiva con i ghiaccio dei poli, agli estremi del freddo con strati di ghiaccio continentale e calotte polari massicci. Tale modifica non è inaspettata, perché le forze principali che guidano il clima a lungo termine, la geometria dell'orbita terrestre e placca tettonica, sono in moto perpetuo. Molto della più elevata frequenza di cambiamento climatico (104-105 anni), è generata da quasi-periodiche e periodiche oscillazioni nei parametri orbitali nell'eccentricità della terra, obliquità e precessione che influenzano la distribuzione e la quantità di energia solare incidente. Considerando che l'eccentricità influisce sul clima modulante l'ampiezza della precessione e influenzando il bilancio totale annuale/stagionali di energia solare, l'obliquità cambia la distribuzione latitudinale dell'insolazione. Poiché i parametri orbitali variano con tempi distinti che rimangono stabili per decine di milioni di anni, essi forniscono un costante e, quindi, prevedibile ritmo dei cambiamenti climatici."

Qui nessuna sorpresa, la conoscenza dei cicli orbitali terrestri e il loro collegamento al cambiamento climatico è stata costruita da oltre due secoli di indagine scientifica. È una teoria che è stata ripresa e caduta di favore un gran numero di volte, come la scoperta di nuovi dati alterati sulla visualizzazione della scienza nel rapporto cicli-clima. Per un più completo resoconto del racconto vedere capitolo 9, "variazioni nell'orbita della terra". Ci sono tre componenti principali dell'orbita terrestre circa il sole che contribuiscono ai cambiamenti nel nostro clima. Questi sono, in ordine dal più lungo al più breve ciclo, L'eccentricità orbitale, l'obliquità assiale e la precessione degli equinozi. Questi, insieme, forniscono i ritmi citati nel titolo dell'articolo di revisione.

I componenti orbitali Primari vengono visualizzati sulla sinistra, e la paleografia del Cenozoico, sulla destra.

I ritmi si sovrappongono a più lungo termine, e le tendenze forniscono i cambiamenti su una scala di milioni di anni. Queste tendenze sono il risultato di una media climatica costantemente alla deriva, che è una risposta ai lenti cambiamenti in gravi condizioni al limite della terra. Queste condizioni di contorno sono controllate in gran parte dalla placca tettonica, e quindi tendono a cambiare gradualmente. Essi comprendono la disposizione dei continenti, come pure la loro topografia, la posizione di catene montuose, praterie e deserti. Importante è anche la forma delle cose che non possiamo vedere: la posizione degli ingressi oceanici e la forma del fondo marino, che aiutano sia a determinare dove il flusso delle correnti e come il calore è distribuito intorno al globo.

Come la configurazione dell'oceano e i continenti cambiano lentamente nel tempo, possono farlo il livello naturale di anidride carbonica nell'atmosfera del pianeta. Ciò a sua volta influisce sul riscaldamento serra e la crescita della vegetazione terrestre e plancton marino. Gli autori elencano alcuni degli eventi più importanti del Cenozoico:

Alcune delle conseguenti modifiche in condizioni limite oltre gli ultimi 65 My includono: Il Southern Pacific rift con il vulcanismo, apertura e ampliamento di due ingressi in Antartico, i percorsi in Tasmania e di Drake; la collisione dell'India con l'Asia e il conseguente sollevamento dell'Himalaya e altopiano tibetano; sollevamento di Panama e la chiusura del canale in America centrale; e un forte calo pCO 2. Ognuno di questi eventi tettonici ha guidato l'innesco di un cambiamento importante nelle dinamiche del sistema climatico globale. inoltre, nell'alterazione delle condizioni di contorno primarie e/o lo stato medio del clima, alcuni o tutti questi eventi hanno alterato la sensibilità del sistema alla forzatura orbitale, quindi aumentando la complessità e la diversità potenziali dello spettro climatico. Ciò comprenderebbe il potenziale per i cambiamenti estremi o insolitamente rapidi nel clima.

Come queste modifiche si svolsero, e il loro impatto sulle cose viventi della terra, è studiato esaminando i fossili conservati in strati antichi di roccia. I dati di strati proxy vengono estratti, e le stime di condizioni sono derivate da: temperatura, umidità, la quantità di ossigeno nell'atmosfera e di CO 2. Allora, come adesso, la nostra vista del passato antico della terra è collegato insieme da un set di campioni di dati sorprendentemente limitato. Di seguito, c'è un grafico che mostra una sintesi di tali dati circa dal 2001:

L'ossigeno Globale d'altura e i record di isotopi di carbonio basati su dati compilati da più di 40 siti.

La figura, come descritta dagli autori: "le sezioni sedimentarie da cui sono stati generati questi dati sono classificate come pelagici (ad esempio, dalle profondità > 1000 m) con litologie che sono prevalentemente a grana fine, ricche di carbonato (> 50%), oozes e chalks. La maggior parte dei dati sono derivati dall'analisi di due comuni e di lunga durata benthic taxa, Cibicidoides e Nuttallides. Corretto per gli effetti di isotopi vitali, specifiche del genere, i valori di 18 O δ erano adeguati da +0.64 e + 0.4‰, rispettivamente. Le età assolute sono relative al GPTS standard. I dati grezzi erano lisciati utilizzando una media di cinque punti in esecuzione e la curva costruita con una media ponderata localmente. Con il record di isotopi di carbonio, le misure di curva separata sono derivate per l'Atlantico (blu) e Pacifico sopra il Miocene medio per illustrare l'aumento da bacino-a-bacino del frazionamento che supera ~1.0‰ in alcuni intervalli. Prima di 15 ma, le pendenze interbase sono insignificanti o inesistenti. La scala di temperatura δ 18 O è stata calcolata per un oceano di ghiaccio [~1.2‰ standard media Ocean Water (SMOW)] e quindi vale solo per il tempo che precede l'insorgenza delle grandi glaciazioni sull'Antartide (ma ~ 35). Dal primo Oligocene al presente, gran parte della variabilità (~ 70%) nei reord di δ 18 O riflette le variazioni di volume di ghiaccio antartico ed emisfero settentrionale. Le barre verticali forniscono una rappresentazione qualitativa approssimativa del volume di ghiaccio in ogni emisfero relativo alla LGM [ultimo massimo glaciale], con i tratteggiati bar che rappresentano periodi di copertura minima di ghiaccio ( 50% attuale). Alcuni eventi tettonici e biotici chiave sono ben elencati ."

La revisione ha esaminato i fattori che hanno portato il lento declino nellle temperature del Cenozoico, un cambiamento dal caldo a condizioni di ghiaccio. L'esordio della tarda età del ghiaccio Cenozoico può essere stata scatenata dall'isolamento dell'Antartide e la formazione della corrente circumpolare, implicando che la causa prossima sia tettonica, in natura.La formazione degli strati di ghiaccio continentale sull'Antartide hanno accelerato la riduzione globale della temperatura. Alcuni hanno sottolineato che i livelli atmosferici di CO 2 livelli sono diminuiti bruscamente durante questa fase di raffreddamento. Ma una cosa strana è avvenuta verso

la fine dell'Oligocene.

Durante l'Oligocene ci fu un periodo prolungato delle glaciazioni, un'età di ghiaccio, ma tali condizioni non durarono. La Terra ha riscaldato nuovamente nel tardo Oligocene. Dati proxy mostrano che "questa terminazione è occorsa in un momento quando i livelli di gas a effetto serra sono stati in declino o già relativamente bassi". L'implicazione è che, se il declino di CO 2 stava guidando il raffreddamento globale, la funzione del riscaldamento Late Oligocene non dovrebbe aver avuto successo. Ecco perché gli scienziati informati sul clima hanno dichiarato che l'anidride carbonica non determina il clima. Molte volte in passato, il clima ha fatto l'opposto di ciò che implicherebbero i livelli di CO 2 .

Nel breve termine, su scale di tempo annuali e decennali, si applicano pure dei ritmi. Gli scienziati stanno trovando maggiori informazioni sulle Oscillazioni naturali che coinvolgono l'oceano e l'aria: l'oscillazione del Sud El Niño (ENSO), l'oscillazione decadale Pacifica (PDO) e l'oscillazione Nord Atlantica (NAO), per citarne solo alcuni di questi modelli climatici persistenti. La conoscenza dei modelli su scala climatica decennale, come ad esempio la NAO, è necessaria per prevedere effetti regionali. Un indice NAO positivo significa un centro di alta pressione relativamente forte subtropicale, conducendo a caldi e umidi inverni nel Nord Europa, e freddi secchi inverni per il Nord del Canada. Osservando il grafico sottostante si può constatare che l'attuale tendenza stà per essere invertita.

La NAO varia con una serie di 30 anni.

Anche se le tendenze e i ritmi del cambiamento climatico sono stati pensati per essere ben consolidati, la scienza deve ancora scoprire cose nuove sul lontano passato. Studiando le aberrazioni gli scienziati sperano di ottenere da esse la comprensione di come potrebbe l'attività umana avere un impatto sul cambiamento climatico.

AberrazioniQuesto ci porta alla categoria finale: aberrazioni. Zachos et al. definisce le aberrazioni come relativamente brevi deviazioni dalla tendenza prevista. Tali occorrenze diventano più difficili, e più difficili da identificare più lontano in passato esse si trovano. Questo spiega perché la scoperta è stata considerata nelle notizie recenti del 2001:

"Le scoperte più interessanti e impreviste dell'ultimo decennio sono forse le aberrazioni. Queste sono definite scioltamente brevi anomalie (~ 10 3 y 5 10) che spiccano ben al di sopra della variabilità di sfondo "normale" in termini di tasso e/o ampiezza, e sono solitamente accompagnate da una perturbazione principale nel ciclo globale del carbonio, come dedotto dai dati di isotopi di carbonio. I tre più grandi si sono verificate nel ~ 55, 34 e 23 ma, tutte vicine o in epoche confinanti. Quest'ultima distinzione è significativa, in quanto essa implica che ciascuno di questi eventi

climatici può anche aver avuto un diffuso e duraturo impatto sulla biosfera."

Al momento, gli scienziati sul clima erano molto eccitati per la scoperta di questi eventi nitidi e temporanei. La più antica è stato un breve periodo di rapido riscaldamento globale, mentre gli altri due erano attacchi di raffreddamento globale. Le tre aberrazioni citate sono:

•Il tardo Paleocene termico massima (LPTM), oggi più comunemente chiamato il massimo Thermal Paleocene–Eocene (PETM). Questo evento, che si è verificato a 55 mya vicino il confine di stato di conservazione/Eocene (P/E), è caratterizzato da un rapido aumento di 5 °-6 ° C delle temperature dell' oceano.

•OI-1 si trova appena sopra il limite Eocene/Oligocene (34,0 mya). È stato un periodo glaciale di 400.000 anni, di lungo periodo, che è iniziato con la comparsa improvvisa di grandi strati di ghiaccio continentale sull'Antartide.

•L'evento Mi-1 è coinciso con il limite dell'Oligocene/Miocene (~ 23 mya) e consisteva in un breve ma profondo (~ 200 ky) massimo glaciale. Questo evento è stato seguito da una serie di glaciazioni intermittenti, ma più piccole.

Anche se i record indicano un numero di eventi minori nell'Oligocene e Miocene, nessuno sembra avvicinarsi agli eventi Oi-1 e mi-1, in termini di grandezza. La PETM è stata di particolare interesse per coloro che credono che gli esseri umani sono in grado di provocare un improvviso aumento di temperatura globale con il rilascio di gas a effetto serra, e i cambiamenti nell' uso del suolo (es. il taglio delle foreste). Recenti studi confermano che la PETM potrebbe aver causato la dispersione e le radiazioni successive dell'emisfero settentrionale nel terreno, le piante e i mammiferi. Infatti, contrariamente agli avvisi sull'impatto catastrofico del riscaldamento globale sulla diversità delle specie, ora sembra che il rapido surriscaldamento Paleocenico abbia causato un'esplosione di diversità.

Come potrebbe essere stata causata l'aberrazione PETM ? Certamente non ci sono stati SUV o centrali elettriche a carbone che emettevano CO 2 nell'atmosfera, in modo che gli esseri umani sono fuori dal ragionamento... Gli autori ipotizzano che il lento processo della continental drift ha alterato la configurazione della superficie terrestre abbastanza per provocare un cambiamento in circolazione oceanica. Ciò ha causato un rapido riscaldamento delle acque di profondità dell'oceano, che a sua volta, hanno destabilizzato i depositi fondali di clathrate (metano ghiacciato). L'improvviso rilascio di migliaia di gigatonnellate di CH 4 nell'ambiente ha causato un picco improvviso, ma temporaneo, delle temperature. Naturalmente, questo è una teoria, anche se molti ancora oggi pensano che questo è lo scenario probabile. La risposta improvvisa, sproporzionata, illustra la non linearità del sistema climatico, mentre il rapido ritorno a condizioni "normali", mostra la sua stabilità sottostante.

Mentre la nostra visione del clima passato è ancora non al meglio, misure più accurate sono state ottenute nel corso dell'ultimo decennio, rivelando gli eventi e le variazioni che non sospettiamo precedentemente. Un esempio di una nuova scoperta viene dal precedentemente insospettato Medio Eocene climatico ottimale (MECO). Questo mezzo milione di anni, un lungo periodo di significativo riscaldamento, che è stato scoperto nel 2003, e verificato utilizzando i dati di un nuovo core preso fuori la costa della Tasmania .

Notare che i 4 °C di sbalzo nel MECO, e pensato abbia avuto luogo 41,5 milioni di anni fa, è mancante dalla timeline dalla carta sopra, ma visualizzata sulla timeline semplificata qui sotto. Che tale partenza principale della storia del clima previamente accettata sono riemerse da una pausa, quali altre aberrazioni attendono di essere scoperte? Come poteva qualcosa di significativo come il MECO essere stato perso? Il fatto è che paleoclimatologi hanno costruito una storia del clima apparentemente completa per il nostro pianeta, basata su dati incredibilmente sparsi.

La scala di tempo geologica dell'era Cenozoica, con aberrazioni.

Come detto, i meccanismi dietro le aberrazioni rendono il clima in modo imprevedibile, ed è stato ripetuto spesso che il sistema climatico della terra è molto complesso e altamente non lineare, il che significa che le piccole modifiche da parte del sistema possono causare grandi fluttuazioni altrove. In un certo senso questo sembra sostenere le richieste dal clima in cambiamento degli allarmisti sul fatto che l'uomo è capace di alterare catastroficamente il clima da piccole modifiche al gas traccia CO 2.

Tuttavia, questo non è confermato dai noti eventi principali aberranti. Essi mostrano che il sistema terrestre è abbastanza tollerante alle grandi oscillazioni di concentrazioni di CO 2 nell'atmosfera. Inoltre, anche quando preoccupato dalle considerevole iniezioni di gas ad effetto serra, siano esse CO 2 o il più potente CH 4, il clima recupera abbastanza rapidamente (almeno in termini geologici). La storia indica anche che le temperature equatoriali non salgono notevolmente quando si riscalda il globo, la maggior parte del riscaldamento è visto piuttosto a latitudini più alte ed ai poli. In questo senso, la vita si è svolta meravigliosamente anche con temperature molto più elevate rispetto ad oggi, e senza strati di ghiaccio ai poli.

Ancora, chi torna alle stime dell'IPCC del clima futuro, continua a mettere in guardia contro le emissioni di CO 2. Essi danno la caccia ai meccanismi di feedback che potrebbero trasformare, aumentandoli, i livelli di biossido di carbonio in un enorme swing di temperatura globale, anche se non sufficientemente potenti meccanismi sono stati trovati per datarli. Nuovi collegamenti e fattori sono stati scoperti in tutto questo tempo, tuttavia, e la nostra conoscenza del sistema climatico della terra è oggi più chiaro, rispetto a dieci anni fa.

Nuove scoperteQuali nuove cose ha scoperto la scienza dal 2001, dopo la base di conoscenza che è stata usata per costruire l'ultimo rapporto IPCC (AR4)? Come scopriremo, sono avvenute un certo numero di scoperte sorprendenti. Qui sotto ci sono alcuni spunti :

•Circolazione Oceanica. In passato, gli oceanografi hanno visto le grandi correnti globali che circolano energia termica nel mondo come un sistema abbastanza ordinato. Una nuova ricerca cominciò a mettere in discussione questa vista convenzionale a partire da pochi anni indietro con una relazione dettagliata in "Conveyor Belt modello Broken." Questa è stata seguita da "Ocean Conveyor Belt Confonde la scienza climatica" . Ora sembra che tutti quei modelli di circolazione generale (GCM) non riflettono la realtà fisica.

•Aerosol & gas serra. Mentre l'IPCC ha sottolineato l'importanza presunta della CO 2 , veri scienziati stavano facendo importanti scoperte. "Areosol Artici indicano che gli scioglimenti dei ghiacci non sono causati da CO 2", dove l'importanza delle piccole particelle di polvere, chiamate aerosol, è stato rivelato. Questo è stato detto anche a coloro che hanno partecipato alle Olimpiadi di Pechino, come delineato in "Fire & Ice: Black Carbon vs solfato." Anche alcune delle colpe per il cambiamento climatico sono state spostate sugli ossidi di azoto, come descritto in "Laughing Gas Knocks Out CO 2".

•Rilevamento termico. Ci sembra ci sia un sacco di confusione per quanto riguarda le temperature degli oceani, in questi giorni. Gli scienziati stanno avendo un tempo di difficile equilibrio di bilancio termico come descritto in "la mancanza di calore nascosta dagli scienziati del clima". Naturalmente, che potrebbe essere perché c'era una " scoperta atmosferica come amplificatore di calore solare".

•A caccia di carbonio. Le previsioni di molti erano state fatte su di un ambiente terrestre che perderebbe la sua capacità di assorbimento di carbonio, costruendo un'accelerazione di CO 2. Ma l'oceano è stato trovato non essere in perdita nella sua capacità di assorbire, come detto in "Oceano assorbe la CO 2, non è in riduzione". Mentre le foreste della terra sembrano essere fiorenti in" forest Flourish On Human CO 2 ".

•Il vecchio sole pigro. La Scienza si domanda continuamente ciò che pensa che conosca, quindi ancora notizie quando "Scientists Discover The Sun." È stato anche confermato che "il sole, non la CO 2, causa i ghiacciai in fusione".

Ecco come la loro revisione della scienza del clima nel 2001 è riassunta Zachos et al.:

"In sintesi, sembra ora che le aberrazioni estreme nel clima globale possono presentarsi attraverso una serie di meccanismi. Questo spiegherebbe sia la distribuzione casuale e la frequenza di tali eventi nel corso del tempo. Alcuni, come ad esempio rari anomalie nell'orbita della terra, sono prevedibili, almeno nella misura in cui i calcoli orbitali sono corretti. Altri, come il rilascio di metano catastrofico, lo sono meno, anche se il più stretto controllo degli intervalli di tempo precedenti, quando le condizioni di contorno erano simili a quelli precedenti il LPTM, potrebbe rivelare l'esistenza di simili aberrazioni. Correlazioni che non necessariamente dimostrano il nesso di causalità, ma nel caso di aberrazioni, le scale di tempo breve coinvolte riducono significativamente il numero di potenziali variabili, per rendere l'attività di identificazione e di meccanismi di verifica una proposta più trattabile."

In termini semplici, la scienza del clima ha bisogno di conoscere molto più ilsistema climatico della terra, prima che possa pretendere di capire veramente come funziona il clima. L'IPCC sapeva solo che CO 2 è stata la causa del riscaldamento globale, sapevano che sarebbe aumentati gli oceani, che sarebbero state distrutte foreste e deimata la fauna. Ora sappiamo che non è successo nulla di tutto questo. Ora sappiamo che la teoria dell'IPCC è sbagliata. Per rubare una battuta dal film Men In Black, "Basta immaginare cosa sapremo domani." Abbiamo imparato molto in 10 anni, ma c'è molto, molto di più ancora da scoprire. Per ora, il sole e la variazione orbitale controllano i livelli di CO 2, come hanno sempre fatto...

Si ringrazia Doug l. Hoffman

Paolo Lui.