Naukowcy sprawdzili wiarygodność modeli klimatycznych na przestrzeni ostatnich 50 lat
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Światowe oceany pochłaniają około 25% antropogenicznej emisji dwutlenku węgla, z czego sam Ocean Południowy pochłania aż 40% – czyli nawet 4 miliardy ton – co czyni go najważniejszym regionem spowalniającym globalne ocieplanie. Modele klimatyczne przewidują, że zmiana klimatu powinna spowodować zmniejszenie zdolności Oceanu Południowego do pochłaniania węgla z atmosfery. Jednak dane obserwacyjne temu przeczą. W ostatnich dekadach takie zjawisko nie zaszło. Léa Olivier i F. Alexander Haumann z Instytutu Alfreda Wegenera wyjaśnili na łamach Nature Climate Change, dlaczego nie zachodzą zjawiska przewidziane przez modele.
Rola, jaką odgrywa Ocean Południowy w spowalnianiu ocieplenia klimatu jest ściśle związana z cyrkulacją oceaniczną w regionie. Zależy od tego, jak wiele wody z głębin wynurzy się na powierzchnię i ponownie zanurzy. W trakcie tego procesu dochodzi do uwolnienia CO2 z wód oceanicznych, pochłonięcia CO2 i jego transportu w głębokie partie oceanu. To, ile dwutlenku węgla pochłonie Ocean Południowy zależy od tego, ile tego gazu wydostanie się wraz z wodą z głębin oceanicznych. Im więcej przetransportuje woda z głębi, tym mniej pochłoną wody powierzchniowe.
Woda wydobywająca się z oceanicznych głębin jest bardzo stara. Nie było jej na powierzchni od setek i tysięcy lat. Przez ten czas akumulowała ona naturalny dwutlenek węgla. Gdy powraca na powierzchnię, uwalnia go do atmosfery. Jednocześnie takie powracające wody zmniejszają zdolność wód powierzchniowych do absorbowania CO2. Modele klimatyczne mówią, że coraz silniejsze wiatry zachodnie, które zyskują na sile z powodu globalnego ocieplenia, będą powodowały, że coraz więcej wody z głębin będzie wydobywało się na powierzchnię. W dłuższym terminie powinno to zmniejszyć zdolność Oceanu Południowego do absorbowania CO2 z atmosfery. Jednak, wbrew modelom, w ostatnich dekadach nie odnotowano, by Ocean Południowy pochłaniał mniej dwutlenku węgla niż wcześniej. Pomimo tego, że siła wiatrów zachodnich rzeczywiście wzrosła.
Głębokie wody oceaniczne na Oceanie Południowym znajdują się poniżej 200 metrów pod powierzchnią. Są bardziej słone, bogatsze w składniki odżywcze i cieplejsze od wód powierzchniowych. Zawierają też dużą ilość CO2, który jest przechowywany w głębokich partiach oceanu od bardzo dawna, pochodzi sprzed epoki przemysłowej. Z kolei wody powierzchniowe są mniej słone, chłodniejsze i zawierają mniej dwutlenku węgla. Dzięki różnicy w gęstości obu warstw wody z głębi nie mogą łatwo wydostać się na powierzchnię.
Na potrzeby badań uczeni wykorzystali dane biogeochemiczne dotyczące właściwości wód Oceanu Południowego, zebrane przez liczne ekspedycje naukowe w latach 1972–2021. Przyjrzeli się długoterminowym anomaliom, zmianom we wzorcach cyrkulacji i właściwościach wody. Brali przy tym pod uwagę wyłącznie te procesy, które powiązane są z mieszaniem się obu warstw wody, a nie – na przykład – procesy biologiczne.
Zauważyli, że od lat 90. XX wieku różnica pomiędzy obiema masami wody się zwiększyła. Wody powierzchniowe stały się mniej słone w wyniku napływu do Oceanu Południowego olbrzymiej ilości słodkiej wody z roztapiających się lodowców, lodu morskiego i zwiększonych opadów. Ta zwiększona różnica we właściwościach obu warstw powoduje, że wody powierzchniowe stanowią jeszcze trudniejszą do pokonania barierę dla wód z głębin. To jednak nie wszystko.
„Odświeżone” przez słodką wodę wody powierzchniowe spowodowały, że nie doszło do osłabienia zdolności Oceanu Południowego do pochłaniania CO2. Sytuacja może jednak ulec zmianie, gdy różnica pomiędzy obiema warstwami wody stanie się mniejsza. Okazuje się, że takie ryzyko istnieje. Z badań Olivier i Haumanna wynika bowiem, że od lat 90. górna granica głębokich warstw wody przybliżyła się do powierzchni o 40 metrów. A im bliżej powierzchni się znajdzie, tym bardziej obie warstwy wody będą podatne na mieszanie przez coraz silniejsze wiatry zachodnie.
Nie można zresztą wykluczyć, że proces ten już się rozpoczął, na co wskazują wyniki badań opublikowane przed 4 miesiącami w PNAS. Jeśli tak, to w najbliższych latach możemy być świadkami procesu utraty przez Ocean Południowy części zdolności do pochłaniania dwutlenku węgla. Potrzebujemy więcej danych, by stwierdzić, czy rzeczywiście dochodzi do uwalniania większej ilości CO2 z głębokich partii oceanu. Szczególnie przydatne będą dane z miesięcy zimowych, gdy ma miejsce mieszanie się wód, mówi profesor Haumann i przypomina, że Instytut Wegenera będzie prowadził tego typu badania w ramach międzynarodowego programu Antarctica InSync, którego celem jest koordynacja badań w Antarktyce i na Oceanie Południowym.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Niskie średnie temperatury na Ziemi, które umożliwiły uformowanie się pokryw lodowych na biegunach, są czymś rzadkim w historii naszej planety. Nowe badania, przeprowadzone przez zespół pod kierunkiem naukowców z University of Leeds, dowodzą, że aby takie warunki klimatyczne się pojawiły, musi dojść do zbiegu wielu złożonych procesów. Uczeni badali, dlaczego Ziemia przez zdecydowaną większość swojej historii była znacznie cieplejsza niż obecnie i nie istniały na niej pokrywy lodowe na biegunach.
Dotychczas proponowano wiele hipotez, które miały wyjaśnić pojawianie się glacjałów na Ziemi. Mówiono o zmniejszonym wulkanizmie, zwiększonym pochłanianiu atmosferycznego węgla przez roślinność czy też o reakcji dwutlenku węgla ze skałami. Ciepłe warunki klimatyczne farenozoiku zostały przerwane przez dwa długotrwałe okresy ochłodzenia, w tym obecny, trwający od około 34 milionów lat. Te chłodniejsze okresy zbiegają się z niższą zawartością CO2 w atmosferze, jednak nie jest jasne, dlaczego poziom CO2 spada, piszą naukowcy na łamach Science Advances.
Na potrzeby badań stworzyli nowy długoterminowy „Earth Evolution Model”. Jego powstanie było możliwe dzięki ostatnim postępom w technikach obliczeniowych. Model pokazał, że wspomniane ochłodzenia spowodowane były nie pojedynczym procesem, a ich zbiegiem. To wyjaśnia, dlaczego okresy chłodne są znacznie rzadsze od okresów ciepłych.
Wiemy teraz, że powodem, dla którego żyjemy na Ziemi z pokrywami lodowymi na biegunach, a nie na planecie wolnej od lodu, jest przypadkowy zbieg bardzo małej aktywności wulkanicznej i bardzo rozproszonych kontynentów z wysokimi górami, które powodują duże opady i w ten sposób zwiększają usuwanie węgla z atmosfery. Bardzo ważnym wnioskiem z naszych badań jest stwierdzenie, że naturalny mechanizm klimatyczny Ziemi wydaje się faworyzować istnienie gorącego świata z wysokim stężeniem CO2 i brakiem pokryw lodowych, a nie obecny świat z niskim stężeniem CO2, pokryty częściowo lodem, mówi główny autor badań, Andrew S. Meredith. To prawdopodobnie preferencja systemu klimatycznego Ziemi ku gorącemu klimatowi uchroniła naszą planetę przed katastrofalnym całkowitym zamienieniem naszej planety w lodową pustynię. Dzięki niej życie mogło przetrwać.
Drugi z głównych autorów badań, profesor Benjamin Mills zauważa, że z badań płyną bardzo ważne wnioski. "Nie powinniśmy spodziewać się, że Ziemia zawsze powróci do chłodniejszego okresu, jaki charakteryzował epokę przedprzemysłową. Obecna Ziemia, z jej pokrywami lodowymi jest czymś nietypowym w historii planety. Jednak ludzkość zależy od tego stanu. Powinniśmy zrobić wszystko, by go zachować i powinniśmy być ostrożni, czyniąc założenia, że zatrzymując emisję powrócimy do stanu sprzed globalnego ocieplenia. W swojej długiej historii klimat Ziemi był przeważnie gorący. Jednak w czasie historii człowieka był chłodny.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Podczas czwartej kampanii prowadzonej w ramach finansowanego przez Komisję Europejską projektu „Beyond EPICA – Oldest Ice” międzynarodowy zespół naukowy skompletował rdzeń lodowy o długości 2800 metrów, sięgając do podłoża skalnego Antarktydy. Tym samym – po raz pierwszy w historii – zdobyto próbki lodu, w których znajdują się niezwykle ważne informacje dotyczące historii ziemskiego klimatu i atmosfery starsze niż 800 tysięcy lat. Rdzeń zawiera zapis historii klimatu w ciągu ostatnich 1,2 miliona lat, a być może jeszcze dłużej.
Wiercenia prowadzono w odległym miejscu zwanym Little Dome C. W projekt zaangażowanych było 12 instytucji naukowych z 10 krajów Europy. Pozyskali oni dziewiczy lód, z którego można będzie wydobyć uwięzione bąbelki powietrza, odczytać informacje o temperaturach i składzie atmosfery na w ciągu wielu tysiącleci.
To historyczny moment dla badań nad klimatem i środowiskiem. To najdłuższy nieprzerwany zapis danych klimatycznych zamkniętych w rdzeniu lodowym. Może on dostarczyć nowych informacji na temat cyklu węglowego i jego związku z temperaturami na planecie, mówi profesor Carlo Barbante z Uniwersytetu Ca'Foscari w Wenecji. Wstępne badania wydobytego rdzenia wskazują, że rdzeń zawiera zapis o wysokiej rozdzielczości. W 1 metrze skompresowanego lodu może być zapisana historia klimatu obejmująca maksymalnie 13 tysięcy lat.
Odpowiednią lokalizację do wierceń wybraliśmy wykorzystując najnowocześniejsze techniki badania lodu falami radiowymi oraz modele płynięcia lodu. Szczególnie imponujący jest fakt, że wykorzystane przez nas technologie wykazały, że na głębokości od 2426 do 2490 metrów powinien znajdować się zapis obejmujący okres od 800 tysięcy do 1,2 miliona lat temu. I tak właśnie było, cieszy się jeden z czołowych ekspertów w tej dziedzinie, profesor Frank Wilhelms z Uniwersytetu w Göttingen i Instytutu Alfreda Wegenera. Ostatnie 210 metrów rdzenia, znajdujące się poniżej lodu zawierającego zapis sprzed ponad 1,2 miliona lat, to stary lód, silnie zdeformowany, który prawdopodobnie uległ wymieszaniu lub ponownemu zamrożeniu. To lód nieznanego pochodzenia. Jego szczegółowe badania pozwolą nam zweryfikować teorie dotyczące zachowania ponownie zamarzającego lodu pod lądolodem Antarktydy i umożliwią lepsze zbadania historii lądolodu Antarktyki Wschodniej, dodaje uczony.
Rdzenie wydobyte podczas „Beyond Epica – Oldest Ice” zostaną przewiezione do Europy na pokładzie lodołamacza Laura Bassi. Podczas transportu będą przechowywane w temperaturze -50 stopni Celsjusza, co jest poważnym wyzwaniem technologicznym i logistycznym. Konieczne było stworzenie wyspecjalizowanych kontenerów i odpowiednie wykorzystanie morskich i powietrznych środków transportowych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W 2023 roku średnia temperatura była niemal o 1,5 stopnia wyższa od średniej sprzed rewolucji przemysłowej. Jednak naukowcy próbujący wyjaśnić ten wzrost, mają kłopoty z określeniem jego przyczyn. Gdy bowiem biorą pod uwagę emisję gazów cieplarnianych, zjawisko El Niño czy wpływ erupcji wulkanicznych, wciąż niewyjaśnione pozostaje około 0,2 stopnia wzrostu. Uczeni z Instytutu Badań Polarnych i Morskich im. Alfreda Wegenera (AWI) zaproponowali na łamach Science wyjaśnienie tego zjawiska. Według nich te brakujące 0,2 stopnia to skutek zmniejszającego się albedo – zdolności do odbijania światła – Ziemi.
Uczeni z AWI, we współpracy ze specjalistami od modelowania klimatu z European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), przeanalizowali dane satelitarne z NASA oraz ponownie przyjrzeli się danym ECMWF. Niektóre z nich pochodziły nawet z roku 1940. Na ich podstawie sprawdzili jak przez ostatnie dziesięciolecia zmieniał się globalny budżet energetyczny oraz pokrywa chmur na różnych wysokościach. Zarówno w danych NASA, jak i ECMWF, rok 2023 wyróżniał się jako ten o najniższym albedo planetarnym. Od lat obserwujemy niewielki spadek albedo. Ale dane pokazują, że w 2023 roku albedo było najniższe od co najmniej roku 1940, mówi doktor Thomas Rackow.
Zmniejszanie się albedo Ziemi naukowcy obserwują od lat 70. Częściowo za zjawisko to odpowiadało zmniejszanie się pokrywy lodowej oraz ilości lodu pływającego w Arktyce. Mniej śniegu i lodu oznacza, że mniej promieniowania słonecznego jest odbijane przez Ziemię. Od 2016 roku efekt ten został wzmocniony przez zmniejszanie się zasięgu lodu pływającego w Antarktyce. Jednak nasze analizy pokazywały, że spadek albedo w regionach polarnych odpowiada jedynie za 15% całkowitego spadku albedo, dodaje doktor Helge Goessling. Albedo zmniejszyło się też jednak w innych regionach planety i gdy naukowcy wprowadzili dane do modeli budżetu energetycznego stwierdzili, że gdyby nie spadek albedo od grudnia 2020, to średni temperatury w roku 2023 byłyby o 0,23 stopnie Celsjusza niższe.
Na zmniejszenie albedo wpłynął przede wszystkim zanik nisko położonych chmur z północnych średnich szerokości geograficznych i z tropików. Szczególnie silnie zjawisko to zaznaczyło się na Atlantyku, co wyjaśniałoby, dlaczego był on tak niezwykle gorący. Pokrywa chmur na średnich i dużych wysokościach nie uległa zmianie lub zmieniła się nieznacznie.
Chmury na wszystkich wysokościach odbijają światło słoneczne, przyczyniając się do ochłodzenia planety. Jednak te, które znajdują się w wysokich, chłodnych warstwach atmosfery, tworzą rodzaj otuliny, który zapobiega ucieczce w przestrzeń kosmiczną ciepła wypromieniowywanego przez Ziemię. Zatem utrata chmur położonych niżej oznacza, że tracimy część efektu chłodzącego, wpływ ocieplający chmur pozostaje.
Rodzi się więc pytanie, dlaczego niżej położone chmury zanikły. Częściowo przyczyną może być mniejsza antropogeniczna emisja aerozoli, szczególnie z powodu narzucenia bardziej restrykcyjnych norm na paliwo używane przez statki. Aerozole z jednej strony biorą udział w tworzeniu się chmur, z drugiej zaś – same odbijają promieniowanie słoneczne. Jednak badacze uważają, że czystsze powietrze to nie wszystko i mamy do czynienia z bardziej niepokojącym zjawiskiem.
Ich zdaniem to sama zwiększająca się temperatura powoduje, że na mniejszych wysokościach formuje się mniej chmur. Jeśli zaś znaczna część spadku albedo to – jak pokazują niektóre modele klimatyczne – skutek sprzężenia zwrotnego pomiędzy globalnym ociepleniem a nisko położonymi chmurami, to w przyszłości powinniśmy spodziewać się jeszcze bardziej intensywnego ocieplenia. Średnia temperatura na Ziemi może przekroczyć granicę wzrostu o 1,5 stopnia Celsjusza w porównaniu z epoką przedprzemysłową wcześniej, niż sądziliśmy, dodaje Goessling.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ponad 35 milionów lat temu w Ziemię uderzyły dwie wielkie asteroidy, ale nie doprowadziły one do długotrwałych zmian klimatu, stwierdzili naukowcy z University College London. Skały miały średnicę wielu kilometrów (5–8 oraz 3–5 km) i spadły na planetę w odstępie około 25 tysięcy lat. Po jednej został 100-kilometrowy krater Popigai na Syberii, pozostałością po drugim z uderzeń jest krater w Chesapeake Bay w USA o średnicy 40–85 kilometrów. To 4. i 5. pod względem wielkości kratery uderzeniowe na Ziemi.
Na łamach Communications Earth & Environment uczone z Londynu – Bridget S. Wade i Natalie K. Y. Cheng – opublikowały właśnie artykuł, w którym informują, że w ciągu 150 tysięcy lat po uderzeniu asteroid nie stwierdziły długotrwałych zmian klimatu. Śladów takich zmian szukały w izotopach muszli stworzeń morskich, które żyły w tamtym czasie. Stosunek poszczególnych izotopów wskazuje, jak ciepłe były oceany, gdy zwierzę żyło.
Po uderzeniach nie doszło do żadnej zmiany. Spodziewałyśmy się, że stosunki izotopów zmienią się w jedną lub drugą stronę, wskazując na cieplejsze lub chłodniejsze wody, ale tak się nie stało.[...] Jednak nasze badania nie mogły wychwycić zmian w krótszych przedziałach czasu, gdyż pobierane próbki dzieliło 11 tysięcy lat. Tak więc w skali ludzkiej takie uderzenia mogłyby być katastrofami. Mogły spowodować potężne fale uderzeniowe, tsunami, wielkie pożary, mogły wzbić w powietrze olbrzymie ilości pyłów, które blokowałyby promienie słoneczne. Nawet badania, w czasie których modelowano uderzenie asteroidy Chicxulub – która zabiła dinozaury – pokazały, że po jej uderzeniu zmiana klimatu trwała mniej niż 25 tysięcy lat, stwierdza profesor Wade.
Uczone badały skamieniałości z okresu od 35,9 do 35,5 milionów lat temu. O ile po upadku asteroid nie doszło do żadnych długotrwałych zmian klimatu, to zauważyły zmiany w izotopach wskazujące, że około 100 000 lat przed pierwszym uderzeniem wody powierzchniowe oceanów ociepliły się o 2 stopnie Celsjusza, a wody głębinowe ochłodziły o 1 stopień.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.