Wie Sich Das Erdklima Auf Natürliche Weise ändert Und Warum Dies Jetzt Völlig Anders Ist - Alternative Ansicht

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Wie Sich Das Erdklima Auf Natürliche Weise ändert Und Warum Dies Jetzt Völlig Anders Ist - Alternative Ansicht
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Video: Das Erdklima - wie war es früher? 2024, March
Anonim

Das Erdklima schwankte lange Zeit aus zehn verschiedenen Gründen, darunter Orbitalschwankungen, tektonische Verschiebungen, evolutionäre Veränderungen und andere Faktoren. Sie stürzten den Planeten entweder in Eiszeiten oder in tropischer Hitze. In welcher Beziehung stehen sie zum gegenwärtigen anthropogenen Klimawandel?

Im Laufe ihrer Geschichte hat es die Erde geschafft, ein Schneeball und ein Gewächshaus zu sein. Und wenn sich das Klima vor dem Erscheinen des Menschen verändert hat, woher wissen wir dann, dass wir für die starke Erwärmung verantwortlich sind, die wir heute beobachten?

Zum Teil, weil wir einen klaren Kausalzusammenhang zwischen den anthropogenen Kohlendioxidemissionen und einem Anstieg der globalen Temperatur um 1,28 Grad Celsius (der sich übrigens fortsetzt) im vorindustriellen Zeitalter ziehen können. Kohlendioxidmoleküle absorbieren Infrarotstrahlung, sodass sie mit zunehmender Menge in der Atmosphäre mehr Wärme speichern, die von der Oberfläche des Planeten verdunstet.

Gleichzeitig haben Paläoklimatologen große Fortschritte beim Verständnis der Prozesse gemacht, die in der Vergangenheit zum Klimawandel geführt haben. Hier sind zehn Fälle des natürlichen Klimawandels - verglichen mit der aktuellen Situation.

Sonnenzyklen

Skala: Abkühlung um 0,1-0,3 Grad Celsius

Zeitleiste: Periodische Abnahme der Sonnenaktivität zwischen 30 und 160 Jahren, getrennt durch mehrere Jahrhunderte

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Alle 11 Jahre ändert sich das solare Magnetfeld, und mit ihm kommen 11-Jahres-Zyklen des Aufhellens und Dimmens. Diese Schwankungen sind jedoch gering und wirken sich nur unwesentlich auf das Erdklima aus.

Viel wichtiger sind die "großen Sonnenminima", zehnjährige Perioden mit verringerter Sonnenaktivität, die in den letzten 11.000 Jahren 25 Mal aufgetreten sind. Ein aktuelles Beispiel, das Maunder-Minimum, trat zwischen 1645 und 1715 auf und ließ die Sonnenenergie um 0,04% bis 0,08% unter den aktuellen Durchschnitt fallen. Lange Zeit glaubten Wissenschaftler, dass das Maunder-Minimum die "Kleine Eiszeit" verursacht haben könnte, ein Kälteeinbruch, der vom 15. bis zum 19. Jahrhundert andauerte. Inzwischen hat sich jedoch herausgestellt, dass es zu kurz war und zur falschen Zeit geschah. Die Abkühlung wurde höchstwahrscheinlich durch vulkanische Aktivität verursacht.

Seit einem halben Jahrhundert ist die Sonne leicht gedimmt, und die Erde erwärmt sich, und es ist unmöglich, die globale Erwärmung mit einem Himmelskörper in Verbindung zu bringen.

Vulkanischer Schwefel

Skala: 0,6 - 2 Grad Celsius Kühlung

Zeitrahmen: von 1 bis 20 Jahren

In 539 oder 540 A. D. e. Der Vulkan Ilopango in El Salvador brach so stark aus, dass seine Wolke die Stratosphäre erreichte. In der Folge verwüsteten kalte Sommer, Dürre, Hungersnot und Pest Siedlungen auf der ganzen Welt.

Eruptionen im Ilopango-Maßstab werfen reflektierende Schwefelsäuretröpfchen in die Stratosphäre, die das Sonnenlicht abschirmen und das Klima kühlen. Infolgedessen baut sich Meereis auf, mehr Sonnenlicht wird zurück in den Weltraum reflektiert und die globale Abkühlung wird schlechter und länger.

Nach dem Ausbruch von Ilopango sank die globale Temperatur in 20 Jahren um 2 Grad. Bereits in unserer Zeit kühlte der Ausbruch des Pinatubo auf den Philippinen im Jahr 1991 das globale Klima 15 Monate lang um 0,6 Grad.

Vulkanischer Schwefel in der Stratosphäre kann verheerend sein, aber auf der Skala der Erdgeschichte ist seine Wirkung winzig und auch vorübergehend.

Kurzfristige Klimaschwankungen

Skala: bis zu 0,15 Grad Celsius

Zeitrahmen: 2 bis 7 Jahre

Neben den saisonalen Wetterbedingungen gibt es weitere kurzfristige Zyklen, die sich auch auf Niederschlag und Temperatur auswirken. Die bedeutendste davon, die El Niño oder Southern Oscillation, ist eine periodische Änderung der Zirkulation im tropischen Pazifik über einen Zeitraum von zwei bis sieben Jahren, die sich auf die Niederschläge in Nordamerika auswirkt. Die Nordatlantikoszillation und der Dipol im Indischen Ozean haben starke regionale Auswirkungen. Beide interagieren mit El Niño.

Die Wechselbeziehung dieser Zyklen verhinderte lange Zeit den Beweis, dass die anthropogene Veränderung statistisch signifikant ist und nicht nur ein weiterer Sprung in der natürlichen Variabilität. Seitdem ist der anthropogene Klimawandel weit über die natürliche Wettervariabilität und die saisonalen Temperaturen hinausgegangen. Die US National Climate Assessment 2017 kam zu dem Schluss, dass "es keine schlüssigen Beweise aus den Beobachtungsdaten gibt, die den beobachteten Klimawandel durch natürliche Zyklen erklären könnten".

Orbitalschwingungen

Maßstab: ungefähr 6 Grad Celsius im letzten 100.000-Jahres-Zyklus; variiert mit der geologischen Zeit

Timing: Regelmäßige, überlappende Zyklen von 23.000, 41.000, 100.000, 405.000 und 2.400.000 Jahren

Die Erdumlaufbahn schwankt, wenn Sonne, Mond und andere Planeten ihre relativen Positionen ändern. Aufgrund dieser zyklischen Schwankungen, der sogenannten Milankovitch-Zyklen, schwankt die Sonnenlichtmenge in mittleren Breiten um 25% und das Klima ändert sich. Diese Zyklen haben im Laufe der Geschichte funktioniert und abwechselnde Sedimentschichten erzeugt, die in Gesteinen und Ausgrabungen zu sehen sind.

Während des Pleistozäns, das vor etwa 11.700 Jahren endete, versetzten Milankovitch-Zyklen den Planeten in eine seiner Eiszeiten. Als die Erdumlaufbahnverschiebung die nördlichen Sommer überdurchschnittlich wärmer machte, schmolzen massive Eisplatten in Nordamerika, Europa und Asien. Als sich die Umlaufbahn wieder verschob und die Sommer wieder kälter wurden, wuchsen diese Schilde nach. Da der warme Ozean weniger Kohlendioxid auflöst, nahm der atmosphärische Gehalt im Einklang mit den Orbitalschwingungen zu und ab und verstärkte deren Wirkung.

Heute nähert sich die Erde einem weiteren Minimum an Sonnenlicht aus dem Norden. Ohne anthropogene Kohlendioxidemissionen würden wir in den nächsten 1.500 Jahren in eine neue Eiszeit eintreten.

Schwache junge Sonne

Skala: kein kumulativer Temperatureffekt

Zeitleiste: permanent

Trotz kurzfristiger Schwankungen steigt die Helligkeit der Sonne insgesamt um 0,009% pro Million Jahre und seit der Geburt des Sonnensystems vor 4,5 Milliarden Jahren um 48%.

Wissenschaftler glauben, dass aus der Schwäche der jungen Sonne folgen sollte, dass die Erde für die gesamte erste Hälfte ihrer Existenz gefroren blieb. Gleichzeitig haben Geologen paradoxerweise 3,4 Milliarden Jahre alte Steine entdeckt, die sich im Wasser mit Wellen gebildet haben. Das unerwartet warme Klima der frühen Erde scheint auf eine Kombination von Faktoren zurückzuführen zu sein: weniger Landerosion, klarerer Himmel, kürzere Tage und eine spezielle Zusammensetzung der Atmosphäre, bevor die Erde eine sauerstoffreiche Atmosphäre erhielt.

Günstige Bedingungen in der zweiten Hälfte der Existenz der Erde führen trotz der Zunahme der Sonnenhelligkeit nicht zu einem Paradoxon: Der Verwitterungsthermostat der Erde wirkt den Auswirkungen zusätzlichen Sonnenlichts entgegen und stabilisiert die Erde.

Kohlendioxid und Verwitterungsthermostat

Skalieren: wirkt anderen Änderungen entgegen

Zeitleiste: 100.000 Jahre oder länger

Der Hauptregulator des Erdklimas war lange Zeit der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre, da Kohlendioxid ein hartnäckiges Treibhausgas ist, das Wärme blockiert und verhindert, dass sie von der Oberfläche des Planeten aufsteigt.

Vulkane, metamorphe Gesteine und Kohlenstoffoxidation in erodierten Sedimenten geben Kohlendioxid an den Himmel ab, und chemische Reaktionen mit Silikatgesteinen entfernen Kohlendioxid aus der Atmosphäre und bilden Kalkstein. Das Gleichgewicht zwischen diesen Prozessen funktioniert wie ein Thermostat, denn wenn sich das Klima erwärmt, entfernen chemische Reaktionen Kohlendioxid wirksamer und hemmen so die Erwärmung. Wenn sich das Klima abkühlt, nimmt im Gegensatz dazu die Effizienz der Reaktionen ab, was die Abkühlung erleichtert. Infolgedessen blieb das Erdklima über einen langen Zeitraum relativ stabil und bot eine bewohnbare Umgebung. Insbesondere der durchschnittliche Kohlendioxidgehalt ist infolge der zunehmenden Helligkeit der Sonne stetig gesunken.

Es dauert jedoch Hunderte Millionen Jahre, bis der Verwitterungsthermostat auf den Kohlendioxidanstieg in der Atmosphäre reagiert. Die Ozeane der Erde absorbieren und entfernen überschüssigen Kohlenstoff schneller, aber selbst dieser Prozess dauert Jahrtausende - und kann mit dem Risiko einer Versauerung der Ozeane gestoppt werden. Jedes Jahr stößt die Verbrennung fossiler Brennstoffe etwa 100-mal mehr Kohlendioxid aus als Vulkane ausbrechen - die Ozeane und die Verwitterung versagen -, so dass sich das Klima erwärmt und die Ozeane oxidieren.

Tektonische Verschiebungen

Maßstab: ungefähr 30 Grad Celsius in den letzten 500 Millionen Jahren

Zeitleiste: Millionen von Jahren

Die Bewegung der Erdmassen der Erdkruste kann den Verwitterungsthermostat langsam in eine neue Position bringen.

In den letzten 50 Millionen Jahren hat sich der Planet abgekühlt, tektonische Plattenkollisionen haben chemisch reaktive Gesteine wie Basalt und Vulkanasche in die warmen, feuchten Tropen gedrückt und die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, die Kohlendioxid vom Himmel anzieht. Darüber hinaus hat sich in den letzten 20 Millionen Jahren mit dem Aufstieg des Himalaya, der Anden, der Alpen und anderer Berge die Erosionsrate mehr als verdoppelt, was zu einer Beschleunigung der Verwitterung führte. Ein weiterer Faktor, der den Abkühlungstrend beschleunigte, war die Trennung von Südamerika und Tasmanien von der Antarktis vor 35,7 Millionen Jahren. In der Antarktis hat sich eine neue Meeresströmung gebildet, die die Zirkulation von Wasser und Plankton, das Kohlendioxid verbraucht, intensiviert hat. Infolgedessen sind die Eisschilde der Antarktis erheblich gewachsen.

Früher, während der Jura- und Kreidezeit, durchstreiften Dinosaurier die Antarktis, weil die erhöhte vulkanische Aktivität ohne diese Gebirgszüge das Kohlendioxid auf einem Niveau von etwa 1.000 ppm hielt (gegenüber 415 heute). Die Durchschnittstemperatur in dieser eisfreien Welt war 5-9 Grad Celsius höher als jetzt, und der Meeresspiegel war 75 Meter höher.

Asteroidenfälle (Chikshulub)

Skala: zuerst um etwa 20 Grad abkühlen, dann um 5 Grad erwärmen

Zeitleiste: Jahrhunderte der Abkühlung, 100.000 Jahre Erwärmung

Die Datenbank der Asteroideneinschläge auf die Erde enthält 190 Krater. Keiner von ihnen hatte einen spürbaren Einfluss auf das Erdklima, mit Ausnahme des Asteroiden Chikshulub, der vor 66 Millionen Jahren einen Teil Mexikos zerstörte und die Dinosaurier tötete. Computersimulationen zeigen, dass Chikshulub genug Staub und Schwefel in die obere Atmosphäre geworfen hat, um das Sonnenlicht zu verdunkeln, die Erde um mehr als 20 Grad Celsius zu kühlen und die Ozeane zu säuern. Es dauerte Jahrhunderte, bis der Planet wieder seine vorherige Temperatur erreicht hatte, aber dann erwärmte er sich aufgrund des Eindringens von Kohlendioxid aus dem zerstörten mexikanischen Kalkstein in die Atmosphäre um weitere 5 Grad.

Wie sich die vulkanische Aktivität in Indien auf den Klimawandel und das Massensterben auswirkte, ist weiterhin umstritten.

Evolutionäre Veränderungen

Maßstab: ereignisabhängig, Abkühlung um ca. 5 Grad Celsius in der späten ordovizischen Zeit (vor 445 Millionen Jahren)

Zeitleiste: Millionen von Jahren

Manchmal setzt die Entwicklung neuer Lebensarten den Thermostat der Erde zurück. So haben photosynthetische Cyanobakterien, die vor etwa 3 Milliarden Jahren entstanden sind, den Prozess der Terraforming eingeleitet und Sauerstoff freigesetzt. Während ihrer Ausbreitung stieg der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre vor 2,4 Milliarden Jahren an, während der Methan- und Kohlendioxidgehalt stark zurückging. Im Laufe von 200 Millionen Jahren hat sich die Erde mehrmals in einen "Schneeball" verwandelt. Vor 717 Millionen Jahren löste die Entwicklung des Meereslebens, das größer als Mikroben war, eine weitere Reihe von "Schneebällen" aus - in diesem Fall, weil Organismen begannen, Detritus in die Tiefen des Ozeans freizusetzen, Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu entnehmen und ihn in der Tiefe zu verstecken.

Als die frühesten Landpflanzen etwa 230 Millionen Jahre später in der ordovizischen Zeit auftauchten, begannen sie, die Biosphäre der Erde zu bilden, Kohlenstoff auf den Kontinenten zu vergraben und Nährstoffe aus dem Land zu extrahieren - sie wuschen sich in die Ozeane und stimulierten dort auch das Leben. Diese Veränderungen scheinen zur Eiszeit geführt zu haben, die vor etwa 445 Millionen Jahren begann. Später, in der Devon-Zeit, senkte die Entwicklung der Bäume in Verbindung mit dem Aufbau von Bergen den Kohlendioxidgehalt und die Temperaturen weiter, und die paläozoische Eiszeit begann.

Große magmatische Provinzen

Skala: Erwärmung um 3 bis 9 Grad Celsius

Zeitleiste: Hunderttausende von Jahren

Kontinentale Fluten von Lava und unterirdischem Magma - sogenannte große magmatische Provinzen - haben zu mehr als einem Massensterben geführt. Diese schrecklichen Ereignisse setzten ein Arsenal von Killern auf der Erde frei (einschließlich saurem Regen, saurem Nebel, Quecksilbervergiftung und Ozonabbau) und führten auch zur Erwärmung des Planeten, wodurch riesige Mengen Methan und Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt wurden - schneller als sie konnten. Verwitterung des Thermostats handhaben.

Während der Perm-Katastrophe vor 252 Millionen Jahren, bei der 81% der Meeresspezies zerstört wurden, setzte unterirdisches Magma sibirische Kohle in Brand, erhöhte den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre auf 8.000 ppm und erwärmte die Temperatur um 5 bis 9 Grad Celsius. Das Paläozän-Eozän-Wärmemaximum, ein kleineres Ereignis vor 56 Millionen Jahren, erzeugte Methan in Ölfeldern im Nordatlantik und schickte es in den Himmel, erwärmte den Planeten um 5 Grad Celsius und säuerte den Ozean an. Später wuchsen Palmen an den Ufern der Arktis und Alligatoren sonnten sich. Ähnliche Emissionen fossilen Kohlenstoffs traten in der späten Trias- und frühen Jurazeit auf - und endeten in der globalen Erwärmung, in toten Zonen im Ozean und in der Versauerung des Ozeans.

Wenn Ihnen dies bekannt vorkommt, dann deshalb, weil anthropogene Aktivitäten heute ähnliche Konsequenzen haben.

Wie eine Gruppe von Forschern des Aussterbens von Trias und Jura im April in der Zeitschrift Nature Communications feststellte: "Wir schätzen, dass die Menge an Kohlendioxid, die von jedem Magma-Impuls am Ende der Trias in die Atmosphäre abgegeben wird, mit den prognostizierten anthropogenen Emissionen für das 21. Jahrhundert vergleichbar ist."

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