كيف كانت الأرض عندما كانت ساخنة عليها كما وعدنا عام 2100؟

سيكون لأطفال اليوم أحفادهم عندما يعيشون إلى النقطة التي تنتهي عندها جميع التوقعات المناخية. هل هناك أي أدلة في الماضي حول مستقبلنا؟

خريطة القارة القطبية الجنوبية الحديثة ، والتي تظهر سرعة التراجع (2010-2016) لـ "خط الالتصاق" ، حيث تفقد الأنهار الجليدية الاتصال بالقاع ، وكذلك درجات حرارة المحيطات. السهم الأحمر الوحيد في شرق القارة القطبية الجنوبية هو نهر توتن الجليدي ، الذي يحتوي على الكثير من الماء بما يكفي لرفع محيطات العالم بمقدار 3 أمتار.

كل ما حدث لنا هو مجرد مقدمة.
- وليام شكسبير ، العاصفة

يبدو العام 2100 وكأنه خط من الأعلام المقيدة يقف عند خط النهاية لتغير المناخ - كما لو أن جميع أهدافنا تنتهي في ذلك الوقت. ولكن ، لإعادة صياغة التحذير على مرآة الرؤية الخلفية ، فهو أقرب إلينا مما يبدو عليه. سيكون لأطفال اليوم أحفادهم عندما يعيشون إلى النقطة التي تنتهي عندها جميع التوقعات المناخية.

ومع ذلك ، في عام 2100 ، لن يتوقف المناخ عن التغير. حتى لو نجحنا في الحد من الاحترار في هذا القرن إلى درجتين مئويتين ، فإن محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء سيكون 500 جزء في المليون. لم يشهد كوكبنا مثل هذا المستوى منذ منتصف العصر الميوسيني ، قبل 16 مليون سنة ، عندما كان أسلافنا لا يزالون قرودًا. في ذلك الوقت ، كانت درجة الحرارة 5-8 درجة مئوية أعلى من 2 درجة مئوية ، وكان مستوى سطح البحر أعلى 40 مترًا ، أو حتى أكثر من نصف متر متوقعًا بحلول نهاية هذا القرن ، وفقًا لتقرير صادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) ) من عام 2013.

من أين جاءت الفجوة الفاصلة بين التنبؤات في نهاية القرن وما حدث في الماضي من الأرض؟ هل يخبرنا ماضي المناخ على كوكب الأرض أننا فقدنا شيئًا؟

الوقت

سبب واحد كبير للانفصال بسيط: الوقت.

تحتاج الأرض إلى وقت للتفاعل مع التغيرات في محتوى غازات الدفيئة. بعض التغييرات تستمر لسنوات ، والبعض الآخر يتطلب جيلًا كاملًا لتحقيق توازن جديد. ذوبان الجليد والتربة الصقيعية ، وتسخين أعماق المحيطات ، وتشكيل طبقات الخث ، وإعادة تنظيم الغطاء النباتي - تستغرق هذه العمليات قرونًا وآلاف السنين .

لا تؤخذ التفاعلات البطيئة من هذا النوع بعين الاعتبار في النماذج المناخية. ويرجع ذلك جزئيًا إلى نقص قدرات الكمبيوتر لحوسبتها ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أننا نركز فقط على ما سيحدث في العقود القليلة القادمة ، وجزئيًا لأن هذه العمليات لا يمكن التنبؤ بها بنسبة 100٪. ولكن على الرغم من حقيقة أن النماذج المناخية تنبأت بنجاح بالتغيرات الملحوظة ، إلا أن هناك شكوكًا حتى بالنسبة للتفاعلات التي تحدث بسرعة - مثل تكوين السحابة أو زيادة الاحترار عند القطبين.

من ناحية أخرى ، يوضح لنا ماضي الأرض كيف حدث تغير المناخ فعليًا ، ويلخص مجموعة كاملة من الاستجابات السريعة والبطيئة للكوكب. خلال التغيرات المناخية السابقة ، التي كان للأرض خلالها أغطية جليدية (كما هي اليوم) ، عادة ما يتم تسخينها عند 5 درجات مئوية - 6 درجات مئوية لكل مضاعفة لمستوى ثاني أكسيد الكربون ، بينما استغرقت العملية بأكملها حوالي ألف سنة . هذا هو ضعف قيمة " حساسية مناخ التوازن " (ECS) المستخدمة في نماذج التنبؤ بالمناخ حتى 2100 ، والتي يتم حسابها بشكل أساسي بناءً على الملاحظات التاريخية .


"كل ما حدث لنا هو مجرد مقدمة" - نقش على بناء الأرشيف الوطني في واشنطن العاصمة.

"نتوقع حقًا أن تستجيب حساسية نظام الأرض (تغيير ثاني أكسيد الكربون وجميع الأنظمة - الأغطية الجليدية ، والنباتات ، ومستويات الميثان ، والهباء الجوي ، وما إلى ذلك) لما سبق ECS. أخبرتنا دراستنا عن Pliocene أنها أعلى بنسبة 50 ٪ تقريبًا ، على الرغم من أنها ليست الحد الأقصى "، أخبرني Gavin Schmidt ، مدير معهد غودارد لدراسات الفضاء في نيويورك التابع لناسا.

أو ، كما قالت دانا روير من جامعة ويسليان: "ببساطة ، النماذج المناخية عادة ما تقلل من درجة تغير المناخ نسبة إلى الأدلة الجيولوجية."

يرجع جزء من المستوى الأعلى للتغيير إلى أنظمة الأرض البطيئة الاستجابة المسؤولة عن الاحترار العالمي. حتى إذا توقفت جميع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري على الإطلاق غدًا ، فإن مستوى سطح البحر سيرتفع لعدة قرون بسبب التمدد الحراري وذوبان الأنهار الجليدية ؛ ستستمر الأغطية الجليدية في القارة القطبية الجنوبية وغرينلاند في الذوبان أيضًا بسبب المناخ المتراكم بالفعل على مدى عدة عقود من درجات الحرارة. وبما أن ثاني أكسيد الكربون يبقى في الغلاف الجوي لفترة طويلة ، وفي غياب حلول الهندسة الجيولوجية لإزالته ، سيتغلب العالم على أي حد لدرجات الحرارة تم تعيينه لنهاية القرن ، وسيظل مرتفعًا لعدة مئات من السنين.

لكن هذا لا يفسر بشكل كامل الفجوة ، مما يعني أننا لا نأخذ في الاعتبار أي تعليقات معززة. وفقًا لتقييم المناخ الوطني الأمريكي لعام 2017 : "يشير عدم التطابق بين النماذج والبيانات المتعلقة بالاحترار السابق إلى أن النماذج المناخية تفوت عملية واحدة على الأقل ، أو ربما أكثر ، لعملية حاسمة بالنسبة للاحترار المستقبلي ، خاصة في المناطق القطبية."

هل يستطيع الميوسين أن يخبرنا عن المستقبل؟

كان متوسط ​​مناخ الميوسين الأمثل (MMCO) الاحترار القديم للمناخ ، حيث قفزت مستويات ثاني أكسيد الكربون من أقل من 400 جزء في المليون إلى 500 . يتم قياس محتوى ثاني أكسيد الكربون في العصور القديمة بطرق غير مباشرة مختلفة ، مثل محتوى البورون ونظائر الكربون في التربة الأحفورية والتاريخية القديمة ، أو من المسام على الأوراق الأحفورية. كان سبب القفزة ظاهرة بركانية نادرة ، " المقاطعة البيروجينية الكبيرة" ، التي اندلعت خلالها كميات هائلة من البازلت إلى السطح في غرب الأراضي الأمريكية الحديثة قبل 16.6 مليون سنة . درست إيفيت إيلي ومايكل هرين من جامعة كونيتيكت كيف أثر ذلك على المناخ.

استخدموا أداة مثل جزيئات الدهون التي بقيت في الرواسب بعد النباتات والميكروبات التي عاشت في ذلك الوقت. استخرجت Elea و Horseradish البقايا الكيميائية لميكروبات Miocene من طين تلك الفترة في ولاية ماريلاند ، ثم سردت النسبة المئوية لجزيئات الدهون المختلفة في درجة حرارة التربة باستخدام المعايرات بناءً على أكثر من عقد من دراسة الدهون الميكروبية في التربة الحديثة من جميع أنحاء العالم. قال إيلي: "من المؤكد أن وقت حدوث هذه التدفقات البازلتية ووقت تغير المناخ مرتبطان ارتباطًا وثيقًا". "إن المؤشرات الحيوية لدينا تتتبع بالتأكيد سلوك ثاني أكسيد الكربون _. " بغض النظر عن سبب التغييرات في نظام البيئة على كوكب الأرض ، فإنه بالتأكيد يتبع pCO _2. "

ولكن من بين الأمثلة المختلفة للتغيرات المناخية ، كانت MMCO معتدلة جدًا مقارنة بنهاية الفترة البرمية ، والفترة الترياسية ، والأحداث الأخرى المرتبطة بالانقراضات الجماعية . كانت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الميوسين بطيئة بما يكفي لتجنب تحمض المحيطات بشكل كبير ، على عكس اليوم أو الأمثلة المتطرفة من الماضي.

كما قاموا بحساب درجة حرارة البحار باستخدام البقايا الكيميائية للميكروبات البحرية: "لقد حصلنا على تغير نسبي في درجة حرارة سطح البحر خلال MMCO بمقدار 4-5 درجات - ثم كانت درجة حرارة البحر أعلى بـ 6 درجات عن اليوم" ، قال إيلي.

أكثر دفئًا ورطوبة وجفافًا؟

قاموا بقياس الرطوبة الجوية في الميوسين ، وتحليل المخلفات الكيميائية لطلاء الشمع لأوراق النبات ، ومعايرتها وفقًا للقيم الحديثة في أماكن مختلفة على هذا الكوكب. قال إيلي: "إذا استخدمنا الشمع من أوراق الشجر ، فإن الواسمات الحيوية الخاصة بنا ، كمؤشر للرطوبة في الغلاف الجوي ، نستنتج أنه في منتصف الميوسين أصبح الجو أكثر رطوبة". - من المثير للاهتمام النظر في عملنا في سياق عمليات إعادة البناء الأخرى. أصبح غرب الولايات المتحدة الحديثة أكثر جفافا ، وأمريكا الجنوبية أكثر رطوبة ، وأجزاء من أوروبا أكثر رطوبة ، وأجزاء أخرى أكثر جفافا ".

أصبحت المواقع النائية مثل الساحل الشرقي للولايات المتحدة ومنطقة شمال غرب المحيط الهادئ وغرب الصين وباتاغونيا وآسيا الوسطى وأتاكاما في أمريكا الجنوبية أكثر رطوبة ، مما أدى إلى زيادة التآكل العالمي . ونتيجة لذلك ، كان هناك توسع في مساحة الغابات وتكثيفها . ومن المثير للاهتمام أنه لم تكن هناك علامات على وجود صحارى في شمال إفريقيا أو آسيا ، والآن لدينا صحاري الصحراء وغوبي.

لا يتزامن الترطيب الواسع النطاق للغلاف الجوي وتخضير السطح مع تلك التنبؤات للمستقبل المصممة للوضع الحالي - وفقًا لهذه التوقعات ، ستصبح الأجزاء الرطبة الآن أكثر رطوبة وجافة - حتى أكثر جفافًا. قد يكون الفرق هو أن تغير المناخ لدينا مثير للغاية مقارنة بالتغير الأبطأ بكثير في الميوسين.

على الرغم من وجود الكثير من الغابات على كوكب الأرض قبل منتصف العصر الميوسيني (على عكس اليوم ، الذي يعكس عملية إزالة الغابات ، والتي تم تسهيلها من قبل الأشخاص الذين عاشوا بين العصور الجليدية لعدة آلاف من السنين ) ، أدى الاحترار في الميوسين إلى تغيرات ملحوظة في النباتات في جميع أنحاء العالم استمرت في شكل متحجر ، خاصة في شكل لقاح متحجر.

في معظم أوروبا ، استبدلت النباتات شبه الاستوائية النباتات المتكيفة على البارد ، والغابات الكثيفة بوفرة من المستنقعات تملأ الضفاف ودلتا الأنهار في أراضي الدنمارك وألمانيا الحديثة (كان خط الساحل الأوروبي أعمق 190 كيلومترًا نحو الأرض مما هو عليه اليوم). تراكمت هذه المستنقعات من الفحم البني ، الذي يوفر اليوم ربع توليد الكهرباء في ألمانيا. قاومت إسبانيا الميل إلى الترطيب مع المناخ الحار والجاف في الجنوب والمناخ الدافئ والرطب في الشمال ، تمامًا مثل اليوم ، وشهدت مواسم جفاف طويلة .


الحياة في منتصف الميوسين على أراضي إسبانيا الحديثة ، كما قدمها الفنان

إذا حكمنا من قبل النباتات الأوروبية ، كان الفارق في درجة الحرارة بين الفصول أقل .

في سيبيريا ، أمطرت 3-5 مرات أكثر من اليوم ، والمستنقعات في شرق روسيا تراكمت الفحم أيضًا. في القطب الشمالي في كندا ، حيث يوجد اليوم تندرا مع التربة الصقيعية وبدون أشجار ، في منتصف نهر الميوسين ، غابات الصنوبر ، والدردار ، والحلوى والمظلة ذات درجة الحرارة المنخفضة تفسح المجال للغابات عالية الحرارة ، حيث نما الزان والبندق والعنبر والجوز والليندين.

بالقرب من خط الاستواء ، سار الفيلة المبكرة والظباء على طول شبه الجزيرة العربية العشبية والرطبة ، وكانت شمال إفريقيا مغطاة بالغابات حيث تتحرك الكثبان الرملية اليوم. انتشرت القرود البشرية في جميع أنحاء الكوكب المشجر ، وعندها انفصل أسلافنا ، أشباه البشر عن الأنثروبويد الأخرى.

لكن القارة القطبية الجنوبية تغيرت أكثر.

ارتفاع مستوى سطح البحر بمقدار 40 مترًا

ذاب الجليد من ثلث إلى ثلاثة أرباع الجليد في القطب الجنوبي. على الأرض المحررة من الجليد ، ظهرت التندرا والغابات ، والتي تتكون من خشب الزان والأشجار الصنوبرية ، والتي لم يكن من الممكن أن تحدث إذا لم يكن الصيف في القطب الجنوبي أكثر دفئًا من 10 درجة مئوية (إنه أكثر دفئًا من اليوم -5 درجة مئوية ). من غير الواضح ما الذي كانت تفعله غرينلاند ، ولكن في شمالها يمكن أن يكون هناك غطاء جليدي صغير ، تذوب بقوة شديدة.

ونتيجة لذلك ، ارتفعت مستويات سطح البحر إلى 40 مترًا . واليوم ، سيدفع هذا الخط الساحلي بشكل ملحوظ إلى القارات ، وسيغمر المناطق المكتظة بالسكان التي يعيش فيها ربع سكان الكوكب.

40 مترًا هو أكثر بقليل من التوقعات الأخيرة لارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل القريب: يصل إلى متر بحلول عام 2100 وما يصل إلى 1.6 متر (عندما يعيش 5 ٪ من سكان العالم تحت الماء) بحلول عام 2300 ، بشرط أن نثبت الاحترار المستوى حوالي 2 درجة مئوية. الفرق فقط في المقاييس الزمنية. وفقًا لتقدير المناخ الوطني الأمريكي لعام 2017 ، سيؤدي 2 درجة مئوية من الاحترار إلى فقدان 3/5 أجزاء من جليد غرينلاند وثلث جليد القطب الجنوبي ، مما سيؤدي إلى ارتفاع مستوى سطح البحر بمقدار 25 م - صحيح ، في 10000 سنة.

ومع ذلك ، تشير المعلومات من Miocene إلى أن الارتفاع الحديث في مستوى سطح البحر قد يصبح أقوى وأسرع.

تُظهر الرواسب الساحلية في شرق القارة القطبية الجنوبية أن الجليد حساس للغاية حتى مع التغيرات الصغيرة في مستوى ثاني أكسيد الكربون وتقلبات المدار في الميوسين ، ويمكن أن يذوب بسرعة كبيرة . مدى السرعة قدّر إدوارد جاسون من جامعة شيفيلد في بريطانيا أن القارة القطبية الجنوبية يمكن أن ترفع في البداية مستويات سطح البحر بحوالي 2.5 متر كل مائة عام ، ثم تباطأت هذه العملية وأصبح المستوى أعلى من 30 إلى 36 مترًا . تتزامن هذه السرعة مع تقديرات روبرت ديكونتو من جامعة بنسلفانيا وديفيد بولارد من كلية أمهيرست ، بناءً على بليوسين ، الذي كان مناخه أكثر برودة مما كان عليه في منتصف الميوسين ، وكان مستوى سطح البحر " 20 " فقط أعلى من اليوم. اقترح ديكونتو وبولارد أن الاحترار الحديث بمقدار 2.5 درجة مئوية بحلول عام 2100 سيرفع مستوى سطح البحر بمقدار 5.7 م في 2500 - حوالي 1.2 م في القرن. قد يبدو هذا التغيير السريع جذريًا ، لكننا نعلم أنه على مدار 500000 سنة ماضية ، ارتفعت مستويات سطح البحر بمقدار 4-5.7 م كل مائة عام .

إذا اتضح أن الارتفاع الحالي في مستوى سطح البحر مشابه للارتفاع في الiليوسين ، 1.2 م في مائة عام ، أو في الميوسين ، 2.4 م في مائة عام ، وليس كما هو الحال في الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ ، بمقدار نصف متر في القرن ، فإن مستقبلنا سيكون مختلفة تمامًا. إن ارتفاع مستوى سطح البحر ، الذي تضخمه الفيضانات والعواصف المدارية ، سيجعل كمية هائلة من البنية التحتية الساحلية والممتلكات غير مجدية في بضعة أجيال.

وحتى الآن ، لم تدعم نماذج الكمبيوتر مثل هذا المعدل الكبير من ذوبان الجليد.

كان ذوبان الجليد تحت تأثير المحيط ، الذي يزعزع الاستقرار ويشطف الأنهار الجليدية ، أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة للميوسين ، ويبدو حرجًا اليوم . يمكن لهذه العملية أن تؤدي إلى عدم الاستقرار الذاتي للصفائح الجليدية البحرية ، وستبدأ الأنهار الجليدية في التراجع داخليًا بسبب شكل أنتاركتيكا على شكل كوب. كلما ازداد عمق الجليد ، كلما ذاب أسرع بسبب الضغط ، وتعويم الأنهار الجليدية الرقيقة ، لذلك سوف تنحسر بشكل أسرع حتى تشكل قمم عالية تنكسر تحت وزنها ، مما سيزيد سوءًا الوضع. وربما بدأت هذه العملية في أنتاركتيكا بالفعل.

مسرع ذوبان آخر هو ذوبان الماء على السطح ، الأمر الذي يتطلب الوصول إلى درجات حرارة أعلى من نقطة التجمد. يخترق الشقوق ويتجمد ويكسر الجليد مثل الفاصل - وقد لوحظت هذه الظاهرة عندما اختفى نهر جاكوبشافن الجليدي في غرينلاند. واليوم ، يحدث ذوبان السطح في أجزاء من القارة القطبية الجنوبية. تمت إضافة عمليات تحسين الصهر هذه مؤخرًا فقط إلى نماذج الكمبيوتر الجديدة ، والآن تظهر أن معدل الزيادة في مستوى سطح البحر الذي لوحظ في العصور القديمة قد يراه أحفادنا .

يعزز تراجع الجليد الاحترار ، حيث يتم استبدال سطح ساطع عاكس للضوء بالماء والأرض الداكنة الممتصة للحرارة. ونتيجة لذلك ، سترتفع درجات الحرارة ببطء أكثر.


كيف يمكن أن تبدو الطبقة الجليدية في القطب الجنوبي في الميوسين منذ 14 إلى 23 مليون سنة

الأمل في عدم اليقين؟

هل يمكن أن تكون الفجوة بين مناخ الميوسين ومستقبلنا المتوقع موجودة ببساطة بسبب نقص البيانات حول المناخ القديم وعدم دقتها؟

"قد تتجاوز التغييرات في مستويات ثاني أكسيد الكربون في الميوسين الأوسط القيمة المتوسطة المحسوبة. عوامل أخرى غير معروفة على الإطلاق. لم يتم تحديد مستويات الميثان أو N ₂ O. أخبرني جافين أن كمية الأوزون أو السناج (التي تظهر بعد الحرائق أو نتيجة حياة النبات) غير معروفة أيضًا. "لذلك ، حتى لو كانت لدينا مؤشرات مثالية لدرجات الحرارة العالمية (لكنها ليست كذلك) ، فإن تقديرات الحساسية التي تم الحصول عليها عن طريق قسمة درجة الحرارة على ثاني أكسيد الكربون لا يمكن مقارنتها بتقديرات ECS الحالية."

ومع ذلك ، على الرغم من تناثر قيم المستوى ، فإنها تميل إلى التراكم حول قيمة 500 جزء في المليون للميوسين الأوسط. تشير بعض الدراسات إلى إمكانية انخفاض مستوى ثاني أكسيد الكربون ، مما يؤدي مع ذلك إلى ارتفاع درجات الحرارة. يتم دعم صورة المناخ الدافئ نسبيًا من خلال الأدلة الجيولوجية على ارتفاع مستويات سطح البحر والمعادن الموجودة في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك قاع البحر بالقرب من ساحل القارة القطبية الجنوبية.

هل تم زيادة المناخ الأمثل بسبب التغيرات الدورية في المدار؟ على الرغم من أن الدورات الجليدية Miocene الفردية كانت تعتمد على الاهتزازات المدارية ، كما كان الحال مع العصر الجليدي الأخير ، فقد استمر الطقس الدافئ وأقصى تراجع للجليد لعدة دورات مدارية وجليدية ، إلى جانب مستويات أعلى من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. لذا لا يمكننا تعليق الزيادة المثلى فقط في مدار الأرض حول الشمس.

ما هو أكثر إرباكًا هو حقيقة أن بداية الميوسين كانت مختلفة عن اليوم. كان مناخ العصر الميوسيني المبكر أكثر دفئًا من أوقات ما قبل عصرنا الصناعي ، ثم كان هناك عدد أقل من المناطق العشبية ، وتواصلت المحيطات مع بعضها البعض بطريقة مختلفة . ذهب التدفق من المحيط الهادئ إلى المحيط الأطلسي حيث تقع بنما الآن ، وتم إغلاق مضيق بيرينغ . ومع ذلك ، يعتقد العلماء أن هذه التيارات ربما لم تؤثر على المناخ كثيرًا ، ومن نواح كثيرة كان الكوكب مشابهًا جدًا اليوم.

لذا ، هناك شكوك كبيرة حول مدى وصف الوضع في الميوسين مستقبل أحفادنا. وبالطبع ، على الأقل في 66 مليون سنة الماضية ، لم تكن هناك عمليات مماثلة في مثل هذا المعدل العالي لانبعاثات الهواء. على هذه الأسس ، يمكن للمرء رفض مبرر مقارنة الوضع مع أي نظائر قديمة. , – : .

, – ! , .

, . – , , , , , , , .

, – – ( ). , 2 ºC, , .

, Net Zero .

" " ( CO ₂ ) XXII . , CO ₂ , - .

2030- – " ". 2300 . , . , CO ₂ .

– , . « , , , — . – , , , [CO ₂ ]».

« CO ₂ 100-200 ppm. 127 ppm. , — . – , CO ₂ , , ».