Seperti apa Bumi saat panas di sana seperti yang dijanjikan pada tahun 2100?

Anak-anak zaman sekarang akan memiliki cucu mereka sendiri ketika mereka hidup sampai pada titik di mana semua prakiraan iklim berakhir. Apakah ada petunjuk di masa lalu tentang masa depan kita?

Peta Antartika modern, yang menunjukkan kecepatan mundur (2010-2016) dari "garis adhesi", di mana gletser kehilangan kontak dengan bagian bawah, serta suhu lautan. Satu-satunya panah merah di Antartika timur adalah Gletser Totten, yang mengandung begitu banyak air sehingga cukup untuk menaikkan lautan dunia sejauh 3 meter.

Segala sesuatu yang terjadi pada kita hanyalah sebuah prolog.
- William Shakespeare, The Tempest

Tahun ke-2100 terlihat seperti garis bendera ketat yang berdiri di garis akhir perubahan iklim - seolah-olah semua tujuan kita berakhir saat itu. Tapi, untuk memparafrasekan peringatan di kaca spion, itu lebih dekat dengan kita daripada yang terlihat. Anak-anak zaman sekarang akan memiliki cucu mereka sendiri ketika mereka hidup sampai pada titik di mana semua prakiraan iklim berakhir.

Namun, pada tahun 2100, iklim tidak akan berhenti berubah. Bahkan jika kita berhasil membatasi pemanasan pada abad ini menjadi 2 ºC, konten CO ₂ di udara akan menjadi 500 ppm. Planet kita belum melihat level seperti itu sejak pertengahan Miosen , 16 juta tahun lalu , ketika nenek moyang kita masih kera. Pada saat itu, suhu 5-8 ºC lebih tinggi dari 2 ºC, dan permukaan laut 40 meter lebih tinggi, atau bahkan lebih dari setengah meter yang diharapkan pada akhir abad ini, menurut laporan oleh Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC). ) dari 2013.

Dari mana jurang pemisah antara prediksi pada akhir abad ini dan apa yang terjadi di masa lalu Bumi? Apakah iklim masa lalu planet ini memberi tahu kita bahwa kita telah melewatkan sesuatu?

Waktu

Salah satu alasan utama perpisahan itu sederhana: waktu.

Bumi perlu waktu untuk bereaksi terhadap perubahan isi gas rumah kaca. Beberapa perubahan berlangsung selama bertahun - tahun , yang lain membutuhkan seluruh generasi untuk mencapai keseimbangan baru. Pencairan es dan permafrost, pemanasan kedalaman lautan, pembentukan lapisan gambut, reorganisasi tutupan vegetasi - proses ini membutuhkan waktu berabad-abad dan ribuan tahun .

Reaksi lambat dari jenis ini tidak diperhitungkan dalam model iklim. Ini sebagian disebabkan oleh kurangnya kapasitas komputer untuk menghitungnya, sebagian karena kami hanya fokus pada apa yang akan terjadi dalam beberapa dekade mendatang, dan sebagian karena proses ini tidak dapat diprediksi 100%. Namun terlepas dari kenyataan bahwa walaupun model iklim berhasil memprediksi perubahan yang diamati, ketidakpastian ada bahkan untuk reaksi yang terjadi agak cepat - seperti pembentukan awan atau peningkatan pemanasan di kutub.

Sebaliknya, masa lalu Bumi menunjukkan kepada kita bagaimana sebenarnya perubahan iklim terjadi, meringkas seluruh spektrum respons planet yang cepat dan lambat. Selama perubahan iklim di masa lalu, di mana Bumi memiliki lapisan es (seperti sekarang ini), biasanya menghangat pada 5 ºC - 6 ºC untuk setiap penggandaan tingkat CO ₂ , sementara seluruh proses memakan waktu sekitar seribu tahun . Ini adalah sekitar dua kali nilai dari " Sensitivitas Iklim Ekuilibrium " (ECS) yang digunakan dalam model prediksi iklim hingga tahun 2100, yang terutama dihitung berdasarkan pengamatan historis .


"Segala sesuatu yang terjadi pada kita hanyalah sebuah prolog" - ukiran pada pembangunan Arsip Nasional di Washington, DC

"Kami benar-benar berharap bahwa sensitivitas sistem Bumi (perubahan CO ₂ , dan semua sistem - lapisan es, tanaman, tingkat metana, aerosol, dll.) Akan merespons ECS di atas ini. Studi kami tentang Pliocene mengatakan sekitar 50% lebih tinggi, meskipun itu bukan batasnya, ”kata Gavin Schmidt, direktur Institut Studi Antariksa Goddard NASA di New York, kepada saya.

Atau, seperti yang dikatakan Dana Royer dari Wesleyan University: "Sederhananya, model iklim biasanya meremehkan tingkat perubahan iklim relatif terhadap bukti geologis."

Bagian dari tingkat perubahan yang lebih tinggi adalah karena sistem Bumi yang bereaksi lambat yang bertanggung jawab atas pemanasan global. Bahkan jika benar-benar semua emisi gas rumah kaca berhenti besok, permukaan laut akan naik selama berabad-abad karena ekspansi termal dan pencairan gletser ; lapisan es Antartika dan Greenland juga akan terus mencair karena iklim yang telah terakumulasi selama beberapa dekade suhu. Dan karena CO ₂ tetap di atmosfer untuk waktu yang lama , tanpa adanya solusi geoengineering untuk penghilangannya, dunia akan mengatasi batas suhu yang ditetapkan untuk akhir abad ini, dan akan tetap tinggi selama beberapa ratus tahun lagi.

Tetapi ini tidak sepenuhnya menjelaskan kesenjangan, yang berarti bahwa kami tidak memperhitungkan umpan balik yang menguatkan. Menurut US Assessment Iklim Nasional 2017 : "ketidakcocokan antara model dan data tentang pemanasan masa lalu menunjukkan bahwa model iklim kehilangan setidaknya satu, atau mungkin lebih, proses kritis untuk pemanasan di masa depan, terutama di wilayah kutub."

Bisakah Miosen memberi tahu kita masa depan?

Mid-Miocene Climate Optimum (MMCO) adalah pemanasan iklim purba, di mana level CO ₂ melonjak dari kurang dari 400 ppm menjadi 500 . Kandungan CO ₂ di jaman dahulu diukur dengan berbagai metode tidak langsung , seperti kandungan boron dan isotop karbon dalam fosil dan tanah purba, atau dari pori-pori pada daun fosil. Penyebab lompatan itu adalah fenomena vulkanik yang langka, “ provinsi pirogenik besar , ” di mana sejumlah besar basal meletus ke permukaan di barat wilayah AS modern 16,6 juta tahun lalu . Yvette Eley dan Michael Hren dari Universitas Connecticut mempelajari bagaimana ini mempengaruhi iklim.

Mereka menggunakan alat seperti molekul lemak yang tersisa di endapan setelah tanaman dan mikroba yang hidup pada waktu itu. Elea dan Horseradish mengekstraksi sisa-sisa kimia mikroba Miosen dari lumpur periode itu di Maryland, dan kemudian menceritakan persentase berbagai molekul lemak dalam suhu tanah menggunakan kalibrasi berdasarkan lebih dari satu dekade mempelajari lemak mikroba di tanah modern dari seluruh planet ini. "Tentu saja, waktu terjadinya aliran basal ini dan waktu perubahan iklim sangat erat terkait," kata Eley. "Biomarker kami pasti melacak perilaku CO _2. " Apa pun yang menyebabkan perubahan dalam sistem ekologi planet ini, itu pasti mengikuti pCO _2. "

Tetapi di antara berbagai contoh variasi iklim, MMCO sangat ringan dibandingkan dengan akhir periode Permian, periode Trias, dan peristiwa lain yang terkait dengan kepunahan massal . Emisi CO ₂ di Miosen cukup lambat untuk menghindari pengasaman laut yang signifikan , tidak seperti saat ini atau contoh ekstrem dari masa lalu.

Mereka juga menghitung suhu laut menggunakan sisa-sisa kimia mikroba laut: "Kami mendapat perubahan relatif dalam suhu permukaan laut selama MMCO sebesar 4-5 derajat - dan kemudian suhu laut 6 derajat lebih tinggi dari hari ini," kata Eley.

Lebih hangat, lebih basah, lebih kering?

Mereka mengukur kelembaban atmosfer di Miosen , menganalisis residu kimiawi dari lapisan lilin daun tanaman, mengkalibrasi mereka sesuai dengan nilai-nilai modern di berbagai tempat di planet ini. "Jika kita menggunakan lilin dari dedaunan, biomarker kita, sebagai indikator kelembaban atmosfer, maka kita menyimpulkan bahwa di tengah Miosen, atmosfer menjadi lebih basah," kata Eley. - Sangat menarik untuk mempertimbangkan pekerjaan kami dalam konteks rekonstruksi lainnya. Bagian barat AS modern telah menjadi lebih kering, Amerika Selatan lebih basah, sebagian Eropa lebih basah, dan bagian lain lebih kering. ”

Lokasi-lokasi terpencil seperti pantai timur Amerika Serikat , Pasifik Barat Laut , Cina barat , Patagonia , Asia Tengah , dan Atacama di Amerika Selatan menjadi lebih basah, yang menyebabkan meningkatnya erosi global . Akibatnya, terjadi perluasan area hutan dan kepadatannya . Menariknya, tidak ada tanda-tanda gurun di Afrika Utara atau Asia, dan sekarang kita memiliki gurun Sahara dan Gobi.

Melembabkan atmosfer secara luas dan penghijauan permukaan tidak sesuai dengan prediksi masa depan yang dibuat untuk situasi saat ini - menurut prediksi ini , bagian-bagian yang sekarang basah akan menjadi lebih basah, dan kering - bahkan lebih kering. Perbedaannya mungkin bahwa perubahan iklim kita sangat dramatis dibandingkan dengan perubahan Miosen yang jauh lebih lambat.

Meskipun ada banyak hutan di planet ini sebelum pertengahan Miosen (tidak seperti hari ini, yang mencerminkan proses deforestasi , yang difasilitasi oleh orang-orang yang hidup di antara zaman es selama beberapa milenium ), pemanasan di Miosen menyebabkan perubahan yang diamati dengan jelas pada vegetasi di seluruh dunia yang bertahan dalam bentuk fosil, terutama dalam bentuk serbuk sari fosil.

Di sebagian besar Eropa, tanaman subtropis menggantikan tanaman yang beradaptasi dengan dingin, dan hutan lebat dengan banyak rawa mengisi tepian dan delta sungai di wilayah Denmark dan Jerman modern (kemudian garis pantai Eropa 190 km lebih dalam ke arah bumi daripada hari ini). Rawa-rawa ini mengakumulasi batubara cokelat , yang saat ini menyediakan seperempat dari pembangkit listrik Jerman. Spanyol menolak kecenderungan untuk melembabkan dengan iklim panas dan kering di selatan dan iklim hangat dan lembab di utara, seperti hari ini, dan mengalami musim kemarau yang panjang .


Kehidupan di tengah Miocene di wilayah Spanyol modern, sebagaimana dihadirkan oleh sang seniman

Dilihat oleh tanaman Eropa, antara musim perbedaan suhu kurang .

Di Siberia, hujan 3-5 kali lebih sering daripada hari ini, dan rawa-rawa di Rusia timur juga mengakumulasi batu bara. Di Arktik Kanada , di mana saat ini terdapat tundra dengan permafrost dan tanpa pohon, di tengah Miosen, hutan birch, elm, holly, dan pinus payung suhu rendah memberi jalan ke hutan suhu tinggi, tempat pohon beech, hazel, ambergris, kenari, dan linden tumbuh.

Di dekat khatulistiwa, gajah purba dan antelop berjalan di sepanjang Semenanjung Arab yang berumput dan lembab, dan Afrika utara ditutupi dengan hutan tempat bukit pasir bergerak hari ini. Kera manusia menyebar ke seluruh planet berhutan , dan pada saat itulah nenek moyang kita, hominid, terpisah dari antropoid lain.

Tapi Antartika telah banyak berubah.

Kenaikan permukaan laut 40 meter

Dari sepertiga hingga tiga perempat es Antartika mencair . Di tanah yang bebas dari es, tundra dan hutan muncul , terdiri dari pohon beech dan pohon jarum , yang tidak mungkin terjadi jika musim panas Antartika tidak lebih hangat dari 10 ºC (jauh lebih hangat dari hari ini -5 ºC ). Tidak jelas apa yang dilakukan Greenland, tetapi di utara mungkin ada lapisan es kecil , yang meleleh dengan cukup kuat.

Akibatnya, permukaan laut naik hingga 40 meter . Hari ini, ini akan secara signifikan mendorong garis pantai ke benua, dan akan membanjiri daerah padat penduduk di mana seperempat dari semua penduduk planet ini hidup.

40 meter hanya sedikit lebih dari prediksi terbaru tentang kenaikan permukaan laut dalam waktu dekat: hingga satu meter pada 2100 dan hingga 1,6 meter (ketika 5% populasi dunia hidup di bawah air) pada 2300, asalkan kita menstabilkan pemanasan dengan levelnya sekitar 2 ºC. Perbedaannya hanya dalam skala waktu. Menurut perkiraan iklim nasional AS 2017, pemanasan 2 ºC akan mengakibatkan hilangnya 3/5 bagian es Greenland dan sepertiga es Antartika, yang akan menyebabkan kenaikan permukaan laut 25 m - benar, dalam 10.000 tahun.

Namun demikian, informasi dari Miocene menunjukkan bahwa kenaikan permukaan laut modern mungkin berubah menjadi lebih kuat dan lebih cepat.

Endapan pesisir Antartika timur menunjukkan bahwa esnya sangat sensitif bahkan terhadap perubahan kecil tingkat CO ₂ dan fluktuasi orbit di Miosen, dan dapat meleleh dengan cukup cepat . Seberapa cepat Edward Gasson dari Universitas Sheffield di Inggris memperkirakan bahwa Antartika pada awalnya dapat menaikkan permukaan laut sekitar 2,5 meter setiap seratus tahun, dan kemudian proses ini melambat dan lebih dari 10.000 tahun tingkatnya menjadi 30-36 meter lebih tinggi. Kecepatan ini bertepatan dengan perkiraan Robert Dekonto dari University of Pennsylvania dan David Pollard dari Amherst College, berdasarkan Pliocene, yang iklimnya lebih dingin daripada di tengah Miosen, dan permukaan laut "hanya" 20 m lebih tinggi dari hari ini. Dekonto dan Pollard menyarankan bahwa pemanasan modern sebesar 2,5 ºC pada tahun 2100 akan meningkatkan permukaan laut sebesar 5,7 m hingga 2500 - sekitar 1,2 m per abad. Perubahan yang cepat ini mungkin tampak radikal, tetapi kita tahu bahwa secara berkala selama 500.000 tahun terakhir, permukaan laut naik 4-5,7 m setiap seratus tahun .

Jika kenaikan permukaan laut saat ini ternyata mirip dengan di Pliocene, 1,2 m dalam seratus tahun, atau di Miocene, 2,4 m dalam seratus tahun, dan tidak seperti di IPCC, setengah meter dalam satu abad, maka masa depan kita akan menjadi sangat berbeda. Permukaan laut yang meningkat, diperkuat oleh banjir pasang dan badai , akan membuat sejumlah besar infrastruktur pantai dan harta benda menjadi tidak berguna dalam beberapa generasi.

Dan sejauh ini, model komputer belum mendukung tingkat pencairan es yang begitu besar.

Mencairnya es di bawah pengaruh lautan, yang membuat kestabilan dan membilas gletser, sangat penting bagi Miosen , dan tampaknya kritis saat ini . Proses ini dapat memicu ketidakstabilan lapisan es laut yang berkelanjutan, dan gletser akan mulai surut ke daratan karena bentuk Antartika yang berbentuk seperti cangkir. Semakin dalam es itu, semakin cepat akan meleleh karena tekanan, dan gletser yang lebih tipis mengapung, sehingga mereka akan surut lebih cepat sampai mereka membentuk puncak-puncak tinggi yang pecah karena beratnya sendiri, yang selanjutnya akan semakin memburuk. situasi. Dan proses di Antartika ini mungkin sudah dimulai .

Akselerator pencairan lainnya adalah pelelehan air di permukaan , yang membutuhkan suhu mencapai di atas titik beku. Ini menembus ke dalam retakan, membeku, dan membelah es seperti splitter - fenomena ini diamati ketika gletser Jacobshavn menghilang di Greenland. Dan hari ini, pencairan permukaan terjadi di beberapa bagian Antartika. Proses peningkatan peleburan seperti itu baru- baru ini ditambahkan ke model komputer baru, dan sekarang mereka menunjukkan bahwa laju kenaikan permukaan laut yang diamati pada zaman kuno dapat dilihat oleh keturunan kita .

Es mundur meningkatkan pemanasan, karena permukaan yang terang dan memantulkan cahaya digantikan oleh air dan tanah yang gelap dan menyerap panas. Akibatnya, suhu akan perlahan naik lebih jauh.


Seperti apa lapisan es Antartika di Miosen, dari 14 hingga 23 juta tahun yang lalu

Harapan untuk ketidakpastian?

Mungkinkah kesenjangan antara iklim Miosen dan masa depan kami yang diharapkan ada hanya karena kurangnya dan ketidakakuratan data tentang iklim kuno?

“Perubahan level CO ₂ di Miosen Tengah dapat melebihi nilai median yang dihitung. Faktor-faktor lain tidak diketahui sama sekali. Tingkat metana atau N ₂ O tidak ditentukan. Jumlah ozon atau jelaga (muncul setelah kebakaran atau sebagai hasil dari kehidupan tanaman) juga sedikit diketahui, kata Gavin kepada saya. "Oleh karena itu, bahkan jika kita memiliki indikator ideal suhu global (tetapi tidak), perkiraan sensitivitas yang diperoleh dengan hanya membagi suhu dengan CO ₂ tidak dapat dibandingkan dengan perkiraan ECS hari ini."

Namun demikian, terlepas dari penyebaran nilai level, mereka cenderung terakumulasi di sekitar nilai 500 ppm untuk Miosen Tengah. Beberapa penelitian bahkan menunjukkan kemungkinan tingkat CO ₂ yang lebih rendah, yang bagaimanapun mengarah ke suhu yang lebih tinggi. Gambaran iklim yang relatif hangat didukung oleh bukti geologis permukaan laut yang tinggi dan mineral yang ditemukan di seluruh dunia, termasuk dasar laut di dekat pantai Antartika.

Apakah iklim optimal telah meningkat karena perubahan siklus di orbit? Meskipun siklus glasial Miosen individu bergantung pada osilasi orbital, seperti halnya dengan zaman es terakhir, cuaca hangat dan retret es maksimum bertahan selama beberapa siklus orbital dan glasial, bersama dengan tingkat CO ₂ atmosfer yang lebih tinggi. Jadi kita tidak bisa menggantung peningkatan optimal hanya di orbit Bumi di sekitar Matahari.

Yang lebih membingungkan adalah fakta bahwa permulaan Miosen berbeda dari hari ini. Iklim Miosen awal lebih hangat daripada zaman pra-industri kita, lalu ada daerah berumput yang lebih sedikit , dan lautan berkomunikasi satu sama lain dengan cara yang berbeda . Aliran dari Pasifik ke Samudra Atlantik pergi ke tempat Panama sekarang berada, dan Selat Bering diblokir. Namun, para ilmuwan percaya bahwa arus ini mungkin tidak terlalu mempengaruhi iklim , dan dalam banyak hal planet ini sangat mirip dengan zaman sekarang.

Jadi, ada ketidakpastian besar tentang seberapa baik situasi di Miosen menggambarkan masa depan keturunan kita. Dan, tentu saja, setidaknya dalam 66 juta tahun terakhir tidak ada proses serupa dalam tingkat emisi udara yang begitu tinggi. Atas dasar ini, orang dapat menolak untuk membandingkan situasi dengan analog kuno. , – : .

, – ! , .

, . – , , , , , , , .

, – – ( ). , 2 ºC, , .

, Net Zero .

" " ( CO ₂ ) XXII . , CO ₂ , - .

2030- – " ". 2300 . , . , CO ₂ .

– , . « , , , — . – , , , [CO ₂ ]».

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