Seorang ahli geologi menjelaskan bahwa perubahan iklim tidak terbatas pada peningkatan sederhana dalam rata-rata permukaan laut di seluruh planet ini.
Jerry Mitrovica telah menyangkal kebijaksanaan konvensional selama beberapa dekade. Sebagai ahli geofisika Harvard, ia mempelajari struktur internal Bumi dan prosesnya, yang memengaruhi berbagai bidang seperti klimatologi, migrasi manusia, dan bahkan pencarian kehidupan di planet lain. Di awal karirnya, ia dan rekan-rekannya menunjukkan bahwa lempeng tektonik Bumi bergerak tidak hanya dari sisi ke sisi, yang mengarah pada
pergeseran benua , tetapi juga naik turun. Dengan mengalihkan perhatian dari horizontal geofisika modern ke vertikal, ia membantu menemukan apa yang ia sebut geofisika postmodern. Mitrovica baru-baru ini menghidupkan kembali dan menghembuskan kehidupan baru ke dalam ide-ide lama tentang faktor-faktor yang secara serius mengubah permukaan laut, konsekuensinya sangat penting untuk mempelajari perubahan iklim dari keadaan gletser dan lapisan es.
Kami bertemu dengan Mitrovica di kantornya yang luas di dekat koleksi mineral Harvard yang terkenal. Meskipun ia memiliki pengalaman berbicara di depan umum yang luas dan banyak penghargaan, di lingkungan normal ia berbicara dengan lembut dan menolak pujian. Dia sering berbicara tentang bagaimana rekan-rekannya, mahasiswa pascasarjana dan guru mengilhami dia untuk bekerja dan berkontribusi padanya.
Ini mungkin tampak berlawanan dengan intuisi, tetapi pencairan gletser dapat menyebabkan penurunan permukaan laut di satu tempat dan pertumbuhan di tempat lain, lebih jauh.Beberapa karya terbaru Anda mengeksplorasi atraksi air laut dan lapisan es. Ini tidak terduga.Ini hanyalah hukum tarik-menarik Newton yang diterapkan pada Bumi. Lapisan es, seperti Matahari dan Bulan, memberikan tarikan gravitasi pada air di sekitarnya. Tidak ada keraguan tentang itu.
Apa yang terjadi ketika gletser besar seperti lapisan es Greenland mencair?Tiga hal terjadi. Pertama, semua air yang meleleh ini ada di lautan. Karena itu, massa total lautan pasti akan tumbuh jika lapisan es mencair - seperti yang terjadi hari ini. Yang kedua adalah tarikan gravitasi yang diberikan oleh lapisan es di perairan sekitarnya, berkurang. Akibatnya, air menjauh dari lapisan es. Ketiga, dengan mencairnya es, bumi naik di bawahnya; Mundur terjadi.
Apa efek gabungan dari pelelehan lapisan es, aliran air, dan penurunan gravitasi?Pengaruh gravitasi sangat besar. Ketika lapisan es mencair, dekat permukaan lautnya jatuh. Ini tidak intuitif. Pertanyaannya adalah, seberapa jauh saya harus pergi dari lapisan es sehingga efek mengurangi gravitasi dan meningkatkan kerak menjadi sangat kecil sehingga permukaan laut mulai naik? Ini juga tidak intuitif. Ini sekitar 2000 km dari lapisan es. Karena itu, jika es Greenland menghilang besok, permukaan laut di Islandia, Newfoundland, Swedia, Norwegia - dan semuanya berada dalam radius 2000 km dari Greenland - akan jatuh. Di pantai Greenland, musim gugur bisa 30-50 m. Tapi semakin jauh dari Greenland, semakin kuat perhitungannya. Jika lapisan es Greenland mencair, permukaan laut di belahan bumi selatan akan meningkat 30% lebih dari rata-rata. Ini banyak sekali.
Apa yang terjadi setelah es mencair di Antartika?Jika lapisan es Antartika mencair, maka dekat dengan itu permukaan laut akan turun. Tapi itu akan tumbuh lebih dari yang diperkirakan di belahan bumi utara. Pola ini dikenal sebagai jejak permukaan laut, karena setiap lapisan es memiliki geometri sendiri. Greenland memberikan satu geometri perubahan permukaan laut, dan Antartika memberikan yang lain. Gletser gunung memiliki jalurnya sendiri. Ini menjelaskan variabilitas permukaan laut. Ini juga merupakan peluang penting. Jika seseorang menyangkal perubahan iklim karena variasi geografis dalam perubahan permukaan laut - yaitu, ia tidak tumbuh sama di mana-mana - Anda bisa mengatakan, "Ini tidak benar, karena lapisan es yang meleleh memberikan perubahan geografis yang bervariasi pada permukaan laut." Keragaman ini dapat digunakan untuk menghitung berapa persen berasal dari Greenland, berapa banyak dari Antartika, berapa banyak dari gletser gunung. Anda dapat menentukan sumber lelehnya. Dan ini adalah argumen penting dalam hal risiko publik.
Mengapa sumber leleh begitu penting?Jika Anda tinggal di pantai timur Amerika Serikat atau di Belanda, Anda tidak perlu khawatir ke mana perginya permukaan laut global. Beberapa tahun yang lalu saya berada di Belanda, dan mencoba meyakinkan penduduk setempat bahwa mereka tidak perlu terlalu khawatir tentang pencairan lapisan es di Greenland daripada di Antartika. Tetapi ini tidak dirasakan. Ketika saya memberi kuliah, orang-orang hanya menggelengkan kepala. Mereka tidak percaya ketika saya menunjukkan lingkaran-lingkaran ini di sekitar lapisan es Greenland yang mencair, yang menunjukkan daerah di mana permukaan laut akan turun. Intuisi kami didasarkan pada berjalan di sepanjang pantai atau menggunakan keran air. Itu tidak didasarkan pada pemikiran tentang apa yang akan terjadi ketika salah satu lapisan es utama mencair.
Lapisan es yang meleleh mempengaruhi permukaan laut dalam dua cara. Penurunan tarikan gravitasi menurunkan permukaan laut di dekat perisai. Pada saat yang sama, air yang mengalir ke laut meningkatkannya. Jadi jika lapisan es Greenland jatuh ke laut, air yang meleleh akan sangat meningkatkan permukaan laut. Tetapi negara-negara terdekat akan mencatat penurunan level.Mengapa Anda yakin bahwa gletser di planet ini, termasuk penutup kutub, akan terus mencair?Salah satu cara untuk memahami ke mana dunia pemanasan kita pergi adalah mengusir model iklim. Cara lain adalah melihat ke masa lalu dan bertanya apa yang dilakukan lapisan es saat terakhir suhunya sama atau sedikit lebih tinggi. Sekarang kita berada dalam periode antara yang hangat antara siklus glasial. Jika orang tidak menghangatkan iklim, Bumi harus bersiap untuk masuknya
zaman es berikutnya di masa depan. Periode interglasial terakhir sebelum ini adalah sekitar 120.000 tahun yang lalu. Tentu saja, 120.000 tahun yang lalu, orang tidak memiliki dampak pada iklim. Itu adalah variabilitas iklim alami.
Bagaimana lapisan es berperilaku terakhir kali iklim begitu hangat?Terakhir kali, ketika sehangat sekarang, lapisan es, yang kami anggap stabil, menghilang, meskipun tidak cepat. Jadi mengapa kita mengharapkan sesuatu yang lain dalam beberapa ratus atau ribuan tahun ke depan? Tidak ada alasan untuk ini, kecuali kita melakukan sesuatu untuk membalikkan proses.
Oke, katakanlah kita berharap pemanasan mencairkan lapisan es dan menaikkan permukaan laut. Tetapi di mana bukti bahwa kita menyaksikan proses ini hari ini?Perubahan permukaan laut rata-rata di abad ke-20 adalah 1,2 mm per tahun. Selama 20 tahun terakhir, kami melihat perubahan rata-rata 3 mm per tahun - peningkatan 2,5 kali relatif terhadap abad XX. Argumen yang sangat bagus untuk skeptis yang mengklaim bahwa tidak ada yang berubah atau tidak ada yang semakin buruk. Sudah semakin buruk. Dan jika Anda melihat masa lalu selama ribuan tahun, Anda akan menemukan banyak alat yang praktis. Rekaman gerhana, atau akuarium Romawi.
Apa yang bisa dikatakan akuarium Romawi tentang permukaan laut?Pada masa
Octavianus Augustus, orang -orang kaya Roma membangun tangki ikan. Para nelayan datang dengan sebuah tangkapan, dan meletakkannya di sana sehingga ikan itu segar ketika mereka akan memakannya - orang-orang Romawi ingin menjaga ikan itu hidup selama beberapa hari atau minggu. Bangsa Romawi adalah insinyur, jadi mereka membangun tank-tank ini dengan sangat tepat sesuai dengan permukaan laut. Diperlukan agar dinding tidak terlalu rendah, karena pada saat air pasang, ikan dapat berenang menjauh, dan tidak terlalu tinggi, sehingga ombak memperbarui air di akuarium.
Kurt Lambek, seorang profesor di Universitas Nasional Australia, menyadari bahwa dengan mempelajari permukaan laut saat ini dibandingkan dengan ketinggian dinding akuarium ini, dapat dikatakan bagaimana permukaan laut telah berubah selama 2500 tahun terakhir. Jika permukaan laut dalam 2500 tahun terakhir akan naik pada tingkat di mana ia naik pada abad XX, akuarium ini akan 4 meter di bawah air - dan saya dapat meyakinkan Anda bahwa ini tidak terjadi. Mereka bisa dilihat. Anda dapat berjalan di sepanjang pantai, dan mereka dapat dilihat dari sana. Ini menunjukkan bahwa permukaan laut tidak bisa naik dengan kecepatan yang kita lihat di abad ke-20 untuk waktu yang lama. Permukaan laut selama 2500 tahun terakhir belum meningkat sebanyak lebih dari abad ke-20.
Dan apa yang bisa diceritakan oleh catatan-catatan gerhana dari Babilonia 2500 tahun yang lalu tentang perubahan iklim?Anda dapat mempelajari catatan-catatan ini dan mengatakan dengan pasti pada titik gerhana tercatat di Babel. Kemudian Anda dapat membuat perhitungan dan mengatakan kapan gerhana ini akan terjadi jika kecepatan rotasi Bumi saat ini tidak berubah sejak saat itu. Dan ini bisa dilakukan untuk catatan gerhana Yunani, Arab, Babilonia, Cina - seperti yang dilakukan profesor Inggris F. Richard Stevenson. Dia membangun sebuah meja, seperti ilmuwan lain sebelumnya, dengan sejumlah besar gerhana serupa, dan menunjukkan perlambatan kecepatan rotasi Bumi yang terlihat jelas selama beberapa ribu tahun terakhir. Misalkan Anda disinkronkan dua jam 2500 tahun yang lalu. Beberapa menghitung waktu secara akurat, sementara yang lain terhubung ke Bumi, memperlambat rotasi. Lebih dari 2500 tahun, mereka akan tidak sinkron selama 4 jam. Ini adalah perlambatan. Karena itu, kita tahu bahwa kecepatan rotasi Bumi telah melambat selama 2500 tahun terakhir. Tapi kami tidak akan memprediksi perlambatan Bumi.
Dan mengapa rotasi bumi harus melambat sama sekali?Baru-baru ini saya menerbitkan di Science Advances sebuah makalah tentang "
teka-teki Munch ." Kami telah menunjukkan bahwa ini disebabkan oleh tiga alasan berbeda. Salah satunya adalah hamburan pasang surut. Pasang surut menghantam pantai, menghilangkan energi, dan karena berbagai alasan memperlambat rotasi Bumi. Alasan lain adalah interaksi yang agak halus antara inti besi dan mantel batu di Bumi, yang berfungsi memperlambat kecepatan rotasi yang kita amati saat berada di permukaan planet ini.
Apakah ini seperti gesekan di gir mobil? Apakah ini terhubung dengan interaksi kental dari bagian internal dan eksternal planet ini?Ini bukan gesekan, tetapi sangat dekat dengan itu. Faktanya adalah bahwa kita memiliki satu cairan bergerak di sekitar cairan lain, hanya dengan kecepatan yang berbeda. Jika mereka tidak sinkron, kecepatan mereka saling mempengaruhi. Tapi, ya, Anda benar mengatakan bahwa ada hubungan di antara mereka.
Ini adalah efek kedua. Ada pasang tinggi dan apa yang oleh ahli geofisika disebut perkawinan inti dan mantel. Kedua efek dapat diprediksi dengan cukup akurat, tetapi satu faktor lagi tetap - dikaitkan dengan zaman es, dan kami juga memodelkannya. Artinya, kita mendapatkan hamburan pasang surut, pasangan inti dan kerak, dan menambahkan efek zaman es, di mana saya adalah seorang ahli. Dan, lihat: kita menambahkan ketiga efek ini bersama-sama dan menghitung dengan tepat pelambatan empat jam yang kita dapatkan dalam kenyataan.
Apa efek dari zaman es?Bumi semakin dekat dengan bola. 20.000 tahun yang lalu ada lebih banyak es di kutub. Ketika ada es di kutub, mereka memeras bumi dari kedua kutub, dan itu rata. Ketika tutupnya meleleh, planet yang rata mulai mengembalikan bentuk, menjadi lebih dekat ke bola, sehingga kecepatan rotasi kita akan meningkat - seperti balerina atau skater. Koreksi dari zaman es memberikan peningkatan kecepatan rotasi.
Ternyata ketiga faktor ini - pasangan inti dan mantel, pemulihan kutub setelah es, dan dispersi pasut - menjelaskan perubahan kecepatan Bumi hingga abad ke-20. Apa yang terjadi hari ini?Kita perlu mengambil model zaman es yang sama dan menyesuaikannya dengan mempertimbangkan perputaran Bumi pada abad ke-20. Setelah melakukan ini, kami mendapatkan perbedaan, yang belum dapat kami jelaskan. Karena itu, kami katakan - yah, mungkin ini disebabkan oleh mencairnya tutup kutub atau gletser.
Anda perlu mengambil laporan terbaru dari Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (
IPCC ), dan melihat perhitungan untuk pencairan gletser gunung. Mereka mengatakan bahwa pada abad XX lapisan es tidak terlalu berubah. Mereka mulai mencair secara aktif hanya dalam 20 tahun terakhir, tetapi gletser, pada prinsipnya, menghilang sepanjang abad XX. Kami mengambil perhitungan leleh dari IPCC, menghitung efeknya pada rotasi - mereka harus memperlambat rotasi Bumi, seperti pada contoh skater - dan membandingkannya dengan pengamatan yang dikoreksi untuk zaman es.
Ternyata air mengalir dari gletser, dan memperlambat rotasi Bumi, seolah-olah skater itu merentangkan tangannya?Ya Gletser terutama terletak di dekat sumbu. Mereka terletak di dekat kutub Utara dan Selatan, tetapi sebagian besar air laut tidak. Dengan kata lain, kita mengambil gletser di garis lintang tinggi, seperti Alaska dan Patagonia, mencair, menyebar di planet ini. Secara umum, air mengalir ke ekuator, karena bahan dari kutub bergerak ke lautan.
Artinya, pencairan gletser dan tutup kutub memindahkan massa air ke ekuator?Ya Tentu saja, lautan ada di mana-mana, tetapi jika Anda memindahkan es dari garis lintang tinggi ke lautan, Anda menambahkan massa di ekuator dan mengambilnya dari daerah kutub, dan ini akan memperlambat rotasi. Kami membuat perhitungan seperti itu. Kami juga menghitung bagaimana gletser ini akan mempengaruhi orientasi kutub. Dalam kedua kasus, perhitungan kami persis bertepatan dengan pengamatan astronomi dan satelit yang dikoreksi untuk zaman es.
Dalam sebuah karya baru-baru ini, kami menunjukkan bahwa data rotasi saat ini setelah koreksi untuk zaman es tetap satu ketidakcocokan, dan itu adalah persis apa yang seharusnya, jika Anda percaya pendapat para ilmuwan tentang bagaimana es mencair di abad XX.
Dengan sejumlah tahapan, umumnya mengejutkan bahwa perhitungannya dilakukan bersamaan.Ini adalah cara yang sangat berbeda untuk menunjukkan pencairan lapisan es. Dan itu sangat bagus, karena jika Anda melihat Greenland dan berkata: "Oh, es mencair di sektor selatan, Anda dapat melihat penurunan kuantitasnya", maka tidak diketahui apa yang terjadi di utara. Tidak mungkin untuk membangun gambaran integral yang baik dari seluruh lapisan es Greenland. Tetapi rotasi tidak masalah apakah itu selatan atau utara, itu hanya bergantung pada seberapa banyak massa bergerak dari Greenland ke lautan. Oleh karena itu, rotasi memberikan, seperti yang dikatakan para ilmuwan, ukuran integral elegan dari keseimbangan massa es di kutub.
Apa yang mengilhami Anda untuk menjadi seorang ilmuwan?Di keluarga saya, selalu ada lebih banyak pembicaraan tentang sejarah Renaisans daripada tentang sains. Saya satu-satunya ilmuwan dalam keluarga. Saya mengambil ilmu teknik, program fisika teknik. Pada tahun ketiga saya, saya menghadiri kursus tentang lempeng tektonik, dan berpikir: "Wow!" Dan karya pertama saya - itu adalah gagasan kurator saya - adalah sebuah artikel tentang penyebab banjir di Amerika Utara bagian barat dari 50 hingga 80 juta tahun yang lalu. Itu sangat menarik. Anda belajar di institut, dan Anda sudah menerbitkan sebuah karya yang menjelaskan mengapa Amerika Utara berada di bawah air, atau lebih tepatnya, bagian baratnya.
Dan mengapa?Ada yang mengatakan bahwa semuanya karena es, karena perubahan volumenya. Lebih sering, orang percaya bahwa ini disebabkan oleh perubahan dalam tingkat terjadinya lempeng tektonik. Tetapi dalam pekerjaan saya, yang saya tulis bersama rekan-rekan, kami menunjukkan bahwa banjir benua semacam itu biasanya tidak terjadi karena perubahan permukaan laut. Ini adalah hasil dari gerakan vertikal benua, reaksi terhadap kekuatan yang mengendalikan lempeng tektonik, dan menggerakkan benua ke atas dan ke bawah.
Banyak hasil karya Anda tampak abstrak dan berlawanan dengan intuisi. Apakah itu terjadi secara kebetulan?Dalam ilmu kami, ada banyak masalah menarik yang bisa Anda lihat dengan mata kepala sendiri. Tapi mata bisa menipu. Richard Feynman, ahli fisika hebat, terkadang memulai kuliahnya tentang fisika, menunjukkan betapa banyak yang dapat dilakukan dalam satu intuisi. Mereka dapat melakukan beberapa hal secara intuitif murni, dan mendapatkan jawaban yang benar. Dan kemudian dia memberi mereka beberapa contoh yang berlawanan dengan intuisi. Dan dia berkata, “Karena itulah fisika diperlukan. Anda perlu memahami kapan intuisi Anda mungkin tidak berfungsi. " Saya seorang pengikut Feynman. Beberapa hal dapat dijelaskan, tetapi ilmuwan akan selalu dihadapkan pada hal-hal yang tidak sesuai dengan intuisi. Berdasarkan pengalaman sehari-hari menggunakan bak mandi, Anda tidak akan mengerti bahwa ketinggian air di dekat gletser turun. Perlu menarik sesuatu yang lebih; dalam hal ini, pergeseran gravitasi Newton kedua. Sangatlah penting untuk menarik fisika, jika tidak maka tidak akan pernah bisa dijelaskan.
Bagaimana tebakan tak terduga datang kepada Anda?Saya pikir beberapa ilmuwan akan tidak setuju dengan saya, tetapi saya percaya bahwa Anda hanya perlu memberi diri Anda waktu untuk berpikir. Seorang ilmuwan membutuhkan beberapa kesempatan untuk merenungkan fakta. Saya sangat merekomendasikan agar siswa saya memperoleh minat lain, karena cara terbaik untuk meluangkan waktu untuk refleksi adalah dengan mengambil jeda dalam sains. Itu terjadi pada saya bahwa dalam model saya, saya melihat sesuatu yang belum pernah saya lihat sebelumnya, dan berpikir: "Ya, seorang ilmuwan yang baik tidak akan pernah meninggalkannya seperti itu." Seorang ilmuwan yang baik menggigitnya pada saat-saat seperti itu dan mengajukan pertanyaan seperti: "Mengapa saya melihat ini?" Melihat sesuatu yang tidak terduga adalah salah satu imbalan dari melakukan sains.