W ostatnich latach tematami badań wielu naukowców są zmiany klimatu. W skali historii Ziemi, czas prowadzonych badań i obserwacji zmian klimatu przez człowieka nie stanowi nawet promila. Społeczeństwo dzisiejsze zmiany klimatu postrzega jedynie jako działanie człowieka poprzez emisję dwutlenku węgla, ale czy tak jest naprawdę? Zawartość dwutlenku węgla w atmosferze bada się od około 200 lat i rzeczywiście w ciągu ostatnich 50 lat zanotowano wzrost jego obecności o 70%, co powinno być powodem do niepokoju ze względu na rozwijający się stale przemysł. Najnowsze badania udowadniają, iż globalne ocieplenia miały miejsce także w przeszłości.

Poprzez badanie rdzeni wiertniczych osadów lub lodowców, naukowcy mają możliwość odtworzenie historii Ziemi, także związanej z globalnymi ociepleniami. W plejstocenie nie było oczywiście fabryk, samochodów spalinowych oraz ogromnych aglomeracji, lecz w tym okresie (również jak w innych okresach) zaobserwowano wzmianki, że takie zmiany miały miejsce. Na środowisko przyrodnicze plejstocenu istotny wpływ miały m.in. zmiany parametrów orbitalnych Ziemi, promieniowanie słoneczne, zasięg lodu morskiego, fluktuacje poziomu dwutlenku węgla w atmosferze, cyrkulacja termohalinowa, a także wahania temperatury powierzchniowych warstw oceanu.

W osadach morskich oraz w rdzeniach lodowych zachował się zapis zmian orbity ziemskiej o określonych cyklach. Opublikowane przez badaczy krzywe przedstawiające zapis zmian globalnego występowania lodu morskiego dla ostatnich 5 milionów lat, ujawniły ścisłą korelację izotopów tlenu z bentosowych otwornic z cyklami nachylenia osi ziemskiej do płaszczyzny ekliptyki. Naukowcy stwierdzili również, że okresowość przechodzenia z glacjałów (zlodowaceń) do interglacjałów (okresów pomiędzy zlodowaceniami) w plejstocenie miały ścisły związek z nachyleniem osi Ziemi. Badania udowodniły, że około 900 tys lat temu, podczas ekspansji lodu morskiego, parametry orbitalne przeszły reorganizację na wielką skalę przedłużając cykliczność glacjalno-interglacjalną z 41 tys lat do 100 tys lat. Wydarzenia te wpływały m.in. na sekwestrację CO2 oraz miąższość pokrywy lodowej na lądzie (co ma duże znaczenie w dzisiejszej geotechnice ze względu na konsolidację gruntu). Okresy interglacjalne cechowały się ekstremalnymi temperaturami przekraczającymi współczesną średnią roczną o 2-3 °C.

Istotny wpływ na zmiany klimatyczne miały również wahania poziomu CO2 w atmosferze. Według analizy pęcherzyków powietrza zamkniętych w antarktycznych rdzeniach lodowych wykazały silną zależność między CO2, a temperaturą powietrza oraz ilością lodu morskiego. Niska zawartość CO2 w atmosferze miała związek ze spowolnieniem wymiany wód głębi oceanicznych oraz m.in. przemieszczeniem na północ cyrkulacji zachodnich wiatrów wokół obszaru antarktycznego lub fitoplankton pochłaniający od 30 do 50 ppm CO2. Wyższe wartości temperatur powietrza wpłynęły na sukcesję zoo- i fitoplanktonu. Na miejsce dominujących organizmów krzemionkowych namnażały się wapienne (otwornice), w skutek czego przy intensywnej wymianie wód głębinowych i silnych wiatrach w rejonie arktyki, do atmosfery były uwalniane większe ilości CO2 prowadzące do ocieplania klimatu.

Jednym ze znaczących wydarzeń w okresie plejstocenu było również wydarzenie “MID-BRUNHES” datowane na ok. 430 tys lat BP. W okresie tego zdarzenia trwał globalny przyrost masy lodu, a klimat strefy równikowej i południowego Atlantyku cechował się wyższymi (interglacjalnymi) temperaturami niż półkula północna. Nagle klimat się ocieplił, co spowodowało topnienie czap lodowych i lodu morskiego, co doprowadziło do katastrofalnego wzrostu poziomu oceanu (w ciągu kilku tysięcy lat poziom morza ze 140 m poniżej dzisiejszego, podniósł się o 160 m). Przyczyny tego zjawiska nie są dokładnie znane, lecz istnieją powody do tłumaczenia tego zjawiska zaburzeniem w orbitalnym cyklu ekscentryczności i peturbacji mechanizmów klimatologicznych.

Według teorii Milankovicicia cykl glacjalno-interglacjalny trwa średnio 100 tys lat oraz pokrywa się z cyklem zmian mimośrodu orbity ziemskiej. Na około 90 tys lat zlodowacenia przypada około 10 tys lat ocieplenia. W trakcie ostatniego miliona lat cykl ten się powtarza z pewnymi wyjątkami. Na przykład interglacjał, w którym żyjemy trwa już 11 700 lat, a nasza Planeta znajduje się w peryhelium zimą, co sprzyja powstaniu pokryw lodowych, a mimo to nie zanosi się, aby okres ten zbliżał się ku końcowi. Przyczyną wydłużenia się interglacjałów w przeszłości były także konfiguracje ekscentryczności, nachylenia oraz precesji osi Ziemi. Wydarzenia te wpływały na wydłużenie utrzymywania się średnich cieplejszych temperatur i niepowstawanie pokryw lądolodów. W dzisiejszych czasach mamy podobną sytuację. Należy pamiętać, że zmiany klimatyczne są zależne od wielu czynników, nawet takich jak kolizje płyt litosfery, zamykanie przesmyków górskich, zmiany konfiguracji oceanów, wybuchy wulkanów, a człowiek jest jedynie jedną z układanek.

Literatura

Kotrys, Bartosz. “Czynniki zmian klimatycznych w środkowym i górnym plejstocenie–ich zapis geologiczny w osadach Oceanu Południowego oraz rdzeniach lodowych.” Przegląd Geologiczny 64.1 (2016): 35-42.

Hrynowiecka, Anna. “Przyczyny i mechanizmy zmian klimatu w plejstocenie: state of art.” Przegląd Geologiczny 64.1 (2016).