Ocieplenie klimatyczne nie zawsze miało związek z dwutlenkiem węgla?

Walczymy o redukcję emisji CO2, ponieważ ma ona bezpośredni wpływ na klimat. Jednakże czy zawsze tak było? Eksperci twierdzą, że 13 mln lat temu nasza Planeta oraz Ocean Spokojny były o wiele cieplejsze niż teraz i to mimo niskiego stężenia dwutlenku węgla w atmosferze. Wszystko wyjaśnić mogą ruchy tektoniczne oraz głębokość termokliny. Aby ograniczyć aktualne ocieplenie klimatyczne władze, firmy oraz pojedynczy obywatele podejmują różne działania, które mają zredukować do minimum ilość CO2 wyrzucanego do atmosfery.

Wszystkie te wysiłki są potrzebne, gdyż istnieje bardzo silny związek między stężeniem atmosferycznym gazów cieplarnianych a naszym aktualnym klimatem.

Jonathan LaRiviere, którym kierowała dr Ana Christina Ravelo z UCSC (University of California w Santa Cruz), właśnie opublikował swoje badanie w przeglądzie naukowym Nature. W badaniu tym naukowiec udowadnia, że taki związek nie zawsze istniał, albowiem w górnym miocenie, 5 mln – 13 mln lat temu, nasza planeta była cieplejsza niż dziś, ale w atmosferze było mniej CO2.

Klimat oraz stężenie dwutlenku węgla atmosferycznego nie szły ze sobą w parze. Bliski związek między tymi dwoma czynnikami miał powstać 5 mln lat temu w następstwie poważnych zmian, czyli przemieszczenia kontynentów. Wpłynęło to na cyrkulację prądów oceanicznych oraz na głębokość termokliny w oceanach.

Klimat niewrażliwy na CO2

Rezultaty tego badania opierają się na informacjach geologicznych. Odpowiedź pomogły znaleźć osady morskie, które pobrano dzięki trzykrotnemu głębokiemu rdzeniowaniu dna Pacyfiku Północnego. Rdzeniowanie przeprowadzono z pokładu statku Joides Resolution.

Pobrane w ten sposób mikroskamieniałości zostały przeanalizowane w celu określenia ich poziomu nienasyconych alkenonów, a tym samym oszacowania temperatury wód powierzchniowych w tym oceanie, w ciągu ostatnich 13 milionów lat.

Okazało się, że temperatura była wyjątkowo wysoka w okresie górnego miocenu, czyli 5 mln – 13 mln lat temu. Była ona wyższa od aktualnej temperatury o ok. 5 – 8 stopni Celsjusza, podczas gdy stężenie CO2 atmosferycznego było równe stężeniu mierzonemu przed erą przemysłową (ok. 280 części na milion, ang. parts per million, ppm).

Jednakże, ta potężna masa wody schładzała się nieprzerwanie z kilkoma gwałtownymi spadkami temeratury, przede wszystkim pod koniec miocenu górnego i na począku pliocenu, czyli ok. 5 mln lat temu.

A jednak, stężenie atmosferyczne CO2 wzrastało w trakcie tej zupełnie nowej epoki geologicznej (350 ppm). Na przykład, temperatura powierzchniowa oceanu spadła o 8 stopni. Skąd więc bierze się aktualna wrażliwość naszego klimatu na dwutlenek węgla?

Jak uważają autorzy badania, chodzi o tektonikę płyt. W miocenie, kontynenty nie zajmowały jeszcze swojej aktualnej pozycji - obydwie Ameryki było odseparowane, a cieśnina Beringa była zamknięta. Prądy oceaniczne krążyły więc zupełnie inaczej.

Stałe lądy na naszym globie osiągnęły swoją aktualną pozycję na początku pliocenu, w momencie, kiedy obserwowano spadek temperatur. Jednakże, modele nie ustaliły bezpośredniego powiązania między wrażliwością klimatu a położeniem kontynentów. Natomiast, znalazły powiązanie z głębokością termokliny.

Głębokość termokliny w Pacyfiku (termoklina inaczej zwana jest też metalimnionem; jest to warstwa wody, w której następuje szybka zmiana temperatury wraz ze wzrostem głębokości), była większa, kiedy istniał morski korytarz Ameryki Centralnej (CAS, Central American Seaway).

Kiedy zaś obydwie Ameryki zbliżały się do siebie, głębokość termokliny również się zmniejszała. Informacje te potwierdzono dzięki analizom izotopu 18O, zawartego w muszlach otwornic oraz promienic żyjących w ciągu tych "ostatnich" 13 000 000 lat.

Okazuje się, że położenie tej granicy termicznej miało wielkie znaczenie dla klimatu. W rzeczywistości, miała ona odegrać znaczącą rolę dla wielu zjawisk zachodzących na powierzchni oceanów.

Głęboka termoklina przekłada się na potężne parowanie wody, a para wodna ma wpływ na ocieplenie klimatyczne i to znacznie większy niż wpływ CO2.

Głęboka termoklina to również inna dystrybucja chmur, co może oczywiście modyfikować efekt albedo, tym samym sprzyjając wzrostowi temperatur. Teoria ta wyjaśnia dlaczego Ziemia była gorąca i to mimo braku wysokich stężeń gazów cieplarnianych.

Wzrost termokliny miał więc progresywnie zmniejszać znaczenie tych dwóch czynników, w ten sposób sprawiając, że klimat stał się wrażliwy na skutki obecności CO2 w atmosferze od początków pliocenu.

Wszystkie te hipotezy mają sens w kontekście naukowym, jednakże wymagają jeszcze potwierdzenia w dalszych badaniach.