Koncentracija CO2 v ozračju zaostaja za temperaturnim potekom – kaj to pomeni?

Kaj pravi znanost...

Povod za prehod iz ledene dobe v medledeno dobo ni ogljikov dioksid, temveč spremembe v Zemljini orbiti. Prvotno segrevanje povzroči, da oceani v ozračje oddajajo CO₂. Dodatni ogljikov dioksid okrepi ogrevanje in se razprši po ozračju. S tem se segrevanje razširi na ves planet. Ogljikov dioksid torej povzroča segrevanje in obratno – naraščajoča temperatura povzroča dvig CO₂.

V zadnjega pol milijona let se je podnebje periodično spreminjalo od dolgih ledenih dob do kratkih vmesnih otoplitev, medledenih dob. Zračna koncentracija ogljikovega dioksida je tesno sledila temu nihanju. Ko se je Antarktika ogrela do 10 °C, se je koncentracija CO₂ povečala za 80 do 100 delcev na milijon. Podrobnejši pogled pa razkrije, da je potek CO₂ za temperaturo zaostajal za okoli 1000 let. Čeprav je bilo to dejstvno napovedano že pred dvema desetletjema (Lorius, 1990), še vedno preseneča in zmede marsikoga. Ali segrevanje povzroči dvig vsebnosti CO₂ v ozračju ali je ravno nasprotno? Pravilen odgovor je oboje.

Slika 1. Časovni potek koncentracije ogljikovega dioksida (Petit, 2000) in temperature (Barnola, 2003) na podlagi ledenih vzorcev z Vostoka na Antarktiki.

Medledena obdobja se vrstijo približno vsakih 100.000 let. To pripisujemo Milankovičevim ciklom, ki izvirajo iz sprememb v Zemljini orbiti. Poznamo tri glavne spremembe v Zemljini orbiti. Oblika tirnice okoli Sonca (ekscentričnost) je bolj ali manj sploščena elipsa. Zemljina os je glede na ravnino kroženja nagnjena za okoli 23°, a se ta kot spreminja med 22,5° in 24,5°. Os vrtenja Zemlja opleta glede na nebesno ozadje – to imenujemo precesija. Včasih os kaže proti Severnici (kot v današnjih časih), spet drugič recimo proti zvezdi Vegi.

Slika 2. Glavni trije orbitalni dejavniki. Ekscentričnost: sprememba v obliki Zemljine orbite. Nagib osi: sprememba kota med osjo vrtenja in kroženja okoli Sonca. Precesija: vrtenje Zemljine osi glede na nebesno ozadje.

Skupen učinek orbitalnih ciklov povzroča počasne spremembe v količini sončnega sevanja, ki doseže Zemljo v različnih letnih časih, posebej na visokih geografskih širinah. Tako je na primer okoli 18.000 let nazaj prišlo do povečanja sončnega obseva južne poloble v spomladanskem času. Sprememba je povzročila umik Antarktičnega morskega ledu in taljenje ledenikov na južni polobli (Shemesh, 2002). Izguba ledu je pomenila pozitivno povratno zanko, saj manjša količina ledu pomeni zmanjšan odboj sončne svetlobe nazaj v vesolje (zmanjšan albedo). Opisana pozitivna povratna zanka je okrepila prvotno segrevanje.

Ko se Južni ocean ogreje, topnost CO₂ v vodi upade (Martin, 2005). Ocean posledično odda več CO₂ v ozračje. Mehanizem, kako globok ocean izloča CO₂, še ni povsem znan, domnevamo pa, da je povezan z navpičnim mešanjem morske vode (Toggweiler, 1999). Proces poteka okoli 800 do 1000 let, torej je možno zaznati dvig koncentracije CO₂ šele okoli 1000 let po začetnem ogrevanju (Monnin, 2001; Mudelsee, 2001).

Izhajanje CO₂ iz oceanov ima več posledic. Povečana koncentracija CO₂ v ozračju okrepi začetno segrevanje. Relativno šibki dejavniki Milankovičevega cikla so nezadostni za razlago dramatične temperaturne spremembe, ki podnebje pripelje iz ledene dobe v medledeno obdobje. Ojačevalni učinek, ki ga ima CO₂ na segrevanje pa je skladen z opaženim temperaturnim dvigom.

Ogljikov dioksid iz Južnega oceana se razprši po ozračju in s tem ponese ogrevanje proti severu (Cuffey, 2001). V morskih sedimentih tropskega pasu je zabeleženo segrevanje okoli 1000 let po segretju Antarktike – v približno istem času, ko se je dvignila zračna koncentracija CO2 (Stott, 2007). Ledeni vzorci z Grenlandije kažejo, da je segrevanje na severni polobli zaostalo za dvigom koncentracije CO2 na Antarktiki (Caillon, 2003).

Trditev, da časovni zamik v poteku koncentracije CO₂ ovrže njegov ogrevalni učinek, pomeni pomanjkanje razumevanja procesov, ki vodijo Milankovičeve cikle. Pregled recenziranih raziskav o preteklih obdobjih deglaciacije kaže sledeče:

• Konca poledenitve ne sproži CO₂, temveč orbitalni cikli,
• CO₂ okrepi segrevanje, ki ga  zgolj z orbitalnimi cikli ne moremo razložiti,
• CO₂ razširi segrevanje na ves planet.