V historii Země byla období, kdy byly úrovně atmosférického CO2 vyšší než v současnosti. Kupodivu i v některých takových obdobích zažila planeta rozsáhla zalednění. Je to v rozporu s oteplujícím vlivem CO2? Ne, a to z jednoho prostého důvodu. CO2 není jedinou příčinou změny klimatu. K porozumění klimatu v minulosti potřebujeme do úvahy zahrnout i další vnější vlivy, kterým se klima podřizuje. Jedna studie dala dohromady 490 proxy záznamů za účelem rekonstrukce hodnotové křivky CO2 v uplynulých 540 milionech let. (Royer 2006). Toto období je známé jako fanerozoikum.

Graf 1: Atmosférický CO2 během fanerozoika. Přerušovaná čára naznačuje odhad modelu uhlíkového cyklu GEOCARB. Šedě je vyznačeno rozmezí nejistoty. Plná čára je vyhlazenou reprezentací proxy záznamů (Royer 2006) (podrobnější graf viz zde).

Hladiny atmosférického CO2 dosahovaly v daleké minulosti pozoruhodných hodnot. Pravděpodobně vyvrcholily hodnotou 5000 ppm v pozdním ordoviku asi před 440 miliony lety. Nicméně když se vydáme zpátky do minulosti, znamená to i klesající sluneční aktivitu. V raném fanerozoiku byl sluneční výkon zhruba o 4 % menší než ten dnešní. Kombinace účinku CO2 a proměn Slunce je zobrazena v grafu č. 2. Období rozsáhlého zalednění jsou na obrázku vyznačena šedivými pruhy.

Graf 2: Kombinace radiačního působení CO2 a Slunce ve fanerozoiku. Hodnoty jsou vyjádřeny relativně k preindustriálním podmínkám (CO2 = 280 ppm; sluneční záření = 342 W/m²). Tmavě šedé pruhy odpovídají obdobím, pro něž jsou silné důkazy o existenci velmi rozlehlých oblastí zalednění.

Období s nízkou hladinou CO2 se kryjí s obdobími rozsáhlého zalednění (až na jednu výjimku diskutovanou níže). To vede ke konceptu „ledového CO2-prahu“ – hladině CO2, která je potřebná k zahájení zaledňování. Když je Slunce méně aktivní, „ledový práh“ je mnohem vyšší. Zatímco pro dnešní Zemi se odhaduje na 500 ppm, je příslušná hodnota v pozdním ordoviku (před 450 miliony lety) 3000 ppm.

Až donedávna se myslelo, že koncentrace CO2 v pozdním ordoviku byly mnohem vyšší než 3000 ppm, což bylo problematické z hlediska zalednění v té době. Údaje o množství CO2 v pozdním ordoviku jsou vzácné, až na jeden referenční bod z proxy záznamů, který je blízký danému období – 5600 ppm. Vzhledem k tomu, že sluneční výkon byl asi o 4 % nižší než v současnosti, musela by hodnota CO2 klesnout na 3000 ppm, aby došlo k zalednění. Mohlo ale množství CO2 klesnout tak hluboko? Vzhledem k nevalnému časovému rozlišení údajů o hladinách CO2 neumožňovala data jasné závěry.

Na tuto problematiku může více světla vrhnout výzkum zabývající se izotopy stroncia ve vrstvách sedimentů (Young 2009). Zvětrávání odstraňuje z atmosféry CO2. Tento proces také vytváří konkrétní izotop stroncia, který je spláchnut do řek a přes ně se dostane do oceánů. Poměr izotopů stroncia v sedimentárních vrstvách může být využit k vytvoření proxy záznamů intenzity zvětrávání kontinentů. Záznam stroncia ukazuje, že kolem poloviny ordoviku byla činnost zvětrávání zvýšená, což vedlo k nárůstu spotřeby CO2. Ta byla nicméně vyrovnána zvýšenými vulkanickými emisemi přidávajícími CO2 do atmosféry. Asi před 446 miliony lety vulkanická aktivita klesla, zatímco silné zvětrávání pokračovalo. To zapříčinilo pokles hodnot CO2 pod 3000 ppm, čímž začalo ochlazování. Z toho vyplývá, že v pozdním ordoviku byl příčinou zalednění pokles koncentrace CO2.

Vidíme tedy, že při srovnání současného klimatu s obdobím před 500 miliony lety je třeba vzít v úvahu, že Slunce mělo nižší výkon než dnes. A co období, které je nám bližší? Nejbližší období, kdy koncentrace CO2 byly tak vysoké jako dnes (okolo 400 ppm), bylo asi před 15 miliony lety, během středního miocénu. Jak v té době vypadalo klima? Globální teploty byly o 3 až 6 kelvinů vyšší než dnes. Hladina moře byla cca o 23 až 37 metrů výše než v současnosti. V Arktidě neexistoval žádný trvalý ledový pokryv, na Antarktidě a v Grónsku bylo jen velmi málo ledu. Těsné spojení mezi CO2 a klimatem vede autora k tomuto závěru: „geologické zkoumání, které nám poskytuje poznatky o posledních 20 milionech let, významně podporuje teorii, že oxid uhličitý představuje důležitého aktéra změny klimatu během celé historie Země.“ (Tripati 2009).

Pokud by odborníci na klima tvrdili, že CO2 je jediná příčina proměn klimatu, potom by mohlo být vysvětlení vysokých hladin CO2 v dobách zalednění problematické. Každý vědec zabývající se klimatem vám však řekne, že CO2 není jedinou příčinou změny klimatu. Nejlépe to vyjádřila klimatoložka Dana Rover: „geologické záznamy obsahují pokladnici alternativních Zemí, která vědcům umožňuje studovat, jak různé komponenty Země odpovídají na řadu klimatických působení.“ Někdejší období zvýšeného obsahu CO2 nejsou v rozporu s tvrzením, že CO2 zvyšuje globální teploty. Naopak potvrzuje úzkou spojitost mezi CO2 a klimatem.

(Přeložila Žaneta Ondroušková, upravil a zveřejnil J. Hollan; doplňující informace a diskusi viz anglický originál.)