За последние полмиллиона лет климат проходил через длительные периоды оледенений, регулярно прерываемые короткими теплыми периодами межледниковья. Атмосферный СО2 хорошо соответствует этому циклу, возрастая примерно на 80-100 частей на миллион при потеплении Антарктики на 10° С. Однако при ближайшем рассмотрении можно видеть, что СО2 в действительности следует за изменением температуры с запаздыванием около 1000 лет. Хотя этот результат и был предсказан двадцать лет назад (Lorius 1990), он все еще удивляет и приводит в замешательство многих . Так это потепление вызывает рост СО2, или наоборот? В действительности верно и то, и другое.

Рис. 1  Концентрации диоксида углерода (Petit 2000) и изменения температуры (Barnola 2003). Данные из кернов льда со станции "Восток"

Межледниковья происходят примерно раз в 100000 лет. Это называется циклом Миланковича, причиной служат изменения орбиты Земли. Есть три главных вида изменений земной орбиты. Форма земной орбиты вокруг Солнца (эксцентриситет) меняется от эллипса к окружности. Земная ось по отношению к Солнцу наклонена примерно на 23°. Этот наклон колеблется между 22,5° и 24,5° (наклонение) При вращении Земли вокруг своей оси, направление этой оси смещается от Полярной звезды к Веге (прецессия)

Рис. 2 Три основных изменения орбиты. Эксцентриситет: изменение формы земной орбиты. Наклонение: изменение наклона оси вращения Земли. Прецессия: колебание оси вращения Земли.

 Результирующим эффектом этих орбитальных циклов является изменение количества солнечного света, падающего на Землю в различные времена года, особенно в высоких широтах. Так, например, орбитальные циклы вызвали потепление в высоких широтах примерно 19000 лет назад, что привело к таянию большого количества льда и наполнению океанов пресной водой. Этот поток пресной воды нарушил Атлантическую меридиональную оборотную циркуляцию (AMOC), что в свою очередь привело к перераспределению тепла между полушариями (Shakun 2012). Южное полушарие и его океаны наргевались с опережением, процесс начался около 18000 лет назад. По мере наргева Южного океана, растворимость СО2 в воде падала (Martin 2005). Это заставляло океан отдавать СО2, выпуская его в атмосферу. Детали процесса отдачи СО2 глубинными слоями океана не вполне ясны, считается, что это связано с вертикальным перемешиванием океана (Toggweiler 1999).

Дегазация СО2 из океанов имеет несколько последствий. Увеличение количества СО2 в атмосфере усиливает первоначальное потепление. Относительно слабого воздействия циклов Миланковича недостаточно для драматических температурных изменений, необходимых для выхода из ледникового периода. Однако усиливающий эффект СО2 согласуется с наблюдаемым потеплением.

СО2 из Южного океана распределяется по всей атмосфере, распространяя потепление на север (Cuffey 2001). Данные тропических морских отложений показывают потепление в тропиках около 1000 лет после антарктического потепления, что примерно соответствует времени роста уровня СО2 (Stott 2007). Керны гренландского льда демонстрируют запаздывание потепления в Северном полушарии по отношению к антарктическому росту СО2 (Caillon 2003).

Утверждение о том, что запаздывание роста СО2 опровергает нагревающий эффект от СО2 демонстрирует недостаток понимания процессов, движущих циклами Миланковича. Обзор рецензируемых научных исследований на тему прошлых периодов выхода из оледенений показывает следующее:

• Выход из оледенения инициируется не ростом СО2, а орбитальными циклами

• СО2 усиливает потепление, которое нельзя объяснить только воздействием орбитальных циклов

• СО2 распространяет потепление на всю планету

В целом более 90% потепления при входе в межледниковье происходит после роста уровня СО2 (Рис. 3)

Рис. 3 Глобальная температура как обобщение данных косвенных источников (синяя линия), взятая в виде отклонения от средней температуры раннего Голоцена (11,5 - 6,5 тыс. лет назад); температура в Антарктике по комбинированным данным кернов льда (красная линия); концентрация СО2 (желтые точки). Показаны периоды Голоцен, ранний Дриас (YD), Bølling–Allerød (B–A), поздний Дриас (OD) и последний ледниковый максимум (LGM). Границы ошибок 1-sigma; p.p.m.v. = объемных частей на частей на миллион. Shakun et al. Рис. 2a.

Автор ответа dana 1981. Последнее обновление 9 апреля 2012 года.