10 kasus fluktuasi antropogenik dalam iklim bumi

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Untuk waktu yang lama, iklim bumi berfluktuasi karena sepuluh alasan berbeda, termasuk goyangan orbit, pergeseran tektonik, perubahan evolusioner, dan faktor lainnya. Mereka menenggelamkan planet ini baik di zaman es atau di panas tropis. Bagaimana mereka berhubungan dengan perubahan iklim antropogenik kontemporer?

Secara historis, Bumi telah berhasil menjadi bola salju dan rumah kaca. Dan jika iklim berubah sebelum munculnya manusia, lalu bagaimana kita tahu bahwa kitalah yang harus disalahkan atas pemanasan tajam yang kita amati hari ini?

Sebagian karena kita dapat menarik hubungan sebab akibat yang jelas antara emisi karbon dioksida antropogenik dan kenaikan suhu global 1,28 derajat Celcius (yang kebetulan berlanjut) selama era pra-industri. Molekul karbon dioksida menyerap radiasi infra merah, sehingga jumlah mereka di atmosfer meningkat, mereka mempertahankan lebih banyak panas, yang menguap dari permukaan planet.

Pada saat yang sama, ahli paleoklimatologi telah membuat langkah besar dalam memahami proses yang menyebabkan perubahan iklim di masa lalu. Berikut adalah sepuluh kasus perubahan iklim alami - dibandingkan dengan situasi saat ini.

Siklus matahari

Skala:pendinginan sebesar 0, 1-0, 3 derajat Celcius

Waktu:penurunan periodik dalam aktivitas matahari yang berlangsung dari 30 hingga 160 tahun, dipisahkan oleh beberapa abad

Setiap 11 tahun, medan magnet matahari berubah, dan dengan itu muncul siklus 11 tahun dari kecerahan dan peredupan. Tetapi fluktuasi ini kecil dan hanya mempengaruhi iklim bumi secara tidak signifikan.

Jauh lebih penting adalah "minima matahari besar", periode sepuluh tahun penurunan aktivitas matahari yang telah terjadi 25 kali selama 11.000 tahun terakhir. Contoh terbaru, minimum Maunder, terjadi antara 1645 dan 1715 dan menyebabkan energi matahari turun 0,04% -0,08% di bawah rata-rata saat ini. Untuk waktu yang lama, para ilmuwan percaya bahwa minimum Maunder dapat menyebabkan "Zaman Es Kecil", perubahan cuaca dingin yang berlangsung dari abad ke-15 hingga ke-19. Tetapi sejak itu muncul bahwa itu terlalu singkat dan terjadi pada waktu yang salah. Snap dingin kemungkinan besar disebabkan oleh aktivitas gunung berapi.

Selama setengah abad terakhir, Matahari sedikit meredup, dan Bumi memanas, dan tidak mungkin mengaitkan pemanasan global dengan benda langit.

Sulfur vulkanik

Skala:pendinginan sebesar 0, 6 - 2 derajat Celcius

Waktu:dari 1 hingga 20 tahun

Pada tahun 539 atau 540 M. e. ada letusan gunung berapi Ilopango yang begitu kuat di El Salvador sehingga semburannya mencapai stratosfer. Selanjutnya, musim panas yang dingin, kekeringan, kelaparan, dan wabah merusak pemukiman di seluruh dunia.

Letusan pada skala Ilopango melemparkan tetesan reflektif asam sulfat ke stratosfer, yang menyaring sinar matahari dan mendinginkan iklim. Akibatnya, es laut menumpuk, lebih banyak sinar matahari yang dipantulkan kembali ke luar angkasa dan pendinginan global semakin intensif dan berkepanjangan.

Setelah letusan Ilopango, suhu global turun 2 derajat selama 20 tahun. Sudah di zaman kita, letusan Gunung Pinatubo di Filipina pada tahun 1991 mendinginkan iklim global sebesar 0,6 derajat untuk jangka waktu 15 bulan.

Sulfur vulkanik di stratosfer dapat merusak, tetapi dalam skala sejarah Bumi, efeknya kecil dan juga sementara.

Fluktuasi iklim jangka pendek

Skala:hingga 0, 15 derajat Celcius

Waktu: dari 2 hingga 7 tahun

Selain kondisi cuaca musiman, ada siklus jangka pendek lainnya yang juga mempengaruhi curah hujan dan suhu. Yang paling signifikan dari ini, El Niño atau Osilasi Selatan, adalah perubahan periodik dalam sirkulasi di Samudra Pasifik tropis selama periode dua sampai tujuh tahun yang mempengaruhi curah hujan di Amerika Utara. Osilasi Atlantik Utara dan Dipol Samudra Hindia memiliki dampak regional yang kuat. Keduanya berinteraksi dengan El Niño.

Keterkaitan siklus ini telah lama menghambat kemampuan untuk membuktikan bahwa perubahan antropogenik signifikan secara statistik, dan bukan hanya lompatan lain dalam variabilitas alami. Namun sejak itu, perubahan iklim antropogenik telah melangkah jauh melampaui variabilitas cuaca alami dan suhu musiman. Penilaian Iklim Nasional AS 2017 menyimpulkan bahwa "tidak ada bukti konklusif dari data pengamatan yang dapat menjelaskan perubahan iklim yang diamati melalui siklus alami."

Getaran orbital

Skala: sekitar 6 derajat Celcius dalam siklus 100.000 tahun terakhir; bervariasi dengan waktu geologi

Waktu: siklus yang teratur dan tumpang tindih selama 23.000, 41.000, 100.000, 405.000 dan 2.400.000 tahun

Orbit Bumi berfluktuasi ketika Matahari, Bulan, dan planet-planet lain mengubah posisi relatifnya. Karena fluktuasi siklus ini, yang disebut siklus Milankovitch, jumlah sinar matahari berfluktuasi di pertengahan garis lintang sebesar 25%, dan perubahan iklim. Siklus ini telah beroperasi sepanjang sejarah, menciptakan lapisan sedimen bergantian yang dapat dilihat di bebatuan dan penggalian.

Selama era Pleistosen, yang berakhir sekitar 11.700 tahun yang lalu, siklus Milankovitch mengirim planet ini ke salah satu zaman esnya. Ketika pergeseran orbit Bumi membuat musim panas di utara lebih hangat dari rata-rata, lapisan es besar di Amerika Utara, Eropa, dan Asia mencair; ketika orbit bergeser lagi dan musim panas menjadi lebih dingin lagi, perisai ini tumbuh kembali. Saat lautan yang hangat melarutkan lebih sedikit karbon dioksida, kandungan atmosfer meningkat dan turun bersamaan dengan osilasi orbit, memperkuat efeknya.

Hari ini, Bumi mendekati minimum lain dari sinar matahari utara, jadi tanpa emisi karbon dioksida antropogenik, kita akan memasuki zaman es baru dalam 1.500 tahun ke depan atau lebih.

Matahari muda yang redup

Skala: tidak ada efek suhu total

Waktu: permanen

Meskipun fluktuasi jangka pendek, kecerahan matahari secara keseluruhan meningkat 0,009% per juta tahun, dan sejak kelahiran tata surya 4,5 miliar tahun yang lalu, telah meningkat sebesar 48%.

Para ilmuwan percaya bahwa dari kelemahan matahari muda, itu harus mengikuti bahwa Bumi tetap beku untuk seluruh paruh pertama keberadaannya. Pada saat yang sama, secara paradoks, ahli geologi telah menemukan batuan berusia 3,4 miliar tahun, terbentuk di air dengan gelombang. Iklim hangat yang tak terduga di Bumi awal tampaknya disebabkan oleh beberapa kombinasi faktor: erosi tanah yang lebih sedikit, langit yang lebih cerah, hari yang lebih pendek, dan komposisi atmosfer yang khusus sebelum Bumi memiliki atmosfer yang kaya oksigen.

Kondisi yang menguntungkan di paruh kedua keberadaan Bumi, terlepas dari peningkatan kecerahan matahari, tidak mengarah pada paradoks: termostat pelapukan Bumi menangkal efek sinar matahari tambahan, menstabilkan Bumi.

Karbon dioksida dan termostat pelapukan

Skala: melawan perubahan lainnya

Waktu: 100.000 tahun atau lebih

Pengatur utama iklim bumi telah lama menjadi tingkat karbon dioksida di atmosfer, karena karbon dioksida adalah gas rumah kaca persisten yang menghalangi panas, mencegahnya naik dari permukaan planet.

Gunung berapi, batuan metamorf dan oksidasi karbon dalam sedimen yang terkikis semuanya memancarkan karbon dioksida ke langit, dan reaksi kimia dengan batuan silikat menghilangkan karbon dioksida dari atmosfer, membentuk batu kapur. Keseimbangan antara proses ini bekerja seperti termostat, karena ketika iklim memanas, reaksi kimia lebih efektif menghilangkan karbon dioksida, sehingga memperlambat pemanasan. Ketika iklim mendingin, efisiensi reaksi, sebaliknya, menurun, memfasilitasi pendinginan. Akibatnya, dalam jangka waktu yang lama, iklim bumi tetap relatif stabil, menyediakan lingkungan yang layak huni. Secara khusus, tingkat karbon dioksida rata-rata terus menurun sebagai akibat dari meningkatnya kecerahan Matahari.

Namun, dibutuhkan ratusan juta tahun bagi termostat pelapukan untuk bereaksi terhadap lonjakan karbon dioksida di atmosfer. Lautan di bumi menyerap dan menghilangkan kelebihan karbon lebih cepat, tetapi bahkan proses ini membutuhkan waktu ribuan tahun - dan dapat dihentikan, dengan risiko pengasaman laut. Setiap tahun, pembakaran bahan bakar fosil mengeluarkan sekitar 100 kali lebih banyak karbon dioksida daripada letusan gunung berapi - lautan dan pelapukan gagal - sehingga iklim memanas dan lautan menjadi asam.

Pergeseran tektonik

Skala: sekitar 30 derajat Celcius selama 500 juta tahun terakhir

Waktu: jutaan tahun

Pergerakan massa daratan kerak bumi secara perlahan dapat memindahkan termostat pelapukan ke posisi baru.

Selama 50 juta tahun terakhir, planet ini telah mendingin, tumbukan lempeng tektonik mendorong batuan reaktif kimia seperti basal dan abu vulkanik ke daerah tropis lembab yang hangat, meningkatkan laju reaksi yang menarik karbon dioksida dari langit. Selain itu, selama 20 juta tahun terakhir, dengan munculnya Himalaya, Andes, Alpen, dan pegunungan lainnya, laju erosi meningkat lebih dari dua kali lipat, yang mengarah pada percepatan pelapukan. Faktor lain yang mempercepat tren pendinginan adalah pemisahan Amerika Selatan dan Tasmania dari Antartika 35,7 juta tahun yang lalu. Arus laut baru telah terbentuk di sekitar Antartika, dan telah meningkatkan sirkulasi air dan plankton, yang mengkonsumsi karbon dioksida. Akibatnya, lapisan es Antartika telah tumbuh secara signifikan.

Sebelumnya, selama periode Jurassic dan Cretaceous, dinosaurus berkeliaran di Antartika, karena tanpa pegunungan ini, peningkatan aktivitas vulkanik menjaga karbon dioksida pada tingkat sekitar 1.000 bagian per juta (naik dari 415 hari ini). Suhu rata-rata di dunia bebas es ini adalah 5-9 derajat Celcius lebih tinggi dari sekarang, dan permukaan laut 75 meter lebih tinggi.

Air Terjun Asteroid (Chikhulub)

Skala: pendinginan pertama sekitar 20 derajat Celcius, kemudian pemanasan 5 derajat Celcius

Waktu: berabad-abad pendinginan, 100.000 tahun pemanasan

Basis data dampak asteroid di Bumi berisi 190 kawah. Tak satu pun dari mereka memiliki efek nyata pada iklim Bumi, kecuali asteroid Chikhulub, yang menghancurkan sebagian Meksiko dan membunuh dinosaurus 66 juta tahun yang lalu. Simulasi komputer menunjukkan bahwa Chikhulub telah membuang cukup banyak debu dan belerang ke atmosfer atas untuk menutupi sinar matahari dan mendinginkan Bumi lebih dari 20 derajat Celcius dan mengasamkan lautan. Planet ini membutuhkan waktu berabad-abad untuk kembali ke suhu sebelumnya, tetapi kemudian memanas 5 derajat lagi karena masuknya karbon dioksida dari batu kapur Meksiko yang hancur ke atmosfer.

Bagaimana aktivitas gunung berapi di India mempengaruhi perubahan iklim dan kepunahan massal masih kontroversial.

Perubahan evolusioner

Skala: tergantung peristiwa, mendingin sekitar 5 derajat Celcius pada akhir periode Ordovisium (445 juta tahun lalu)

Waktu: jutaan tahun

Terkadang evolusi spesies kehidupan baru akan mengatur ulang termostat Bumi. Misalnya, cyanobacteria fotosintesis, yang muncul sekitar 3 miliar tahun yang lalu, meluncurkan proses terraforming, melepaskan oksigen. Saat mereka menyebar, kandungan oksigen di atmosfer meningkat 2,4 miliar tahun yang lalu, sementara tingkat metana dan karbon dioksida turun tajam. Selama 200 juta tahun, Bumi telah berubah menjadi "bola salju" beberapa kali. 717 juta tahun yang lalu, evolusi kehidupan laut, lebih besar dari mikroba, memicu serangkaian bola salju lainnya - dalam hal ini, ketika organisme mulai melepaskan detritus ke kedalaman laut, mengambil karbon dari atmosfer dan menyembunyikannya di kedalaman.

Ketika tanaman darat paling awal muncul sekitar 230 juta tahun kemudian pada periode Ordovisium, mereka mulai membentuk biosfer bumi, mengubur karbon di benua dan mengekstraksi nutrisi dari daratan - mereka terbawa ke lautan dan juga merangsang kehidupan di sana. Perubahan ini tampaknya telah menyebabkan Zaman Es, yang dimulai sekitar 445 juta tahun yang lalu. Kemudian, pada periode Devonian, evolusi pohon, ditambah dengan pembentukan gunung, semakin mengurangi tingkat dan suhu karbon dioksida, dan Zaman Es Paleozoikum dimulai.

Provinsi-provinsi beku besar

Skala: pemanasan dari 3 hingga 9 derajat Celcius

Waktu: ratusan ribu tahun

Banjir kontinental lava dan magma bawah tanah - yang disebut provinsi beku besar - telah mengakibatkan lebih dari satu kepunahan massal. Peristiwa mengerikan ini melepaskan gudang senjata pembunuh di Bumi (termasuk hujan asam, kabut asam, keracunan merkuri dan penipisan ozon), dan juga menyebabkan pemanasan planet ini, melepaskan sejumlah besar metana dan karbon dioksida ke atmosfer - lebih cepat daripada yang mereka alami. bisa menangani pelapukan termostat.

Selama bencana Perm 252 juta tahun yang lalu, yang menghancurkan 81% spesies laut, magma bawah tanah membakar batubara Siberia, meningkatkan kandungan karbon dioksida di atmosfer menjadi 8.000 bagian per juta dan memanaskan suhu sebesar 5-9 derajat Celcius. Paleocene-Eocene Thermal Maximum, peristiwa yang lebih kecil 56 juta tahun yang lalu, menciptakan metana dari ladang minyak di Atlantik Utara dan mengirimkannya ke angkasa, menghangatkan planet ini 5 derajat Celcius dan mengasamkan lautan. Selanjutnya, pohon palem tumbuh di pantai Arktik dan buaya berjemur. Emisi karbon fosil serupa terjadi pada Trias akhir dan Jura awal - dan berakhir pada pemanasan global, zona mati laut, dan pengasaman laut.

Jika ini terdengar asing bagi Anda, itu karena aktivitas antropogenik saat ini memiliki konsekuensi yang serupa.

Seperti yang dicatat oleh sekelompok peneliti kepunahan Trias-Jurassic pada bulan April di jurnal Nature Communications: "Kami memperkirakan jumlah karbon dioksida yang dipancarkan ke atmosfer oleh setiap denyut magma pada akhir Trias sebanding dengan perkiraan emisi antropogenik untuk abad ke 21."