.ještě k původu glaciálních cyklů

Transkript

1 .ještě k původu glaciálních cyklů Krátkodobé změny klimatu I Původ asymetrie glaciálních cyklů Interference precese s náklonem v terminacích by mohla vysvětlit jak synchronní změny na SH a NH, tak ostrý charakter terminací. 40 kyr cykly: ve fázi led řídí CO2 Náklon by ale musel pocházet z jiné složky klimatického systému, např. meridionální tlakový gradient? Pouhým posunem klíčové sezónní insolace k pólu ztrácíme excentricitu 20 kyr cykly: CO2 opožděný, ale CH4 před CH4 řídí led 100 kyr cyklus: CO2 před ledem, ale málo (~2000 let) CO2 řízen nezávisle na ledu, a led není primárně řízen CO2) Ruddiman 2006 Původ asymetrie glaciálních cyklů Ruddiman 2006 Původ asymetrie glaciálních cyklů KRÁTKODOBÉ ZMĚNY KLIMATU 1) 40 kyr cykly: čistý nárůst objemu ledu 2) Klimatické jevy neznámého původu 3) Interní oscilace Southern Oscillation / El Nino North Atlantic oscillation Quasi-biennial oscillation, etc. 20 kyr cykly: akumulace ledu kompenzována následnou ablací >> čistý nárůst objemu ledu 0 4) Antropogenní vlivy Ruddiman 2006 Rychlá oteplení (během dekád) (např. před lety oteplení Grónska o 8oC během 40 let) následovaná pomalejším ochlazením Ruddiman 2008 Pomalejší oteplení a nižší amplituda na jižní polokouli (místy odlišná fáze?) místy odlišná fáze Blunier a Brook

2 metan z hydrátů vyloučen; Izotopy H naznačují vliv CH4 emisí z boreálních rašelinišť Heinrichovy eventy..původ? Hypotéza binge-purge Destabilizace ledovcových šelfů v sev. Atlantiku, (velké množství ker) popsány z posledního glaciálu (MacAyeal 1993, Sarnthein et al ) - akumulace geotermálního tepla pod ledovcem (~7000 let) - následné tání a uvolnění tepla (750 let)?? Jiné vnitřní příčiny destabilizace vázány na chladná období předcházející oteplení DOE někdy až o 1500 let (H1, H2, H4, H5 Maslin et al. 2001) Bock et al 2010 the hydrogen isotopic composition of methane emitted by marine clathrates (~ 190 ) is much heavier than that of the predominant wetland sources ( 300 to 400 ) (a DO eventy)..původ? Možné externí příčiny destabilizace: Ruddiman et al (a DO eventy) hypotéza jigsaw puzzle (Crowley 1992) Periodicita? nebo Atlantic Heat Piracy - amplifikace solárních cyklů (viz periodicita a obdobné cykly v holocénu Bond) konzistentní s teplotními rozdíly mezi sev. Atl. a Antarktidou (viz výše) - zdvih mořské hladiny (viz předstih odlamování ledovců před oteplením v H1,2,4 a 5) -zemětřesení (Hunt a Malin 1998) H -stochastická rezonance (R. Alley) Možná příčina: přítok sladké vody do Atlantiku např. v důsledku mírného odtávání ledovců (např. z vnitřních příčin).malé množství může mít dalekosáhlý vliv na globální cirkulaci (Rahmstorf et al. 2005) DO -změny koncentrací CO2 nebo CH4 (CH4 se viditelně mění s DO eventy viz výše (CO2 špatný záznam: Antarktida nízké rozlišení, Grónsko kontaminace CaCO3 prachem. Možné změny kolem 10 ppm, ale příliš šumu, nejisté) -změna termohalinní cirkulace (viz dále) Long & Stoy (2013) Ruddiman et al Ruddiman et al Bond et al Bond et al Isono et al

3 KRÁTKODOBÉ ZMĚNY KLIMATU Změny svítivosti v UV i viditelné části spektra 1) Změny magnetického pole 2) Klimatické jevy neznámého původu Změny v množství unikajících ionizovaných částic facula skvrna 3) Interní oscilace Southern Oscillation / El Nino North Atlantic oscillation Quasi-biennial oscillation, etc. visibleearth.nasa.gov 4) Antropogenní vlivy Skvrny: silné magnetické pole, které zpomaluje vyvěrání plazmatu >> skvrny jsou o oC chladnější než okolí, které má kolem 6000oC Isono et al Změny intenzity slunečního větru >> změny intenzity a velikosti heliosféry heliosféra vs. CRF >> změny oblačnosti??? tvorba radionuklidů Be10, C14 Proxy sluneční aktivity sluneční vítr = ionizované částice + pole (především magnetické) wikipedia.com změny oblačnosti >> klima změny oblačnosti >> klima Vysoká oblačnost: spíše otepluje změny oblačnosti >> klima Vysoké konvekční mraky (cumulonimbus): víceméně neutrální Nízká oblačnost: spíše ochlazuje V SOUHRNU JE EFEKT ZVÝŠENÉ OBLAČNOSTI PRAVDĚPODOBNĚ OCHLAZUJÍCÍ earthobservatory.nasa.gov/features/clouds/ earthobservatory.nasa.gov/features/clouds/ earthobservatory.nasa.gov/features/clouds/ 3

4 SOLÁRNÍ CYKLY Změny svítivosti posledních 2000 let: změny % celkové insolace (tj. <3 W/m 2 ) V porovnání s vlivem prec a náklonu je to velmi málo SOLÁRNÍ CYKLY Změny svítivosti posledních 2000 let: změny % celkové insolace (tj. <3 W/m 2 ) 11 let: Schwabe cycle 22 let: Hale cycle změna polarity magnetického pole Slunce let: Gleissberg cycle modulace amplitudy Schwabova cyklu (Sonnett and Finney, 1990, Braun, et al., 2005) 210 let: Suess cycle (Braun, et al., 2005) 2300 let: Hallstatt cycle 6000 let (Xapsos a Burke 2009) 11 let: Schwabe cycle více slunečních skvrn >> vyšší celková radiace..změna teploty povrchu fázově posunutá (opožděná) vůči změně sluneční radiace o c. 2.2 let (Scafetta a West 2005) kvůli vysoké tepelné kapacitě oceánu..ze stejného důvodu reaguje teplota citlivěji na delší cykly (např. Hale, 22 let, je c. 1.5x efektivnější než Schwabe, 11 let) Huybers & Denton (2008) wikipedia.com Překvapivé výsledky Haigh et al. (2010): Pokles UV ale nárůst viditelného záření Během poklesu sluneční aktivity ( , satelitní měření) Haigh et al. (2010): pokles stratosf. ozónu pod 45 km a nárůst nad 45km Haigh et al. (2010): >> nárůst celkové radiace přicházející do troposféry o 0.1 W/m2 předchozí výsledky (Lean 2000) naznačovaly pokles o 0.08 W/m2 (radiace na povrchu atmosféry TOA: pokles u obou studií) Příklady možného vlivu solárních cyklů Příklady možného vlivu solárních cyklů Příklady možného vlivu solárních cyklů Maunderovo minimum: % rozdíl oproti dnešku (např. Wang et al. 2005) >> možná příčina malé doby ledové Maunderovo minimum: % nárůst radiace oproti dnešku (např. Wang et al. 2005) >> možná příčina malé doby ledové wikipedia.com wikipedia.com Hodell et al

5 Příklady možného vlivu solárních cyklů Původ 50-ti letého cyklu. Atlantic Multidecadal Oscillation?, Delší měřítko (holocén) filtr ~50 let ~208 let Hodell et al Isono et al Současné oteplování způsobeno solární aktivitou? KRÁTKODOBÉ ZMĚNY KLIMATU Erlykin 2009: "We deduce that the maximum recent increase in the mean surface temperature of the Earth which can be ascribed to solar activity is 14% of the observed global warming. Benestad 2009: "Our analysis shows that the most likely contribution from solar forcing a global warming is 7 ± 1% for the 20th century and is negligible for warming since Lockwood 2008: "It is shown that the contribution of solar variability to the temperature trend since 1987 is small and downward; the best estimate is -1.3% and the 2? confidence level sets the uncertainty range of -0.7 to -1.9%. Lean 2008: "According to this analysis, solar forcing contributed negligible to long-term warming in the past 25 years and 10% of the warming in the past 100 years..." 1) 2) Klimatické jevy neznámého původu 3) Interní oscilace Southern Oscillation / El Nino NAO, AMO. Quasi-biennial oscillation, etc. 4) Antropogenní vlivy El Niño Southern Oscillation Southern Oscillation. dlouhodobá variabilita souvisí se změnami intenzity australského monzunu, které jsou řízeny insolací na rovníku, ale i řadou dalších faktorů (nárůst intenzity během holocénu:.increasing deglacial atmospheric CO2 concentrations tend to weaken ENSO, whereas retreating glacial ice sheets intensify ENSO; Liu et al. 2014). Southern Oscillation. dlouhodobá variabilita Merkel et al Ruddiman et al Beaufort et al

6 North Atlantic Oscillation Quasi-Biennial Oscillation KRÁTKODOBÉ ZMĚNY KLIMATU 1) 2) Klimatické jevy neznámého původu 3) Interní oscilace Southern Oscillation / El Nino North Atlantic oscillation Quasi-biennial oscillation, etc. 4) Antropogenní vlivy Wikimedia Commons Koncentrace CO2 PETM (Paleocen-Eocene Thermal Maximum): Nárůst CO2 od počátku industriální revoluce (dnes ~400 ppm) krátké (< 200 tis.let) ale výrazné oteplení o 5-9 C (např. Zachos et al. 2003, Sluijs et al. 2006) Holocén: Málo spolehlivých a podrobných dat, ale zdá se, že krátkodobé variace pco2 nepřesáhly 10 ppm výrazná negativní exkurze δ13c v hlubokomořských sedimentech (např. Röhl et al., 2005) + pozitivní zpětné vazby Zachos et al PETM PETM Detail teplotní změny a izotopové anomálie δ13c >>náhlé uvolnění ~500 Gt uhlíku do Atmosféry Náhlé uvolnění skleníkových plynů Pokles díky negativním zpětným vazbám Nárůst teploty acidifikace oceánu náhlé uvolnění ~500 Gt uhlíku do atmosféry Kaskáda pozitivních zpětných vazeb >> až 2000 Gt uhlíku Zachos et al., Science, 2001 PETM GLOBÁLNÍ (EUSTATICKÝ) POKLES HLADINY? NAOPAK: TRANGRESE metanové hydráty? Co spustilo jejich destabilizaci? Cramer a Kent 2005 Zachos et al Cramer a Kent

7 .TRANSGRESE předchází izot. anomálii PETM alternativy: PETM problémy s disociací hydrátů: 1) 2) 3) chabé doklady pro oteplení mořského dna příliš velké množství (10-20% rezervoáru) okamžitá a prudká změna izot. C i O (při rozlišení ~1 tis.let) (změna d18o by měla předcházet d13c o ~3000 let) 1) požáry rozsáhlých paleocénních rašelinišť (Kurtz et al. 2003: stačilo by 2-4% odhadovaného C v paleoc. terestrických org. sedimentech)..chybí spouštěč 2) impakt (kometový led s nízkým d13c).i jako spouštěč požárů doklady pro impakt i rozsáhlé požáry v blízkosti PETM existují, ale diskutabilní PETM transgrese Lepší vysvětlení VULKANISMUS: North Atlantic Igneous Province (NAIP) zvýšená aktivita na P/E (např. Saunders et al., 1997; Holbrook et al., 2001) >> částečně subaerický >> CO2 greenhouse >> oteplení >> uvolnění metanových hydrátů Cramer a Kent 2005 Sluijs et al. 2008, Paleoceanography Cramer a Kent 2005 PETM není jediný (viz ETM) >> periodicita? vliv orbitálních cyklů? >> PETM a ETM při překročení určité limitní hodnoty T 3728 PgC 2491 PgC 295 PgC DeConto et al Lunt et al Návrat pomalý. pokles díky negativním zpětným vazbám Wright & Schaller 2013 Podle Milankovičovské teorie je teď na řadě GLACIÁL.. Wright & Schaller 2013 Zachos et al Temperature change at Vostok, Antarctica (Petit 2000). The timing of warmer interglacials is highlighted in green; our current interglacial, the Holocene, is the one on the far right of the graph. 7

8 Údaje z geologické minulosti naznačují, že naše znalosti fungování klimatu ještě nejsou zdaleka na takové úrovni, abychom dokázali domyslet všechny důsledky vlastní činnosti (řada zpětných vazeb v klimatickém systému nám uniká viz PETM); PETM: Acidifikace oceánu vedla k vymření mnoha druhů (především bentických) organizmů, ale jiné skupiny na této klimatické změně vydělaly. Např. speciace savců. Z hlediska mnoha jednotlivých druhů katastrofa, ale z dlouhodobého evolučního hlediska spíše pozitivní změna. Každá změna má velkou setrvačnost 8