Cyklické změny teploty na Zemi

Paleoklimatologové hledají stopy vývoje teplot na Zemi v horninách a fosíliích. Dlouhodobé ochlazování začalo asi před 50 miliony lety, kdy byla průměrná globální teplota 14 °C. Tenkrát ještě nebyla na Zemi trvalá ledová pokrývka a hladina mořské vody byla o více než 70 m vyšší než dnes. V té době bylo v atmosféře velké množství skleníkových plynů z neznámých zdrojů, snad z vulkanických erupcí nebo z dopadů komet. Hladina CO₂ v ovzduší dosahovala 1400 ppm. (Pro srovnání: dnes je to 414 ppm CO₂ a v předindustriální době to bylo 280 ppm CO₂.) Od té doby se Země začala ochlazovat a geologické procesy odčerpávaly CO₂ z atmosféry.

Klíčovým faktorem byl vznik pohoří. Nová pohoří odhalovala silikátové horniny, které při větrání pohlcovaly CO₂ z atmosféry. Před 34 miliony lety bylo již dostatečně chladno, aby se na jižním pólu objevila ledová pokrývka. O třináct milionů let později se ledová pokrývka objevila i na severním pólu. Trend chladnutí skončil asi před 1,2 miliony lety. Od té doby se Země pomalu oteplovala, ale ledové čepičky na obou pólech zůstávaly. V průběhu všeobecného ochlazování se však střídala období oteplování a ochlazování, což způsobuje hlavně oběh Země kolem Slunce. Tím se mění distribuce slunečního záření dopadajícího na zemský povrch. Tyto změny jsou malé, ale mají velké dlouhodobé účinky. Jestliže je méně slunečního záření v severních zeměpisných šířkách, regionální teploty se snižují a zimní sněžení se zvyšuje. Slabší sluneční svit rovněž znamená, že sněhová pokrývka zůstává i přes letní měsíce a zvyšuje odrazivost povrchu. Díky tomu se více slunečního záření odráží zpět do kosmu a zesiluje se ochlazování. Stává se chladněji, je stále více sněhu a zvyšuje se ledová pokrývka, což vede k zalednění. Ochlazování způsobované orbitálními změnami vedlo rovněž ke snižování CO₂ v atmosféře. Skleníkový jev byl tím oslaben, což vedlo k dalšímu ochlazování. Průměrné globální teploty kolísaly asi s periodicitou 100 000 let - opakovaly se cykly oteplování a ochlazování. Jedná se o tak zvané Milankovičovy cykly, pojmenované po srbském astronomovi. O těchto cyklech se poprvé začalo hovořit ve 20. letech minulého století. Ať již to bylo z jakýchkoliv příčin, Země zažila doby ledové i neobvykle silná oteplování. A tato období jsou proto velmi zajímavá pro vědce, kteří se snaží předvídat, jaké klima nás čeká v budoucnosti.

Milankovičovy cykly

Astronomické cykly ovlivňující klima na Zemi předpokládal již roku 1842 francouzský matematik Joseph Adhémar. Pojmenovány jsou podle srbského fyzika a matematika Milutina Milankoviče (1879 - 1958), který jako první podal důkazy o jejich existenci. Matematicky zdůvodnil, jak mohou souviset klimatické cykly s excentricitou její trajektorie, sklonem rotační osy a cyklickými orbitálními pohyby Země, jako je precese.

Zemská osa uskuteční jeden cyklus precese za přibližně 26 000 let. Současně dochází ke změně sklonu osy mezi 22,1 a 24,5° v 41 000 letých cyklech jako důsledek gravitačního působení na rovníkové vyboulení Země. Excentricita zemské dráhy vykazuje změny oběžné dráhy Země z eliptické na téměř kruhovou. Cykly způsobené tímto dějem se opakují každých přibližně 96 000 až 127 000 let a pak také s periodou přibližně 405 000 let díky gravitačnímu působení Jupiteru a Venuše. Je zde i další cyklus 2 400 000 let dlouhý.

Opakující se cykly jsou poměrně dobře zaznamenány ve fosilních nálezech, které mohou být i 200 milionů let staré. Potvrzení cyklů bylo dlouhou dobu komplikované kvůli absenci přesvědčivě datovatelných důkazů. To se změnilo po vyhodnocení výzkumu vrtných jader projektu Deep Sea Drilling Project. Pokračováním výzkumů vrtů v ledovcích v Grónsku a na Antarktidě došli vědci k závěru, že na severní i jižní polokouli došlo za poslední 2 miliony let k 20 cyklům nárůstu a poklesu ledovcové pokrývky.

Zdroje:

Graham Lawton: Cycles of change. New Scientist, 2019, č. 3237, s. 40 (Jedná se o překlad jen části rozsáhlejšího článku: Climate´s future written in rocks, s.38-42)

Wikipedie: https://cs.wikipedia.org/wiki/Milankovi%C4%8Dovy_cykly

Zdroj grafu :  Pliocene and Eocene provide best analogs for near-future climates, K. D. Burke, J. W. Williams, M. A. Chandler, A. M. Haywood, D. J. Lunt, and B. L. Otto-Bliesner

PNAS December 26, 2018 115 (52) 13288-13293;  https://doi.org/10.1073/pnas.1809600115