pondelok, 16. marca 2015

Na ceste do pravekých treťohôr

Film Karla Zemana „Cesta do praveku“ má v sebe až ironickú nadčasovosť

Asi pred 17 miliónmi rokov sa na Zemi náhle oteplilo. Globálna teplota v priebehu niekoľkých tisícročí stúpla o 4 °C, hladina oceánov vzrástla o 40 metrov a zaľadnenie v Antarktíde ustúpilo natoľko, že pokrývalo len horské oblasti kontinentu. A aj napriek tomu, že paleoklimatológovia považujú toto oteplenie za rýchle, je len veľmi ťažko porovnateľné so súčasným, ľuďmi podmieneným globálnym otepľovaním, ktoré je minimálne 1000-krát rýchlejšie. Prečo nás ale toto obdobie tak zaujíma?


Obr. 1: Paleoklimatologická rekonštrukcia globálnej teploty v období posledných 65 miliónov rokov (Kenozoikum) podľa dostupných proxy údajov (jazerné a morské sedimenty, ľadovcové jadrá, atď.) - šípka ukazuje na náhle oteplenie v strednom miocéne, známe pod skratkou MMCO, ktoré na približne 3 milióny rokov zvrátilo dlhodobý trend ochladzovania (Zdroj)

Už je to celých 60 rokov, čo sa partia mladých chlapcov „na plátne kín“ rozhodla plaviť proti prúdu rieky a času do pradávnej histórie Zeme a postupne odhaľovať milióny rokov trvajúci vývoj, ktorým naša planéta prešla od svojho vzniku. Čím ďalej do minulosti výprava postupovala, tým bolo podnebie planéty teplejšie (názorné vysvetlenie toho, prečo to tak je, ponúka Obr. 1).

Karel Zeman možno vtedy ani netušil, ako nadčasovo jeho príbeh bude vyznievať dnes, kedy sa klíma Zeme v dôsledku ľudských aktivít rýchlo otepľuje. Pomyselne sa tým, podobne ako chlapci vo filme, akoby „vraciame“ do pradávnej histórie, s ktorou však už druh Homo sapiens sapiens nemá v podstate žiadnu bezprostrednú skúsenosť. A to je pre nás viac ako len problém.

Obr. 2: Pozorovaný (čierna) a očakávaný vývoj globálnej teploty podľa troch emisných scenárov do roku 2200 (Zdroj: AR5 IPCC)
 
Zvykne sa hovoriť, že história je kľúčom k porozumeniu budúcnosti. Asi by sme sotva našli vedecký odbor, v ktorom by sa tento výrok uplatnil viac ako v klimatológii. Nemalo by nás preto veľmi prekvapiť, že jednou z najdôležitejších úloh klimatológov, a hlavne paleoklimatológov, je pátrať po historických „klimatických“ analógoch – teda obdobiach s podobným charakterom globálnej (zmeny) klímy ako dnes – ktoré by nám ponúkli aspoň približnú predstavu o tom, čo možno očakávať od klimatických podmienok v prípade, že Zem sa bude v priebehu 21. storočia aj naďalej rýchlo otepľovať a globálna teplota bude nasledovať jeden z vyššie uvedených scenárov (Obr. 2).

V tejto súvislosti si tiež dovolím použiť jedno zjednodušenie: čím vyššie sa globálna teplota v budúcnosti nakoniec dostane, tým väčšiu prácu budeme musieť vynaložiť na to, aby sme v stále hlbšej minulosti nášli k tomuto otepleniu dostatočne vhodný analóg. O jednom z týchto časových analógov, ktorý by mohol byť z pohľadu celkového oteplenie (nie však z pohľadu rýchlosti zmeny) pre našu civilizáciu relevantný možno už o 150-200 rokov, sme písali v článku Posledné veľké otepľovanie (hyper-termálne obdobie známe pod skratkou PETM a nastalo pred 55 mil. rokmi; Obr. 1 a 3).


Obr. 3: Rekonštrukcia atmosférickej koncentrácie oxidu uhličitého na základe proxy údajov v období posledných 65 miliónov rokov - výrazný pokles množstva uhlíka v atmosfére od konca paleocénu bol zapríčinený vrásnením alpsko-himalájskej sústavy pohorí a intenzívnym chemickým zvetrávaním hornín, hlavne karbonátov (Zdroj)

K ďalšiemu podobnému, aj keď ani zďaleka nie tak kataklizmatickému otepleniu došlo uprostred geologickej éry zvanej miocén, pred približne 17 miliónmi rokov. Vtedy, v dôsledku veľmi intenzívnej vulkanickej činnosti, ktorá zasiahla veľkú časť severozápadu dnešných Spojených štátov amerických, vzrástla atmosférická koncentrácia oxidu uhličitého (CO2) v priebehu asi 300 tisíc rokov z 400 na 500 ppm, to znamená asi 1200-krát pomalšie ako dnes. Celkové množstvo uhlíka, ktoré sa dostalo do atmosféry mohlo podľa odhadov dosiahnuť až 6 200 Gt (pre porovnanie, človek síce od začiatku priemyselnej revolúcie vypustil "len" 600 Gt uhlíka, no stihol to za neporovnateľne kratšiu dobu).

Dôsledky na seba nenechali dlho čakať. Globálne teplota sa zvýšila o približne 3 až 4 °C a hladina oceánov stúpla asi o 40 metrov. Pozoruhodné je aj to, že miocéne zvýšenie globálnej teploty pretrvalo minimálne 3 milióny rokov a prerušilo tak dlhodobý trend globálneho ochladzovania, zreteľného od začiatku eocénu. (Ako vidieť aj z Obr. 1 a 3, ochladzovanie počas prevažnej časti Kenozoika viedlo k celkovému ochladeniu o približne 16 °C a malo dve hlavné fázy - prvá, ktorá sa odohrala v eocéne a na začiatku oligocénu, bola spôsobená najmä postupným úbytkom uhlíka v atmosfére a prvým výrazným zaľadnením Antarktídy, druhá, ktorá nasledovala po skončení miocénnej teplej periódy a trvala až do holocénu, bola zapríčinená zmenami oceánskeho prúdenia - izoláciou Antarktídy a spojením Severnej a Južnej Americky v priestore Panamskej šije.)

Toto veľmi teplé obdobie, s teplotami o približne 5 °C vyššími ako dnes, sa zvykne označovať ako klimatické optimum stredného miocénu (angl. „Mid Miocene Climate Optimum“ – MMCO). Obdobie MMCO je pre súčasnosť minimálne rovnako dôležité ako hyper-termálna epizóda PETM, keďže z pohľadu koncentrácie CO2 sa začína súčasná atmosféra veľmi rýchlo približovať atmosfére stredného miocénu (Zdroj). To ale nie je všetko! Relevantnosť MMCO spočíva ale v tom, že niektoré z dnes akceptovaných scenárov IPCC počítajú v extrémnom prípade s oteplením o spomínaných 5 °C už do konca tohto storočia, čím by sme "hothouse" stredného miocénu mohli dosiahnuť niekoľko tisíc krát rýchlejšie ako počas MMCO. Fakty sú na stole a ako vidieť, aj v tomto prípade hrajú v náš neprospech.


Obr. 4: Predpokladaný vývoj atmosférickej koncentrácie CO2eq do roku 2100 (Zdroj: AR5 IPCC) 

Ako sme uviedli už vyššie, zásadný rozdiel medzi súčasným otepľovaním a MMCO je v rýchlosti zvyšovania množstva uhlíka v atmosfére. Ľudia dnes produkujú skleníkové plyny tempom, ktoré nemá v histórii Zeme obdobu. Ročne sa globálna koncentrácia CO2 zvyšuje o viac ako 2 ppm a dokonca aj veľmi optimistický emisný scenár RCP4.5 počíta s tým, že hodnotu 500 ppm dosiahneme už v polovici tohto storočia (podľa RCP8.5 by k tomu došlo ešte pred rokom 2040; ak ale berieme do úvahy aj vplyv ďalších skleníkových plynov, je potrebné počítať s oveľa skorším dosiahnutím 500 ppm - pravdepodobne už v období rokov 2020-2030; Obr. 4). To by jednoducho znamenalo, že atmosféru podobnú tej z miocénu veľmi pravdepodobne zažije ešte väčšina z nás!

Určite vás ale zaujíma aj to, ako napríklad klíma či prírodné prostredie počas obdobia stredného miocénu vyzerali povedzme v Európe. Niečo sme naznačili už vyššie, poďme sa ale teraz pozrieť na niekoľko detailov.


Obr. 5: Európa stredného miocénu - paleogeografická mapa Európy a priľahlej časti Afriky a Ázie zobrazuje rozloženie pevniny a morí v období pred 13 mil. rokmi (Zdroj) 

Európa sa v období MMCO už nachádzala približne v rovnakej pozícii a na rovnakej geografickej šírke ako dnes. Väčšia časť južného Slovenska bola zaliata teplým morom, ktoré k nám zasahovalo z dnešnej čiernomorskej oblasti. Ako ukazuje aj mapka na Obr. 5, pravdepodobne nebolo spojené so Stredozemným morom, ktoré bolo nielen väčšie ako to dnešné, ale naviac bolo prepojené aj s Indickým oceánom. (Zaliatie morom Slovensku síce nehrozí ani pri naplnení najhorších klimatických scenárov, no ak si uvedomíme, že počas MMCO na Zemi takmer neexistovalo kontinentálne zaľadnenie, a to dokonca ani v západnej Antarkríde či Grónsku, so zrýchľujúcim sa ústupom ľadovcov v polárnych oblastiach treba počítať už aj v priebehu tohto storočia.) 

Priemerná ročná teplota mohla byť v priestore strednej Európy o približne 8 až 12 °C vyššia ako dnes. Podobné klimatické podmienky by sme dnes našli napríklad na pobreží Mexického zálivu či na južnej Floride. Tomu odpovedal aj charakter vtedajšej fauny a flóry. Vzhľadom a vlhkú a teplú klímu prevládali u nás teplomilné a vlhkomilné subtropické lesy, podobné tým, aké by sme v súčasnosti našli v Louisiane na juhu USA alebo v južnej Číne či na Floride.


Obr. 5: Atmosférická koncentrácia oxidu uhličitého na observatóriu Mauna Loa v období od apríla 2013 do marca 2015 - aj keď CO2 podlieha veľmi výrazným sezónnym zmenám, v jeho ročnom chode je nápadný veľmi rýchly rast maximálnych a minimálnych koncentrácií - v máji a júni tohto roku sa priblížime k 405 ppm, čo je už hodnota presahujúca prirodzenú premenlivosť množstva tohto plynu za posledných minimálne 5 miliónov rokov (Zdroj) 

Vieme si vôbec takto zásadnú a rýchlu zmenu klimatických a prírodných podmienok v rámci jediného storočia v Európe predstaviť? Ak aj áno, potom nevyhnutne treba počítať aj s ďalšími dôsledkami, ktoré takto rýchla zmena prinesie, zvlášť pre biosféru a ľudskú spoločnosť. Inak povedané, ak k tomuto rýchlemu otepľovaniu dôjde, pre veľkú časť rastlinných a živočíšnych druhov bude výsledná zmena environmentálnych podmienok jednoducho znamenať „konečnú“.

Dôvodov myslieť si to je hneď niekoľko. Prvým a celkom zásadným faktom je to, že súčasná zmena prebieha výrazne rýchlejšie ako tá v období MMCO, kedy biosféra mala dostatočný čas sa vhodne adaptovať na všetky prichádzajúce zmeny. Navyše, žiadne významné prekážky pre migráciu druhov v tom čase neexistovali, určite nie podobného charakteru ako dnes. Neexistovali žiadne mestá, diaľnice či železničné trate. Okrem toho, morský život nebol vystavený tak veľkému množstvu súčasne pôsobiacich stresových faktorov ako dnes (rybolov, znečistenie, rast kyslosti vody, atď.).


Obr. 6: Dokáže sa moderná civilizácia prispôsobiť veľkej rýchlosti klimatickej zmeny, ktorá nás veľmi pravdepodobne v priebehu 21. storočia čaká?

A čo ľudia a ich adaptabilita? V dnešnej dobe znižujúcej sa dostupnosti prírodných zdrojov a stále rastúcej svetovej populácie je takmer nemožné si predstaviť, že niekoľko miliárd ľudí budeme jednoducho schopní presťahovať do oblastí, kde sa bude dať žiť. Už v dnešnej dobe migruje v dôsledku klimatickej zmeny trojnásobne väčšie množstvo ľudí ako kvôli vojnovým konfliktom, čím sa problém klimatických utečencov stáva stále naliehavejším.

Ako vidieť, paleoklimatologický výskum nám stále častejšie pripomína, že nech už boli historické zmeny klímy akokoľvek náhle, tá súčasná je z hľadiska rýchlosti v porovnaní s predošlými stále o niekoľko krokov vpredu. Nemusíme ani polemizovať o tom, či ju Zem a biosféra prežijú. Dôležitejšou otázkou je, či ju nakoniec prežije ľudský druh. (Pozri nižšie video)
 

Zdroje
Why the Miocene Matters (and doesn’t) Today
http://www.skepticalscience.com/Why_the_Miocene_Matters.html
Európa a svet na prahu rýchlej zmeny klímy
http://climatemap.blogspot.cz/2015/03/europa-svet-na-prahu-rychlej-zmeny-klimy.html
Nekontrolovateľný skleníkový efekt na Zemi – realita alebo science fiction? 
http://climatemap.blogspot.cz/2014/02/nekontrolovatelny-sklenikovy-efekt-na.html
Entering the Middle Miocene — CO2 Likely to Hit 404 Parts Per Million by May
https://robertscribbler.wordpress.com/2015/03/11/entering-the-middle-miocene-co2-likely-to-hit-404-parts-per-million-by-may/ 
CO2 Now.org
http://co2now.org/
Paleoclimate vegetation maps
http://earlywarn.blogspot.cz/2012/01/more-paleoclimate-vegetation-maps.html 
Middle Miocene climate instability associated with high-amplitude CO2 variability
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2014PA002653/abstract 
Miocene Climatic Optimum 
http://descentintotheicehouse.org.uk/tag/miocene-climatic-optimum/
Sea level and ice volume variations
http://www.tos.org/oceanography/archive/24-2_miller.pdf
A Faustian Bargain on the Short Road to Hell: Living in a World at 480 CO2e
https://robertscribbler.wordpress.com/2014/03/05/a-faustian-bargain-on-the-short-road-to-hell-living-in-a-world-at-480-co2e/ 

Žiadne komentáre:

Zverejnenie komentára

Vysušovanie krajiny vs. silnejúci skleníkový efekt

Je príčinou klimatickej zmeny a globálneho otepľovania vysušovanie krajiny? V súvislosti s príčinami globálneho otepľovania a klimatick...