Kontakta författare

1. Jordens temperaturförändringar under de senaste 420 000 åren

Sammanfattning av de senaste 420 000 åren:

Ungefärligt temperaturområde:

Låg: 5 ° C ... 41 ° F

Hög: 17 ° C ... 63 ° F

Område: 12 ° C ... 22 ° F

Atmosfärisk karbondioxid mindre än 300 ppmv

Under Iast 10 000 år:

Hunter-samlar blev jordbrukare

Växt- och djurarter odlades

Civilisationer utvecklades

Globala medeltemperaturer varierade förmodligen inte mer än 1 ° C ... 2 ° F under någon 100-årig period

Jordens yttemperatur tenderar att öka snabbt och sedan sätta sig ner igen i cykler på ungefär 100 000 år, såsom visas ovan i detta FN: s miljöprogram (UNEP) -diagram. Den blå linjen spårar temperaturskillnaderna (i grader Celsius) under de senaste 420 000 åren jämfört med nuvarande tid, definierad som 1950.

År 1950, enligt NASA: s Goddard Institute for Space Studies, var jordens genomsnittliga yttemperatur 14 Celsius eller 57 Fahrenheit. Således jordens absoluta temperatur (i motsats till dess temperaturförändring) under de senaste 420 000 åren varierade från ett lågt av cirka 5 C eller 41 F till ett högt av cirka 17 C eller 63 F, ett intervall av cirka 12 C eller 22 F.

Även om detta intervall inte är mer än vad de flesta av oss upplever under ett års tid från sommar till vinter, hänvisar UNEP till dessa temperaturförändringar som "mycket betydande" och till jordens klimat under de flesta av dessa år som " instabilt . " Mot botten av intervallet var temperaturen tillräckligt kall för att glaciärer ökade i storlek och överst var tillräckligt varma för att glaciärer skulle kunna sänkas genom smältning. De kallare åren kallas glacieringsperioder och de varmare åren som perioder med sammanflätning .

Även om uppskattningar av vår art ålder, homo sapiens, varierar mycket, täcker förmodligen 420 000 år de flesta om inte alla våra existenser på denna planet. Men för bara 10 000 år sedan lärde vi oss att odla vår egen mat, en utveckling som ledde till skapandet av fasta samhällen, arbetsdelningen och alla fördelarna med det vi kallar civilisation.

De senaste 10 000 åren (se den vertikala röda linjen ritad på befolkningstabellen ovan), kallad Holocene Epoch, har varit en blandning där temperaturer, jämfört med de föregående 410 000 åren, har varit anmärkningsvärt stabila . I hela Holocene, enligt UNEP, "baserat på de tillgängliga ofullständiga bevisen är det osannolikt att globala medeltemperaturer har varierat med mer än 1 ° C [2 ° F] under ett sekel."

Om vi ​​skulle spåra koncentrationen av koldioxid (C02) i atmosfären under samma 420 000 år, skulle vi hitta ett mycket liknande mönster till yttemperaturen. Atmosfärisk koldioxid är den mest omfattande av de så kallade växthusgaser som absorberar värme utstrålad från marken och sedan strålar ut en del av den tillbaka till jordens yta och håller jorden varmare än den annars skulle vara. Utan växthusgaser och atmosfärisk vattenånga (som tjänar samma funktion) skulle jordens medeltemperatur vara cirka 0 ° F eller minus 18 ° C istället för (1950) 57 ° F eller 14 ° C.

Koncentrationen av koldioxid i atmosfären under de senaste 420 000 var aldrig så hög som 300 delar per miljon volym (ppmv) förrän för ungefär ett århundrade sedan den steg cirka 300 ppmv och nådde 311 ppmv 1950. Den har stigit sedan dess .

De 100 000 åriga cyklerna av jordens temperatur som visas i UNEP-diagram antogs först av en serbisk astrofysiker och matematiker vid namn Milutin Milankovitch på 1920- och 30-talet.

Milankovitch-modell

2. Milankovitch Theory of Earths temperaturförändringar

Med utgångspunkt i arbetet från andra forskare som hade observerat att jordens omloppsbana runt solen var oregelbunden i tre speciella aspekter skapade Milankovitch en modell för att visa hur mängden solljus (solstrålning) som når jorden varierade beroende på växelverkan mellan cyklerna av dessa tre oegentligheter, som beskrivs nedan:

1. Excentricitet: I en cykel på ungefär 100 000 år varierar formen på jordens omloppsbana runt solen från en nästan perfekt cirkel till en lite mer elliptisk form, med solen närmare ena änden (snarare än i mitten), och sedan tillbaka till en mer cirkulär form.

2. Längd: I en cykel på cirka 40 000 år varierar jordens axel lutning relativt planet för dess bana runt solen från 22, 1 grader till 24, 5 grader och tillbaka.

3. Föregång: I en cykel på drygt 20 000 år vingrar jordens axel så att norraxeln pekar nu mot Polaris (Nordstjärnan) men så småningom kommer att peka på Vega innan han återvänder till Polaris.

Men Milankovitch var inte bara intresserad av att spåra förändringar i solljus med sin modell - han ville förklara varför isålder inträffade, varför vid olika tidpunkter i jordens glaciärer bildades och senare smälter bort.

Excentricitetscykeln påverkar hur mycket mer solljus jorden får när den är närmast solen ( perihelion ) än när den är längst från solen ( aphelion ) och ökar eller minskar också effekten på solljuset för de andra två oegentligheterna. Men det är inte tillräckligt starkt för att skapa våra säsonger.

Lutningscykeln skapar våra säsonger. Ju större lutning, desto mer uttalad årstiderna - varmare somrar, kallare vintrar.

Precessionscykeln får årstiderna att migrera, varför det också kallas Precession of Equinoxes - och varför Fiskarnas ålder så småningom kommer att föra facklan till Aquarius Age.

Fairbanks & Oulu

För detta ändamål konstruerade han en matematisk modell under de 600 000 åren före 1800 som beräknade solstrålning och yttemperaturer vid särskilda breddegrader, särskilt Latitude 65 ° North - latitud i Fairbanks, Alaska och Oulu, Finland - i juli månad . Hans teori var att i svalare somrar smälte vintersnöerna inte helt utan över tid samlades och ledde till glaciation.

Som det kan hända, säger, när jordens omloppsbana är maximalt elliptisk, är lutningen minimal (mindre lutning, kallare somrar) och norra halvklotens sommar inträffar när jorden är längst från solen.

Milankovitchs teori ignorerades till stor del tills 1976 en studie baserad på djuphavssedimentkärnor i Antarktis underbyggde att temperaturförändringar som gick 450 000 år tillbaka till stor del överensstämde med förändringar i jordens omloppsbana. Variationerna i excentricitet, snedighet och prcession i Milankovitchs modell sägs ha stått för 50%, 25% och 10% av temperaturförändringen. Milankovitchs teori accepteras nu som den bästa förklaringen av klimatförändringar "på tidsskalor på tiotusentals år." Och teorin antyder att det är dags för Jorden att börja en ny långsiktig kylcykel .

3. Strömökning i jordens temperatur

1967 gjorde en rysk forskare vid namn Mikhail Budyko en förutsägelse: att öka den konstgjorda koldioxid i atmosfären skulle övervinna alla kyleffekter inom en snar framtid och få jordens temperatur att öka.

Sammanfattningsvis anslöt sig samma år en ung Iowan med namnet James Hansen till NASA: s Goddard Institute for Space Studies i New York som forskningsassistent. Han hade precis avslutat sin doktorsavhandling om atmosfären på planeten Venus där koldioxid var tät och yttemperaturen var en brinnande 460 ° C (860 ° F). Nu tilldelades han den fråga som Budyko tog upp - kunde klimatet tvinga (som de kallas) av mänskliga orsaker avbryter naturliga krafter av kallare temperaturer och orsakar global uppvärmning i en snar framtid?

Hansen och hans kollegor byggde en enkel klimatmodell som speglade olika antaganden om mänsklig aktivitet. Vad de fann var enligt Hansens ord "att mänskligt producerade växthusgaser skulle bli en dominerande kraft och till och med överskrida andra klimatkrafter, till exempel vulkaner eller solen, vid någon tidpunkt i framtiden." När? De visste inte.

De började samla in temperaturdata från väderstationer runt om i världen. Slutligen, 1981, i en analys publicerad i Science och hänvisat till i en artikel på första sidan i New York Times, bekräftade de Budykos förutsägelse och visade att temperaturen hade börjat stiga ett decennium tidigare.

1988, på en rekordbrytande varm sommardag i Washington, DC, efter att ha "vägt kostnaderna för att vara fel mot kostnaderna för att inte prata", vittnade Hansen inför kongressen att han var 99% säker på att vi var i en långvarig uppvärmning trend och att han misstänkte växthusgaser orsakade den. Hans vittnesbörd och uttalanden till reportrar efteråt rapporterades allmänt i media. Den globala uppvärmningen hade blivit offentlig.

Under de två decennierna sedan Hansens vittnesbörd har ökningarna av både växthusgaser och temperatur accelererat. Diagrammet nedan från en ny NASA-rapport jämför situationen idag med 1880, ett århundrade eller så efter att den (mänskliga) industriella revolutionen kom igång. Atmosfärisk karbondioxid, den största skyldigheten bland växthusgaser, nådde 384 ppmv (delar per miljon per volym) 2007 jämfört med 290 1880, cirka 280 innan den industriella revolutionen började, och aldrig mer än 300 under de 420 000 åren före den industriella revolutionen .

Sammanfattning av situationen idag:

Atmosfärisk koldioxid

  • är 35% högre än när den industriella revolutionen började
  • är högre än någon period under de senaste 420 000 åren
  • är den främsta orsaken till temperaturökning (inte tvärtom)

Om inga åtgärder vidtas för att minska växthusgaser -

Jordens temperatur

  • kan stiga med 2-6 C ... 4-11 F under 2000-talet

vilket kommer att vara högre än någon gång

  • under de senaste 10 000 åren (Holocene Epoch) när vi utvecklade de livsmedel som stöder oss och frukt av vår civilisation
  • sedan mitten av Pliocen Epok för tre miljoner år sedan när havsnivån kan ha varit 25 meter eller 80 fot högre än idag

Temperaturökningen var mindre dramatisk - 0, 85 C (1, 53 F) - men mycket av den koldioxid som tillsattes under denna period kommer att förbli i atmosfären och fortsätta att värma jorden under århundraden framöver.

NASA-rapporten sade att den "enda livliga förklaringen för uppvärmningen efter 1950 är en ökning av växthusgaser."

Så vad hände med Milankovitch?

Innan den industriella revolutionen och den stora befolkningstillväxten som följde orsakades temperaturförändringar på lång sikt till stor del av förändringar i solljus som förklarades av Milankovitch Cycles. Temperaturförändring påverkade förändringar i växthusgaser, som i en så kallad positiv återkopplingsmekanism sedan påskyndade temperaturförändringen.

Nu har emellertid den senaste tidens kraftiga utsläpp av växthusgaser trampat Milankovitch Cycles. Den främsta orsaken till den nuvarande uppåtgående trenden i jordens temperatur är ökningen av atmosfärisk koldioxid, inte en ökning av solljus. Och ökningen av koldioxid orsakas främst av mänsklig aktivitet, särskilt förbränning av fossilt bränsle (olja, naturgas och kol), inte av temperaturökningen - även om en annan positiv feedbackmekanism kan temperaturökningen bidra till att öka mängden koldioxid i atmosfären.

4. Är den amerikanska regeringen orolig för temperaturförändringar?

James Hansen tog den globala uppvärmningen offentligt i sitt kongressbevis sommaren 1988, men kongressen har aldrig vidtagit åtgärder och inte heller den verkställande filialen. De tre sista administrationerna (Bush, Clinton, Bush) har faktiskt alla försökt gnugga honom.

I sin klimatförändringsrapport från 2007 beräknade den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC), som delade årets Nobels fredspris med Al Gore, temperaturökningar i det 21: a århundradet från 2 till 6 C (4 till 11 F) om inga åtgärder vidtas utöver vad som redan har vidtagits för att minska utsläppen av växthusgaser.

Bör vi vara oroliga? Bör våra barnbarn?

Enligt Hansen, "om ytterligare global uppvärmning når 2 eller 3 grader Celsius, kommer vi förmodligen att se förändringar som gör Jorden till en annan planet än den vi känner. Förra gången det var så varmt var ... för cirka tre miljoner år sedan, när havsnivån beräknades ha varit cirka 25 meter högre än idag. "

I april 2008 lämnade Hansen och sju andra forskare från lika många universitet och institutioner ett sammanfattning till Science med titeln Mål atmosfärisk CO2: vart ska mänskligheten sikta? Deras slutsats: "Om mänskligheten vill bevara en planet som liknar den som civilisationen utvecklades och till vilken livet på jorden anpassas, antyder paleoklima bevis och pågående klimatförändringar att CO2 kommer att behöva minskas från dess nuvarande 385 ppm [2008 ] till högst 350 ppm. "

När Bill McKibben, långvarig global uppvärmningsaktivist och författare till The End of Nature, läste dessa ord, startade han en ny gräsrots klimatrörelse med namnet 350.org "för att se till att alla känner till målet så att våra politiska ledare känner verkligt press att agera. "

Han medger att det är lite Hail Mary . Det senaste året då koldioxid var nere till 350 var 1987. Vad händer om vi inte klarar det?

"Människor kommer utan tvekan att överleva på en planet som inte är 350, " skriver McKibben, "men de som gör det kommer att vara så upptagen och hantera de oändliga konsekvenserna av en överhettad planet, att civilisationen kanske inte."

350.org

  • 350 | Global uppvärmning. Global handling. Global Future.

Jim Hansens webbplats

  • Dr James E. Hansen

Alla kommentarer, frågor och åsikter är välkomna!