Η εποχή του Πλειστόκαινου, μια εποχή απίστευτης ζέστης σε προβιομηχανικά επίπεδα CO2
Το πρόσφατο γεωλογικό αρχείο υπογραμμίζει πόσο πολύπλοκο είναι το κλίμα και υποδηλώνει ότι δεν πρέπει να έχουμε προσδοκίες για αλλαγή της θερμοκρασίας σε μείωση της συγκέντρωσης ΑΤΘ της ατμόσφαιρας
Ο γεωλογικός χρόνος χωρίζεται σε ένα ιεραρχικό σύστημα μονάδων που αντιπροσωπεύουν την τεράστια έκταση της ιστορίας της Γης. Οι πρωταρχικές διαιρέσεις βασίζονται σε σημαντικά γεγονότα και αλλαγές στα γεωλογικά, βιολογικά και κλιματικά αρχεία της Γης. Οι παραδοσιακές διαιρέσεις του γεωλογικού χρόνου είναι οι εξής, από το μεγαλύτερο στο μικρότερο:
Αιώνας: Η μεγαλύτερη διαίρεση του γεωλογικού χρόνου είναι ο αιώνας. Ο σημερινός αιώνας είναι ο Φανεροζωικός, ο οποίος ξεκίνησε περίπου 541 εκατομμύρια χρόνια πριν και συνεχίζεται μέχρι σήμερα. Ο Φανεροζωικός αιώνας χωρίζεται περαιτέρω σε τρεις εποχές.
Μεγάλη Εποχή: Μια μεγάλη εποχή είναι μια υποδιαίρεση ενός αιώνα και αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό χρονικό διάστημα, που χαρακτηρίζεται από συγκεκριμένα γεωλογικά και βιολογικά γεγονότα. Οι τρεις μεγάλες εποχές του Φανεροζωικού αιώνα είναι ο Παλαιοζωικός, ο Μεσοζωικός και ο Καινοζωικός.
Περίοδος: Μια περίοδος είναι μια διαίρεση μιας μεγάλης εποχής και χαρακτηρίζεται από χαρακτηριστικά στρώματα βράχου και σημαντικές αλλαγές στις μορφές ζωής της Γης. Για παράδειγμα, η Μεσοζωική μεγάλη εποχή χωρίζεται σε τρεις περιόδους: την Τριασική, την Ιουρασική και την Κρητιδική.
Μικρή Εποχή: Μια μικρή εποχή είναι μια υποδιαίρεση μιας περιόδου και αντιπροσωπεύει ένα σχετικά μικρότερο χρονικό διάστημα. Οι μικρές εποχές ορίζονται από πιο συγκεκριμένα γεωλογικά και βιολογικά γεγονότα. Η Καινοζωική μεγάλη εποχή, για παράδειγμα, χωρίζεται σε μικρές εποχές όπως το Παλαιόκαινο, το Ηώκαινο, το Ολιγόκαινο, το Μειόκαινο, το Πλειόκαινο, το Πλειστόκαινο και το Ολόκαινο.
Έτος: Το έτος είναι η μικρότερη διαίρεση του γεωλογικού χρόνου και αντιπροσωπεύει ένα ακόμη μικρότερο διάστημα. Τα έτη τυπικά ορίζονται με βάση συγκεκριμένα στρώματα πετρωμάτων, συναθροίσεις απολιθωμάτων και άλλους γεωλογικούς δείκτες.
Οι διαιρέσεις του γεωλογικού χρόνου δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένες ως προς τη διάρκεια. Ορισμένες περίοδοι ή εποχές μπορεί να εκτείνονται σε δεκάδες εκατομμύρια χρόνια, ενώ άλλες μπορεί να είναι σχετικά μικρότερες. Τα ακριβή όρια και τα ονόματα αυτών των τμημάτων καθορίζονται και τελειοποιούνται μέσω της συνεχούς επιστημονικής έρευνας μεταξύ των επιστημόνων της Γης.
Η εποχή του Πλειστόκαινου…
Η εποχή του Πλειστόκαινου είναι μια σημαντική διαίρεση του γεωλογικού χρόνου που συνέβη στην Καινοζωική εποχή, μετά την εποχή του Πλειόκαινου και πριν από την εποχή του Ολόκαινου, που είναι η σημερινή εποχή. Η εποχή του Πλειστόκαινου εκτείνεται από περίπου 2,6 εκατομμύρια χρόνια πριν έως περίπου 11.700 χρόνια πριν.
Κατά τη διάρκεια του Πλειστόκαινου, η Γη γνώρισε μια σειρά επαναλαμβανόμενων περιόδων παγετώνων και μεσοπαγετώνων. Τεράστια στρώματα πάγου κάλυψαν μεγάλα τμήματα του βόρειου ημισφαιρίου, συμπεριλαμβανομένων τμημάτων της Βόρειας Αμερικής, της Ευρώπης και της Ασίας. Οι κύκλοι προώθησης και υποχώρησης των φύλλων πάγου είχαν βαθύ αντίκτυπο στα τοπία, σκαλίζοντας κοιλάδες, δημιουργώντας λιθώνες και ανασχηματίζοντας την επιφάνεια της Γης.
Η εποχή του Πλειστόκαινου σημαδεύτηκε επίσης από την παρουσία ποικίλης μεγαπανίδας, συμπεριλαμβανομένων μεγάλων θηλαστικών όπως μαμούθ, μαστόδοντες, σπαθόδοντες τίγρεις και γιγάντιους βραδύποδες. Αυτά τα ζώα προσαρμόστηκαν στο σκληρό κλίμα και ήταν κατάλληλα για επιβίωση σε περιβάλλοντα που μοιάζουν με τούνδρα. Η εμφάνιση των πρώιμων ανθρώπων, συμπεριλαμβανομένων των Homo erectus και Homo neanderthalensis, συνέβη επίσης κατά τη διάρκεια αυτής της εποχής.
Προς το τέλος της εποχής του Πλειστόκαινου, περίπου πριν από 11.700 χρόνια, η Γη πέρασε στην εποχή του Ολόκαινου. Η υποχώρηση των μεγάλων στρωμάτων πάγου και η εμφάνιση θερμότερων κλιματικών συνθηκών επέτρεψαν την επέκταση των δασών και την εμφάνιση σύγχρονων φυτικών και ζωικών ειδών. Η εποχή του Πλειστόκαινου έχει σημαντική σημασία για την κατανόηση της δυναμικής του κλίματος της Γης, την εξέλιξη της ζωής και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πρώιμων ανθρώπων και του περιβάλλοντός τους.
Οι θερμοκρασίες της εποχής του Πλειστόκαινου…
Πρόσφατα, πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι η εποχή του Πλειστόκαινου ήταν σημαντικά θερμότερη από τη σημερινή. Στην πραγματικότητα, της τάξης των 9–19 °C πάνω από τις σύγχρονες τιμές, τουλάχιστον στη Βόρεια Γροιλανδία.
Τα παλαιοκλιματικά αρχεία δείχνουν ισχυρή πολική ενίσχυση με μέσες ετήσιες θερμοκρασίες 11–19 °C πάνω από τις σύγχρονες τιμές. Οι βιολογικές κοινότητες που κατοικούν στην Αρκτική κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου παραμένουν ελάχιστα γνωστές, επειδή τα απολιθώματα είναι σπάνια. Εδώ αναφέρουμε ένα αρχαίο περιβαλλοντικό αρχείο DNA (eDNA), που περιγράφει τα πλούσια φυτικά και ζωικά συγκροτήματα του σχηματισμού Kap København στη Βόρεια Γροιλανδία, που χρονολογείται πριν από περίπου δύο εκατομμύρια χρόνια. Το αρχείο δείχνει ένα ανοιχτό βόρειο δασικό οικοσύστημα με μικτή βλάστηση από λεύκες, σημύδες και δέντρα thuja, καθώς και μια ποικιλία από αρκτικούς και βόρειους θάμνους και βότανα, πολλά από τα οποία δεν είχαν ανιχνευθεί προηγουμένως στην τοποθεσία από αρχεία μακροαπολιθωμάτων και γύρης. Το αρχείο DNA επιβεβαιώνει την παρουσία λαγών και μιτοχονδριακού DNA από ζώα όπως μαστόδοντες, τάρανδοι, τρωκτικά και χήνες, όλα προγονοί των συγγενών τους σήμερα και του ύστερου Πλειστόκαινου. Η παρουσία θαλάσσιων ειδών, συμπεριλαμβανομένου του πεταλοειδούς καβουριού και των πράσινων φυκών, υποστηρίζει ένα θερμότερο κλίμα από ό,τι σήμερα.
Αυτή η δημοσίευση αναφέρει αναλύσεις μακροαπολιθωμάτων χονδροειδών απορριμμάτων gyttja και τυρφώδους εδάφους, το οποίο εμφανίστηκε κάτω από ένα λεπτό κάλυμμα από αποθέσεις φρυγανιάς και παγετώνα. Τα ιζήματα περιείχαν υπολείμματα αγγειωδών φυτών, βρύων, σκαθαριών, σκνίθων, σκνίων, βρυόζωων, σφουγγαριών και άλλων ασπόνδυλων. Η χλωρίδα περιλαμβάνει μαύρη ερυθρελάτη, σημύδα, βόρειους θάμνους και ταξινομήσεις υγροτόπων και υδρόβιων, γεγονός που δείχνει ότι λίμνες και δεξαμενές ύδατος υπήρχαν στην περιοχή. Περιγράφουμε ένα νέο εξαφανισμένο είδος υδρόχορτου, το Elatine odgaardii. Τα απολιθώματα εναποτέθηκαν σε περιαρκτικό περιβάλλον με μέση θερμοκρασία αέρα του Ιουλίου που ήταν τουλάχιστον 9 °C υψηλότερη από ό,τι σήμερα.
Οι κινδυνολόγοι του κλίματος θα προειδοποιήσουν ότι η Βόρεια Γροιλανδία δεν αντιπροσωπεύει τις παγκόσμιες θερμοκρασίες, ωστόσο, δεν είναι λογικό να υποθέσουμε ότι περιοχές που ήταν 10 φορές θερμότερες από τα προβιομηχανικά επίπεδα στο Πλειστόκαινο, ήταν κατά κάποιο τρόπο απομονωμένες από τον υπόλοιπο πλανήτη.
Τι προκάλεσε την απίστευτη ζέστη κατά την πρώιμη εποχή του Πλειστόκαινου;
Ένα πράγμα που μπορούμε να αποκλείσουμε είναι η αυξημένη ατμοσφαιρική συγκέντρωση CO2, όπως επισημαίνεται σε αυτή τη μελέτη που δημοσιεύτηκε το 2019 στο περιοδικό Nature με τίτλο, “Χαμηλά επίπεδα CO2 ολόκληρης της εποχής του Πλειστόκαινου”, η οποία αναφέρει:
Ο ποσοτικός προσδιορισμός του αρχαίου ατμοσφαιρικού pCO2 παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για την αλληλεπίδραση μεταξύ των αερίων του θερμοκηπίου και του παγκόσμιου κλίματος. Πέρα από την ιστορία των 800 χιλιάδων ετών που αποκαλύφθηκε από πυρήνες πάγου, οι αποκλίσεις τόσο στην τάση, όσο και στο μέγεθος των αλλαγών του pCO2 παραμένουν μεταξύ των διαφορετικών αποτελεσμάτων που προέρχονται από μεσολάβηση. Το παραδοσιακό παλαιοβαρόμετρο pCO2 παλαιοζόλης πάσχει από σε μεγάλο βαθμό απεριόριστη συγκέντρωση CO2 που αναπνέει το έδαφος (S(z)). Χρησιμοποιώντας λεπτώς διασπαρμένα ανθρακικά άλατα που κατακρημνίζονται σε παλαιοζόλες από το κινεζικό οροπέδιο Loess, εδώ εντοπίσαμε ότι το S(z) τους μπορεί να περιοριστεί ποσοτικά από τη μαγνητική επιδεκτικότητα του εδάφους. Με βάση αυτήν την προσέγγιση, ανακατασκευάσαμε το pCO2 κατά τη διάρκεια 2,6–0,9 εκατομμυρίων ετών πριν, το οποίο τεκμηριώνει συνολικά χαμηλά επίπεδα pCO2 (<300 ppm), συγκρίσιμα με τα αρχεία του πυρήνα πάγου, υποδεικνύοντας ότι το σύστημα της Γης λειτούργησε κάτω από επίπεδα pCO2 του ύστερου Πλειστόκαινου για εκτεταμένη περίοδο. Τα επίπεδα pCO2 δεν δείχνουν στατιστικά σημαντικές διαφορές κατά τη διάρκεια της μετάβασης του μέσου Πλειστόκαινου (περίπου 1,2–0,8 εκατομμυρία έτη πριν), υποδηλώνοντας ότι το CO2 πιθανώς δεν είναι ο οδηγός αυτού του σημαντικού γεγονότος της κλιματικής αλλαγής.
…αν τα περιφερειακά εφφέ ακτινοβολίας του pCO2 ήταν ο μόνος παράγοντας αλλαγής, οι τροπικές κλίσεις SST θα έπρεπε να είχαν παραμείνει παρόμοιες καθώς το pCO2 μεταβλήθηκε με το χρόνο. Αντίθετα, μια νέα καταγραφή του SST από τον δυτικό Ειρηνικό δείχνει ότι οι τροπικές κλίσεις SST ήταν διαφορετικές, ακόμη και αντιστρεφόμενες, στο παρελθόν, υποδηλώνοντας έναν σημαντικό ρόλο για τις δυναμικές μεταβολές της κυκλοφορίας. Συγκεκριμένα, οι αλλαγές στη θερμοκρασία του ανερχόμενου νερού πηγής, εκτός από την τοπική πίεση του pCO2, επηρέασαν το SST του τροπικού Ειρηνικού. Αυτές οι δυναμικές αλλαγές, αντί του pCO2, μπορεί να έχουν μετατοπίσει την κατάσταση του υποβάθρου των τροπικών και μάλιστα βοήθησαν να τεθούν οι βάσεις για τη μετάβαση στο μέσο του Πλειστόκαινου.
Δείχνουμε ότι η ζωνική κλίση SST, η οποία έχει χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της ισχύος της περασμένης ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας Walker [Koutavas et al., 2002; Wara et al., 2005; Dekens et al., 2007], αυξήθηκε τόσο στους παγετώνες, όσο και κατά τη διάρκεια του MPT. Αυτά τα στοιχεία υποδηλώνουν ότι το MPT περιλάμβανε δυναμικές μεταβολές της κυκλοφορίας, παρά απλώς μια απάντηση στην τοπική επιβολή pCO2 “από πάνω προς τα κάτω”.
Έτσι, φαίνεται ότι οι αλλαγές στα μοτίβα της κυκλοφορίας των ωκεανών, που θα μπορούσαν να προκύψουν από ενισχυμένη άνοδο του Ισημερινού, αλλαγές βάθους θερμοκλινών ή πηγαίο νερό για ισημερινή ανύψωση, έχουν σημαντικά μεγαλύτερη συμβολή στην ατμοσφαιρική θερμοκρασία από τη συγκέντρωση του CO2.
Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι σημαντικές ποσότητες θερμότητας παγιδεύονται στους ωκεανούς και αυτό αποδίδεται πάντα στη θέρμανση των ωκεανών “από πάνω προς τα κάτω”, λόγω των ανθρωπογενών εκπομπών ΑΤΘ (αερίων του θερμοκηπίου). Ωστόσο, οι ωκεανοί έχουν περίπου 1.000 φορές την ενέργεια της ατμόσφαιρας. Έτσι, αυτό είναι ανάλογο με το να έχεις μια μεγάλη φωτιά και μετά να ανάβεις ένα σπίρτο και να ισχυρίζεσαι ότι το σπίρτο ζεσταίνει τη φωτιά.
Οι ωκεανοί θερμαίνονται από πολλές πηγές και φαίνεται ότι οι αλλαγές στην κυκλοφορία των ωκεανών θα μπορούσαν να αντιστοιχούν στο 10πλάσιο της θέρμανσης που έχουμε βιώσει μέχρι τώρα, καθώς και να λειτουργήσουν ως τεράστια πηγή αυξημένου ατμοσφαιρικού CO2. Μια πηγή που δεν έχουμε τρόπο να αναγνωρίσουμε, καθώς οι ωκεανοί και η ατμόσφαιρα δεν διακρίνονται ισοτοπικά. Ο νόμος του Henry θα υπαγόρευε ότι καθώς οι ωκεανοί θερμαίνονται, απελευθερώνουν παγιδευμένο CO2, λόγω της εξάρτησης από τη θερμοκρασία των εξισώσεων.
Συνοπτικά, το πρώιμο Πλειστόκαινο ήταν της τάξης των 9-19°C θερμότερο από σήμερα, σε πολλαπλές τοποθεσίες και σε προβιομηχανικά επίπεδα CO2. Αυτή η απίστευτη ζέστη, 10 φορές μεγαλύτερη από την παρατηρούμενη θέρμανση από το 1850, πιθανότατα οφειλόταν σε αλλαγές στα πρότυπα κυκλοφορίας των ωκεανών. Αυτά τα δεδομένα υπογραμμίζουν τη σχετική αναισθησία της θερμοκρασίας της επιφάνειας στην ατμοσφαιρική συγκέντρωση CO2 και παρέχουν ένα εξαιρετικό παράδειγμα της πολύπλοκης φύσης του κλιματικού συστήματος.
Η απόσταξη του κλιματικού συστήματος μόνο σε συγκεντρώσεις ΑΤΘ είναι μηδενιστική και αγνοεί αυτήν την εκπληκτική πολυπλοκότητα. Έχοντας αυτό υπόψη, δεν θα πρέπει να έχουμε καμία προσδοκία για μια μετρήσιμη απόκριση στις επιφανειακές θερμοκρασίες στη μείωση της συγκέντρωσης ΑΤΘ της ατμόσφαιρας.
