انسان‌ها عامل شدیدترین تغییرات اقلیمی در سه میلیون سال اخیر!

استفاده‌ی گسترده‌ی بشر از سوخت‌های فسیلی، شدت تغییرات اقلیمی و گرمایش جهانی را به مرز هشدار رسانده است. در واقع رکورد بالاترین میانگین دمایی که نزدیک به سه میلیون سال پابرجا بود، فاصله چندانی تا شکسته شدن ندارد.

امروزه سطح دی اکسید کربن اتمسفر به طرز بی‌سابقه‌ای بالا رفته و چنین افزایشی در غلظت این گاز گلخانه‌ای، می‌تواند درجه حرارت را به حدی بالا ببرد که در طول یک دوره کامل زمین‌شناسی دیده نشده است. این را نتایج یک تحقیق جدید می‌گوید.

محققان در این مطالعه با استفاده از مدل‌سازی کامپیوتری، تغییرات اقلیمی در طی دوره چهارم زمین شناسی یا کواترنری (Quaternary) را بررسی کردند. دوره کواترنری از 2.59 میلیون سال قبل آغاز شد و تا به امروز هم ادامه دارد. به قول «متئو ویلیت» نویسنده این مقاله و محقق تغییرات اقلیمی در موسسه تحقیقاتی پُستدام:

در این مدت، زمین تغییرات بسیاری را به خود دیده؛ اما هیچ وقت چنین تغییراتی به سرعتی که امروز شاهد هستیم، رخ نداده است. چه بسا برای رسیدن به دمای گرم‌تری از زمان حال، باید به یک دوره زمین شناسی متفاوت رجوع کنیم.

پیشینه سه میلیون ساله تغییرات اقلیمی

کواترنری با یک دوره انجماد آغاز شد و صفحات یخ گرینلند با گسترش خود، بخش زیادی از شمال اروپا و آمریکای شمالی را پوشاندند. در ابتدا این یخچال های طبیعی طی یک چرخه 41 هزار ساله، پیشروی و عقب‌نشینی می‌کردند که به گفته‌ی ویلیت، ناشی از تغییرات مدار چرخش زمین به دور خورشید بود.

اما بین 1.25 تا 0.7 میلیون سال پیش، این چرخه یخبندان به اصطلاح کش آمد و هر 100 هزار سال یکبار به وقوع پیوست؛ پدیده‌ای که انتقال پلیستوسن میانه (mid-Pleistocene transition) نام گرفته است. سوال اینجاست که چه چیزی در آن زمان سبب چنین انتقالی شد؛ با علم به اینکه مدار چرخش زمین، دستخوش تغییر نشده بود.

ویلیت و تیمش از یک شبیه‌سازی کامپیوتری پیشرفته برای دوره کواترنری استفاده کردند تا به پاسخ برسند. کیفیت مدل‌ها را پارامترهای تشکیل دهنده‌ی آن‌ها مشخص می‌کند و این مدل، شامل مواردی مختلفی بود؛ از جمله: شرایط جوی، شرایط اقیانوسی، زندگی گیاهی، کربن جهانی، گرد و خاک و صفحات یخی.

چگونگی بروز تغییرات

اعضای تیم تحقیقاتی دریافتند که برای تغییر چرخه‌های 41 هزار ساله عصر یخبندان به چرخه‌های 100 هزار ساله، دو چیز باید اتفاق می‌افتاد. یکی اینکه سطح دی اکسید کربن در اتمسفر کاهش می‌یافت و دیگری آنکه یخچال‌ها، لایه‌ای از رسوبات موسوم به رگولیت را از مسیر خود کنار می‌زدند.

آن‌طور که ویلیت توضیح می‌دهد، تقلیل دی اکسید کربن می‌تواند دلایل مختلفی داشته باشد. کاهش فوران گازهای گلخانه‌ای از آتشفشان‌ها یا تغییر در نرخ فرسایش سنگ‌ها، سبب خواهد شد کربن بیشتری در رسوباتی باقی بماند که به کف دریا حمل می‌شوند. کم شدن کربن در جو، به این معناست که حرارت کمتری هم در اتمسفر محبوس می‌شود؛ در نتیجه برودت هوا به نقطه‌ای می‌رسد که صفحات بزرگ یخ به سادگی شکل می‌گیرند.

فرایندهای زمین شناسی، دیگر مولفه حیاتی برای طولانی شدن چرخه‌های یخبندان را فراهم می‌آورند. وقتی که قاره‌ها برای مدت‌های طولانی عاری از یخ باشند، صاحب یک لایه فوقانی می‌شوند که از سنگ‌های سخت نشده‌ای موسوم به رگولیت تشکیل یافته است. رگولیت به عنوان خاک سطحی در کره ماه نیز وجود دارد.

یخی که روی رگولیت شکل می‌گیرد، کم‌ثبات‌تر از یخی است که روی سنگ بستر ایجاد می‌شود. همچنین آن دسته از صفحات یخی که پایه و اساس رگولیتی دارند، سریع‌تر جریان می‌یابند و نازک‌تر هم باقی می‌مانند. بنابراین اگر تغییرات در مدار زمین، شدت گرمای ورودی به سطح سیاره را تحت تاثیر قرار دهد، این نوع ورقه‌های یخی برای آب شدن مستعدتر هستند.

اما همان‌طور که گفته شد یخچال‌ها حین گسترش، رگولیت را از سر راه خود کنار می‌زنند که این امر، منجر به ظهور مجدد سنگ بستر می‌شود. به گفته‌‌ی ویلیت، در اوایل دوره کواترنری و پس از چند چرخه یخبندان، سنگ بستر سر از خاک بیرون می‌آورد و تکیه‌گاه محکمی را برای شکل‌گیری ورقه‌های یخ فراهم می‌کند. نتیجه‌ی آب و هوای سردتر و ایجاد این صفحات یخی استحکام یافته، طولانی شدن چرخه‌های یخبندان در حدود یک میلیون سال قبل بود.

شرایط اقلیمی در گذشته و حال

این یافته‌ها کمک می‌کنند که شرایط آب و هوایی مناطقی مانند شیکاگو یا نیویورک را درک کنیم و دریابیم که آیا قابل زیستن بود‌‌ه‌اند یا زیر لایه ضخیمی از یخ، دفن شده بودند. اما ویلیت یافته‌های تیمش را برای بررسی تغییرات اقلیمی امروز نیز موثر می‌داند.

بر اساس مدل‌سازی صورت گرفته، غلظت دی اکسید کربن در تمام دوره کواترنری کمتر از 400 واحد در میلیون (ppm) بوده؛ اما امروزه میانگین جهانی آن به 405 ppm رسیده و در حال افزایش است.

همچنین مدل‌سازی ویلیت نشان می‌دهد که در اواخر دوره پلیوسن (Pliocene) یعنی حدود 2.6 میلیون سال قبل، میانگین دمای جهانی به طور موقت 1.5 درجه سانتی‌گراد بالاتر از میانگینی بود که پیش از فراگیر شدن سوخت‌های فسیلی داشتیم. رکوردی که در تمام طول دوره کواترنری هم دست نخورده باقی ماند.

این شرایط می‌تواند به زودی تغییر کند. در حال حاضر میانگین دمای جهانی نسبت به پیش از دوره صنعتی شدن، افزایش 1.2 درجه‌ای را نشان می‌دهد. توافق اقلیمی پاریس در سال 2016 ، افزایش دما را به 1.5 درجه سانتی‌گراد محدود کرد تا شدت گرمایش زمین از 2.6 میلیون سال قبل تجاوز نکند. اما اگر ما نتوانیم این حد را حفظ کنیم و دما بیش از 2 درجه افزایش یابد، به گرم‌ترین میانگین جهانی در این دوره زمین شناسی خواهیم رسید.

ویلیت دراین‌باره می‌گوید:

نتایج مطالعه‌ی ما به روشنی نشان می‌دهد که ابعاد و سرعت تغییرات اقلیمی در عصر حاضر، نسبت به آنچه که در گذشته‌ها رخ داد افزایش یافته است.

نتایج این مطالعه اخیرا در مجله Science Advances انتشار یافت.