Dzisiejsze tempo wzrostu poziomu dwutlenku węgla w atmosferze jest 10 razy szybsze niż w jakimkolwiek innym momencie w ciągu ostatnich 50 000 lat, jak odkryli naukowcy na podstawie szczegółowej analizy chemicznej starożytnego lodu Antarktydy.
Odkrycia, opublikowane właśnie w Proceedings of the National Academy of Sciences, dostarczają ważnego nowego zrozumienia okresów gwałtownych zmian klimatycznych w przeszłości Ziemi i oferują nowy wgląd w potencjalne skutki dzisiejszych zmian klimatycznych.
„Badanie przeszłości uczy nas, jak inny jest dzisiejszy dzień. Dzisiejsze tempo zmian CO2 jest naprawdę bezprecedensowe” – stwierdziła Kathleen Wendt, adiunkt w College of Earth, Ocean and Atmospheric Sciences na Oregon State University i główna autorka badania.
„Nasze badania wykazały najszybsze tempo naturalnego wzrostu emisji CO2, jakie kiedykolwiek zaobserwowano, a obecne tempo, w dużej mierze spowodowane emisją gazów cieplarnianych przez człowieka, jest 10 razy wyższe”.
Dwutlenek węgla, czyli CO2, to gaz cieplarniany występujący naturalnie w atmosferze. Kiedy dwutlenek węgla przedostaje się do atmosfery, przyczynia się do ocieplenia klimatu w wyniku efektu cieplarnianego. W przeszłości poziomy te ulegały wahaniom ze względu na cykle epoki lodowcowej i inne przyczyny naturalne, ale obecnie rosną z powodu emisji gazów cieplarnianych przez człowieka.
Lód, który gromadził się na Antarktydzie przez setki tysięcy lat, zawiera starożytne gazy atmosferyczne uwięzione w pęcherzykach powietrza. Naukowcy wykorzystują próbki tego lodu pobrane podczas wierceń rdzeniowych na głębokość do 3,2 km, aby analizować śladowe substancje chemiczne i tworzyć zapisy dotyczące minionego klimatu. Amerykańska Narodowa Fundacja Nauki wsparła wiercenie rdzeni lodowych i analizę chemiczną wykorzystaną w badaniu.
Poprzednie badania wykazały, że podczas ostatniej epoki lodowcowej, która zakończyła się około 10 000 lat temu, było kilka okresów, w których poziom dwutlenku węgla skakał znacznie powyżej średniej. Jednak pomiary te nie były wystarczająco szczegółowe, aby ujawnić pełną naturę szybkich zmian, co ogranicza zdolność naukowców do zrozumienia tego, co się dzieje, powiedział Wendt.
„Prawdopodobnie nie spodziewałbyś się czegoś takiego u schyłku ostatniej epoki lodowcowej” – powiedziała. „Ale nasze zainteresowanie wzrosło i chcieliśmy wrócić do tych okresów i przeprowadzić bardziej szczegółowe pomiary, aby dowiedzieć się, co się dzieje”.
Korzystając z próbek z rdzenia lodowego Antarktydy Zachodniej, Wendt i współpracownicy zbadali, co dzieje się w tych okresach. Zidentyfikowali wzór pokazujący, że te skoki dwutlenku węgla miały miejsce wraz z zimnymi interwałami na północnym Atlantyku, znanymi jako zdarzenia Heinricha, które są powiązane z nagłymi zmianami klimatycznymi na całym świecie.
„Te wydarzenia Heinricha są naprawdę niezwykłe” – powiedział Christo Buizert, profesor nadzwyczajny w College of Earth, Ocean and Atmospheric Sciences i współautor badania. „Uważamy, że są one spowodowane dramatycznym zapadnięciem się pokrywy lodowej w Ameryce Północnej. To uruchamia reakcję łańcuchową, która obejmuje zmiany w monsunach tropikalnych, zachodnich wiatrach na półkuli południowej i duże wyrzuty CO2 wydobywające się z oceanów”.
Podczas największego z naturalnych wzrostów poziom dwutlenku węgla wzrósł o około 14 części na milion w ciągu 55 lat. Skoki zdarzały się mniej więcej raz na 7 000 lat. Przy dzisiejszym tempie taki wzrost zajmie zaledwie 5–6 lat.
Dowody wskazują, że w poprzednich okresach naturalnego wzrostu poziomu dwutlenku węgla nasilały się także zachodnie wiatry, które odgrywają ważną rolę w cyrkulacji w głębinach oceanu, co doprowadziło do szybkiego uwolnienia CO2 z Oceanu Południowego.
Inne badania sugerują, że te zachodnie regiony wzmocnią się w ciągu następnego stulecia z powodu zmian klimatycznych. Nowe odkrycia sugerują, że jeśli do tego dojdzie, zmniejszy się zdolność Oceanu Południowego do pochłaniania dwutlenku węgla wytwarzanego przez człowieka – zauważyli naukowcy.
„Polegamy na tym, że Ocean Południowy pochłania część emitowanego przez nas dwutlenku węgla, ale szybko rosnące wiatry południowe osłabiają jego zdolność do tego” – powiedział Wendt.
Dodatkowi współautorzy to Ed Brook, Kyle Niezgoda i Michael Kalk ze stanu Oregon; Christoph Nehrbass-Ahles z Uniwersytetu w Bernie w Szwajcarii i Krajowego Laboratorium Fizycznego w Wielkiej Brytanii; Thomas Stocker, Jochen Schmitt i Hubertus Fischer z Uniwersytetu w Bernie; Laurie Menviel z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii w Australii; James Rae z Uniwersytetu St. Andrews w Wielkiej Brytanii; Juan Muglia z Argentyny; David Ferreira z University of Reading w Wielkiej Brytanii i Shaun Marcott z University of Wisconsin-Madison.