Mokslininkai nustatė, kaip keitėsi Žemės klimatas prieš tūkstančius metų

Kartais praeities klimatą išduoda ne išlikęs dienoraštis ar senas piešinys, o vos kelių centimetrų storio ledo sluoksnis. Jame gali būti įkalintos oro burbuliukų dalelės, dulkių pėdsakai ir vulkaninių išsiveržimų ženklai, išlikę nuo laikų, kai žmonės dar tik kūrė pirmąsias nuolatines gyvenvietes. Tokie fragmentai mokslininkams leidžia pažvelgti į pasaulį, kuriame nebuvo termometrų, meteorologijos stočių ir palydovų.

Klimato archyvas slypi lede, medžiuose ir vandenynų dugne

Norėdami suprasti, koks buvo klimatas prieš tūkstančius metų, tyrėjai remiasi vadinamaisiais netiesioginiais klimato indikatoriais. Tai gamtoje išlikę pėdsakai, kuriuose užfiksuotos ankstesnės temperatūros, kritulių ir atmosferos sudėties permainos.

Vienas svarbiausių šaltinių – Grenlandijos ir Antarktidos ledo gręžiniai. Kiekvienas ledo sluoksnis susidaro iš per metus iškritusio sniego. Analizuodami sluoksniuose esančius deguonies ir vandenilio izotopus, mokslininkai gali spręsti, kokia tuo metu buvo temperatūra. Lede įkalinti oro burbuliukai taip pat atskleidžia, kiek atmosferoje buvo anglies dioksido, metano ir kitų dujų.

Ne mažiau vertingi yra medžių rievės. Platesnė rievė dažnai rodo palankesnes augimo sąlygas, o siaura gali liudyti apie šaltą, sausą ar kitaip nepalankų sezoną. Ežerų ir vandenynų dugne susikaupusios nuosėdos saugo žiedadulkes, mikroskopinių organizmų liekanas bei cheminius junginius, pagal kuriuos galima atkurti seniau vyravusią augaliją ir vandens temperatūrą.

Šie duomenys nėra pavieniai spėjimai. Jie lyginami tarpusavyje, datuojami radioaktyviosios anglies metodu ir tikrinami klimato modeliais. Kuo daugiau nepriklausomų šaltinių sutampa, tuo patikimesnis tampa praeities vaizdas.

Holoceno klimatas nebuvo pastovus

Maždaug prieš 11 700 metų prasidėjusi dabartinė geologinė epocha, vadinama holocenu, iš pirmo žvilgsnio galėtų atrodyti kaip gana stabilus klimato laikotarpis. Tačiau naujausi paleoklimato tyrimai rodo, kad temperatūra ir krituliai per šį laiką keitėsi ne kartą.

Po paskutinio ledynmečio pasaulis sparčiai šilo. Maždaug prieš 10–6 tūkstančius metų daugelyje Šiaurės pusrutulio regionų vasaros buvo šiltesnės nei XIX amžiaus pradžioje. Tam įtakos turėjo Žemės orbitos ir ašies padėties pokyčiai, pakeitę Saulės spinduliuotės pasiskirstymą tarp metų laikų.

Vis dėlto šis šiltesnis laikotarpis nebuvo vienodas visoje planetoje. Kai kurie regionai šilo, o kiti galėjo išlikti vėsesni. Skyrėsi ir metų laikai: vienur buvo šiltesnės vasaros, tačiau šaltesnės žiemos. Todėl mokslininkai vis dažniau pabrėžia, kad vienas bendras „Žemės temperatūros“ skaičius ne visada tiksliai atspindi tikrąją praeities klimato įvairovę.

Vienas gerai žinomų staigių pokyčių – prieš maždaug 8 200 metų įvykęs atšalimas. Jis truko kelis dešimtmečius ar ilgiau, o jo pėdsakų aptikta lede, nuosėdose ir medžių liekanose. Manoma, kad į Šiaurės Atlanto vandenyną patekęs didelis gėlo vandens kiekis galėjo susilpninti vandenyno cirkuliaciją ir pakeisti šilumos pernašą.

Klimato pokyčius veikė ne vien žmogus

Praeities duomenys rodo, kad klimatas gali keistis ir be pramonės, automobilių ar elektrinių. Saulės aktyvumo svyravimai, ugnikalnių išsiveržimai, vandenynų cirkuliacija ir Žemės orbitos pokyčiai praeityje turėjo didelę reikšmę.

Tačiau tai nereiškia, kad dabartinis atšilimas yra tik dar vienas natūralus ciklas. Būtent lygindami senus klimato pokyčius su šiuolaikiniais stebėjimais mokslininkai mato svarbų skirtumą. Ankstesnės permainos dažniausiai vyko per šimtmečius ar tūkstantmečius, o dabar temperatūra kyla itin sparčiai – per kelis dešimtmečius.

Ledo gręžiniai rodo, kad anglies dioksido koncentracija atmosferoje ilgą laiką svyravo gana siaurame intervale. Prasidėjus pramonės revoliucijai, ji ėmė sparčiai didėti. Šis šuolis sutampa su iškastinio kuro deginimu ir kitais žmogaus veiklos padariniais.

Tyrėjams svarbu ne tik nustatyti, kiek buvo šilta, bet ir suprasti, kaip greitai klimatas reagavo į pokyčius. Praeities įvykiai parodo, kad net ir santykinai nedidelis atmosferos ar vandenynų sistemos pokytis gali sukelti platesnę reakciją: keisti kritulių režimą, ledynų plotą, jūros lygį ir ekosistemų ribas.

Praeities duomenys padeda tikslinti ateities prognozes

Kuo tiksliau atkuriamas senasis klimatas, tuo patikimiau galima išbandyti dabartinius klimato modelius. Jei modelis geba atkurti prieš tūkstančius metų vykusius atšilimus, atšalimus ar vulkaninių išsiveržimų poveikį, mokslininkai gali labiau pasitikėti jo prognozėmis ateičiai.

Vis dėlto paleoklimato tyrimai turi ribų. Kai kuriuose regionuose duomenų išliko gerokai daugiau nei kituose. Medžio rievės leidžia įžvelgti metinius pokyčius, bet paprastai neapima labai senų laikotarpių. Vandenynų nuosėdos atveria ilgesnę istoriją, tačiau dažnai pateikia mažiau tikslią informaciją apie konkrečius metus.

Dėl to mokslininkai kuria ne vieną „idealią“ praeities kreivę, o lygina skirtingus scenarijus ir tikimybes. Naujos analizės padeda atskirti pasaulinį signalą nuo regioninių svyravimų, taip pat geriau suprasti, kokį vaidmenį atliko natūralūs procesai ir kada klimato sistemoje išryškėjo žmogaus veiklos poveikis.

Žvilgsnis į prieš tūkstančius metų buvusį pasaulį primena, kad Žemės klimatas niekada nebuvo sustingęs. Tačiau praeities įrašai kartu rodo ir kitą dalyką: svarbus ne tik pats pokytis, bet ir jo greitis. Būtent todėl senas ledas, mediena ir vandenyno dugno nuosėdos šiandien tapo vienu svarbiausių įrankių vertinant, kokią klimato istorijos dalį jau kartojame, o kokiai dar tik ruošiamės.