Klimatyczny puls Ziemi – jak go wyjaśnić?
Badanie koncentruje się na późnej kredzie, czyli okresie sprzed około 83 milionów lat. W tym czasie atmosfera zawierała znacznie więcej dwutlenku węgla niż obecnie, a globalne temperatury były wyższe, co sprawiało, iż planeta funkcjonowała w stabilnym, ciepłym reżimie klimatycznym bez dużych pokryw lodowych. Do niedawna wielu badaczy zakładało, że szybkie zmiany klimatu w skali tysiącleci są głównie związane z dynamiką lądolodów. Oznaczałoby to, że w świecie cieplarnianym takie zjawiska powinny być rzadkie lub nieobecne.
Nowe dane wskazują jednak na coś zupełnie innego. Podstawę tego odkrycia stanowiły rdzenie osadów pobrane z basenu Songliao w północno-wschodnich Chinach. Osady te powstawały w środowisku jeziornym w późnej kredzie i stanowią wyjątkowo szczegółowy zapis dawnych warunków środowiskowych. Analizując skład chemiczny oraz mineralny warstw osadów, a także ślady aktywności organizmów żyjących w osadach, naukowcy byli w stanie odtworzyć zmiany wilgotności i klimatu w regionie z bardzo wysoką rozdzielczością czasową.
W zapisie geologicznym pojawił się wyraźny wzór: klimat w regionie przechodził regularne zmiany między okresami wilgotnymi i suchymi, a cały cykl trwał około czterech do pięciu tysięcy lat. Ten rytm powtarzał się wielokrotnie w ciągu milionów lat, sugerując istnienie fundamentalnego mechanizmu sterującego tym procesem. Badacze powiązali to zjawisko z tzw. precesją osi Ziemi. Precesja to powolne “kołysanie się” osi obrotu planety, przypominające ruch wirującego bączka. Pełny cykl trwa około 26 tysięcy lat i wpływa na rozkład energii słonecznej docierającej do powierzchni planety w różnych porach roku. W wyniku oddziaływania precesji z kształtem orbity Ziemi powstają dwa główne cykle klimatyczne trwające około 19 oraz 23 tysięcy lat.
Zróżnicowana amplituda dawnych zmian
Nowe badanie pokazuje jednak, że w strefach tropikalnych sygnał ten może ulegać podziałowi na szybsze impulsy. Wynika to z geometrii oświetlenia Ziemi, wszak w tropikach maksima nasłonecznienia pojawiają się dwa razy w roku, w pobliżu równonocy, a nie tylko raz, co ma miejsce na wyższych szerokościach geograficznych. Ta specyfika powoduje, iż sygnał precesyjny może generować krótsze cykle klimatyczne, właśnie rzędu około 5000 lat.
Czytaj też: Ukryty świat pod Morzem Północnym. Kiedyś rozwijała się tym cywilizacja, o której nie wiedzieliśmy
Co więcej, amplituda tych zmian nie była stała. Analiza wykazała, jakoby siła cyklu wilgotno-suchego rosła i malała w rytmie znacznie dłuższych, trwających około 100 tysięcy lat cykli związanych ze zmianami eliptyczności orbity Ziemi. Kiedy orbita stawała się bardziej eliptyczna, wpływ precesji na klimat stawał się silniejszy, a wahania środowiskowe były bardziej wyraźne. Dokonane odkrycie ma istotne znaczenie dla zrozumienia dynamiki systemu klimatycznego. Pokazuje bowiem, że szybkie zmiany klimatu nie muszą być wywoływane wyłącznie przez lądolody czy nagłe zaburzenia oceaniczne. Mogą być również naturalną konsekwencją oddziaływania procesów astronomicznych i złożonych sprzężeń zwrotnych w atmosferze i oceanach.
Źródło: Nature Communications
