1.3.2. Узроци климатских промена: током десетина и стотина хиљада година

Познато нам је да се температура на Земљи мења у оквиру сваког периода који траје око милион година. Утврђено је да око сваких 100.000 година постоји релативно краћи топли период, док је током преосталог времена клима много хладнија (такозвани „глацијални периоди“ или „ледена доба“). Тренутно живимо у топлом периоду.

Сл. 1.3.5. Промена температуре на Земљи током последњих 800.000 година у односу на просечну температуру

Зашто се то дешава? Научници су утврдили да за смењивање ледених доба и топлих периода постоје астрономски узроци (Сл. 1.3.6).

Сваких 41.000 година нагиб Земљине осе мења се у распону од 22,0° и 24,5° (тренутно је на 23,5°). Што је нагиб осе већи, већа је температурна разлика у току лета и зиме, јер је већи упадни угао Сунчевог зрачења током лета и веће загревање површине Земље, а тиме и ваздуха, а мањи током зиме, због чега је ова сезона хладнија. Утицај промене нагиба осе не утиче на укупну енергију коју Земља прима од Сунца, већ на распоред те енергије на Земљи.

Сл. 1.3.6. Промене у орбити Земље и у њеној оси ротације, које утичу на смену ледених и међуледених доба. Т — нагиб Земљине осе ротације; Е — промене у облику Земљине орбите (одступање орбите од круга – ексцентричност орбите); П — промена смера нагнутости Земљине осе ротације – осна прецесија.

Период промене осне прецесије је близу 26.000 година. Ова промена личи на промену оријентације осе ротације чигре која успорава и оса јој није више усмерена вертикално већ њен врх прави кругове. Земља је као чигра која се врти. Наравно, нипошто не може да престане да ротира током наредних неколико милиона година, али дошло је до извесног успоравања. Кругови које описује оса Земљине ротације не утичу на количину топлоте која на Земљу долази од Сунца (не више од нагиба осе као такве), али утиче на расподелу долазне Сунчеве енергије на Земљи. Тренутно усмерење нагиба осе ротације Земље је такво да је током месеци јун-август северна хемисфера нагнута ”ка” Сунцу (на северној хемисфери је већи упадни угао Сунчевог зрачења) и у тим месецима је лето, а јужна је нагнута ”од” Сунца и тамо је зима. При промени осме прецесије распоред годишњих доба током године може бити потпуно обрнут.

Промена ексцентричности орбите Земље, тј. облика путање Земље око Сунца, има период око 100.000 година. Орбита има облик елипсе, која је врло блиска кружници. Промена ексцентричности значи да орбита има више или мање облик сличан кружници. Када је Земљина орбита скоро потпуно кружна, тј. мањег ексцентритета, количина Сунчевог зрачења која долази до Земље у различитим годишњим добима је више уједначена, јер Земља обилази Сунце током године на скоро уједначеном растојању.

Када су зиме у поларним пределима дуже и оштрије и када има више снежних падавина, мање снега се отопи током лета и услед те акумулације образују се глечери. Ти бели глечери, за разлику од тамне површине земље или воде, одбијају готово сво Сунчево зрачење која доспева до њих. Као резултат тога, хладноћа се појачава и глечери настављају да расту, померајући се од полова према умереним географским ширинама. Тада почиње глацијални период (Сл. 1.3.7).

После неколико десетина хиљада година, услови се мењају тако да зиме у поларним и умереним пределима постају краће и топлије. Глечери почињу да се повлаче, а клима се враћа у пређашње стање. Управо то се догодило пре око 10.000 година када се завршио последњи глацијални период.

Сл. 1.3.7. Северна Америка током А) глацијалног периода пре 125.000 година; Б) данас.

Истраживања показују да постоји веома мала шанса (мања од 5%) да је средња глобална температура била за око 0.1 Топлији услови су кроз историју били повољни за развој људске цивилизације; међутим, било би погрешно мислити да ће загревање за пар степени бити добро за модерну цивилизацију. Људска бића данас имају другачије потребе и другачије услове живота: обиље траве за домаће животиње и мноштво дивљачи за лов у шумама нису више довољни да би наша друштва могла нормално да функционишу.

Ниво океана на Земљи променио се током наступајућих и одлазећих глацијалних периода. Током хладних периода ниво мора био је 50–100m испод данашњег нивоа. То су била времена када су древни људи прешли из Евроазије у Америку, углавном копненим путем, а делимично и преко уског мореуза прекривеног ледом. У топлијим периодима током последњих неколико стотина хиљада година, океан је био на данашњем нивоу или за 5–10m виши.

Садашњи интерглацијални период (период између два ледена доба) – холоцен, по Миланковићевим циклусима требало би да траје још 25-50.000 година. Међутим, због повећања емисија гасова са ефектом стаклене баште и повећања средње глобалне температуре, услед екстремног сценарија, могуће да ће почетак следећег леденог доба бити одложен и да се неће десити у наредних 100.000 година.

Ипак, две ствари су познате. Прво, то ће се сигурно догодити. Вероватно ће наши далеки потомци моћи да се прилагоде, зато што клима на централним и тропским географским ширинама неће бити много хладнија него што је сада. Друго, наредни глацијални период неће наступити ускоро и неће наступити у року од годину дана нити чак у року за сто година, већ ће се глацијално кретање одвијати током стотина и хиљада година. Изгледи да ће наступити глацијални период немају значаја за климу у последњем миленијуму или за наредних неколико предстојећих векова.

Историју климатских промена на Земљи током протеклих милион година карактерише смена глацијалних и интерглацијаних доба. Отприлике сваких 100.000 година клима се загрева. Топао период траје 20.000–40.000 година и онда опет наступа хлађење. Нов глацијални период је неминован, али он неће наступити током наредних 15.000 или 30.000 година. Изгледи да ће наступити ново „ледено доба“ немају значаја за климатске промене које се сада дешавају и које ће се дешавати током наредних неколико векова.