Ilmastonmuutoksen syy ja seuraus ratkeaa yllättävän yksinkertaisella tavalla

Tarjouksia:

Muutosnopeuksista (lupaan, että tämä on viimeinen)

Aiemmissa puheenvuoroissani olen käsitellyt ilmastonmuutoksen syitä ja seurauksia hieman hajanaisesti, mutta pääsisältö on kuitenkin ollut muutosnopeus eli derivaatta (dx / dt), joka käytännössä ja yksinkertaisuudessaan on tietylle ajan hetkelle asetetun tangentin kulmakerroin:

Tätä yksinkertaista periaatetta voi käytää minkä tahansa muutosnopeuden määrittämiseen, jos muutos on jatkuva ja aika sen muutoksen suhteen tiedetään.

Periaate

Tämä saattaa vaikuttaa toisinnolta, mutta kun ryhtyy suhteuttamaan ajassa tapahtuvia muutoksia voidaan todeta, että erilaisia muutosnopeuksia on periaatteessa rajaton määrä, aina atomien liikkeistä – galaksiryppäiden muodostumiseen. On kuitenkin järkevää rajata näitä muutoksia niin, että niistä voidaan erottaa luonnolliset (planetaariset) muutokset ja ne muutokset, jotka tapahtuvat maan ja ilmakehän välillä. Eli tämä rajaus tapahtuu planetaaristen ja ihmiskunnan aiheuttamien muutosten välillä.

Planetaariset muutokset

Edellinen puheenvuoroni käsitteli Milankovitchin orbitaalisia syklejä, jotka ovat ne syklit, jotka vaikuttavat päivittäiseen aikakäsitykseemme. Nämä kolme pääkomponenttia ovat:

1. Epäkeskisyyden muutos: syklin pituus ~ 100 000 vuotta. Epäkeskisyys osoittaa, kuinka paljon Maan kiertoradan muoto poikkeaa täydellisestä ympyrästä. Nämä vaihtelut vaikuttavat Maan ja Auringon väliseen etäisyyteen.

2. Kallistuskulman muutos: syklin pituus ~ 41 000 vuotta. Maapallon pyörimisakseli kallistuu sen kulkiessa Auringon ympäri, mikä muodostaa vuodenajat.

3. Pyörimisakselin kiertymä: syklin pituus ~26 000 vuotta. Pyörimisakselin kiertymä tekee vuodenajan kontrasteista äärimmäisiä toisella pallonpuoliskolla, ja vähemmän äärimmäisiä toisella.

Teoria, jonka mukaan Milankovitchin syklit ohjaavat jääkausien ja interglasiaalien syklien ajoitusta, on jo laajasti hyväksytty.

Ihmiskunnan aiheuttamat muutokset

On luonnollista, ettei ihmisen aiheuttamat muutokset vaikuta planetaarisiin muutoksiin. Planeetat ympäri Aurinkoa liikkuvat ja ovat liikkuneet miljoonia vuosia ja liikkuvat todennäköisesti myös meidän jälkeemme. Jollei oteta huomioon avaruustutkimusta, ihmiskunnan vaikutus voidaan havaita maan ja ilmakehän välillä.

Otetaan vertailuun lyhin Milankovitchin sykli 26 000 vuotta, (pyörimisakselin kiertymä) joka vaikuttaa vuodenaikojen kontrastiin pohjoisella pallon puoliskolla (äärimmäiset kontrastit) ja eteläisellä pallon puoliskolla (vähemmän äärimmäiset kontrastit), sekä ihmisen aiheuttamat muutokset viimeisten 200:n vuoden ajalta (jääydintutkimus + satelliittihavainnot).

Muutosnopeus yksinkertaisuudessaan on siis derivaatta dx / dt, joka käytännössä on tietylle ajan hetkelle asetetun tangentin kulmakerroin:

Mikä olisi tangentin kulmakerroin Milankovitchin syklille 26 000 vuotta? Kun tämä sykli (taajuus) jaetaan 1/4:ään, päästään tuon syklin tangentin nousukulmalle, joka ajallisesti on ~6500 vuotta. Koska Δy- komponenttia ei varmuudella tunneta, se voidaan asetta 1:ksi, jolloin Δx:lle saadaan käänteisarvo, ja jonka muutos on vaikuttava komponentti:

Olkoon nyt Δx1 Milankovitchin sykliä osoittava komponentti ja Δx2 ihmiskunnan aiheuttama komponentti, jolloin tangentin kulmakertoimiksi saamme:

Ihmiskunnan aiheuttamaksi Δx2 -komponentiksi voidaan asettaa periaatteessa mikä tahansa muutos, koska se nopeudellaan poikkeaa radikaalisti planetaarista muutosnopeuksista. Yksi konkreettinen ja mitatuin esimerkki on ilmakehän hiilidioksidi-pitoisuuden kasvun muutosnopeus, ja toinen lämpötilan kasvun muutosnopeus. On muitakin esimerkkejä, kuten ilmakehän aerosolien kasvun muutosnopeus. Listaa voisi jatkaa hyvinkin pitkälle. Aikaväli jolloin vertailu tapahtuu, sekin voidaan periaatteessa asettaa miksi tahansa. Kun se nyt on ollut se 100 – 200 vuotta, -joka on se ajanjakso, mistä löytyy luotettavimmat havainnot, asetetaan se siihen 200: taan vuoteen:

Ei tarvitse keksiä ruutia uudelleen kun jo huomaa, että ihmiskunnan aiheuttamat muutosnopeudet aikaperiodilla 200 vuotta, on karkeasti 32.5 kertainen, suhteessa planetaarisiin muutosnopeuksiin. Tässä on myös huomioitava, että vertailuun otettiin Milankovitchin lyhin mahdollinen sykli 26 000 vuotta. Mitä tämä suhde (32.5) muuten olisi, jos se laskettaisiin 41 000:n tai 100 000:n syklin mukaan. Se kasvaisi joko noin kaksinkertaiseksi, tai miltei nelinkertaiseksi.

Intuitiivisesti, vaikka tuon 200:n vuoden aikaperiodilla tapahtuisi äkkinäisiä muutoksia, ne eivät viittaisi planetaarisiin muutoksiin. Ainoa tekijä joka saattaisi vaikuttaa, on auringossa tapahtuvat nopeat muutokset. Mutta kuten sanottu, auringon vaikutuksille ihmiskunta ei mitään voi ja joka tapauksessa, sekä aurinko että luonnollisen kasvihuoneilmiön muutokset joko yhdessä lisäävät, tai sitten hidastavat lämpenemistä.

Toisaalta jos Milankovitchin syklit lähtisivät yllättäen siirtymään, niiden tulisi siirtyä niin radikaalisti, että jääkausien ja interglasiaalien syklinen ajoitus menisi täysin uusiksi. Mutta näin äkkinäinen skenaario 200:n vuoden puitteissa, ei kyllä vaikuttaisi kovinkaan todennäköiseltä. Muutosnopeus on aivan liian hidas.