Jeden z astronomicznych czynników kontrolujących zmiany klimatu na ziemi. Zmiana nachylenia osi obrotu Ziemi. Domena publiczna.
Streszczenie
W niniejszym artykule porównano koncepcje zawarte w głównych pracach na temat zmian klimatu opublikowanych od II wojny światowej, aby uzyskać sugerowany konsensus naszej obecnej wiedzy na temat zmian klimatycznych i ich przyczyn. Dwutlenek węgla w atmosferze jest sugerowany jako przyczyna tylko w jednej teorii, która, pomimo powszechnej akceptacji przez polityków, media i opinię publiczną, ignoruje ustalenia innych badań, w tym idee zawarte w cyklach Milankovitcha. Nie wyjaśnia ona również znanej mapy NASA przedstawiającej zmiany między globalnymi temperaturami w latach 1951–1978 a średnimi rocznymi temperaturami w latach 2010–2019. Pozostałe teorie oceanografów, geologów i geografów są ze sobą powiązane i wskazują, że zmiany klimatu są wynikiem zróżnicowanego nagrzewania Ziemi przez słońce, co skutkuje szeregiem procesów redystrybucji ciepła, tworząc bardziej równomierny zakres klimatów na całej powierzchni Ziemi. Kluczowymi czynnikami są kształt Ziemi i cykle Milankovitcha, rozmieszczenie lądów i zbiorników wodnych, różnice w ogrzewaniu lądów i wód, prądy oceaniczne i bramy, masy powietrza oraz huragany. Niski poziom dwutlenku węgla w atmosferze podczas okresów chłodów może powodować, że ilość tego gazu jest zbyt mała, aby podtrzymać fotosyntezę u roślin, co doprowadzi do wyginięcia większości życia na Ziemi, jakie znamy. 23-tysięczny cykl Milankovitcha zaczął zmniejszać zimowe nasłonecznienie powierzchni atmosfery w średnich szerokościach geograficznych półkuli północnej, począwszy od 2020 roku. Powoduje to ekstremalne zjawiska pogodowe, ponieważ zimowe nasłonecznienie docierające do powierzchni atmosfery w wyższych szerokościach geograficznych półkuli północnej maleje, a letnie temperatury powietrza rosną. Zwiastuje to początek kolejnego zlodowacenia. Przedstawiono krótki zarys niektórych zmian klimatycznych i ich konsekwencji, których można się spodziewać w zachodniej Kanadzie w ciągu najbliższych 11,5 tys. lat.
1. Wprowadzenie
Od momentu, gdy biota po raz pierwszy rozwinęła się na powierzchni Ziemi, klimat zawsze odgrywał kluczową rolę w jej przetrwaniu. Doprowadziło to do powstania licznych przykładów opowieści o katastrofalnych wydarzeniach przekazywanych przez ludzi z pokolenia na pokolenie, dotyczących ekstremalnych zjawisk pogodowych, np. sagi ludów islandzkich, Arka Noego i Biblia Święta. W XIX wieku poczyniono duże postępy, w tym rozwój kartografii geologicznej, która obejmowała interpretację dawnych środowisk, w których osadzały się skały w południowej Anglii, wraz z pierwszymi szacunkami ich wieku. Eksploracja świata osiągnęła etap, w którym francuscy i niemieccy klimatolodzy byli w stanie opracować dobre mapy klimatu świata wraz z akceptowalną klasyfikacją, która jest nadal szeroko stosowana [ 1 ]. Stopniowo procesy związane z erozją zostały uporządkowane; np. teoria lodowcowa Karla Schrimpera i Louisa Agassiza zastąpiła część teorii dyluwialnej, która dominowała przez dziesięciolecia [ 2 ].
Jednym z kluczowych osiągnięć było uświadomienie sobie roli relacji Ziemia-Słońce. Istnieje jedna szczególna grupa cykli, które są kluczowe dla określenia ilości promieniowania słonecznego docierającego do danego miejsca na powierzchni Ziemi w długich okresach czasu, a mianowicie cykle Milankovitcha, po raz pierwszy pomyślane przez Adhemara (Croll [ 3 , 4 ]). Milankovitch [ 5 , 6 ] udoskonalił obliczenia wpływu trzech rodzajów ruchów orbitalnych Ziemi, które mogą zmieniać docierające do niej promieniowanie słoneczne nawet o 25% w strefach subtropikalnych (30–60° na północ i południe od równika). Są to: kształt orbity Ziemi (mimośród, cykl 100 000 lat), kąt nachylenia osi Ziemi względem płaszczyzny orbity Ziemi (nachylenie, od 21,1 do 24,5° w cyklu 41 000 lat) oraz kierunek, w którym wskazuje oś obrotu Ziemi (precesja, cykl 23 000 lat). Milankovitch obliczył, że okresy ochłodzenia mogą występować mniej więcej co 41 000 lat. Dalsze prace pokazują, że są to kluczowe czynniki wpływające na klimat Ziemi.
Aby poczynić postęp w klimatologii, wykazano, że dobra i wiarygodna baza danych o składowych właściwościach klimatu jest niezbędna do uzyskania rozsądnej średniej dla danego przedziału czasowego. Trudność polega na sprostaniu ogromnej zmienności warunków na całej Ziemi we wszystkich skalach czasowych. Dane powinny być również kompletne i uzyskane spójną metodą pomiarów dla wszystkich stacji. Idealnie byłoby, gdyby w danych nie było przerw, choć zazwyczaj nie jest to osiągalne. Zmiany w metodologii, sprzęcie i przechowywaniu dużych ilości danych stanowią poważny problem. W rezultacie większość naukowców badających tę dziedzinę pracuje z modelami meteorologicznymi i prognozowania pogody.
W niniejszym artykule przeanalizowane zostaną nowe teorie dotyczące przyczyn i mechanizmów zmian klimatu, które pojawiły się po II wojnie światowej. Są one rewolucyjne i wykorzystują najnowsze osiągnięcia w dziedzinie instrumentów pomiarowych, nowe odkrycia oceanografów, ciągły monitoring czynników środowiskowych oraz szybko rosnącą bazę danych, wykorzystującą najnowocześniejsze metody. Najpierw jednak należy podsumować najnowsze odkrycia dotyczące mechanizmu globalnych zmian klimatu.
2. Nowe dane dotyczące mechanizmu globalnego ocieplenia
Obecnie wiadomo, że promieniowanie słoneczne dostarcza ponad 99,95% całkowitej energii napędzającej klimat świata [ 7 ]. Fakt, że większość promieniowania słonecznego dociera do powierzchni Ziemi wzdłuż strefy między zwrotnikami Koziorożca i Raka, zmniejszając się w kierunku biegunów, powoduje ogromną nierównowagę początkowego rozkładu ciepła na całym globie. Ilość ciepła słonecznego na szerokościach geograficznych polarnych w ciągu roku jest bardzo zmienna, przy czym szerokości geograficzne polarne otrzymują znacznie więcej energii słonecznej latem niż zimą, kiedy nie otrzymują wcale ciepła słonecznego. W rezultacie na półkuli zimowej różnica w ogrzewaniu słonecznym między równikiem a tym biegunem jest bardzo duża. Powoduje to wzorce cyrkulacji na dużą skalę obserwowane w atmosferze na półkuli północnej. Różnica w ogrzewaniu słonecznym między dniem a nocą napędza również silny dobowy cykl temperatury powierzchni nad lądem.
2.1. Właściwości termiczne powierzchni Ziemi
Łącznie 70% powierzchni Ziemi składa się z wody, a pozostałą część stanowi ląd (skała, gleba lub lód). Albedo lodu waha się od 0,5 do 0,7, więc powierzchnie pokryte lodem i śniegiem odbijają większość promieniowania słonecznego z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Woda ma bardzo wysoką pojemność cieplną (4,187 mJ/m3K ) , więc może magazynować lub transportować duże ilości ciepła w danej objętości wody [ 8 ]. Ponadto pochłania ponad pięć razy więcej ciepła niż gleba lub skała, ponieważ jest półprzezroczysta [ 9 , 10 ]. Prądy, konwekcja i działanie fal mieszają wodę, podczas gdy transmisja do skały lub osadu musi odbywać się przez przewodzenie. Reradiacja występuje tylko w warstwie powierzchniowej (woda lub ląd).
2.2. Transport ciepła w kierunku biegunów
Suche powietrze ma niską pojemność cieplną, ale może przenosić wilgoć w postaci pary wodnej, kropelek wody lub śniegu. W przypadku kropelek wody, ilość przenoszonej wody może być ogromna podczas monsunów i huraganów. W związku z tym ciepłe prądy oceaniczne i huragany są głównymi nośnikami ciepła z tropików w kierunku regionów polarnych [ 8 ]. W obszarach subtropikalnych monsuny mogą również tworzyć „rzeki wody” niesione na ląd.
Ciepłe prądy oceaniczne niosą duże ilości ciepła w kierunku biegunów, ale są ograniczone przez rozmieszczenie lądów i wód ( rysunek 1 ).

Rysunek 1. Rozkład prądów zimnych i ciepłych na świecie [ 11 ]. Należy zauważyć, że zimny Prąd Okołobiegunowy Antarktydy zapobiega ociepleniu Antarktydy przez prądy ciepłe, podczas gdy ciepły Prąd Zatokowy przenika na północ do wód subarktycznych północnego Atlantyku.
Luki między kontynentami tworzą bramy, które wspomagają ruch ciepła [ 12 ]. Na półkuli południowej czapa lodowa jest okrągła, z wyjątkiem archipelagu Falklandów, więc ciepło nie może być tam transportowane, podczas gdy Ocean Atlantycki zapewnia ścieżkę dla Prądu Zatokowego, który ogrzewa otaczające lądy. Ponieważ Ziemia obraca się ze wschodu na zachód, masy powietrza poruszają się ze zmienną prędkością na wschód w postaci fal (Fale Rossby’ego) z frontami, gdzie ciepłe i zimne powietrze oddziałują na siebie, powodując opady [ 13 ]. Prąd Kuroshio w północnym Oceanie Spokojnym jest podobny, z tą różnicą, że jest odchylany na zachód, gdy zderza się z zimną wodą roztopową pochodzącą z lodowcowego topnienia z pasma Wrangla-Świętego Eliasa w południowej Alasce. Płytka woda (<50 m) w Cieśninie Beringa również ogranicza ruch wody. Huragany również transportują duże ilości ciepła na północ, ale w dużej mierze nie występują na półkuli południowej.
2.3. Źródła mas zimnego powietrza
Głównym źródłem starego, gęstego powietrza arktycznego są doliny wewnętrzne gór w północnej Syberii, gdzie najzimniejsze temperatury powietrza zimą zwykle przekraczają −65 °C [ 12 ]. Są one częściowo zasilane przez drenaż zimnego powietrza z Tybetu spływającego po jego północnym zboczu do korytarza Hexi, a podobne niskie temperatury odnotowano w Fort Nelson w Kolumbii Brytyjskiej [ 14 ] i w wysokich górach w stanie Utah. Zimne powietrze syberyjskie przemieszcza się na wschód trzema głównymi ścieżkami ( rysunek 2 ) i powoduje kilka różnych wzorów czap lodowych podczas zlodowacenia Wisconsin w Ameryce Północnej. Ścieżka I jest wykorzystywana głównie podczas początkowego wzrostu pokryw lodowych i zmiany powietrza arktycznego na powietrze subtropikalne, powodując deglacjację zachodnich pokryw lodowych podczas cofania się lodu z jego maksymalnego zasięgu lodowcowego i początku kolejnego wydarzenia interglacjalnego.

Rysunek 2. Mapa przedstawiająca rozmieszczenie wiecznej zmarzliny w Arktyce wraz ze średnimi izotermami powietrza powierzchniowego w styczniu (°C) i przyległymi prądami ciepłymi i zimnymi [ 13 ]. Zwróć uwagę na trzy główne ścieżki (od I do III) pokonywane przez powietrze arktyczne podczas przemieszczania się z Syberii do północnej Kanady oraz położenie głównych ciepłych prądów oceanicznych niosących ciepło z tropików.
Najniższe temperatury odnotowane dotychczas pochodzą z Antarktydy, gdzie w 2018 roku nastąpił gwałtowny spadek temperatur zimowych, ustanawiając nowy rekord dziennych temperatur wynoszący −98°C [ 15 ]. Ze względu na swój mniej więcej okrągły kształt i położenie nad biegunem południowym, główna czapa lodowa pozostaje zimna przez cały rok i jest otoczona lodowatym morzem. Prąd okołoantarktyczny działa jako bufor między nią a pozostałymi kontynentami południowymi.
2.4. Źródła mas ciepłego powietrza
Nad oceanami jest to skoncentrowane głównie w strefie konwergencji międzyzwrotnikowej między zwrotnikami Raka i Koziorożca, gdzie słońce znajduje się zenicie przez część roku [ 10 ] ( Rysunek 1 ). Są to główne źródła ciepłych prądów oceanicznych, które przenoszą ciepło na północ na półkuli północnej z głównych gorących centrów oceanów. Przegrzanie wód tropikalnych powoduje również występowanie monsunów lądowych i „rzek deszczu” płynących na północny wschód od Oceanu Indyjskiego i centralnego Oceanu Spokojnego, które przynoszą duże ilości wilgoci do obszarów subtropikalnych, takich jak Indie i południowo-zachodnia Ameryka Północna.
Na dużych obszarach lądu ciepłe masy powietrza powstają tam, gdzie występują duże suche pustynie, takie jak Sahara w Afryce, pustynia Mojave w Arizonie, Ameryka Północna czy wnętrze Australii. Skutki tych zjawisk rozszerzają się i kurczą wraz ze zmianą położenia słońca w ciągu roku i mogą przynieść suszę w południowo-wschodniej Afryce i południowej Europie.
2.5. Wpływ człowieka na zmianę klimatu
IPCC twierdzi, że dwutlenek węgla pochodzący z zakładów przemysłowych kontroluje temperaturę powietrza [ 16 , 17 ] (patrz Sekcja 3.5 ). Oczywiście wylesianie, wycinka drzew, rolnictwo i urbanizacja zmieniły albedo na lądzie, ale zmiany te nie powodują wystarczająco dużych zmian temperatury, aby były znaczące w porównaniu z ilością promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi. Mogą one jednak powodować znaczne zmiany opadów, jak w przypadku Kostaryki, gdzie wylesienie 85% lasów deszczowych spowodowało zmniejszenie opadów o ok. 30%. Istnieje wyraźna różnica między ociepleniem miast spowodowanym efektem wyspy ciepła a obszarami wiejskimi półkuli północnej, które nie wykazały wyraźnego ocieplenia w ciągu ostatnich 10 lat [ 18 , 19 , 20 , 21 ].
3. Teorie przyczyn zmian klimatycznych po II wojnie światowej
Podczas II wojny światowej nastąpił ogromny postęp technologiczny, a kraje świata musiały współpracować, aby rozwiązywać problemy, dzielić się technologiami i ogólnie lepiej poznać nasze środowisko naturalne, a zwłaszcza klimat. Przeprowadzono badania oceanograficzne, które dostarczyły cennych informacji o dnie morskim. Przyczyniło się to do gwałtownego rozwoju badań nad krajobrazem i zaowocowało rozwojem nowych koncepcji dotyczących przyczyn i mechanizmów zmian klimatu.
3.1. Identyfikacja zjawisk zimnych na lądzie
Pomimo licznych badań, nie udało się znaleźć kompletnej sekwencji zimnych i ciepłych zdarzeń w przekrojach osadów lodowcowych, które dostarczyłyby kompletnego zapisu zmian klimatycznych w późnym kenozoiku i plejstocenie. Było zbyt wiele zakłóceń i okresowej erozji lodowców i osadów, aby umożliwić zachowanie kompletnego zapisu. Najlepsze zapisy pochodzą z dorzeczy śródlądowych w Kolumbii, ale nawet wtedy długi okres reprezentujący cały okres chłodniejszego klimatu oznacza, że niewiele szczegółów można uzyskać nawet z cienkich warstw. Zastosowanie datowania radiometrycznego wykazało, że w większości sekwencji występowały duże luki, a wcześniejsze korelacje osadów lodowcowych na Wielkich Równinach w Ameryce Północnej często nie były wiarygodne [ 22 , 23 , 24 ].
Problem został częściowo rozwiązany poprzez utworzenie histogramu wszystkich dostępnych datowanych osadów lodowcowych i towarzyszących im cech wiecznej zmarzliny w Ameryce Północnej [ 25 ]. Zapewnia to listę 13 najlepiej zachowanych głównych osadów sięgających do 3,5 mln lat temu, które można powiązać z pewnymi transgresjami morskimi z cieplejszą fauną wzdłuż wybrzeża Alaski [ 26 ]. Chociaż lista nie była kompletna, zapewniła ona pierwszy wgląd w długość przeszłych zlodowaceń na tym kontynencie. Później opublikowano bardziej kompletną listę obejmującą wszystkie lodowce na świecie [ 27 ].
Badania magnetostratygraficzne wykazały, że układ obszarów pokrywy lodowej w Ameryce Północnej zmieniał się za każdym razem, gdy następowała znacząca zmiana kierunku biegunowości Ziemi [ 24 , 25 ]. Wydaje się to być skorelowane ze zmianami topografii w momencie odwrócenia pola magnetycznego Ziemi. Zatem układ cyklów zimna podczas ostatnich ośmiu zlodowaceń, z których każdy trwał 100 tys. lat, był podobny [ 26 ], chociaż zasięg pokrywy lodowej różnił się nieco w zależności od zdarzenia [ 24 , 25 ].
3.2. Identyfikacja zimnych zjawisk w oceanach
Oceanografowie odkryli jedne z najważniejszych dowodów na zmiany klimatyczne. Należą do nich wahania temperatury morza w jądrach głębinowych oraz dowody na transport ciepła słonecznego z obszarów równikowych przez ciepłe prądy morskie i huragany, a także przez głębokie prądy termohalinowe.
3.3. Wahania temperatury morza mierzone za pomocą δ O 18 w otwornicach
Shackleton jako pierwszy opisał liczne naprzemienne ciepłe i chłodne zespoły warstw z rdzeni głębinowych w Oceanie Atlantyckim. Późniejsze prace wykazały, że w ostatnich 3,3 Ma BP było ponad 100 takich fluktuacji, które stały się bardziej widoczne w górnych warstwach rdzeni, podczas gdy amplituda fluktuacji temperatury wzrastała w kierunku powierzchni osadu ( Rysunek 3 ) [ 28 , 29 , 30 , 31 , 32 ]. Pokazały one stopniowe ochładzanie północnego Atlantyku rozpoczynające się około 3,5 Ma BP [ 27 ]. Jednak częstotliwość zimnych szczytów jest znacznie większa niż 41 ka obliczone przez Milankovitcha i wydaje się być kontrolowana przez jego 23 ka cykl precesji. Cykl 41 ka musi być częścią przyczyny zmienności stopnia zimna od jednego okresu zimnego do następnego.

Rysunek 3. Zapis paleotemperatury izotopu tlenu [ 27 , 28 , 29 ] i skala czasowa biegunowości geomagnetycznej [ 24 , 25 ]. Obszary czarne i białe oznaczają odpowiednio biegunowość normalną i odwróconą. Strzałka u góry wskazuje średnią wartość izotopu tlenu w holocenie. Liczby na szczytach i dolinach oznaczają stadia izotopowe (zmodyfikowane na podstawie [ 30 ]).
Dla wygody szczyty i doliny ponumerowano od 1 dla niedawnego interglacjału [ 33 ]. Szczyty te były powszechnie używane do oznaczania zmian klimatycznych w obszarach wokół północno-zachodniej Europy i często zakłada się, że zmiany te miały zasięg globalny. Niestety, od tego czasu wykazano, że różne części Kanady miały zupełnie inną historię klimatyczną podczas zlodowacenia Wisconsin [ 34 ] i stało się oczywiste, że występują znaczne różnice w klimacie w zależności od środowiska geograficznego [ 35 ] i czasu względem cyklu 41 tys. lat temu.
Gromadzenie się ciepła w północnym Atlantyku ogrzewa zimne powietrze arktyczne przemieszczające się na wschód w kierunku zachodniej Europy i prowadzi do rozmrożenia pokrywy lodowej na Oceanie Arktycznym. Zimne, suche powietrze syberyjskie przemieszczające się na wschód przez te otwarte wody zabiera zarówno ciepło, jak i parę wodną, pozostawiając stosunkowo słoną, ciepłą wodę o większej gęstości. Gdy różnica gęstości jest wystarczająco duża, ciepła, słona woda opada na dno oceanu, gdzie się kumuluje. Szacuje się, że co najmniej 60% ciepła zgromadzonego w obszarze północnego Atlantyku od zakończenia ostatniego neoglacjału (ok. 1915 r. n.e.) jest zatrzymywane w wodzie morskiej. ( Rysunek 4 ).

Rysunek 4. Trasy termohalinowej cyrkulacji głębokich wód ciepłej wody przydennej północnego Atlantyku (czerwony) i zimnego, subarktycznego przepływu powrotnego (niebieski) wokół oceanów [ 13 ].
3.4. Prądy termohalinowe głębinowe
Nieuchronnie, ten wzrost ciepła w północnym Atlantyku stwarza sytuację, która skutkuje okresowymi drastycznymi wydarzeniami w oceanach. Oceanografowie odkryli głębokowodny system cyrkulacji termohalinowej ponad 50 lat temu [ 30 , 36 , 37 , 38 , 39, 40 , 41 , 42 ] , chociaż nie spekulowali na temat źródła ciepła. Przeprowadzili wystarczająco dużo badań, aby wykazać, że istnieje cykl zmian klimatycznych, który występował co 100 tys. lat w ciągu ostatnich 800 tys. lat BP. Składa się on z szybko poruszających się, głębokich prądów termohalinowych (THC), które przenoszą ciepło w dół na półkulę południową i stanowią część globalnego systemu termohalinowego [ 40 ] . Powrotny przepływ zimnej antarktycznej wody powierzchniowej przesuwa się na północ do północnego Oceanu Atlantyckiego, aby go zastąpić i przywrócić dawny poziom morza [ 40 ]. Zasugerowano, że spowoduje to szybkie ochłodzenie północnej półkuli, a postęp lodowca rozpocznie się w ciągu około 12 lat na Grenlandii [ 40 ]. Broecker nazwał to „huśtawką bipolarną” [ 41 , 42 , 43 ]. Po tym okresie trwającym około 85 tys. lat trwa okres wzrastającej ekspansji zimnych warunków lodowcowych, a poziom morza spada, ponieważ więcej wody jest magazynowane w postaci lodu na lądzie. Okresy zimna są przerywane epizodami niewielkiego ocieplenia co około 23 tys. lat. Ostatecznie kończy się to, gdy masa powietrza arktycznego osiągnie taki stopień, że ocieplenie spowodowane zmianą nachylenia osi Ziemi (precesja) powoduje cofanie się masy powietrza arktycznego, a jej główny przepływ zmienia się ze ścieżek II i III na ścieżkę I ( rysunek 1 ), tj. ze ścieżek północnych na tę skupioną w południowej Kolumbii Brytyjskiej ( rysunek 1 ). Spowodowało to deglacjację i okres ocieplenia interglacjalnego trwający 10–15 tys. lat. Uważa się, że cykle Milankovitcha, a w szczególności cykle mimośrodu i precesji, kontrolują układ [ 5 , 6 ].
Uważa się, że źródłem wód termohalinowych jest intensywne parowanie wód powierzchniowych do zimnego, suchego powietrza syberyjskiego nad otwartymi częściami Oceanu Arktycznego i Północnego Atlantyku, pozostawiając gęstszą, bardziej słoną solankę, która opada na dno oceanu. Chociaż część z niej przemieszcza się nieustannie na południe, to uchodzi na południe w nieregularnych odstępach czasu i w różnych objętościach. Cały cykl 100 tys. lat lodowcowych i interglacjalnych zdarzeń określany jest mianem „cyklu klimatycznego”, chociaż jego okresowość jest stała tylko na półkuli północnej, jeśli geografia lądu i morza pozostaje taka sama [ 44 ].
3.5. Propozycja Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC)
IPCC jest sponsorowany przez Organizację Narodów Zjednoczonych i składa się z wybranych naukowców zajmujących się klimatem z kilku różnych krajów. Ich propozycja z 1988 r. [ 17 ] jest taka, że działalność człowieka spowodowała wzrost stężenia dwutlenku węgla w atmosferze, powodując wzrost temperatury globalnej, który przeważa nad wszystkimi innymi przyczynami. Zakłada się, że wzrost stężenia dwutlenku węgla w atmosferze od początku rewolucji przemysłowej jest przyczyną ocieplenia [ 17 ]. Nie jest to zgodne z badaniami obejmującymi zmiany temperatury na obszarach wiejskich półkuli północnej [ 18 , 19 ] lub w dużej części półkuli południowej. Prawdą jest, że jest to gaz cieplarniany, ale wpływa on tylko na niewielki zakres repromieniowania długofalowego z powierzchni Ziemi. Ten ostatni ma znacznie szerszy zakres długości fal w swoim repromieniowaniu, które zależy od temperatury promieniującej powierzchni. Wzrost tego gazu mierzony jest głównie na pojedynczej stacji na szczycie góry Kea na wyspie Hawaje, a wzrost ten jest równoległy ze zmianą temperatury powietrza na tej stacji od około 1900 r. n.e. Ogólnie przyjmuje się, że nie zmienia się ona znacząco na całym globie, z wyjątkiem drobnych zmian sezonowych. Nie bierze się pod uwagę faktu, że wraz z ocieplaniem się wody w oceanach rozpuszczalny w niej dwutlenek węgla zmniejsza się, a następuje odgazowanie. To odgazowanie z oceanów jest powolne i odpowiada wzrostowi temperatury górnych 2000 m północnego Oceanu Atlantyckiego, przynajmniej w przypadku danych dla tej lokalizacji od 1910 r. Ocieplenie wydawało się poprzedzać wzrost stężeń dwutlenku węgla podczas ostatniej deglacjacji w 24 miejscach na całym świecie podczas ostatniej deglacjacji [ 43 ], ale był to wynik porównania temperatury wody powierzchniowej z całkowitym dwutlenkiem węgla odgazowanym z całej kolumny wody w każdej lokalizacji. Związek dwutlenku węgla z temperaturą powietrza atmosferycznego był szeroko dyskutowany [ 44 ] i wykazano, że w przypadku rdzeni antarktycznych zmiany temperatury poprzedzają zmiany stężenia dwutlenku węgla w atmosferze [ 45 , 46 ].
Payet i Holmes przedstawiają streszczenia niektórych głównych argumentów kwestionujących ważność teorii IPCC [ 47 , 48 ], podczas gdy Christy zeznawał przed Kongresem USA, że modele matematyczne używane przez IPCC nie odpowiadają obserwacjom w świecie rzeczywistym [ 49 ]. Teorię przyjęły rządy, pracownicy naukowi, którzy widzieli w niej sposób na uzyskanie grantów badawczych, firmy komercyjne, które dostrzegły możliwości nowej pracy, ekologowie i prasa, ponieważ było to proste wyjaśnienie, które mogło być łatwo zrozumiane przez opinię publiczną, ale została ona ostro skrytykowana przez znaczną liczbę doświadczonych naukowców. Na przykład na ResearchGate opublikowano ponad 75 000 komentarzy dotyczących związku między temperaturą wody morskiej a wzrostem stężenia dwutlenku węgla w atmosferze. Wiele z nich nie jest zbyt rycerskich!
Oczywisty problem pojawia się podczas analizy mapy rozkładu zmian klimatycznych (średnia roczna temperatura powietrza) uzyskanej przez NASA z satelitów ( rysunek 5 ). Główne obszary ocieplenia znajdują się w północnej Kanadzie i Arktyce, przy mniejszym ociepleniu na Saharze i australijskim buszu! Wschodnie Chiny i Niemcy nie wykazują wyraźnego ocieplenia. Oczywiście nie pasuje to do głównych ośrodków przemysłowych na świecie! Ponieważ atmosferyczny dwutlenek węgla występuje w niezwykle małych ilościach i ma wąskie pasmo długości fal, które pochłania, nie może on w żaden sposób konkurować w efekcie ze znacznie większym całkowitym promieniowaniem słonecznym docierającym do powierzchni Ziemi. Jest to bezbarwny, bezwonny gaz o masie cząsteczkowej 44 i dlatego jest głównie utrzymywany w dolnej części atmosfery przez grawitację. Zatem modele zakładające, że dwutlenek węgla unosi się do zewnętrznych części atmosfery są nierealne. Woda, we wszystkich swoich fazach, jest znacznie silniejszym czynnikiem przenoszącym ciepło na całym globie.

Rysunek 5. Mapa przedstawiająca zmierzoną średnią roczną zmianę temperatury na świecie w latach 1951–1978 i 2010–2019 (NASA). Trend ocieplenia nie ma charakteru globalnego i waha się od ujemnego wzdłuż wybrzeża Antarktydy do ponad 4°C wokół basenu arktycznego.
Dowody na większą rozpuszczalność dwutlenku węgla w wodzie w niższych temperaturach wskazują na przemieszczanie się dwutlenku węgla z powietrza do oceanów podczas zimnych okresów [ 33 ] i mogą skutkować reakcją dużych ilości gazu z jonami wapnia w celu wytworzenia dużych ilości węglanu wapnia w postaci wapiennego, drobnoziarnistego wapienia, np. w okresach dewonu i karbonu. Oznacza to, że jego obfitość w atmosferze nie zależy całkowicie od temperatury. Zarówno metan, jak i dwutlenek węgla to substancje chemiczne, które mogą brać udział w reakcjach chemicznych i biorą w nich udział, podczas gdy temperatura jest miarą energii cieplnej i nie może być tworzona ani niszczona. Można ją jednak przekształcić w inne formy energii.
3.5.1. Trwające pomiary energii słonecznej docierającej do powierzchni atmosfery
Podstawową różnicą między propozycją IPCC a innymi koncepcjami jest źródło dodatkowego ciepła odbieranego w niektórych obszarach świata. Oczywistym testem jest pomiar ciepła słonecznego docierającego do górnej powierzchni atmosfery ziemskiej. W 2015 roku rząd USA rozpoczął zbieranie pomiarów satelitarnych promieniowania docierającego do powierzchni atmosfery nad Salt Lake City w stanie Utah ( rysunek 2 ), na 40° 26′ 20″ szerokości geograficznej północnej i 109° 57′ 30″ długości geograficznej zachodniej od Greenwich.
Rysunek 6 przedstawia wyniki uzyskane do końca zimy 2023 r., zaktualizowane na podstawie Pangburn [ 50 ]. Na niebiesko zaznaczono minimalne temperatury zimowe w porównaniu z poziomem bazowym sprzed epoki przemysłowej, które są zgodne z cyklem precesji Milankovitcha rozpoczynającym swój malejący tryb energii słonecznej na wyższych szerokościach geograficznych półkuli północnej w 2020 r. Następnie temperatury zimowe w tych miejscach spadają, wskazując na początek trendu ochłodzenia, który prawdopodobnie będzie trwał przez następne 11,5 tys. lat, w oparciu o cykle Milankovitcha. Odpowiedni trend ocieplenia powinien występować na wyższych szerokościach geograficznych półkuli południowej. Obecny światowy rekord zimna wynosi −98 °C, odnotowany podczas antarktycznej zimy 2018 r. [ 15 ], co prawdopodobnie utrzyma się przez długi czas, ponieważ zmiana w cyklu precesji powinna spowodować cieplejsze zimy w niedalekiej przyszłości. Natomiast zimy w zachodniej Kanadzie i południowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych będą dłuższe, chłodniejsze i cechować się będą większymi opadami.
Potwierdza to wniosek, że zimne wydarzenia związane z zlodowaceniami rozpoczynają się od 23-tysięcznego cyklu precesji nachylenia osi Ziemi, a nie cyklu 41-tysięcznego, jak doszli Milankovitch [ 6 ] i Broecker [ 38 , 39 ]. Cykl 41-tysięczny modyfikuje skutki cyklu precesji, podobnie jak inne lokalne czynniki geograficzne, takie jak El Niño, ENSO i monsuny [ 51 , 52 , 53 ]. Dwutlenek węgla nie wydaje się być bezpośrednio zaangażowany w zmianę klimatu zimowego na żadnej z półkul.

Rysunek 6. Porównanie docierającego promieniowania słonecznego w określonych miesiącach letnich i zimowych, zmierzonego przez satelity w atmosferze nad stanem Utah w latach 2015–2023, pokazujące różnicę między rzeczywistymi sumami w poszczególnych porach roku a prognozowanymi przez IPCC poziomami CO2 (zmodyfikowanymi na podstawie [ 52 ] ).
Czerwone wartości przedstawiają maksymalne temperatury letnie na rysunku 2 zarejestrowane na powierzchni atmosfery. Różnią się one od niebieskich wartości tym, że pokazują ciągły wzrost, ponieważ istnieją dwa letnie maksima temperatury powietrza między zwrotnikami Koziorożca i Raka, odpowiadające okresom, gdy słońce znajduje się bezpośrednio nad głową. Subtropikalne masy powietrza częściowo biorą swój początek w tej strefie, chociaż dokładny środek strefy, od którego słońce znajduje się nad głową w obrębie subtropikalnych mas powietrza, zależy od lokalnego środowiska. Zmierzone temperatury powinny zacząć spadać, gdy środkowe słońce minie środek źródła subtropikalnego powietrza. Do tego czasu letnie maksima będą nadal wzrastać, co doprowadzi do coraz gwałtowniejszej pogody letniej we wschodniej Kanadzie, południowo-wschodniej i centralnej Ameryce Północnej, a także w dużej części reszty świata [ 9 ]. Prawdopodobnie wystąpią silniejsze deszcze monsunowe w dużej części świata, dopóki obszary źródłowe burz nie ulegną zmniejszeniu nagrzewania słonecznego.
Połączone skutki tych zmian będą miały początkowo ograniczony wpływ na wzrost globalnego poziomu mórz [ 48 , 49 ], a następnie na obniżenie poziomu mórz, ponieważ woda zacznie gromadzić się w postaci lodu na lądzie w lodowcach, w wiecznej zmarzlinie i w niektórych podziemnych warstwach wodonośnych, które zostały poważnie wyczerpane przez działalność człowieka.
4. Prawdopodobne zmiany krajobrazu w ciągu najbliższych 11,5 tys. lat
Jeśli ten cykl klimatyczny podąża za podobnym schematem zmian klimatu jak zlodowacenie Wisconsin, możemy uzyskać pewne pojęcie o zmianach, które prawdopodobnie wystąpią w ciągu pierwszych 11,5 tys. lat tego nowego cyklu zlodowacenia w zachodniej Ameryce Północnej, badając, co wydarzyło się w odpowiednim okresie poprzedniego zimnego wydarzenia [ 10 ] ( ryc. 6 ). Prawdopodobnie będą działać wszystkie trzy ścieżki ruchu arktycznego powietrza z Syberii, chociaż ścieżka III będzie dominująca. Ten wzór już się utrwala, a ścieżki II i III łączą się, tworząc powiększone fale Rossby’ego, podczas gdy zwiększone opady wzdłuż ścieżki I, w miejscu przecięcia Gór Skalistych, doprowadziły do powstania siedmiu nowych ścieżek lawinowych w Rogers Pass w 2001 r. oraz do suszy, a następnie licznych pożarów lasów w rejonie Chinook na wschodzie, w południowej części lasu borealnego w zachodniej Albercie, które rozpoczęły się w maju 2023 r. Warunki te wpływają również na większość obszarów lasu borealnego w Kanadzie i pozostaje niewiadomą, jak w przyszłości rozwinie się pokrywa roślinna na tych obszarach.
W wyniku interakcji nad południowo-wschodnią i środkową Ameryką Północną zimnego powietrza arktycznego z pasa III z subtropikalnym powietrzem tropikalnym napływającym z Arizony i Meksyku występuje duża liczba tornad i ekstremalne zjawiska pogodowe w tym obszarze, a także ekstremalnie gorące i długie lata. Możliwe komplikacje mogą wystąpić, jeśli cykl 41 tys. lat temu zakłóci wzorzec klimatyczny lub jeśli tektonika lub tektonika płyt doprowadzi do zmian w geografii i topografii tego obszaru. Zbyt niskie stężenie dwutlenku węgla w atmosferze może również zniszczyć biotę, pozostawiając jałowy krajobraz [ 39 , 43 ].
Wczesne zlodowacenie Wisconsin dotknęło głównie północ, a częściowa deglacjacja miała miejsce po 11,5 tys. lat temu, chociaż była diachroniczna i niepełna. Lądolody, które przetrwały ocieplenie, obejmowały centra Keewatin, Ziemi Baffina, Inuitii, Labradoru i Kordyliery, ale centra te nie zawsze powodowały postępy lodowców w tym samym czasie, a ich dokładne lokalizacje są nadal przedmiotem debaty [ 9 ], ale dają wskazówkę, gdzie mogą powstać lądolody około 11,5 tys. lat temu. Podczas ostatniego zlodowacenia (zlodowacenia Wisconsin) lodowce w południowej Kolumbii Brytyjskiej zniknęły w ciągu kolejnych 20 tys. lat po pierwszym zdarzeniu ochłodzenia 11,5 tys. lat temu.
Około 11,5 tys. lat temu, w okresie ostatniego zlodowacenia, autostrada TransCanada Highway i linie kolejowe przez Góry Skaliste zostałyby zniszczone przez pokrywę lodową w południowej Kolumbii Brytyjskiej, a Przejście Północno-Zachodnie zniknęłoby pod pokrywą lodową Inuitów. Pokrywa lodowa rozwinie się nad wyżynami wschodniego Quebecu i stopniowo rozprzestrzeni się na południe, w obszar Wielkich Jezior. Oczywiście, zakładając, że przetrwamy tak długo, będzie to miało ogromne konsekwencje dla ludzi. 11,5 tys. lat temu pozwoliłoby na rozwój co najmniej 3000 pokoleń, które musiałyby przystosować się do nowych środowisk lub przenieść się gdzie indziej. Zatem zmiany w środowisku będą prawdopodobnie powolne, ale nieubłagane. Nastąpią również znaczne zmiany w ekosystemach, wraz ze zmianami w rolnictwie, użytkowaniu gruntów oraz rozmieszczeniu roślin i zwierząt. Jednak Homo sapiens przetrwał co najmniej dwa poprzednie okresy ochłodzenia, chociaż jego liczebność mogła znacznie spaść w ich trakcie. Nowe gatunki roślin i zwierząt ewoluują, aby zrekompensować te, które nie mogły przystosować się do zmienionych środowisk. Wraz ze zmianą poziomu morza pojawią się nowe siedliska, co spowoduje zmianę kierunku przepływu rzek w górę rzeki od ujścia, co stworzy nowe siedliska dla bioty. Rzeczywiste linie brzegowe ulegną znacznej zmianie, choć zostaną zmodyfikowane przez zmiany izostatyczne [ 21 , 52 ].
Ponieważ główne obszary wzrostu czap lodowych obejmują Quebec i Kolumbię Brytyjską, obecna produkcja energii elektrycznej w tych obszarach zostanie znacznie zmniejszona, co wpłynie na wykorzystanie energii elektrycznej jako głównego przyszłego źródła energii, jak obecnie się planuje. Będzie musiała zostać zastąpiona innymi źródłami, takimi jak ropa naftowa lub gaz. Energia słoneczna zostanie zmniejszona przez zmiany, gdy docierające promieniowanie słoneczne zacznie się zmniejszać. Energia wiatrowa wzrośnie, ale może być trudna do bezpiecznego kontrolowania, gdy pogoda stanie się bardziej ekstremalna. Wszelkie elektrownie jądrowe muszą być trzymane z dala od prawdopodobnych ścieżek lodowców, aby zapobiec skażeniu radioaktywnemu środowiska. Arulich przedstawia doskonałą krytykę niektórych proponowanych zmian w źródłach energii sugerowanych w celu zastąpienia węgla i gazu ziemnego, sugerując, że są to osiągalne rozwiązania [ 53 ]. Prawdopodobnie będziemy potrzebować wielu źródeł energii, aby przetrwać w przyszłości.
Zmiany populacji
Człowiek neandertalski wyginął w Europie około 1200 r. p.n.e., więc dane dotyczące populacji w kolejnych stuleciach odnoszą się do Homo sapiens ( ryc. 7 ). Uderzającą cechą jest ogromny wzrost liczby ludności od zakończenia II wojny światowej. Według ONZ, do końca tego stulecia liczba ta ma wzrosnąć do 11–15 milionów, jeśli nic poważniejszego się nie zmieni. Oczywiście, przeniesienie takiej liczby ludzi do cieplejszego klimatu będzie trudne podczas nadchodzących mrozów, więc konieczne będą poważne zmiany, aby uniknąć poważnych strat w ludziach w przyszłości. Nawet teraz populacja ma trudności z utrzymaniem się bez wyczerpywania dostępnych zasobów naturalnych na Ziemi. Obecna migracja z krajów tropikalnych i wysp do krajów północnych, takich jak Ameryka Północna i Europa, postrzegana jako droga do bogactwa, oznacza „skok z deszczu pod rynnę”. Jest tam już zbyt mało ludzi, aby utrzymać życie, którego szukają imigranci, a zmiany klimatyczne znacznie utrudniają życie tym, którzy już tam mieszkają. Nie wydaje się, aby zmiana klimatu miała poprawić sytuację.

Rysunek 7. Zmiany populacji świata w ciągu ostatnich 12 000 lat (dane ONZ).
5. Polityka publiczna, gospodarka i decyzje finansowe
Zmiana klimatu ma znaczący wpływ na finanse i przyszłe problemy gospodarcze, z którymi borykają się kraje [ 54 ]. Obecna polityka wydaje się opierać przede wszystkim na ideach promowanych przez IPCC. Niestety, nie są one solidnie oparte na nauce dotyczącej wyzwań klimatycznych stojących przed ludzkością. Przykładem jest wykorzystanie danych klimatycznych z kabli temperatury gruntu wzdłuż trasy rurociągu Trans Alaska zamiast tych ze stacji meteorologicznych klasy 1 zarządzanych przez rząd USA. Utrata ciepła z rurociągu powoduje, że temperatura powietrza w jego pobliżu jest znacznie wyższa niż gdzie indziej. IPCC wykorzystał dane z rurociągu, aby stwierdzić, że cała północno-zachodnia Ameryka Północna cierpi z powodu ocieplenia klimatu, ale stacje meteorologiczne klasy 1 w USA nie wykazują żadnych takich długoterminowych zmian. Zamiast tego są one kontrolowane przez Oscylację Północnopacyficzną.
Wśród opinii publicznej panuje spore zamieszanie co do tego, czy mamy do czynienia z globalnym ociepleniem, wynikającym ze skutków industrializacji wpływających na cały świat, czy też ze zmianami klimatycznymi spowodowanymi czynnikami zewnętrznymi, takimi jak cykle Milankovitcha modyfikowane przez lokalne czynniki geograficzne. Istnieje jednak trzecia grupa osób, które negują zmiany klimatu. Jest to wynik braku nauczania o zmianach klimatu w systemie edukacji i w doniesieniach medialnych. Chociaż cykle Milankovitcha są powszechnie akceptowane [ 55 , 56 , 57 ], IPCC ignoruje je.
Akceptacja dekarbonizacji, jak sugeruje IPCC, doprowadziła do ślepej ingerencji rządów w przemysł węglowy i gazowy, aby przestawiły się na alternatywne źródła energii. Jak zauważono powyżej, skuteczna eliminacja dwutlenku węgla z atmosfery wyeliminowałaby życie na Ziemi, jakie znamy [ 49 , 50 ]. Dwutlenek węgla z atmosfery nie jest przyczyną zmian klimatycznych, podczas gdy rzeczywiste przyczyny są związane z cyklami Milankovitcha, a konkretnie z cyklem 23 tys. lat temu, jak wyjaśniono w rozdziale 3.5.1 powyżej. Gdy nachylenie osi Ziemi ulega zmianie, powoduje to zmiany w nasłonecznieniu latem i zimą. Początkowo zimy stają się chłodniejsze i dłuższe, podczas gdy lata stają się cieplejsze i dłuższe, aż do momentu, gdy słońce w południe przesunie się na południe od obszaru źródłowego subarktycznej masy powietrza. Następnie lata również się ochłodzą. Obecnie znajdujemy się w okresie przejściowym, w którym zimy się ochładzają, ale lata stają się coraz gorętsze. Powoduje to wyraźnie zmienione wzorce klimatyczne, obejmujące zarówno reżimy temperatury, jak i wilgotności.
Niektóre ze zmian w Ameryce Północnej obejmują suszę na wschód od Wielkiego Wododziału, upały, burze i tornada. Uderzenia piorunów wywołują pożary lasów borealnych i na trawiastych równinach. Na zachód od Wielkiego Wododziału okresowe powodzie spowodowane monsunowymi rzekami deszczu z tropików mogą powodować zalewanie równin zalewowych, takich jak Dolina Fraser itp. W południowo-zachodniej części Stanów Zjednoczonych susze powodują wysychanie zbiorników wodnych, np. za Zaporą Hoovera, co zakłóca nawadnianie i wytwarzanie energii. Temperatury latem stają się ekstremalnie wysokie, zarówno tam, jak i w południowej i wschodniej części Ameryki Północnej. Front arktyczny, oddzielający powietrze arktyczne od subarktycznego, generuje ekstremalne zjawiska pogodowe ze względu na zwiększone różnice między tymi dwiema masami powietrza, co skutkuje ekstremalnymi powodziami, a także dużymi tornadami. Podobne zmiany zachodzą również w innych miejscach, np. sucha, gorąca masa powietrza znad Sahary rozprzestrzenia się przez Alpy do Niemiec i na południe do Afryki Wschodniej, powodując suszę, podczas gdy monsuny indyjskie i wschodniochińskie stają się bardziej ekstremalne.
Wszystkie te zmiany stwarzają trudności dla osób przyzwyczajonych do łagodniejszej pogody i budzą ogromne obawy. Rząd Alberty stara się ograniczyć wzrost stawek ubezpieczeniowych, ale co najmniej jedna firma ubezpieczeniowa poinformowała, że nie będzie ubezpieczać mieszkańców Alberty w przyszłym roku z powodu niezwykle wysokich roszczeń zgłoszonych w związku ze szkodami wyrządzonymi przez ekstremalne zjawiska pogodowe. Ponieważ dwutlenek węgla nie jest przyczyną, ale jest niezbędny roślinom do fotosyntezy, należy zaprzestać kosztownego pompowania tego gazu pod ziemię, a także znieść podatek węglowy. Byłoby to pomocne dla podatników, którzy mają trudności z opłacaniem czynszów, kosztów mieszkania i rachunków za żywność. Polityka fiskalna inspirowana poglądami IPCC poważnie zaszkodziła gospodarkom wielu krajów i wymaga to korekty.
6. Wnioski
Wystarczająco dużo teorii zostało wypróbowanych i przetestowanych, abyśmy teraz mieli znacznie lepsze pojęcie o tym, jak działa cykl klimatyczny. Cykl rozpoczął się, gdy tylko Ziemia się ochłodziła i jest ściśle związany z głównym źródłem ogrzewania pochodzącym ze Słońca oraz cyklami Milankovitcha [ 5 , 6 ]. Słońce stale się ociepla od początku historii Ziemi [ 31 ]. Jeśli astronomowie mają rację, to ogrzewanie będzie trwało, aż Słońce stanie się Czerwoną Gwiazdą i pochłonie cztery wewnętrzne planety, jedną po drugiej, prawdopodobnie zaczynając około 5 mln lat w przyszłości. Ten wzrost nakłada się na cykle 23 tys. lat, 41 tys. lat i 100 tys. lat wynikające ze względnych pozycji i ruchów Słońca i Ziemi. Dwutlenek węgla to gaz, który ma fundamentalne znaczenie dla życia, jakie znamy. Jeśli jego stężenie w atmosferze stanie się zbyt niskie, większość żywych organizmów na powierzchni Ziemi umrze, a powierzchnia stanie się tak jałowa jak na innych planetach układu słonecznego [ 31 , 43 ]. Wydaje się, że nie ma związku między dwutlenkiem węgla a temperaturą Ziemi [ 14 , 19 , 28 , 29 , 43 , 44 , 45 , 46 ] . W związku z tym polityka stosowana przez decydentów musi zostać zmieniona, aby wyeliminować zakopywanie dwutlenku węgla pod ziemią, a nie zapewniać dużych sum pieniędzy publicznych zagranicznym firmom na budowę fabryk baterii i zdać sobie sprawę, że nadal będziemy potrzebować przemysłu naftowego i gazowego w przyszłości. Jest to istotna część gospodarki i w przyszłości wszelkie niezbędne rurociągi nie powinny być poważnie brane pod uwagę. Podatek od gazu powinien zostać wyeliminowany.
Klimat Ziemi jest napędzany przez nierównomierne nagrzewanie powierzchni Ziemi przez słońce i przemieszczanie się nadmiaru ciepła w tropikach w kierunku chłodniejszych regionów polarnych, przede wszystkim przez ruchy prądów oceanicznych, modyfikowane przez ruchy mas powietrza. Obrót Ziemi powoduje, że siła Coriolisa powoduje obrót płynów zgodnie z ruchem wskazówek zegara na półkuli północnej i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara na półkuli południowej. Powoduje to również ruch mas powietrza na wschód wokół biegunów Ziemi ( Rysunek 1 ). Oceany stanowią 70% powierzchni Ziemi, a właściwości termiczne wody powodują, że prądy oceaniczne są głównym sposobem transportu ciepła w kierunku biegunów, wspomaganym przez huragany. Okrągły kształt Antarktydy zapobiega bezpośredniemu transportowi ciepła na Antarktydę, w przeciwieństwie do ogrzewania przyległych obszarów lądowych półkuli północnej przez północny Ocean Atlantycki. Nadmiar ciepła w północnym Oceanie Atlantyckim powoduje intensywne parowanie wody morskiej, w wyniku czego powstają gęste, głębokowodne masy termohalinowe, które okresowo przesuwają się na południe w kierunku zimniejszych wód krążących wokół Antarktydy, powodując w ten sposób okresowy powrót zimnej antarktycznej wody powierzchniowej do północnego Atlantyku.
Na koniec należy zauważyć, że ekspansja chłodzenia trwa przez cztery okresy chłodzenia trwające 23 tys. lat, zanim faza ocieplenia ostatniego cyklu 23 tys. lat wyzwoli nadciśnienie w zimnej masie powietrza arktycznego, co doprowadzi do odrodzenia się powietrza arktycznego uciekającego na południe ścieżką II, uwalniając ciśnienie od masy powietrza subtropikalnego z południa. W ten sposób nadmiar masy powietrza arktycznego przemieszcza się na południe i przekształca w powietrze subtropikalne, umożliwiając deglacjację i początek kolejnego krótkiego okresu ocieplenia (interglacjału) na półkuli północnej.
Finansowanie
Badania te nie były finansowane ze środków zewnętrznych.
Oświadczenie Komisji Rewizyjnej Instytucjonalnej
Nie dotyczy.
Oświadczenie o świadomej zgodzie
Nie dotyczy.
Oświadczenie o dostępności danych
Nie dotyczy.
Konflikty interesów
Autor deklaruje brak konfliktu interesów.
Odniesienia
- Chen, D.; Chen, HW Wykorzystanie klasyfikacji Köppena do ilościowego określenia zmienności i zmian klimatu: przykład na lata 1901–2010. Environ. Dev. 2013 , 6 , 69–79. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Evans, EP The Authorship of the Glacial Theory. 1887. Dostępne online: https://archive.org/details/jstor-25101263 (dostęp: 2 kwietnia 2023 r.).
- Croll, J. O zmianie nachylenia ekliptyki i jej wpływie na klimat obszarów polarnych i poziom morza. Philos. Mag. 1867 , 33 , 426–445. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Croll, J. Klimat i czas ; Appleton i spółka: Nowy Jork, NY, USA, 1875; s. 388. [ Google Scholar ]
- Milankovitch, M. Théorie Mathématique des Phénomènes Produits par la Radiation Solaire ; Gauthier-Villars: Paryż, Francja, 1920. (w języku francuskim) [ Google Scholar ]
- Milankovitch, M. Kanon nasłonecznienia i problem epoki lodowcowej ; Królewska Akademia Serbska: Belgrad, Serbia, 1941. (w języku serbskim) [ Google Scholar ]
- Kathagat, G.; Cheng, H.; Sinha, A.; Yi, L.; Li, X.; Zhang, M.; Li, H.; Ning, Y.; Edwards, RL Zmienność monsunów indyjskich i zmiany cywilizacyjne na subkontynencie indyjskim. Sci. Adv. 2017 , 3 , e1701296. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
- Johnston, GH; Ladani, B.; Morgenstern, NR; Penner, E. Charakterystyka inżynierska zamarzniętej i rozmarzającej gleby. W: Permafrost Engineering Design and Construction ; red. Johnston, GH; John Wiley and Sons: Toronto, ON, Kanada, 1982; s. 73–147. [ Google Scholar ]
- Harris, SA Związek poziomu morza ze zmianami klimatycznymi w Azji Północno-Wschodniej i północnej części Ameryki Północnej w ciągu ostatnich 75 tys. lat BP AIMS Environ. Sci. 2019 , 6 , 14–40. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Pavlov, AV Reżim termiczny jezior w regionie jezior północno-zachodnich. Earth Cryosphere 1999 , 3 , 59–70. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ]
- Harris, SA Globalny budżet ciepła, tektonika płyt i zmiana klimatu. Geogr. Ann. 2002 , 84A , 1–10. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Berggren, W. Rola bram oceanicznych w zmianach klimatu. W: „ Klimat w historii Ziemi: studia geofizyczne ”; The National Academy Press: Waszyngton, DC, USA, 1982; s. 118–125. [ Google Scholar ]
- Harris, SA Przyczyny i mechanizmy globalnego ocieplenia/zmiany klimatu. W: Natura, przyczyny, skutki i łagodzenie zmian klimatu w środowisku ; Harris, SA, red.; Rozdział 2; IntechOpen: Londyn, Wielka Brytania, 2022; 434 s. [ Google Scholar ]
- Harris, SA Zimny drenaż powietrza na zachód od Fort Nelson, Kolumbia Brytyjska. Arktyka 1982 , 35 , 537–541. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ Wersja zielona ]
- NSIDC. 2018. Dostępne online: https://nsid.org/news/newsroom/new-study-explains-antarctic-coldest-temperatures (dostęp: 27 czerwca 2023 r.).
- Arrhenius, S. O wpływie kwasu węglowego w powietrzu na temperaturę gruntu. Philos. Mag. 1896 , 41 , 237–276. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- IPCC. Raport specjalny na temat wpływu globalnego ocieplenia o 1,5°C powyżej poziomu sprzed epoki przemysłowej. 2018. Dostępne online: http://www.ipcc.ch/report/sr/5 (dostęp: 27 czerwca 2023 r.).
- Harris, SA Gazy cieplarniane i ich znaczenie dla życia. W: Global Warming ; Harris, SA, red.; Rozdział 2; IntechOpen: Londyn, Wielka Brytania, 2010; s. 15–22. [ Google Scholar ]
- Soon, W.; Connolly, R.; Connolly, M. Ponowna ocena roli zmienności słonecznej w trendach temperatury na półkuli północnej od XIX wieku. Earth Sci. Rev. 2015 , 150 , 409–452. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Connolly, R.; Soon, W.; Connelley, M. W jakim stopniu słońce wpłynęło na trendy temperaturowe na półkuli północnej? Trwająca debata. Res. Astron. Astrophys. 2021 , 21 , 131. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Lightfoot, HD; Ratzer, G. Prawa fizyki definiują nieznaczne ocieplenie Ziemi przez CO2 . J. Basic Appl. Sci. 2023 , 19 , 20–28. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Harris, SA; Brouchkov, A.; Cheng, G. Geokriologia ; CRC Press: Londyn, Wielka Brytania, 2017; 765 s. [ Google Scholar ]
- Boellstorff, J. Północnoamerykańskie stadia plejstocenu rozpatrywane na nowo w świetle prawdopodobnych zlodowaceń pliocenu i plejstocenu. Science 1978 , 202 , 305–307. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
- Boellstorff, J. Potrzeba redefinicji stadiów plejstocenu Ameryki Północnej. Gulf Coast Assoc. Geol. Soc. Trans. 1978 , 28 , 64–74. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Boellstorff, J. Propozycja porzucenia przedillinoińskich amerykańskich terminów scenicznych. Geol. Soc. Am. Abstr. Programs 1978 , 10 , 247. [ Google Scholar ]
- Brigham-Grette, J.; Carter, LD Transgresje morskie w pliocenie w północnej Alasce.: Korelacje okołoarktyczne i interpretacje paleoklimatyczne. Arktyka 1992 , 45 , 74–83. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Ehlers, J.; Gibbard, PL (red.) Quaternary Glaciations—Extent and Chronology: A 5 ; Elsevier: Amsterdam, Holandia, 2011. [ Google Scholar ]
- Barendregt, RW; Irving, E. Zmiany zasięgu pokrywy lodowej Ameryki Północnej w późnym kenozoiku. Can. J. Earth Sci. 1998 , 35 , 504–509. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Barendregt, RW; Duk-Rodkin, A. Chronologia i zasięg późnokenozoicznych lądolodów w Ameryce Północnej: ocena magnetostratygraficzna. Stud. Geophys. Geol. 2012 , 56 , 705–724. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Ruddiman, WF; Raymo, M.; Macintyre, A. Matuyama Cykle 41 000 lat: lądolody północnego Atlantyku i półkuli północnej. Ziemia i Planeta. Sci. Lett. 1986 , 80 , 117–129. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Lisiecki, LE; Raymo, M. Stos plioceńsko-plejstoceński 57 globalnie rozmieszczonych zapisów bentonicznych δ 18 O. Paleoceanography 2005 , 20. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Raymo, ME. Globalna zmiana klimatu: perspektywa trzech milionów lat. W: Start of a Glacial ; Kukla, GJ, Went, E., red.; Seria NATO ASI, Seria 1. Globalne zmiany środowiska; Springer: Berlin/Heidelberg, Niemcy, 1992; Tom 3, s. 207–223. [ Google Scholar ]
- Cande, SC; Kent, DW Zmieniona kalibracja skali czasowej biegunowości geomagnetycznej dla późnej kredy i kenozoiku. J. Geophys. Res. 1995 , 100 , 6093–6095. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Harris, SA Podział, dynamika i historia późnego zimnego wydarzenia w Wisconsin w północno-wschodniej Azji i północnej części Ameryki Północnej w ciągu ostatnich 75 tys. lat temu. W materiałach z 18. Konferencji na temat inżynierii regionów zimnych i 8. Kanadyjskiej Konferencji Wiecznej Zmarzliny, Quebec City, QC, Kanada, 18–22 sierpnia 2019 r.; s. 570–578. [ Google Scholar ]
- Gibbard, PL; Hughes, PD Podział stratygraficzny terenu czwartorzędu i jego korelacja. J. Geol. Soc. 2020 , 178 , jgs2020-134. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Harris, SA Ewolucja klimatu Ziemi. J. Civ. Eng. Res. Technol. 2023 , 141 , 2–15. [ Google Scholar ]
- Blunier, T.; Brook, GJ Czas trwania zmian klimatycznych na Antarktydzie i Grenlandii w skali tysiąclecia podczas ostatniego zlodowacenia. Science 2001 , 291 , 109–112. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Levitus, S.; Antoniusz, JI; Boyera, TP; Baranowa, OK; Garcia, ON; Locarnini, RA; Miszonow, AV; Reagan, JR; Seidov, D.; Yarosh, Hiszpania; i in. 2010 Zawartość ciepła w oceanie światowym i zmiana poziomu morza termosterycznego 1 (0–2000 m). Geofizyka. Rozdzielczość Łotysz. 2012 , 39 , 1955–2010. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Sullivan, C. Brakujące ciepło północnego Atlantyku znajduje się na głębokościach. Eos 2016 , 97. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Lozier, MS; Li, F.; Bacon, S.; Bahr, F.; Bower, AS; Cunningham, SA; de Jong, MF; de Steur, L.; deYoung, B.; Fischer, J.; i in. Zmiana poziomu morza w naszym poglądzie na temat wywracania się oceanów w subpolarnym Atlantyku Północnym. Science 2019 , 363 , 516–521. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
- Bryden, HL; Longworth, HR; Cunningham, SA Spowolnienie cyrkulacji południkowej Atlantyku na 25° N. Nature 2005 , 438 , 655–657. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
- Broecker, WS Wielki przenośnik oceaniczny. Oceanografia 1991 , 4 , 89. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Broecker, WS Cyrkulacja paleoceaniczna podczas ostatniej deglacjacji. Paleoceanografia 1998 , 13 , 119–121. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Broecker, WS Czy zmiana cyrkulacji termohalinowej była odpowiedzialna za małą epokę lodowcową? Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009 , 97 , 1339–1342. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Harris, SA Niektóre czynniki wpływające na poziom mórz. J. Atmos. Earth Sci. 2023 , 7 , 033. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Shakun, J.; Marcot, S.; He, S.; Mix, AC; Lui, Z.; Otto-Bliesmer, B.; Schmittner, A.; Bard, E. Globalne ocieplenie poprzedzone wzrostem stężenia dwutlenku węgla podczas ostatniej deglacjacji. Nature 2012 , 484 , 49–54. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
- Kontseyiannis, D.; Kundzewicz, ZW Temperatury atmosferyczne i CO2 : przyczynowość kury czy jajka? Science 2020 , 2 , 83. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Humlum, O.; Stordahl, H.; Solheim, JE Zależność fazowa między dwutlenkiem węgla w atmosferze a temperaturą. Glob. Planet. Change 2013 , 100 , 51–69. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Bereiter, BS; Eggleston, S.; Schmitt, J.; Nehrbass-Miles, C.; Stocker, TF; Fischer, H.; KippStuhl, S.; Chappellez, J. Korekta zapisu CO2 z kopuły EPICA C z okresu 800–600 tys. lat temu. Geophys. Res. Lett. 2014 , 42 , 542–549. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Holmes, RI Climate Science 7. Bringing Real Empirical Science into the Climate Debate. 2023. Dostępne online: https://www.youtube.com/watch?v=p8-MY41uk.0 (dostęp: 12 maja 2023 r.).
- Christy, PE Congressional Testimony. 2017. Dostępne online: https//ed.archive.org/web/2019070910406/https//science.houde.gov/ima/media/doc/Christy%20Testimony_1pdf?1 (dostęp: 10 czerwca 2023 r.).
- Payet, P. The Rational Climate e-Book: Cooler is Riskier , rozszerzone wydanie 2; Patrice POYET: Porto, Portugalia, 2022; 641 s., ISBN 978-99957-1-929-6. [ Google Scholar ]
- Pangburn, D. Theory of Redirected Energy. 2022. Dostępne online: https://www.researchgate.net/publication/363579415_Theory_of_Redirected_Energy (dostęp: 27 czerwca 2023 r.).
- Javrejava, S.; Williams, J.; Vusdenkas, MJ; Jackson, LP Przyszły wzrost poziomu morza dominuje nad zmianami najgorszych ekstremalnych poziomów morza wzdłuż linii brzegowych na świecie do roku 2100. Environ. Res. Lett. 2023 , 18 , 024037. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Strauss, BH; Kulp, SA; Rasmussen, DJ; Levermann, A. Bezprecedensowe zagrożenia dla miast wynikające z wielowiekowego wzrostu poziomu morza. Environ. Res. Lett. 2021 , 16 , 114015. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Hua, L. Wpływ stabilności finansowej na ryzyko klimatyczne, emisję gazów cieplarnianych i odbudowę zielonej gospodarki w Chinach. Environ. Sci. Pollut. Res. 2023 , 30 , 67839–67853. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- Pianka, ER Milankovitch Cycles. 2009. Dostępne online: https://www.20.utexas.edu/courses/thoc/Milankovitch_Cycles.html (dostęp: 1 czerwca 2023 r.).
Stuart A. Harris
Wydział Geografii, Uniwersytet w Calgary, Calgary, AB T2N 1N4, Kanada
Artykuł ten należy do działu Klimatologia
3 sierpnia 2023
|
Zastrzeżenie/Uwaga wydawcy: Oświadczenia, opinie i dane zawarte we wszystkich publikacjach są wyłącznie opiniami poszczególnych autorów i współautorów, a nie MDPI i/lub redaktorów. MDPI i/lub redaktorzy nie ponoszą odpowiedzialności za jakiekolwiek szkody osobowe lub majątkowe wynikające z jakichkolwiek pomysłów, metod, instrukcji lub produktów, do których odnoszą się treści.
|







