Z powodu upału zginął cesarz Probus, czyli skąd wiemy, że temperatura na Ziemi rośnie

“Kto mierzył temperaturę 100 tys. lat temu?” – dopytuje zgryźliwie internauta pod jednym z artykułów OKO.press na temat globalnej fali upałów. Średnia temperatura Ziemi wzrosła do poziomów najwyższych właśnie od ponad 100 tys. lat.

“Nie wiedziałem, że od 100 tys. lat ludzie mierzą temperaturę. Ale może coś mnie ominęło? Termometr to wynalazek XVIII wieku” – wtóruje inny, błędnie zrównując wynalezienie termometru z pierwszym zastosowaniem skali Celsjusza.

Podobne komentarze idą w setki niemal pod każdym tekstem, obrazującym bezprecedensowe tempo wzrostu temperatury Ziemi na skutek cywilizacyjnych emisji gazów cieplarnianych.

Upał na Ziemi. Termometrów nie było, ale są dane

Rzeczywiście, tysiące i setki tysięcy lat temu nikt temperatury nie mierzył, a co za tym idzie – nie istnieją wieloletnie serie danych pozwalających na analizę trendów klimatycznych. Na ich temat możemy wnioskować pośrednio z zapisów historycznych na temat pogody (choć pogoda i klimat to nie to samo!). Od zarania cywilizacji obserwowano i odnotowywano bardzo gorące i bardzo zimne dni, a pogoda często zmieniała bieg historii.

W roku 282 naszej ery „gdy w jeden z najupalniejszych dni letnich [rzymski cesarz Probus] surowo popędzał żołnierzy do niezdrowej pracy nad osuszaniem bagien koło Sirmium, żołnierze, rozdrażnieni trudem, nagle cisnęli narzędzia na ziemię, chwycili za broń i porwali się do wściekłego buntu” – pisze w “Upadku cesarstwa rzymskiego” Edward Gibbon.

Z oczywistych względów nie mamy żadnych pisanych źródeł na temat pogody i klimatu z czasów przed starożytnymi.

Skąd więc klimatolodzy wiedzą o warunkach klimatycznych sprzed millenniów i jeszcze dawniej? Z braku bezpośrednich zapisów temperatury, z których najwcześniejsze sięgają zaledwie do drugiej połowy XVII w. (z użyciem innej skali niż skala Celsjusza, której pierwsze zastosowanie miało miejsce ok. 100 lat później), naukowcy siłą rzeczy muszą opierać się na tzw. danych pośrednich.

Jak je zbierają? Z pomocą przychodzą im (wspomniana przed chwilą) historia, a także geologia, archeologia, sedymentologia, paleobiologia i inne nauki.

Ich metody składają się na odrębną dziedzinę wiedzy – paleoklimatologię

Dane pośrednie pochodzą z wielu bardzo różnych źródeł. Z tym że dopiero zebranie wielu rodzajów danych, skalibrowanie ich, a następnie poprawne umieszczenie ich na geologicznej skali czasu daje wiarygodny – choć wciąż przybliżony – obraz dawnego klimatu Ziemi. A właściwie klimatów, mówi OKO.press dr Marcin Popkiewicz, popularyzator nauki i jeden z autorów książki „Nauka o klimacie”.

– mówi Popkiewicz.

„W historii Ziemi bywały też okresy dużo cieplejsze: 35 mln lat temu na Ziemi było o kilka stopni cieplej niż obecnie. Na Ziemi w ogóle nie było lądolodów, nawet na Antarktydzie, a poziom oceanów był wyższy o 75 metrów od obecnego. Z kolei 55 mln lat temu na Ziemi było tak ciepło, że na Alasce rosły bananowce, a na plażach Oceanu Arktycznego wylegiwały się krokodyle” – dodaje Popkiewicz. Zaznacza, że wszystkie te wielkie zmiany klimatu zachodziły z przyczyn naturalnych, bez udziału człowieka.

Upał na Ziemi. Informacje z lodu

Za jedne z najważniejszych źródeł wiedzy o klimacie sprzed tysięcy i setek tysięcy lat uznawane są rdzenie lodowe, czyli próbki lądu pobrane z okolic ziemskich biegunów, gdzie śnieg i lód odkładają się nowymi warstwami co roku. Naukowcy wwiercają się w lądolód – im głębiej, tym starszy lód, do którego docierają. Szacuje się, że najstarsze rdzenie lodowe – czyli to co, wydobywa się za pomocą odwiertu – sięgają ok. 800 tys. lat w przeszłość. To dane z odwiertu Dome C – od nazwy miejsca na antarktycznym Płaskowyżu Polarnym, gdzie w latach 70. XX w. pracowali naukowcy.

W rdzeniu lodowym można znaleźć mnóstwo śladów danego klimatu

Według NASA „dzięki wydobyciu cylindrów lodu z warstw o grubości tysięcy metrów, naukowcy mogą analizować zawarte wewnątrz nich pył, popiół, pyłki oraz pęcherzyki gazów atmosferycznych. Zatrzymane [w ten sposób] cząstki dostarczają naukowcom wskazówek dotyczących erupcji wulkanicznych, rozległości pustyń i pożarów lasów” – czytamy na stronie NASA Global Climate Change.

„Obecność pewnych jonów wskazuje na aktywność oceanu w przeszłości, poziomy lodu morskiego, a nawet intensywność działania Słońca. Pęcherzyki mogą zostać uwolnione, aby ujawnić skład dawnej atmosfery, w tym poziomy gazów cieplarnianych” – dodaje agencja.

Choć lód sprzed setek tysięcy lat to prawdziwy Sezam ze skarbami (czytaj: danymi), naukowcy muszą polegać na wielu innych typach danych. Tak, by złożyć z nich maksymalnie precyzyjną rekonstrukcję paleoklimatu.

Upał na Ziemi. Dane ze skał

Badacze wykonują więc odwierty w pokładach skalnych, by – znając przewodność ciepła – sprawdzić, jak w zależności od głębokości odwiertu zmienia się temperatura, a tym samym, jakie warunki panowały na danym terenie w przeszłości.

Sedymentologia przychodzi paleoklimatologom z pomocą dzięki badaniom osadów z resztek organicznych, jakie przez miliony lat odkładały się na dnie oceanicznym. „Pozostałości kopalne małżoraczków, okrzemków i mchów pozwoliły określić, że pierwsze kenozoiczne zlodowacenia Antarktydy mają ponad 30 mln lat. Kontynent ten zamarzł ostatecznie 14 milionów lat temu” – czytamy na stronie “Nauka o klimacie”.

Informacje o upale na Ziemi, których dostarczają żywe istoty

Wskazówek na temat klimatu sprzed setek millenniów dostarczają również cechy konkretnych gatunków zmieniające się w zależności od warunków klimatycznych. Swoją drogą podobną zmienność cech i zachowań obserwujemy i dziś. Problem polega na szybkości zmian, do których muszą dostosować się organizmy – najczęściej po prostu nie dają rady, vide blaknięcie raf koralowych.

Upał na Ziemi. Analiza izotopów

Inną drogą do uzyskania danych na temat paleoklimatu jest analiza izotopów węgla i tlenu.

• Upraszczając, zawartość izotopów węgla 12C i 13C wskazuje na odpowiednio zwiększoną i zmniejszoną koncentrację dwutlenku węgla w atmosferze, a co za tym idzie – silniejszy bądź słabszy efekt cieplarniany (skorygowany oczywiście o inne czynniki).
• Badanie zmiennej zawartości izotopów tlenu – lżejszego 16O i cięższego 18O – również wskazuje na wahania temperatury. Większa zawartość izotopu 16O w osadach organicznych oceanu – np. w muszelkach otwornic – sugeruje wyższą temperaturę dla ery geologicznej właściwej osadom pobranym do badania.

Naukowcy badają też:

• gęstość aparatów szparkowych na powierzchni liści (im więcej CO2 w atmosferze, tym gęstość ta jest mniejsza),
• zawartość izotopów boru w osadach oceanicznych (im większa względna zawartość izotopu 11B w osadach, tym większe dawne zakwaszenie wód oceanicznych, a im większe zakwaszenie, tym większa koncentracja CO2 w atmosferze).
• Wreszcie izotop węgla 14C i berylu 10B stanowią dobrą metodę badania dawnej aktywności słonecznej, Jest ona jednym z najistotniejszych czynników wpływających na klimat ziemski. Swoją drogą aktywność Słońca maleje od ok. 60 lat, lecz działalność człowieka z nawiązką nadrabia ten ochładzający efekt.

Klimat się zmieniał, więc upał na Ziemi nic nowego?

Czy zmienność klimatu przed tysiącami i milionami lat jest argumentem za tym, że obecne ocieplenie jest czymś całkowicie naturalnym i na nasz obecny wpływ na klimat można machnąć ręką?

„Wiedza naukowa pozwala nam nie tylko na zbadanie zmian klimatu w historii Ziemi. Pozwala też wyjaśnić, dlaczego klimat tak się zmieniał. Wiemy, jaki wpływ na klimat naszej planety miały

• zmiany stężeń gazów cieplarnianych,
• zmiany orbity,
• strumienia energii docierającej ze Słońca itd.”

– mówi Popkiewicz.

„Na podstawie badania paleoklimatu i znajomość praw fizyki rozumiemy, jak dany czynnik przekłada się na bilans energetyczny planety i jej klimat. Wiedząc, jak zmiany stężeń gazów cieplarnianych w historii Ziemi wpływały na jej klimat, możemy też przewidzieć, jak wpłyną na niego nasze obecne emisje” – dodaje ekspert.

Wspomniany na początku tekstu bunt żołnierzy Probusa zakończył się śmiercią cesarza

Upał przyczynił się w ten sposób do upadku cesarza i zarazem utalentowanego stratega. Powinno to być przestrogą dla władz lekceważących trudy, jakie sprowadza na społeczeństwa ocieplenie klimatu.

W artykule wykorzystałem m.in. cykl tekstów nt. paleoklimatologii opublikowanych na stronie „Nauka o klimacie”. Pierwszy artykuł cyklu znajduje się tutaj i zawiera odnośniki do kolejnych, opisujących szczegółowo, a jednocześnie przystępnie, jak naukowcy zaglądają w przeszłość klimatyczną naszej planety.

Na zdjęciu u góry – grecka wyspa Rodos po pożarze, 27 lipca 2023