Cauzele perioadelor glaciare i interglaciareModificri globale ale mediului

UNIVERSITATEA DE NORD BAIA MARE FACULTATEA DE RESURSE MINERALE I MEDIU PROFILUL: TIINA MEDIULUI ANUL III STUDENT: BERINDE RUXANDRA IONELA

Civilizaia uman a fost i va fi n mod sigur marcat de evoluia climei, iar studiul schimbrilor climatic reprezint un pas fundamental pentru nelegerea istoriei i viitorului rasei umane. n decursul celor cteva sute de ani n care oamenii au studiat sistemul climatic al planetei noastre, schimbrile au fost relative sczute, ns studiile tiinifice ne arat, de exemplu, c n trecutul geologic deertul Sahara a fost acoperit cu ghea, iar recifii de corali creteau n Transilvania. La apogeul ultimei glaciaiuni, acum aproximativ 21.000 de ani, calote de ghea acopereau Canada, nordul Statelor Unite, nordul Europei i pri din Asia (Fig. 1). n central acestor calote glaciare grosimea gheii era de 1 km sau chiar mai mult, iar nivelul mrii era cu aproximativ 120 de metri mai sczut dect n present, unind insulele dintre Asia i Australia i conectnd Marea Britanie de continental European.

Fig.1 Comparaie ntre aria ocupat de calote glaciare n emisfera nordic n present (stnga) i acum 21.000 de ani (dreapta).

Teoria lui Milankovi si cauzele erelor glaciare Care sunt cauzele acestor schimbri climatice si cum putem afla mai multe despre cum a evoluat clima in trecut? Cu aproape 90 de ani in urm srbul Milutin Milankovi a publicat o monografie intitulata Teoria matematica a fenomenelor termice cauzate de radiaia solar, care avea sa revoluioneze studiul schimbrilor climatice la scar geologic. Conform acestei teorii, pmntul trece prin perioade glaciare i interglaciare la intervale care pot fi calculate innd cont de schimbrile periodice n configuraia orbital a Pmntului. Mai exact, schimbrile n excentricitatea orbitei n jurul soarelui (Figura 2), nclinaiei planului de rotaie (Figura 3) i2

schimbarea anotimpului n care Pmntul se afl cel mai aproape de soare (Figura 3) modific distribuia radiaiei solare la diferite latitudini. Prin urmare, atunci cnd energia solar din timpul verii la latitudini mari din emisfera nordic este ridicat, Pmntul absoarbe mai mult energie de la soare facnd clima mai cald i prevenind formarea unor calote glaciare extinse. Din contr, cand energia primit de la soare este scazut, clima va fi mai rece, ghearii vor putea supravieui de la un an la altul, iar calotele glaciare vor ncepe s se formeze la latitudini mari. Emisfera nordic are un rol mai mare pentru ciclurile glaciare dect emisfera sudic pentru c aria ocupat de continente este mai extins la nord de ecuator iar calotele glaciare au mai mult spaiu s se dezvolte. Figura 2. Datorit atraciei gravitaionale excercitat asupra pmntului de ctre celelalte planete din sistemul solar, forma orbitei n jurul soarelui variaz de-a lungul timpului de la eliptic pn la aproape circular, afectnd distribuia sezonier a radiaiei solare n cele dou emisfere. Aceste schimbri sunt concentrate n cicluri care au o durat medie de 100.000 i 413.000 de ani. Excentricitatea afecteaz clima pmntului pentru c atunci cnd orbita este mai circular cantitatea de energie primit de la soare va fi mai mare dect n cazul unei orbite mai eliptice, iar clima va fi mai cald. Figura 3. Oblicitatea, sau nclinaia planului axial (stnga) variaz ntre 22.10 i 24.50 (n prezent se afl la 23.50) cu o periodicitate de ~40.000 de ani i are efectul cel mai pronunat n distribuia energiei la latitudini mari. O nclinare mai accentuat a orbitei va produce contraste sezoniere mai pronunate (veri mai calde i ierni mai reci) n timp ce un unghi mic al orbitei va determina veri mai rcoroase i ierni mai blnde. Precesia echinociilor i solstiiilor n jurul orbitei (dreapta) afecteaz perioada din an n care Pmntul se afl cel mai departe (afelion) i mai aproape (perihelion) de soare i se schimb cu o periodicitate de 19,000 i 23,000 de ani. Atunci cnd afelionul se produce n timpul verii, calotele3

glaciare vor putea s se formeze datorit temperaturilor mai sczute, iar cnd afelionul are loc n timpul iernii (cum este cazul n prezent) verile vor fi mai calde iar calotele glaciare nu vor putea crete. Dei acceptat de marea majoritate a comunitii tiiifice, teoria lui Milankovi nu poate explica toate trsturile observate n arhivele geologice. Prin urmare, n ultimii ani au aprut teorii alternative care fie modific diferite aspecte ale acestei teorii, fie propun mecanisme complet diferite pentru apariia si dispariia perioadelor glaciare. Schimbrile climatice i gazele de ser Pe lng configuraia orbital, doi factori adiionali pot afecta n mod fundamental balana energetic a pmntului: (1) modificarea fraciei de energie solar reflectat de Pmnt (albedo) indus, de exemplu, de schimbarea concentraiei de aerosoli din atmosfer sau a tipului de vegetaie; (2) alterarea cantitii de energie reflectat napoi spre Pmnt de ctre atmosfer (de exemplu prin schimbarea concentraiei gazelor de ser). Societatea uman are capacitatea de a influena aceti factori, de exemplu, prin nlocuirea pdurilor cu culturi agricole sau prin arderea combustibililor fosili. n prezent, principalul motiv de ngrijorare vis-a-vis de schimbrile climatice este concentraia ridicat a CO2-ului i a altor gaze de ser. Acestea au atins nivele far precedent, cel puin n ultimii 800.000 de ani (Fig. 4), perioad pentru care avem date precise culese din carotele de ghea din Antarctica.

4

Figura 4. Comparaie ntre volumul de ghea dedus prin msurarea izotopilor de oxigen (18O) n cochiliile unor organisme marine (albastru) i date din carotele de ghea Votstok i EPICA din Antarctica (anomalia de temperatur (rou), concentraia de metan (violet) i concentraia dioxidului de carbon (verde). Date preluate de la NOAA. Pe masur ce zpada s-a acumulat n Antarctica, stratele de zapad de la adncime au fost comprimate i s-au transformat treptat n cristale de ghea, iar n acest proces mici bule de aer au fost ncorporate n ghea. Oamenii de stiin pot s extrag carote lungi de caiva kilometri si s msoare concentraia diferitelor gaze pstrate n ghea de-a lungul timpului. Conform acestor date, n ultimii 800.000 de ani concentraia CO2-ului a variat ntre 180 de pri pe million (ppm) n timpul erelor glaciare i ~300 ppm n timpul perioadelor calde (interglaciare). De asemenea, datele confirm c la nceputul nclzirii de la sfritul ultimei perioade glaciare, temperatura a nceput s creasc cu ~800 de ani naintea creterii CO2-ului, ns ulterior temperatura s-a schimbat n tandem cu CO2-ul. Prin urmare, din moment ce tranziia de la glaciar la interglaciar dureaz ~5000 de ani, 5/6 pri din nclzirea total poate fi explicat de creterea CO2-ului. Scepticii nclzirii globale folosesc ns doar prima parte a observaiei precedente pentru a argumenta c dioxidul de carbon antropogenic nu va induce schimbri climatice n viitor i aleg s ignore partea a doua a observaiei de mai sus. n ultimii 100 de ani CO2-ul a crescut cu mult peste 300 ppm i se afl n prezent la ~400 ppm. Pentru comparaie, cresterea de 95 ppm a CO2-ului n timpul5

tranziiei de la ultima perioad glaciar a luat 5000 de ani. n mod similar, concentratia metanului (CH4) n atmosfer a oscilat intre ~350 parti pe miliard (ppb) i 750 ppb n ultimii 600.000 de ani; n prezent ins concentratia acestui gaz n atmosfera este de ~1750 de ppb. Ce cauzeaz glaciaiunea? Cercettorii nca nu tiu exact de ce apar erele glaciare. Unii consider c n ultimele cteva milioane de ani Polul Nord i Polul Sud treptat au devenit mai reci ca niciodat, pna azi. Se presupune, c aceasta este cauzat de translaia continentelor: este vorba despre procesul care treptat desparte i ndeprteaz ntre ele cele ase continente ale planetei noastre. Acum 300 milioane de ani exist un singur continent uria: Pangaea. Cu toate c acesta s-a frmiat n mod treptat, micarea continentelor a fost de aa natur, nct Oceanul ngheat din jurul Polului Nord a fost nconjurat de uscat. Din aceast cauz apele Oceanului ngheat se amestec n foarte mic msur cu apele calde din sud. Vara niciodata nu poate s se nclzeasc cu adevrat, n prile nordice este acoperit de ghea pe toat perioada anului. Apele mai calde nu au nici o influen asupra Antarcticii (la Polul Sud), din aceast cauz continentul este venic ngheat. ntoarcerea marelui nghe Scderea temperaturii globale are i alte cauze. Una dintre cauzele posibile poate fi schimbarea continu a unghiului de nclinare a axei Pmntului, n plus traiectoria Pmntului are o form neregulat: aceasta nseamn c periodic suntem mai departe de Soare. Dac activitatea Soarelui se schimb numai cu 1%, aceasta se presupune c va produce schimbarea cu 1 grad Celsius a temperaturii medii globale. Toate aceste efecte mpreun sunt suficiente pentru a produce o nou er glaciar. Dup alte teorii o glaciaiune poate fi produs i din cauza acumulrii de praf n atmosfera Pmntului ca urmare a polurii mediului nconjurtor. Unii cercettori au ajuns la concluzia c era dinozaurilor a luat sfrit n urma impactului unui meteorit uria cu Pmntul, impact care a ridicat un imens nor de praf n atmosfer. Acest nor de praf a captat razele solare i a ngheat Pmntul. Cauze asemntoare pot concura la apariia unei noi ere glaciare. Unii cercettori prevd c peste 5 mii de ani va ncepe o nou perioad glaciar. Dup alii, era glaciar nu s-a terminat. Exponenii acestei preri aduc argumentul c era glaciar6

din pleistocen s-a terminat acum zece mii de ani, i acum ne aflm probabil ntr-o perioad interglaciar, i gheaa s-ar putea ntoarce la un moment dat n viitor. O scdere a activitii solare ne va oferi o mini-er glaciar la mijlocul secolului. Este ceea ce ne anun astronomul rus Khabibullo Abdusamatov, de la Observatorul Astronomic Pulkovo, din Sankt Petersburg. ntr-un articol din RIA Novosti, el anticipeaz c temperaturile vor ncepe s scad peste 3-4 ani, dup ce renclzirea global nceput n secolul al XIX-lea, prin creterea activitii solare, va atinge limita superioar. Perioada cea mai rece va fi peste 12-17 de ani, dup un declin major al emisiilor solare, adic ntre anii 2035 i 2045. Astfel de schimbri de temperatur pe suprafaa Pmntului nu sunt cu totul excepionale; ele constituie o consecin normal a fluctuaiilor de emisie a energiei solare i de raze ultraviolete. Cea mai recent rcire a emisferei nordice sa produs ntre anii 1645 i 1705. Cunoscut sub numele de mic er glaciar, n aceast perioad au ngheat canalele Olandei n profunzime, iar inutul Groenlandei a fost invadat de gheari Prediciile cu privire la nclzirea global sunt bazate pe date speculative. netestate, i oferite prin statistici fr a avea ns o baz solid. ns cunostinele noastre despre erele glaciare sunt bazate pe o larg documentare stiinific, care include probe de ghea prelevate din Antarctica. n acest caz, ar fi indicat s ascultm de geologi, i nu de meteorologi. Reducnd producerea de dioxid de carbon, riscam precipitarea noii ere glaciare; i cu mult mai periculos pare planul administraiei lui Obama care a anunat c va ncerca s raceasc planeta prin geoinginerie. O asemenea micare fcut n actualul trend de rcire poate produce ireversibilul: o nou er glaciar. Nu este o metafora dac spunem c aceast schimbare de climat ar nsemna sfritul civilizaiei noastre aa cum o tim. Din cercetrile efectuate n gheaa Antarcticii, s-a fcut o descoperire uimitoare: erele glaciare au fost ciclice, si au durat aprox. 100.000 de ani, iar perioadele interglaciare (cea n care ne aflam astzi) au durat aprox. 10-15.000 de ani. n schimb, au existat fluctuaii pe care le simim i noi astzi. S ne amintim de "mica er glaciar" din Evul Mediu (1400.d.c), cnd Europa a fost secerat de foamete din cauza frigului ce a distrus recoltele zeci de ani la rnd. Deasemeni, de7

300 de ani asistm la o nclzire global lent,dar ct se poate de real, toate aceste fluctuaii fiind prezente i n probele de ghea din Antarctica, deci ele au existat i cu sute de mii de ani n urm. Apoi, s nu uitm c ultima er glaciar s-a ncheiat n anul 9703 i.c. (n urma cu exact 11.712 ani). Iar acum, ne aflm, n mod natural, la sfritul perioadei interglaciare, i la nceputul erei glaciare. Toate acestea fac parte din ciclul naturii, sunt inevitabile, i se datoreaz activitii soarelui. Climatul planetei noastre este determinat de soare. n comparaie, orice alt factor este aproape insignifiant. Soarele se afl acum la un nalt stadiu de inactivitate; August 2008 a fost prima lun din 1913 cand nu au fost obseravate aa zisele "pete solare", adic explozii solare mari. Dup cum spuneam anterior, soarele este "cuminte". Ne aflm ntr-o perioad de rcire. Am auzit multe despre nclzirea global provocat de dioxid de carbon. ns riscurile poteniale ale nclzirii globale provocate de om sunt insignifiante n comparaie cu riscurile unei ere glaciare. Apoi, nu sunt de neglijat probele care indic faptul c la sfritul perioadei Eemianului (130.000 - 150.000 ani I.C.), era glaciar a intervenit foarte brusc, ntr-o perioada de 20 de ani! De asemenea, se presupune c magnetismul soarelui - i respectiv a pmntului au o mare influen asupra climatului planetei: perioada de 100.000 de ani de activitate sczut a cmpului magnetic al soarelui i al planetei noastre corespunde exact cu ultima er glaciar. De cteva sute de ani asistm la o scdere constant a magnetismului terestru. Jeremy Bloxham de la Universitatea Harvard susine c n ultimii 150 de ani cmpul magnetic terestru a sczut cu 10%. Sateliii NASA dezvluie date surprinztoare cu privire la polii magnetici, care sunt tot mai instabili n ultimii ani. Toate aceste date drm orice speculaie cu privire la asazisul pericol al nclzirii globale, i ar trebui sa ne ngrijoreze n legatura cu inevitabilul care se apropie. Dezastrele naturale ca efect al nclzirii globale, noiunea de efect de ser i contribuia semnificativ pe care omul o are n declanarea acestor fenomene constituie subiecte tot mai frecvent dezbtute de ctre mass-media.Pe toate acestea le auzim des atunci cnd urmrim buletinele de tiri, cnd deschidem radioul sau cnd citim un ziar.

8

Si totui, cine este responsabil cu adevrat pentru ceea ce se ntmpl n zilele noastre? Este adevarat faptul c temperatura planetei nu a fost mereu aceeai, erele glaciare alternnd cu perioadele calde, dar acesta s fie motivul pentru situaia n care ne aflm? Unii cercettori susin c aceasta este ntr-adevr una dintre cauze i se pare c ne aflm la sfritul unui ciclu interglaciar. Dei n aceast perioad, temperatura ar trebui s nceap treptat s scad, datorit creterii ngrijortoare a nivelului de CO2 din atmostfer, acest lucru nu mai este posibil. Aadar, cel mai important factor declanator al acestor evenimente rmne n continuare omul, care odat cu Marea Revoluie Industrial, cu inventarea motorului cu aburi i a locomotivei, dar i datorit creterii rapide a populaiei a nceput un proces de exploatare intensiv a rezervelor subsolice de hidrocarburi. Dar acestea nu sunt singurele resurse naturale pe care omul le-a folosit fr cumpt; suprafee extinse din pdurea ecuatorial sunt defriate n fiecare an, pescuitul intensiv face ca rezervele de pete s rmn primejdios de mici, braconajul i comerul ilegal au adus n pragul dispariiei numeroase specii (bizonul, rinocerul, elefantul, ursul panda, ursul koala, balenele). Iar pierderea unor mari ntinderi de pdure a dus la probleme i mai mari: stratul de ozon care filtreaz o mare parte din radiaiile ultraviolete este parial distrus, iar nclzirea atmostferei cu numai cteva grade ar putea duce la un adevarat dezastru, calota glaciar topindu-se. Odat cu aceasta, nivelul mrii va crete iremediabil, numeroase insule, dar i orae (New York; Londra; Paris) vor fi nghiite de ape; diverse specii de animale care sunt i n momentul de fa periclitate (pinguinul; ursul polar), ar putea s dispar pentru totdeauna. Din fericire, omenirea a contientizat la timp faptul c ne aflm n pragul unui pericol iminent, rasa uman fiind ameninat cu dispariia. n momentul de fa numeroase ri ncearc s reduc emisiile de CO2 apelnd la surse ce produc energia n mod neconvenional. n prezent, investitorii doresc s dezvolte i pe teritoriul rii noastre un astfel de proiect, constnd ntr-o

9

"ferm eolian" ce va fi pus n funciune de ctre vntul puternic din podiul Dobrogei. Cu toate acestea, datorit terenurilor ntinse necesare pentru amplasare, dar i "polurii fonice", acestea ar putea duna peisajului. Cea mai mare acuratee i siguran este oferit, nsa, de ctre panourile solare. Energia provenit de la acestea apoate fi stocat i utilizat i n alte perioade ale anului n care soarele nu stralucete cu aceeai intensiate. n concluzie, aceste surse neconvenionale de energie reprezint ultima noastr alternativ n cazul n care ne dorim ca i generaiile viitoare s se poat bucura de aceast frumoas planet, numit Terra.

10