Masivní uvolňování uhlíku do atmosféry vyvolalo před 55 miliony let výrazné oteplení trvající tisíce let
Naše planeta prodělala během svého vývoje řadu výrazných změn klimatu. V současné době zažíváme mimořádně rychlé globální oteplování spojené s lidskou činností. Stále se přitom objevují názory, že v minulosti probíhaly podobně velké změny teploty. Pokud bychom vzali v úvahu jen velikost změny teploty, pak to sice pravda, problém ale je, když uvážíme časové měřítko.
Jedno z nejvýznamnějších a nejrychlejších oteplení v geologické historii nastalo na sklonku třetihor, zhruba před 55 milióny let (dinosauři vyhynuli před 66 miliony let). Často se označuje jako paleocenní-eocenní teplotní maximum (PETM). Tehdy se během necelých 20 tisíc let oteplilo o více než 5 (podle některých studií až o 9) stupňů Celsia. Což v přepočtu na 100 let činí asi 0,03 °C. Současné tempo oteplování ale činí minimálně 1 °C / 100 let (a uvážíme-li výhled na následující dekády, bude toto tempo ještě výrazně větší). Ve srovnání s PETM jde tedy nyní o míru oteplování mnohokrát rychlejší.
Vývoj teploty na Zemi za posledních 65 milionů let. PETM se zde projeví sice jako krátké ale výrazné oteplení před cca 55 miliony let (na obrázku znázorněno jako prudký výkyv), zdroj: commons.wikimedia.org
Co bylo vlastně příčinou tehdejšího oteplení? Podle dostupných údajů se v atmosféře vyskytovalo výrazně více uhlíku (asi kolem 5 biliónů tun) vedoucí k zesílení skleníkového efektu. Uhlík se do ovzduší dostával poměrně rychle, s odhadovanou velikostí emisí kolem 2 miliard tun za rok. To je považováno za nejrychlejší tempo uvolňování uhlíku v historii, ale s výjimkou současnosti, kdy vlivem spalování fosilních paliv a další lidské činností jsou emise asi 5 až 6krát vyšší. Důvodem takto rychlého nárůstu uhlíku v atmosféře byl zřejmě intenzivní vulkanismus v oblasti Atlantiku, kde rozžhavené magma zasáhlo sedimentované vrstvy ropy a uhlí a ty začaly hořet. To vedlo k prvotnímu oteplení o cca 3 °C. Toto oteplení pak spustilo systém pozitivních zpětných vazeb, do kterých se výraznou měrou zapojil metan, který prudce zesílil skleníkový efekt. Metan se do atmosféry zřejmě dostal z hydrátů metanu uložených na mořském dni – ty mimochodem budí obavy i v současnosti. Teplo se tehdy mořskými proudy dostalo poměrně rychle do hlubších vrstev vody. A významně se nejspíš uvolňoval i metan z permafrostu, tedy trvale zmrzlé půdy, hlavně z Antarktidy (tehdy ležela severněji než dnes). A celkově nejspíš přispěly taky změny parametrů oběžné dráhy Země kolem Slunce (tzv. Milankovičovy cykly). Vyšší teploty pak nejspíš vedly k rozsáhlým epizodám sucha, které spustily masivní požáry vegetace – to přispělo k dalšímu nárůstu koncentrace skleníkových plynů v atmosféře.
Právě komplexní systém zpětných vazeb nakonec vedl k onomu 5 až 9stupňovému oteplení. Velmi teplé bylo taky moře – například u západních břehů Afriky dosahovala voda zřejmě kolem 34 °C, v Arktidě mohla teplota přesahovat 18 °C! A velmi teplá byla i voda ve velkých hlubinách – měla kolem 10 až 15 stupňů, zatímco dnes má jen 1-2 °C. To muselo nutně vést k výrazně odlišnému vlivu oceánu na atmosféru a podstatně menšímu obsahu kyslíku v mořské vodě. A rovněž její pH bylo výrazně kyselejší než v současnosti, což znamenalo katastrofu pro řadu mořských živočichů vyžívajících ke své ochraně vápenných schránek.
Předpokládané povrchové oteplení před cca 55 milióny let během PETM, zdroj: blog.uta.edu
Délka teplého období se odhaduje zhruba na 200 tisíc let, během kterých se postupně z atmosféry odbourával oxid uhličitý. Masivní oteplení pochopitelně způsobilo velké vymírání rostlinných a živočišných druhů, zejména v moři, i když ne tak velké, jako v druhohorní křídě. PETM se stále těší velkému zájmu klimatologů a dalších vědců, lze tak očekávat, že alespoň některé nejasnosti se podaří v příštích letech objasnit.
Dodejme, že významné byly také změny teplot po skončení poslední doby ledové (viz článek), kdy byly teploty také velmi rozkolísané. Málo významné a jen regionálně ohraničené potom bylo často zmiňované středověké oteplení.
Jedno z nejvýznamnějších a nejrychlejších oteplení v geologické historii nastalo na sklonku třetihor, zhruba před 55 milióny let (dinosauři vyhynuli před 66 miliony let). Často se označuje jako paleocenní-eocenní teplotní maximum (PETM). Tehdy se během necelých 20 tisíc let oteplilo o více než 5 (podle některých studií až o 9) stupňů Celsia. Což v přepočtu na 100 let činí asi 0,03 °C. Současné tempo oteplování ale činí minimálně 1 °C / 100 let (a uvážíme-li výhled na následující dekády, bude toto tempo ještě výrazně větší). Ve srovnání s PETM jde tedy nyní o míru oteplování mnohokrát rychlejší.
Vývoj teploty na Zemi za posledních 65 milionů let. PETM se zde projeví sice jako krátké ale výrazné oteplení před cca 55 miliony let (na obrázku znázorněno jako prudký výkyv), zdroj: commons.wikimedia.org
Co bylo vlastně příčinou tehdejšího oteplení? Podle dostupných údajů se v atmosféře vyskytovalo výrazně více uhlíku (asi kolem 5 biliónů tun) vedoucí k zesílení skleníkového efektu. Uhlík se do ovzduší dostával poměrně rychle, s odhadovanou velikostí emisí kolem 2 miliard tun za rok. To je považováno za nejrychlejší tempo uvolňování uhlíku v historii, ale s výjimkou současnosti, kdy vlivem spalování fosilních paliv a další lidské činností jsou emise asi 5 až 6krát vyšší. Důvodem takto rychlého nárůstu uhlíku v atmosféře byl zřejmě intenzivní vulkanismus v oblasti Atlantiku, kde rozžhavené magma zasáhlo sedimentované vrstvy ropy a uhlí a ty začaly hořet. To vedlo k prvotnímu oteplení o cca 3 °C. Toto oteplení pak spustilo systém pozitivních zpětných vazeb, do kterých se výraznou měrou zapojil metan, který prudce zesílil skleníkový efekt. Metan se do atmosféry zřejmě dostal z hydrátů metanu uložených na mořském dni – ty mimochodem budí obavy i v současnosti. Teplo se tehdy mořskými proudy dostalo poměrně rychle do hlubších vrstev vody. A významně se nejspíš uvolňoval i metan z permafrostu, tedy trvale zmrzlé půdy, hlavně z Antarktidy (tehdy ležela severněji než dnes). A celkově nejspíš přispěly taky změny parametrů oběžné dráhy Země kolem Slunce (tzv. Milankovičovy cykly). Vyšší teploty pak nejspíš vedly k rozsáhlým epizodám sucha, které spustily masivní požáry vegetace – to přispělo k dalšímu nárůstu koncentrace skleníkových plynů v atmosféře.
Právě komplexní systém zpětných vazeb nakonec vedl k onomu 5 až 9stupňovému oteplení. Velmi teplé bylo taky moře – například u západních břehů Afriky dosahovala voda zřejmě kolem 34 °C, v Arktidě mohla teplota přesahovat 18 °C! A velmi teplá byla i voda ve velkých hlubinách – měla kolem 10 až 15 stupňů, zatímco dnes má jen 1-2 °C. To muselo nutně vést k výrazně odlišnému vlivu oceánu na atmosféru a podstatně menšímu obsahu kyslíku v mořské vodě. A rovněž její pH bylo výrazně kyselejší než v současnosti, což znamenalo katastrofu pro řadu mořských živočichů vyžívajících ke své ochraně vápenných schránek.
Předpokládané povrchové oteplení před cca 55 milióny let během PETM, zdroj: blog.uta.edu
Délka teplého období se odhaduje zhruba na 200 tisíc let, během kterých se postupně z atmosféry odbourával oxid uhličitý. Masivní oteplení pochopitelně způsobilo velké vymírání rostlinných a živočišných druhů, zejména v moři, i když ne tak velké, jako v druhohorní křídě. PETM se stále těší velkému zájmu klimatologů a dalších vědců, lze tak očekávat, že alespoň některé nejasnosti se podaří v příštích letech objasnit.
Dodejme, že významné byly také změny teplot po skončení poslední doby ledové (viz článek), kdy byly teploty také velmi rozkolísané. Málo významné a jen regionálně ohraničené potom bylo často zmiňované středověké oteplení.
