Pretpostavlja se da je pre 700-800 mil. godina, u eri Neoproterozoika (kasnog Prekambijuma), postojao superkontinent Rodinija, koji je zauzimao ekvatorski deo naše planete. Suprotno zdravom razumu, ali možda je baš ovakav tropski raspored kontinenata postavio tokom Kriogeničkog perioda pozornicu za veliku glacijaciju poznatu kao 'Snowball Earth', uprkos tome što znamo da ekvator prima najviše Sunčeve svetlosti…

kk1
Mogući raspored kontinentalnih masa Rodinije. Crvene tačke su graniti A-tipa stari 1,3-1,5 mld. godina. Zeleno su orogenski pojasevi (nastali sudarom ploča kada se stvaraju planinski venci) stari 1,1 mld. godina.

Ima logike: upravo činjenica da ekvatorski pojas prima najviše Sunčeve energije deo je razloga zbog kojeg se biomasa tropskih kišnih šuma nalazi tamo gde se nalazi danas. Pa kako je onda došlo do glacijacije? Zašto je položaj ekvatorijalnog kontinenta omogućio tako nešto? Više o hipotezi o 'Snežnoj Zemlji' malo kasnije, ali najpre da vidimo koji faktori mogu da dovedu do promeni globalne klime.

Ima ih nekoliko. Ali daj da prvo raščistimo kakva je razlika između klime i vremena[1].

Vreme se odnosi na kratak period fluktuacija u temperaturi, padavinama, vlazi, osunčanosti, atmo-pritisku, oblačnosti i ruži vetrova, dok klima predstavlja prosečnu distribuciju vremenskih obrazaca tokom dužeg perioda vremena (obično decenija pa i duže).

Za svakog sem za Trumpa nije tajna da se prosečna globalna temperatura osetno povećala od početka industrijske revolucije[2]. To je predmet beskrajne i žestoke političke kontroverze, koja posebno okružuje temu antropogenih uzroka izazvanih povećanom koncentracijom gasova 'staklene bašte' u atmosferi (vodene pare, CO2, metana, NO2, ozona, freona, itd.) – pre svega sagorevanjem fosilnih goriva – i šta bi to moglo da znači za političare i kreatore naše stvarnosti.

Podaci o temperaturama sa meteoroloških stanica, paleoklimatski podaci iz uzoraka leda i dendroklimatologija (podaci iz godova drveća), smanjivanje Arktičkih lednika i morskog leda, i povećanje nivoa svetskog mora... sve navodi na zaključak da su temperature i kopna i mora značajno porasle u poslednjih 150 godina, i da obaraju rekorde čak i dok ja ovo pišem...

kk2
Glečer u Patagoniji 1928. i 2004.

kk3

kk4Mnogo se i na različitim mestima govori o fenomenu globalnog otopljavanja, njegovim uzrocima, zašto se to smatra problemom i o uticajima na dalji tok svetske ekonomije pa i geopolitike. Ovde bih, međutim, hteo nešto da napišem o nečem drugom. Dakle, za sada je dovoljno reći da će uopšteno gledajući globalno zagrevanje dovesti do širih klimatskih poremećaja. Ali mi znamo da je do klimatskih promena prirodno dolazilo i ranije, pa da vidimo koji su to faktori bili uzrok.

Postoji nekoliko promenljivih koje mogu da utiču na klimu na našoj planeti, uključujući sledeće: tektonske ploče, promene u Zemljinoj orbiti (Milankovićev ciklus), promene u zračenju Sunca (solarne pege i solarne baklje), vulkanizam, udari asteroida, kometa i meteorita, kao i promene u sastavu atmosfere (efekat 'staklene bašte').

TEKTONSKE PLOČE

Krajem pedesetih godina prošlog veka pojavila se naučna teorija o Tektonskim pločama[3] koja kaže da se Zemljina kora (litosfera) sastoji od mozaika čvrstih ploča koje polako klize preko žitkog Zemljinog plašta, utičući jedna na drugu na različite načine, i koje su odgovorne za pomeranje kontinenata. Litosfera[4] uključuje Zemljinu čvrstu spoljnju koru i gornji sloj plašta. Ploče klize po sloju na kome leže, viskozno-elastičnom sloju znanom kao astenosfera, koji je elastičan i židak pod kratkotrajnim naponom, a sposoban za konvekciju i tok pod dugotrajnim naponom. Pokretanje litosferskih ploča rezultat je kombinacije uticaja kao što su gravitacija, konvekcione struje i različite sile vezane za rotaciju Zemlje.

kk5
Glavne tektonske ploče na površini Zemlje u XX veku. Subdukcija (ploče tonu jedna ispod druge i tope se) je tamo gde su strelice okrenute jedna ka drugoj, dok tamo gde su strelice okrenute jedna od druge leže planinski lanvi ispod okeana i grebeni.

Tektonske ploče mogu da međusobno deluju premeštajući se duž konvergentnih granica, pri čemu jedna ploča može da klizi preko neke druge u procesu koji se naziva subdukcija. One mogu i da se razdvajaju duž divergentnih granica; to je ono što se dešava prilikom širenja morskog dna duž okeanskih grebenova. One takođe mogu da bude podvrgnute lateralnom kretanju duž onog što nazivamo transformacionim granicama, kada se dve ploče kreću jedna pored druge horizontalno. Transformacione granice se obično povezuju da dnom okeana, ali mogu da se jave i na kopnu, kao što je recimo rased San Andreas u Kaliforniji.

kk6
Tri načina uzejamnog delovanja tektonskih ploča. (U.S. Geological Survey/ mapa Jose F. Vigila.)


Tektonske ploče nastaju i nestaju u različitim procesima.

Tektonske ploče su preko premeštanja kontinenata oblikovale Zemljinu geografiju milijardama godina, i odgovorne su trenutni izgled naše planete (pogledaj rekonstruktivne animacije ovde i ovde). Pomeranje kontinenata preko kretanja tektonskih ploča može da utiče na klimu Zemlje putem promena veličina i položaja kopnenih masa i ledenih kapa, i promena obrazaca okeanskih struja, koji zauzvrat utiču na procese cirkulacije atmosfere. Naprimer, promene u površini kontinenata na većim geografskim širinama (bliže polovima) mogu da izazovu promene u površini stalnog ledenog pokrivača, što dovodi do Ice-albedo feedbacka (ili Snow-albedo feedbacka[5]). Zemljin albedo je jednostavni odnos svetlosti koja stiže sa Sunca i one koja se reflektuje nazad u atmosferu. Albedo 0 odgovara idealnom crnom telu (totalno apsorbuje EM zračenje, pa i svetlost), dok albedo 1 odgovara savršeno belom telu (totalna refleksija).

Dobro, ali kakve sve to ima veze sa superkontinentom Rodinijom i hipotezom o 'Snowball Earth'? Ideja je da je taj tropski kontinent reflektovao više svetlosti nego otvoreni okean[6], tj. da je apsorbovao manje toplote. Danas, nasuprot tome, većinu Sunčeve toplote absorbuju tropski okeani. Pošto ekvator prima više solarne energije nego ostale širine, to znači da je značajan deo Sunčeve svetlosti koji je dolazio na Zemlju bivao reflektovan a ne apsorbovan.

kk7 Deo mapa (krajnja faza – raspad Rodinije) iz zajedničkog rada dr Z.X. Lija i saradnika o Rodiniji. Superkontinent je trajao oko 150 miliona godina. Ime je nastalo od ruske reči 'Родина', što znači domovina.
kk8 Svet bez tečne vode – samo čvrst led u svim pravcima. To sigurno nije bilo mesto gde bi veliki broj životnih formi voleo da živi. Poslednji put ovako nešto se dogodilo pre oko 635 mil. godina. Zemlja se 'izvukla' iz ovog leda verovatno zahvaljujući gasovima iz vulkana koji su napravili 'staklenu baštu' i otopili led. Tada je bilo oko 12% CO2, tj. 300 puta više nego danas.

Sneg i led imaju još veća albeda od stenja i zemljišta, pa je sve to u jednom trenutku pokrenulo mehanizam koji je izazvao novo ledeno doba: hlađenje je dovodilo do pojave još većeg snega i leda, koji su dodatno reflektovali svetlost, što dovodilo do još jačeg hlađenja, što dovodilo do još većeg snega i leda, i tako dalje i dalje.

Treba napomenuti da iako prisustvo lednika tokom Kriogena[7] nije sporno, hipoteza o 'Snežnoj Zemlji' je daleko od naučnog priznavanja. Postoje čak i manje ekstremna varijanta koja se naziva 'Slush Ball Earth' hipoteza[8] (mislim da 'slush' znači bljuzgavica – ni led ni voda). Bez obzira na te detalje, ili čak ni da li je to tačno, poenta ovog teksta je da se pokaže da je ovakav samoobnavljajući ciklus moguć, i samo je jedan primer dramatičnih efekata koje premeštanje kontinenata može da ima na dugoročne klimatske promene.

Iako precizna uzročno-posledična povezanost (pa čak i sama teorija o 'Svežnoj Zemlji') još uvek predstavlja trusno područje aktivnih naučnih debata u svetu, postoje brojni kandidati za pokretanje mehanizama za hlađenje planete: smanjivanje količine svetlosti Sunca, globalno zahlađenje usled erupcije Super Vulkana[9], ili možda smanjivanje atmosferskog metana – mnogo jačeg gasa staklene bašte od CO2 – koji bi mogao da reaguje sa atmosferskim kiseonikom.

Postoje takođe dokazi koji upućuju na povećanu sekvestraciju CO2 u stenama[10] usled vremenskih efekata nastalih nakon velikih količina padavina. Ideja koja potkrepljuje poslednju hipotezu je sledeća: reakcije izazvane vremenskim prilikama u karbonatnim i silikatnim stenama predstavljaju važan rezervoar ugljenika i Zemljinom ugljeničnom ciklusu:

Reakcija razgradnje karbonatnih stena usled vremenskih uticaja:

CaCO3 + CO2 + H2O → 2HCO3 + Ca2+

Reakcija razgradnje silikatnih stena usled vremenskih uticaja:

CaSiO3 + 2CO2 + H2O → 2HCO3 + Ca2+ + SiO2

Obično je nivo padavina visok u blizini ekvatora, što povećava razgradnju stena usled vremenskih uticaja, pa time i povećavanje sekvestracije CO2, čime se smanjuje efekat staklene bašte, što dovodi do globalnog zahlađenja. Nakon što se nakupilo dovoljno leda na ekvatorijalnom kopnu, moglo je doći do gore pomenutog ciklusa 'Ice albedo feedback'.

Kraj ekstremne Neoproterozoičke glacijacije[11] predstavlja interesantnu priču samo za sebe, ali osim raspada Rodinije pod uticajem kretanja kontinenata, tu je uključen efekat staklene bašte potpomognut dugim periodima ekstremnog vulkanizma. Takođe je direktno prethodila Kambrijumska eksplozija[12].

kk9 Tabela evolucije života. Brojevi prikazuju milione godina unazad, a narandžastim su obeležena ledena doba. U sredini je dat prikaz evolucije živih bića.

Formiranje Rodinije nije bio poslednji put kada je Zemlja imala tropski kontinent, ali se tada dogodila kritična promena: evolucija šuma. U Devonskom periodu (419-359 mil. god.) došlo je do ozelenjavanja kontinenata i evolucije šuma, koje su predstavljale rezervoar ugljenika. Dakle, do trenutka nastanka superkontinenta Pangee (oko 250 mil. god.), ekvatorski aranžman kontinenata nije nužno dovodilo do razgradnje stena usled vremenskih uticaja, a kamoli do 'Ice albedo feedbacka'.

Tektonske ploče takođe utiču na klimu i preko formiranja planina (orogenija[13]). Planine mogu da imaju duboke efekte na klimu, naročito na njihov uticaj na padavine na okolno zemljište. Više tačke na planinama imaju tendenciju da imaju niže temperature, tako da se vlažan i topao vazduh uzdiže uz vetrovite padine planina i hladi se, čime mu sposobnost da nosi vodu opada, što zauzvrat dovodi do padavina (kiše ili snega). Iz toga sledi da strana planine koja je u zavetrini često prima manje padavina i vremenom taj vazduh stiže do susednih ravnica, ne donoseći skoro nikakvu vlagu. To je jedan od razloga zašto se pokatkad pustinje pružaju direktno duž planinskih venaca. Planine takođe mogu da utiču na cirkulaciju vazduha na velikim daljinama. Koga više interesuje kako planine utiču na klimu i vreme neka pogleda sajt Mountain Professor.

kk10
Planine i regionalna klima
. Najveći deo vlage koja se podigne sa okeana padne na onu stranu planine koja je izložena vetru. Ono malo vlage što preostane padne s druge strane, stvarajući kišnu zavetrinu.

kk13Dakle, potpuno je prirodno zapitati se kakva je uloga (ako je ima) pomeranja kontinenata u globalnom zagrevanju i klimatskim promenama kojima smo trenutno izloženi. Odgovor je: vrlo mala (ako je ima). Kontinenti se kreću recimo oko 2 cm godišnje, a čak i najbrže ploče retko prevaljuju više od 10 cm. Kontinenti se nisu baš mnogo naputovali u poslednjih nekoliko stotina hiljada godina, ili manje od metra ili nešto više u poslednjih 150 godina tokom kojih pratimo navedene globalne klimatske promene. Dakle, kontinentalna pomeranja možemo da isključimo kao glavni uzrok trenutnog zagrevanja. Jednostavno ne uzrokuju dovoljno brze klimatske promene koje bi objasnile brzinu kojom se dešava poslednje zagrevanje. Ipak, dugoročno gledano, oni će svakako imati uticaja na našu planetu.

kk11

kk12

kk14

 

[1] U najkraćem, razlika je u proteklom vremenu. Problem je što se u našem jeziku i 'time' i 'weather' prevodi kao 'vreme', ali se valjda razumemo...Vreme je ono što se kratkoročno dešava u atmosferi, u kratkom vremenskom periodu, dok je klima 'ponašanje' atmosfere u relativno dugačkom vremenskom periodu.

[2] Problem neobrazovanih i onih što se prave 'ludi' je što ne razumeju jezik nauke: povećanje o kome se govori nije 10 stepeni već recimo 1 stepen, ali problem je što je to za Zemlju i njenu globalnu klimu ubistveno, i što se pokreću mehanizmi koje nećemo moći da zaustavimo čak i kada bi se vratili u industrijsko kameno doba. Od '75. temperatura raste 0,15-0,20°C po deceniji, i ako ništa ne uradimo procene su da će posle 2030. biti svejedno kakve mere budemo preduzimali jer će za bilo kakvu akciju biti prekasno! A neke budale ne priznaju ni Kjoto ni Pariz... strašno.

[3] Postoji 9 velikih i mnogo malih ploča na planeti, a najveća je Pacifička, koja je uglavnom pod morem, i koja se kreće 7 cm/godišnje. Zanimljivo je da se okeanske ploče neprestano recikliraju, tako da je najstarije okeansko dno staro samo 200 mil. godina, dok ima stenja na kontinentima koje su stare i 3,8 mld. godina, iako je Zemlja stara 4,54 mld. godina.

[4] Litosfera je krhki spoljnji sloj čvrste Zemlje. Njen deo su i tektonske ploče. Litosfera nije potpuno čvrsta, već prilično elastična. Ispod okeana debela je 20-50 km, a ispod kontinenata 100-350 km. Čini je kora (stene kontinenata i okeanskog dna) i gornji sloj plašta ispod kore. Ta dva sloja su minerološki različita ali mehanički vrlo slična.

[5] Neke stvari ne treba prevoditi, jer je možda razumljiivije u originalu...
  Klimatski proces u kome površine pokrivene snegom, ledenim kapama, lednicima i morskim ledom povećavaju albedo. Te promene u albedu utiču na dalje povećavanje površina pokrivenih ledom. Hlađenje teži da poveća ledeni pokrov pa time i albeda, smanjujući količinu apsorbovane solarne energije i izazivajući dalje hlađenje.

[6] Tipični albedo okeana je oko 0,06 (reflektuje samo 6% upadne svetlosti), dok je albedo morskog leda 0,5-0,7. Albedo peščanih dina je 0,46 a stenja 0,32 (reflektuju 46 odn. 32%).

[7] Geološko period koji je trajao od 720 do pre 635 mil. god. To je drugi geološki period Neoproterozojske ere, koji se nalazi između Toniana i Ediakarana. Bilo je to najveće ledeno doba u istoriji Zemlje.

[8] Hipotezu je lansirao američki geolog R. Cowen, koji kaže da Zemlja u to vreme ipak nije bila potpuno zaleđena, već da su postojale neke zone koje su bile slobodne, te da su neki organizmi koji su obavljali fotosintezu mogli da rade svoj posao...

[9] Ena mi je pričala da je na 'Discoveryju' gledala da bi jedna atomska bomba bačena na Nacionalni park Yellowstone pokrenula takav Super Vulkan koji bi zbricao čitav kontinent i zapržio čorbu čitavoj planeti! Poslednja takva katastrofa dogodila se pre oko 26.500 godina na N. Zelandu (erupcija Oruanui).

[10] Proces zarobljavanja ugljenika u vidu CO2 ali i drugih formi, koji doprinosi povećavanju ili smanjivanju globalnog otopljavanja. Iz atmosfere se CO2 prirodno vezuje kroz različite biološke, hemijske i fizičke procese, ali ima i procesa u koje su uključeni i ljudi.

[11] Neoproterozoik je poslednja era Prekambrijumskog supereona i Proterozoičkog eona; podeljen je na periode Tonian, Kriogen i Ediakaran. Prethodi mu Mezoproterozoik a nastavlja se na Paleozoičku eru. U Kriogenu se navodno desio najveći ledeni period naše planete, kada je i ekvator bio zaleđen i kada je postojala tzv. 'Snežna Zemlja'.

[12] Događaj od pre 541 mil. godina kada je nastao najveći broj životinjskih vrsta i kada je nastala najveća diverzifikacija. Skoro sve današnje životinjske vrste imaju korene u tom periodu.

[13] To je primarni mehanizam nastanka planina na kontinentima, kada se litosfera 'gužva' nastaju planinski lanci (Andi, Himalaji, Siera itd.)

Tektonske ploče

KLIMA

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži

 

leksikon 190 

akl18 baner


stranica posmatraci

CURRENT MOON


tvastronomija18

Osnove (2)