Éghajlat a földtörténeti múltban
Dr. Lakotár Katalin
A Föld légkörének kialakulása Föld kialakulása 4,6 md évvel ezelőtt – ősbolygó légköre: hidrogén, hélium, metán, vízgőz, ammónia, kén-hidrogén gázok a szilárd anyagokkal reakcióba léptek, valamint a hőmérséklet és a gravitáció miatt elillantak /disszipiláció/ elsődleges légkör eltűnt. másodlagos légkör: szilárd övek kémiai reakciói, a vulkáni tevékenység gázfelszabadulás: vízgőz, széndioxid, kén, nitrogén, hidrogén – vékony rétegben felhalmozódtak a felszín fölé gázréteg elnyelte a földkéregből sugárzott hőt hőmérséklet nőtt, széndioxid tartalom is a vulkánosság miatt felszíni hőmérséklet elérte a 0°C-t / 3,6-3,5 md évvel ezelőtt/ vízgőz cseppfolyósodása óceánok kialakulása széndioxid 100 –szoros, oxigén ezredrész, kevés nitrogén
Jelenlegi légkör: nitrogén oxigén
78,084% 20,946%
szén-dioxid 0,032% Jelentős eltérések okai: -szén-dioxid 300 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten kémiai reakciókkal karbonátos kőzetet hoz létre : mészkő, dolomit bioszféra megjelenése: fotószintézissel növényekbe épül a C, O felszabadul - oxigén 3 md éve ultraibolya és röntgen sugarak ózonréteg hiánya miatt lejutottak a felszínre algák, baktériumok kb. 10 m mélyen éltek az óceánokban, fotoszintézishez szükséges fénysugarak lejutottak oxigénszint fokozatos emelkedése
Kb. 420 m évvel ezelőtt /szilur/ kialakul az ózonréteg - először felszín felett – itt volt megfelelő az oxigénkoncentráció -később 20 km magasságban -napjainkban 40-50 km között van a maximális koncentráció Az oxigénszint ingadozott a növényzet kialakulása során kialakult bioszféra, geokémiai folyamatok állandó oxigénszint
Hogyan tudunk következtetni elmúlt időszakok éghajlatára? -elmúlt néhány évszázad: történeti feljegyzések, fák évgyűrűi -távolabbi, történelem előtti időszakok: üledékes rétegelemzés, koralltelepek szerkezetének tanulmányozása, jégtakaróból vett furatminták - magashegységi gleccserekből és sarkvidéki jégrétegekből - közé szorult légbuborékok analízise -jégminták áramlási viszonyokról is rendelkeznek információkkal az ide fújt por-, tengeri só-, pollen- és vulkanikus hamurészecskék révén - leghosszabb éghajlati minták az Antarktiszt borító jégpáncélból eddigi rekord hosszúságú jég furatminta kb. 3000 m - 2004 elején kezdték meg európai klimatológusok és geofizikusok az elemzését - becslések szerint minta alapján az elmúlt 740 000 év éghajlatáról kapunk új információkat -oxigén izotópok koncentráció-arányából rekonstruálhatók az elmúlt idők hőmérsékleti viszonyai
- számos kőzettípus szolgáltat fontos információkat a légkör egykori állapotáról (pl. sávos vasércek, paleotalajok, vörös rétegek.
Prekambriumi idő- Ősidő Éghajlat:
– felszíni hőmérséklet csökkent – legidősebb eljegesedések nyomai 2,2 milliárd évvel ezelőtt Észak-Amerikában – Föld történetének legnagyobb eljegesedése a késő-proterozoikumban volt, amikor három eljegesedési szakaszt azonosítottak:850-800, 750, 720-670 m évvel ezelőtt – Föld korai atmoszférája mai szemmel nézve elég fullasztó lenne számunkra, az elviselhetetlen gázok (metán, ammónia, szén-monoxid) nagy mennyisége és a szabad oxigén hiánya, illetve későbbi alacsony részaránya miatt
Paleozoikum - Óidő Kambrium 542 - 488 m év Ordovícium 488 - 444 m év Szilur 444 - 416 m év Devon 416 – 359 m év Karbon 359 – 299 m év Perm 299 – 251 m év
Óidő Éghajlat: -élővilág hatására gyorsan nő a légköri oxigén mennyisége kialakul az ózonréteg -éghajlat változatos: É-i félgömbön meleg, viszonylag kiegyenlí-tett, D-en két jégkorszak is elkülöníthető ordovíciumi 450, a permokarbon pedig 250 millió évvel ezelőtt -kambrium elején hűvösebb lehetett ordovicium végén elkezdődött lehűlés a szilur elejére egy újabb, harmadik nagyobb eljegesedés -karbonban a variszcidák mentén a trópusi éghajlat kedvezett a kőszénképződésnek – É-i és Di félteke között jelentős éghaj-lati különbség: É-i szárazföldeken szárazabb meleg, D-en több helyen eljegesedés - perm második felére a kontinensek fokozatosan észak felé ván- doroltak éghajlat ebben a térségben is melegebb lett
szilur devon
karbon
Mezozoikumi - Középidő Triász 251 – 200 m év Jura 200 – 136 m év Kréta 146 – 65 m év
Középidő Éghajlat: -meleg, jégkorszak nem volt -triász többnyire száraz éghajlatú a nagy vizekhez közeli szárazföldeken, az óceánok szomszédságában kisebb a hőmérsékletin-gadozás; Pangea jó része messze az óceánoktól nagyon változékony volt a hőmérséklet őskontinens belsejében valószínűleg nagy kiterjedésű sivatagok -jura korszakban hőmérséklet tovább emelkedett, de kezdett stabili-zálódni szárazföldek nedvességtartalma is emelkedett a sivatagok visszahúzódtak -krétában hőmérséklet az egész bolygón szinte azonos, mainál 10 °C –kal magasabb
Kainozoikum- Újidő Harmadidőszak 63 -1,8 millió év -
paleocén, eocén oligocén miocén pliocén
Negyedidőszak 1,8 millió évtől -
pleisztocén holocén -11 500 éve kezdődött és napjainkon át tart
Éghajlat -eocén:melegebb éghajlat -oligocén:hűvösebb éghajlat -pleisztocén kori eljegesedések során a meleg és hideg fázis közötti hőingás a sarkok közelében nagyobb, mint a közepes földrajzi szélességeken meleg csúcsok egymástól megközelítőleg 100 ezer évnyire voltak -periódusok hőmérsékleti ingása a Déli-sark térségében elérte a 10°C-ot -a hőmérséklet erős csökkenése és ingadozása északi féltekén pl. erősen megnövekszik a jégsapka, a magashegységek hóhatárai a mainál lényegesen alacsonyabbra kerülnek -sarki jégtakarók megnövekedése a Föld valamennyi éghajlati övének határát az Egyenlítő felé tolta el -interglaciálisokra maihoz hasonló éghajlatmegosztás jellemző
Negyedidőszak -eljegesedési ciklusok a Földpálya-elemek periodikus változásainak következtében alakulnak ki, azok befolyásolják a felszínre érkező napsugárzás évszakos eloszlását -a besugárzás csökkenése és növekedése fokozatosan történik, melegedési és hűlési folyamat nem szimmetrikus: a hűlés 80-90 ezer évig tart, s a melegedés ennek gyakran még egy tizedéig sem -legutolsó eljegesedés idején a kontinensek közel egyharmadát glecscserek fedték, melyek lenyúltak egészen New York-ig óriási tömegű jég lecsökkentette az óceánok vízmennyiségét, a vízszint több mint 100 méterrel alacsonyabb volt a jelenleginél szárazföldi híd kötötte össze Szibériát Alaszkával -eljegesedési időszakok idején a jelenleginél 6-8°C-kal hidegebb klíma uralkodott; elmúlt 425 ezer évben a mainál jelentősen melegebb éghajlati viszonyok nem fordultak elő -kis jégkorszak: XIV-XIX.sz. tartó viszonylag hűvös időszakok -átlaghőmérséklet Ny-Eu-ban 1-2 °C-kal, világszerte pedig 0,5-1 °Ckal alacsonyabb éghajlat természetes ingadozásának eredménye
Éghajlat-ingadozásokat magyarázó elméletek: a) csillagászati
b) fizikai
c) geológiai
a) csillagászati: 1. Nap változó fényű csillag 250 m éves ritmus
kibocsátott energia is változó: kb,
2. Naprendszer időnként csillagközi porfelhőn halad át napsugarak szóródása miatt több energia jut a Földre 3. Földpálya hajlásszöge, pályaellipszis lapultsága, napközel-naptávol periodikusan változik sugárzás mennyiségét, hajlásszöget befolyásolják -eljegesedés kedvező feltételei: minimális hajásszög, maximális lapultság, naptávol nyáron együtt következik be södik a lehűlés, csökken a nyári besugárzás
sarkvidékeken erőhó-jég felhalmozódás
b) Fizikai Simpson-elmélet: -sugárzás mennyisége nő hőmérséklet nő egyenlítői és sarkvidéki övezet különbsége nő felerősödik a mérsékelt övezeti ciklontevékenység csapadék nő eleinte hófelhalmozódás, később eső -sugárzás csökken gyengül a ciklontevékenység csapadék még bő, később csökken
eleinte
hó és jég növekedése sugárzásváltozások emelkedő és csökkenő ágában sugárzásmaximumok és minimumok idején hó és jég eltűnése
c) Geológiai -kontinensek helyzetének megváltozása -hegységképződések nagy területek válnak a magasság miatt hó és jéggel borítottá hideg felszínek hűtő hatása szomszédos területekre kiterjed csökken a Föld átlagos hőmérséklete
A Föld középhőmérsékletének előrejelzése különféle globális modellek alapján
