Prawie 20 000 lat temu wielkie pokrywy lodowe, które pogrzebały większą część Azji, Europy i Ameryki Północnej, zatrzymały swój pełzający postęp. W ciągu kilkuset lat poziom morza w niektórych miejscach podniósł się nawet o 10 metrów – więcej niż gdyby pokrywający Grenlandię lądolód miał się dziś stopić. Ta powódź słodkiej wody wypełniła północny Atlantyk, a także zatrzymała prądy oceaniczne, które przenosiły cieplejszą wodę z regionów równikowych na północ. Ciepło równikowe zamiast tego ogrzało okolice Antarktydy na półkuli południowej, kurcząc przylegający do niej lód morski i zmieniając wiatry okołobiegunowe. W rezultacie – z powodów, które pozostają niewyjaśnione – wody Oceanu Południowego mogły zacząć uwalniać dwutlenek węgla, wystarczający do podniesienia stężenia w atmosferze o ponad 100 części na milion w ciągu tysiącleci – co odpowiada mniej więcej wzrostowi w ciągu ostatnich 200 lat. Ten CO2 następnie ogrzał kulę ziemską, topiąc z powrotem kontynentalne pokrywy lodowe i wprowadzając obecny klimat, który umożliwił ludzkości rozkwit.
Taką przynajmniej historię opowiada nowa praca opublikowana w Nature 5 kwietnia, która rekonstruuje koniec ostatniej epoki lodowcowej. Naukowcy zbadali rdzenie osadowe zebrane z głębin podmorskich i z jezior, jak również maleńkie pęcherzyki starożytnego powietrza uwięzione wewnątrz rdzeni lodowych pobranych z Antarktydy, Grenlandii i innych miejsc. (Scientific American jest częścią Nature Publishing Group.) Badania sugerują, że – w przeciwieństwie do niektórych wcześniejszych ustaleń – CO2 prowadził wcześniejszą rundę globalnego ocieplenia, a nie odwrotnie, tak jak to się dzieje obecnie dzięki rosnącym emisjom CO2 i innych gazów cieplarnianych.
„Stwierdziliśmy, że globalna temperatura pozostaje nieco w tyle za CO2” wyjaśnia paleoklimatolog Jeremy Shakun, pracownik National Oceanic and Atmospheric Administration na uniwersytetach Harvarda i Columbia, który prowadził badania nad dawnymi stężeniami CO2 i globalnymi temperaturami. „CO2 był głównym czynnikiem powodującym globalne ocieplenie pod koniec epoki lodowcowej.”
Shakun i jego koledzy zaczęli od stworzenia pierwszego globalnego zestawu wskaźników temperatury – zestawu 80 różnych zapisów z całego świata, które rejestrowały temperatury od około 20 000 lat temu do 10 000 lat temu. Począwszy od poziomu magnezu w mikroskopijnych muszelkach wyciągniętych z rdzeni osadów oceanicznych po liczbę pyłków w warstwach mułu z dna jeziora, proxy dostarczyły tysięcy odczytów temperatury w tym okresie. „Rdzenie lodowe mówią tylko o temperaturach na Antarktydzie” – zauważa Shakun w odniesieniu do poprzednich badań, które polegały wyłącznie na rdzeniu lodowym z Antarktydy, który rejestruje warunki atmosferyczne z ostatnich 800 000 lat. „Nie chcesz patrzeć na jedno miejsce na mapie globalnego ocieplenia.”
Porównanie globalnego zestawu zapisów temperatur z poziomami CO2 w starożytnych pęcherzykach powietrza uwięzionych w rdzeniach lodowych ujawnia, że średnie temperatury na świecie zaczęły rosnąć co najmniej sto lat po tym, jak poziomy CO2 zaczęły się podnosić. Jest to odwrotność tego, co wydaje się, że stało się na Antarktydzie, gdzie ocieplenie temperatur poprzedza wzrost poziomu CO2. Ale to lokalne ocieplenie może być wyjaśnione przez to wyłączenie prądów oceanicznych w wyniku masowego topnienia lodowców na półkuli północnej – wynik dodatkowo wzmocniony przez modelowanie komputerowe z wykorzystaniem danych zebranych z rzeczywistego zapisu.
Przyczyna cofania się pokryw lodowych pozostaje jednak nieuchwytna. Podczas gdy zmiana względnej siły Słońca nastąpiła około 20 000 lat temu dzięki zmianom w orbicie planety, była ona mniejsza niż zmiany, które ją poprzedziły i nie spowodowała roztopów. W rzeczywistości, rdzenie lodowe z Grenlandii sugerują, że było nawet większe ocieplenie na północy około 60 000 lat temu, zauważa klimatolog Eric Wolff z British Antarctic Survey w komentarzu do ustaleń również opublikowanych w Nature.
„Wiemy, że jedyną rzeczą zmieniającą się na półkuli północnej były te zmiany orbitalne”, które wpływają na ilość światła słonecznego uderzającego na dalekiej północy, wyjaśnia geolog Peter Clark z Oregon State University, który kierował badaniami Shakuna. Topnienie na północy mogło zostać wywołane, „ponieważ pokrywy lodowe osiągnęły taki rozmiar, że stały się niestabilne i były gotowe do odejścia”. To może również pomóc wyjaśnić cykliczny wzrost i spadek epok lodowcowych w ciągu setek tysięcy lat.
Tylko gdzie dodatkowy dwutlenek węgla pochodzi z pozostaje niejasne, jak również. „Nie ma przekonywujących dowodów na to, że wystarczająco duży zbiornik starego węgla metabolicznego istniał w jakimś tajemniczym miejscu w oceanie lodowcowym tylko po to, by zostać przewietrzony podczas deglacjacji” – argumentuje paleoklimatolog Lowell Stott z Uniwersytetu Południowej Kalifornii, który nie brał udziału w badaniu. Jednak praca opublikowana w Science 29 marca sugeruje, że dodatkowe CO2 pochodzi z Oceanu Południowego, na podstawie analizy izotopów węgla zawartych w cząsteczce najbardziej odpowiedzialnej za globalne ocieplenie. Stott twierdzi również, że czas ocieplenia w porównaniu z rosnącymi poziomami CO2 jest zbyt bliski, aby być pewnym, co przyszło pierwsze.
Oczywiście, współczesne globalne ocieplenie wynika z wyraźnej przyczyny – rosnących poziomów CO2 (i innych gazów cieplarnianych) pochodzących ze spalania paliw kopalnych, wycinania lasów i innych działań człowieka. W przeszłości rosnący poziom CO2 co najmniej powiększał globalne ocieplenie, wprowadzając stosunkowo łagodny, stabilny klimat, nazywany czasem „długim latem”, który pozwolił ludzkiej cywilizacji rozkwitnąć. Ludzkość podniosła obecnie globalny poziom CO2 o więcej niż wzrost z około 180 do 260 ppm na końcu ostatniej epoki lodowcowej, aczkolwiek w ciągu kilkuset lat, a nie w ciągu kilku tysięcy lat. „Koniec epoki lodowcowej, masz poczucie w kościach, co to oznacza: duża, znacząca zmiana dla planety” – mówi Shakun. „Jest to namacalny przykład tego, co wzrost CO2 może oznaczać dla planety w dłuższej perspektywie.”
W rzeczywistości ilość globalnego ocieplenia już zagwarantowana przez istniejące stężenie CO2 w atmosferze – 392 ppm i wciąż rosnące – również będzie się rozgrywać przez stulecia, jeśli nie tysiąclecia. „Wzrost pod koniec epoki lodowcowej i dzisiaj jest mniej więcej taki sam, a my będziemy znacznie powyżej i powyżej”, najprawdopodobniej zwiększając stężenie gazów cieplarnianych o setki części na milion w stosunku do poziomów przedprzemysłowych, zauważa Shakun. „Zobaczymy tylko część z tego zrealizowanego w tym następnym stuleciu. Odczucie pełnych skutków będzie trwało wiele stuleci i dłużej.”
.