Климаттың күрт өзгеруі

Кіріспе

Климаттың өзгеру түрі

Климаттың күрт өзгеруі климат жүйесінің энергия балансымен анықталатын жылдамдықпен өзгеруге мәжбүр болған кезде пайда болады. Өту жылдамдығы сыртқы фактордың өзгеру жылдамдығынан жоғары, бірақ метеориттердің соқтығысуы сияқты кенеттен болатын факторларды да қамтуы мүмкін. Сондықтан климаттың күрт өзгеруі – климаттың қалыпты өзгеру шегінен тыс болатын өзгеріс. Бұрынғы оқиғаларға карбон кезеңінің жаңбырлы ормандарының құлауының аяқталуы, Жаңа Дриас, Дансгаард-Эшгер оқиғалары, Генрих оқиғалары және, мүмкін, Палеоцен-Эоцен жылулық максимумы жатады. Бұл термин климаттың өзгеруі аясында адам өмірінің барысында байқалатын кенеттен климат өзгеруін сипаттау үшін де қолданылады. Мұндай кенеттен климат өзгеруі климат жүйесіндегі кері байланыс тізбектерінің немесе климат жүйесіндегі шекті нүктелердің салдары болуы мүмкін. Ғалымдар кенеттен болатын оқиғалар туралы сөйлегенде әртүрлі уақыт өлшемдерін пайдаланады. Мысалы, Палеоцен-Эоцен жылулық максимумының басталу мерзімі бірнеше онжылдықтан бірнеше мың жылға дейін созылуы мүмкін. Қарсылық ретінде, климаттық модельдердің болжауына сәйкес, парниктік газдар эмиссиясы жалғасуымен, Жердің беткі қабат температурасы 2047 жылға дейін соңғы 150 жылдағы қалыпты өзгеру диапазонынан ауытқуы мүмкін.

Анықтамалар

Климаттың күрт өзгеруі физикалық тұрғыдан немесе салдары тұрғысынан анықталуы мүмкін: "Физикалық тұрғыдан алғанда, бұл климат жүйесінің жауапты фактордан жылдам уақыт аралығында өзгеше режимге өтуі. Ал салдары тұрғысынан, күрт өзгеріс адам немесе табиғи жүйелердің бейімделуіне қиындық тудыратындай, өте жылдам және күтпеген оқиға болып саналады. Бұл анықтамалар бір-бірін толықтырады: біріншісі климаттың күрт өзгеруінің қалай болатынын түсіндірсе, екіншісі осы мәселеге көп зерттеу жүргізілуінің себебін ашады."

Уақыт шкалалары

Кейбір оқиғалардың уақыты күрт өзгеру сипаттамасымен сипатталатын жағдайларда айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Жас дриас кезеңінің соңында Гренландия климатындағы өзгерістер, мұз түйіндері арқылы өлшенгенде, бірнеше жыл ішінде + күрт жылынуды көрсетеді. Басқа күрт өзгерістерге +11 270 жыл бұрын Гренландиядағы немесе +22 000 жыл бұрын Антарктидадағы күрт жылыну жатады. Ал палеоцен-эоцен термиялық максимумы бірнеше онжылдықтан бастап бірнеше мың жылға дейін аралықта басталуы мүмкін. Соңында, Жер жүйесінің модельдері, парниктік газдар эмиссиясы жалғасқан жағдайда, 2047 жылға дейін Жердің беткі температурасы соңғы 150 жылдағы ауытқу диапазонынан шығуы мүмкін екенін болжайды. Ғалымдар: «Қазіргі білімдеріміздің синтезі, антропогендік климат өзгеруі кезінде осы ғасырда түрлі ауытқу элементтері өздерінің шекті нүктесіне жете алатынын көрсетеді». 2013 жылғы АҚШ Ұлттық зерттеулер кеңесінің баяндамасында климаттың күрт әсерлеріне назар аудару қажеттігі айтылды, сонымен қатар физикалық климат жүйесіндегі тұрақты, біртіндеп болатын өзгерістер де адам инфрақұрылымы және экожүйелер сияқты басқа жерлерде күрт әсерлерге алып келуі мүмкін, егер шекті мәндерден асып кетсе. Баяндамада қоғамға күрт өзгерістерді және жаңадан пайда болатын әсерлерді болжауға көмектесетін ерте ескерту жүйесінің қажеттілігі атап өтіледі. Климаттың күрт өзгеру әсерлерінің ерекшелігі – олар күтілгеннен жылдам болып келеді. Бұл фактор орман экожүйелері сияқты жылдам өзгерістерге жауап беру қабілеті шектеулі және жылдам қозғалмайтын экожүйелерді ерекше сезімтал етеді. Кейбір климатқа байланысты кері байланыстардың күрт өзгеру ықтималдығы төмен болуы мүмкін. Климаттың күрт өзгеру ықтималдығын арттыратын факторларға ғаламдық жылынудың жоғары деңгейі, жылдам жылыну және ұзақ уақыт бойы жалғасатын жылыну жатады. Арктикадағы термокарст көлдерінің пайда болуына байланысты мәңгі тоңның еруі нәтижесінде қосымша парниктік газ – метан шығарылатын ықтимал күрт кері байланыс қазіргі климаттық модельдерде ескерілмейді.

Timescales of events described as abrupt may vary dramatically. Changes recorded in the climate of Greenland at the end of the Younger Dryas, as measured by ice cores, imply a sudden warming of + within a timescale of a few years. Other abrupt changes are the + on Greenland 11,270 years ago or the abrupt + warming 22,000 years ago on Antarctica. By contrast, the Paleocene–Eocene Thermal Maximum may have initiated anywhere between a few decades and several thousand years. Finally, Earth System's models project that under ongoing greenhouse gas emissions as early as 2047, the Earth's near surface temperature could depart from the range of variability in the last 150 years. Scientists have stated, "Our synthesis of present knowledge suggests that a variety of tipping elements could reach their critical point within this century under anthropogenic climate change". A 2013 report from the U. S. National Research Council called for attention to the abrupt impacts of climate change, stating that even steady, gradual change in the physical climate system can have abrupt impacts elsewhere, such as in human infrastructure and ecosystems if critical thresholds are crossed. The report emphasizes the need for an early warning system that could help society better anticipate sudden changes and emerging impacts. A characteristic of the abrupt climate change impacts is that they occur at a rate that is faster than anticipated. This element makes ecosystems that are immobile and limited in their capacity to respond to abrupt changes, such as forestry ecosystems, particularly vulnerable. The probability of abrupt change for some climate related feedbacks may be low. Factors that may increase the probability of abrupt climate change include higher magnitudes of global warming, warming that occurs more rapidly and warming that is sustained over longer time periods. A potential abrupt feedback due to thermokarst lake formations in the Arctic, in response to thawing permafrost soils, releasing additional greenhouse gas methane, is currently not accounted for in climate models.

Өткен оқиғалар

Палеоклиматтық жазбаларда климаттың күрт өзгеруінің бірнеше кезеңдері анықталды. Назар аударуға лайық мысалдар: соңғы 100 000 жылдағы мұздық кезеңінде мұздық ядросының жазбасында анықталған, Дэнсгаард – Оешгер циклдері деп аталатын шамамен 25 климаттық ауысу. Жасы Дриас оқиғасы, әсіресе оның кенеттен аяқталуы. Бұл Дэнсгаард – Оешгер циклдерінің ең соңғысы, ол 12 900 жыл бұрын басталып, шамамен 11 600 жыл бұрын жылы және ылғалды климаттық режимге қайта оралды. "Аймақтық климатты тікелей көрсететін фактордағы осы өзгерістердің ерекше жылдамдығы, соңғы мұздық кезеңінің соңындағы оқиғалардың Солтүстік Атлантика климат жүйесіндегі белгілі бір шекті немесе бастаманы тудырған жауабы болуы мүмкін" деген пікірлер айтылды. Термохалиндік айналымның бұзылуына негізделген бұл оқиғаның моделі басқа зерттеулермен қолдау тапты, бірақ потенциалды басқа механизмдер де анықталды. Бұл теңіз суының жылдам қышқылдануымен байланысты болды. Пермь-триас жойылған оқиғасында, барлық түрлердің 95%-ға дейін жойылды, бұл жаһандық климаттың күрт өзгеруімен байланысты болуы мүмкін деген гипотеза бар. Тағы бір мысал – Антарктиканың суық кері айналуы, шамамен 14 500 жыл бұрын (BP), бұл Антарктика немесе Лорентид мұздықтарынан балқыған судың күрт ағынынан туындаған деп есептеледі. Осы жылдам балқыған судың шығарылуы Дэнсгаард – Оешгер циклдерінің себебі болуы мүмкін. 2017 жылғы зерттеуге сәйкес, 17 700 жыл бұрынғы жағдайлар, бүгінгі Антарктика озон тесігіне ұқсас (атмосфералық айналым және гидроклиматтың өзгеруі), стратосфералық озонның азаюы Оңтүстік жарты шардағы мұздың күрт еруіне ықпал еткен. Бұл оқиға, Батыс Антарктидадағы Такахе тауынан болған, 192 жылға созылған жаппай жанартаулық жарылыстармен бір уақытта болды.

Мүмкін прекурсорлар

Климаттың күрт өзгеруі, жаңа өзен арнасын кесіп өткен су тасқынына ұқсас, кенеттен айналымның өзгеруіне байланысты болуы мүмкін. Ең белгілі мысалдар – соңғы мұз дәуірінде Солтүстік Атлант мұхитының меридиандық айналым ағысының бірнеше ондаған рет тоқтауы, ол бүкіл әлемдік климатқа әсер етті. Арктиканың қазіргі жылынуы, яғни жазғы маусымның ұзақтығы, күрт және масштабты деп есептеледі. 1997 жылы Лабрадор теңізіндегі судың тазаруының екінші ірі орны он жылға тоқтады. 50 жылдық байқау кезеңінде бір-бірімен сәйкес келетін тоқтаулар тіркелмегенімен, бұрынғы толық тоқтаулар бүкіл әлемде ауқымды климаттық салдарларға алып келді. Кенеттен климаттың өзгеруіне себеп болатын факторлардың бірі – кері байланыс процесі, онда жылыну оқиғасы одан әрі жылынуға ықпал ететін өзгерістерді тудырады. Бұл салқындануға да қатысты. Мұндай кері байланыс процестерінің мысалдары: мұз жамылғысының кеңеюі немесе шегінуі жердің альбедосын ("ақшылдығын") және оның күн энергиясын сіңіру қабілетін өзгертеді. Топырақ көміртегінің кері байланысы – жаһандық жылынуға жауап ретінде топырақтан көміртегінің шығарылуы. Орманның құрғауы және жануы жаһандық жылынудың салдарынан туындайды.

Жанартаулық

Мұздықтардың шегінуіне (жүк азайтуға) және жергілікті тұздылықтың жоғарылауына байланысты изостатикалық кері көтерілу, кенеттен Боллинг-Алеррод жылынуының басталу кезеңіндегі жанартаулық белсенділіктің күшеюімен байланыстырылған. Олар қарқынды жанартаулық белсенділік аралығымен байланысты, бұл климат пен жанартаулықтың өзара әрекеттесуін көрсетеді: бөлшектердің мұздық беттеріне түсуінен альбедоның өзгеруі арқылы, мүмкін, мұздықтардың қысқа мерзімді еруінің күшеюі.