Варианты глобального изменения климата и их последствия для жизни и цивилизации

[AlexAV]

Уровень СО2 начал расти именно с начала промышленной революции.

На самом деле не совсем. Существенная аномалия в динамике концентрации CO2 по сравнению с другими межледниковьями плейстоцена пошло ещё с неолита (см. эту работу https://www.nature.com/articles/s41598-018-28419-5 ). Если бы не она, то уже к 16-му веку на планете существовал бы ледовый щит в Европе и современной цивилизации не существовало бы.

Так что существенное влияние людей на концентрацию CO2 имело место задолго до индустриальной революции. Без него к границе позднего средневековью и нового времени концентрация CO2 была бы не 280 ppm (как в реальности), а только что-то в районе 240 ppm (как в аналогичной стадии цикла Миланковича во время других оледенений плейстоцена) и планета к тому моменту уже бы находилась в состоянии начала нового ледникового периода. Что, благодаря антропогенному влиянию, не произошло.

Вообще ~12 тыс. лет голоцена едва-едва достаточно  достаточно чтобы в значимой мере ощутить влияние этого по сути ароморфоза (появления биогенного пути превращения карбонатов в силикаты), в полной мере этот эффект должен развернуться на масштабе времени ~300 тыс. лет. Но даже за столь малый по геологическим масштабам срок эффект от этого оказался не так чтобы незаметным. В конце-концов если бы его не было, то в Скандинавии сейчас лежал бы ледовый щит, как сейчас в Гренландии, а население Европы представляло бы из себя разрозненные поселения кочевников-оленеводов. Ну а написать эти строки, естественно, было некому!

Так что антропогенное влияние на концентрацию CO2 в доиндустриальную эпоху было более чем существенно, и без него мы бы сейчас сидели бы в чумах оленеводов, а не писали бы на интернет-форумах.

Динамика изменения концентрации CO2 в голоцене оторвалась от нормальной динамики изменения концентрации CO2 в типичном межледниковые без антропогенного влияния как раз около 8 тыс. лет назад:



(черный пунктир - график для MIS19, красная линия - голоцен)

Этот момент весьма близок к моменту начала керамического неолита (6500 - 5500 лет до нашей эры). И это отнюдь не случайное совпадение.

[clathrate gun]

В конце-концов если бы его не было, то в Скандинавии сейчас лежал бы ледовый щит, как сейчас в Гренландии, а население Европы представляло бы из себя разрозненные поселения кочевников-оленеводов. Ну а написать эти строки, естественно, было некому!

Так что антропогенное влияние на концентрацию CO2 в доиндустриальную эпоху было более чем существенно, и без него мы бы сейчас сидели бы в чумах оленеводов, а не писали бы на интернет-форумах.

Вот начало нового ледникового периода (не малого, а настоящего, с ледовым щитом в Скандинавии) - было очень даже вероятно, там параметры прошли буквально по гране того предела за которым предсказывается провал к такому состоянию. Вполне возможно, что от такого крайне неприятного исхода (который гарантированно уничтожил бы как минимум европейскую цивилизацию), мир того не ведая спасли англичане, очень вовремя додумавшиеся сжигать уголь при производстве металла и, чуть позже, для работы изобретенной ими же паровой машины. Этот новый источник CO2 разорвал обратную связь по растворимости углекислого газа в океанической воде и таким образом помог избежать такого неприятного финала.

В общем кто не понял. Сперва обжигание горшков гарантированно спасло от оледенения. А потом ещё раз уже железобетонно спасли от того же оледенения англичане с углём и паровыми машинами. Тут главное не думать, а верить Алексу, что всё логично.

[paxan96]

Так обжигали горшки гораздо дольше, и повезло что был запас несколько тысячелетий в тёплой фазе. А ископаемые дали заметный рост, но он будет коротким по времени. В итоге сумарно он меньшую роль сыграет в геологическом масштабе, хотя на историческом масштабе сейчас играет основную роль. 

[AlexAV]

В общем кто не понял. Сперва обжигание горшков гарантированно спасло от оледенения. А потом ещё раз уже железобетонно спасли от того же оледенения англичане с углём и паровыми машинами. Тут главное не думать, а верить Алексу, что всё логично.

Это Вы ничего не поняли в написанном мной. Где-то 8 тыс. лет назад тренд изменения концентрации СO2 стал значимо уклоняться от нормального тренда его изменения в обычном межледниковье. В норме при падении инсоляции в высоких широтах из-за обратной связи по растворимости углекислого газа в морской воде концентрация CO2 должна падать, а в голоцене 8000 лет назад она вместо падения (хотя инсоляция высоких широт после этого момента продолжила падение в силу цикла Миланковича) она начала медленно, но расти. Объяснить этот рост концентрации CO2 за последние 8000 лет без привлечения предположения о значимом антропогеном влиянии невозможно. 

Однако, этот рост был недостаточно быстрым для того, чтобы полностью предотвратить оледенение в этом цикле Миланковича. К 17-му веку инсоляция высоких широт снизилась на столько, что критическая концентрация СO2 при которой планета скатывается к оледенению составила около 270 - 275 ppm вплотную приблизившись  к фактической концентрации CO2 в атмосфере. Если бы тогда эмиссия оставалась на доиндустриальном уровне, то новое оледенение всё же началось бы и результат доиндустриальной эмиссии лишь уменьшил бы его масштабы по сравнению с предыдущими, но тут появились англичане с паровым двигателем, которые дали такую эмиссию, которая окончательно переломила эту тенденцию и отменило уже практически начинающейся ледниковый период.

И того имеем утверждения:

1) Значимое влияние человека на цикл углерода началось около 8000 лет назад с началом керамического неолита. Если бы не оно, то к началу индустриальной эпохи в атмосфере было бы не 280 ppm, а 240 ppm и новый ледниковый период начался бы ещё в античности.

2) Темпы антропогенного влияния на концентрацию углекислого газа в атмосфере в доиндустриальный период были недостаточны для полного преотвращения ледникового периода в этом цикле Миланковича. К 17-му веку, несмотря на заметно более высокие концентрации CO2 по сравнению с нормальным межледниковьем, планета подошла вплотную к точке сваливания к новому оледенению. И только индустриальная революция (сопровождавшаяся значительным ростом эмиссии CO2) окончательно переломила эту тенденцию, существенно отодвинув концентрацию CO2 от границы начала перехода планеты к режиму оледенения.

Ну и в чём Вы видите противоречие между пунктами (1) и (2)? Их вообще-то нет.

[clathrate gun]

Это Вы ничего не поняли в написанном мной. Где-то 8 тыс. лет назад тренд изменения концентрации СO2 стал значимо уклоняться от нормального тренда его изменения в обычном межледниковье. В норме при падении инсоляции в высоких широтах из-за обратной связи по растворимости углекислого газа в морской воде концентрация CO2 должна падать, а в голоцене 8000 лет назад она вместо падения (хотя инсоляция высоких широт после этого момента продолжила падение в силу цикла Миланковича) она начала медленно, но расти.

А теперь посмотрите на изменение населения планеты по годам.



8000 лет назад население составляло около 5-7 млн. А в середине 18 века 800 млн. Разница в 114-160 раз.

Поэтому либо 8000 лет назад выбросы CO2 были настолько мизерными, что ни о каком переломе тенденции содержания СО2 в атмосфере, конечно, и речи не идёт. Либо тогда уж в 18 веке содержание СО2 должно было расти так стремительно, что цикл Миланковича ну никак не мог угрожать очередным оледенением.

Ну и в чём Вы видите противоречие между пунктами (1) и (2)? Их вообще-то нет.

Противоречие более чем стократное.

[Lieut]

Это Вы ничего не поняли в написанном мной. Где-то 8 тыс. лет назад тренд изменения концентрации СO2 стал значимо уклоняться от нормального тренда его изменения в обычном межледниковье. В норме при падении инсоляции в высоких широтах из-за обратной связи по растворимости углекислого газа в морской воде концентрация CO2 должна падать, а в голоцене 8000 лет назад она вместо падения (хотя инсоляция высоких широт после этого момента продолжила падение в силу цикла Миланковича) она начала медленно, но расти. Объяснить этот рост концентрации CO2 за последние 8000 лет без привлечения предположения о значимом антропогеном влиянии невозможно.

Только антропогенный рост СО2 начиная с 8000 лет тому - это результат сжигания лесов ради расширения площадей пастбищ и полей.

Керамика (цемент, стекло) будет играть значительную роль уже после 22-ого века.

[clathrate gun]

Только антропогенный рост СО2 начиная с 8000 лет тому - это результат сжигания лесов ради расширения площадей пастбищ и полей.

Это вопрос дискуссионный. В любом случае антропогенное воздействие на атмосферу 8000 лет назад выросло более чем в 100 раз к середине 18 века. Поэтому либо тогда оно было де-факто нулевое, либо оно было значительное, но к середине 18 века стало настолько большим, что никакой цикл Миланковича оледенением угрожать не мог.

Но поскольку мы не видим значимого роста содержания СО2 до 1750 года, то скорее всего и 2000 лет назад антропогенное влияние на атмосферу было около нуля. 8000 лет назад и подавно.

[clathrate gun]

Керамика (цемент, стекло) будет играть значительную роль уже после 22-ого века.

Да. Но это уже после бума населения планеты, которого бы не было без углеводородов. О чём я ранее и говорил.

[paxan96]

Нужно учитывать что 8000 лет назад был оптимум голоцена.

[Lieut]

Это вопрос дискуссионный. В любом случае антропогенное воздействие на атмосферу 8000 лет назад выросло более чем в 100 раз к середине 18 века. Поэтому либо тогда оно было де-факто нулевое, либо оно было значительное, но к середине 18 века стало настолько большим, что никакой цикл Миланковича оледенением угрожать не мог.

Но поскольку мы не видим значимого роста содержания СО2 до 1750 года, то скорее всего и 2000 лет назад антропогенное влияние на атмосферу было около нуля. 8000 лет назад и подавно.

Углеродный след каждого жителя времен энеолита был намного порядков выше углеродного следа каждого жителя начала нового времени.  Леса в умеренном поясе уже были давно сведены практически полностью.

[paxan96]

Это Вы ничего не поняли в написанном мной. Где-то 8 тыс. лет назад тренд изменения концентрации СO2 стал значимо уклоняться от нормального тренда его изменения в обычном межледниковье. В норме при падении инсоляции в высоких широтах из-за обратной связи по растворимости углекислого газа в морской воде концентрация CO2 должна падать, а в голоцене 8000 лет назад она вместо падения (хотя инсоляция высоких широт после этого момента продолжила падение в силу цикла Миланковича) она начала медленно, но расти.

А теперь посмотрите на изменение населения планеты по годам.



8000 лет назад население составляло около 5-7 млн. А в середине 18 века 800 млн. Разница в 114-160 раз.

Поэтому либо 8000 лет назад выбросы CO2 были настолько мизерными, что ни о каком переломе тенденции содержания СО2 в атмосфере, конечно, и речи не идёт. Либо тогда уж в 18 веке содержание СО2 должно было расти так стремительно, что цикл Миланковича ну никак не мог угрожать очередным оледенением.

Ну и в чём Вы видите противоречие между пунктами (1) и (2)? Их вообще-то нет.

Противоречие более чем стократное.

Они и стали расти заметно с 18 века. И поэтому со второй половины 19 века стало теплеть, хотя наоборот по циклам сейчас должно холодать.

[AlexAV]

Поэтому либо 8000 лет назад выбросы CO2 были настолько мизерными, что ни о каком переломе тенденции содержания СО2 в атмосфере, конечно, и речи не идёт.

Перелом в динамике концентрации CO2 (не вписывающийся в нормальных ход цикла Миланковича) 8000 тыс. лет назад - наблюдаемый факт. Т.е. тогда точно что-то произошло, что-то уникальное, чего в плейстоцене до этого не было, что существенно повлияло на цикл углерода. И никаких иных известных факторов, кроме деятельности человека, которые могли бы это сделать - неизвестно.

Либо тогда уж в 18 веке содержание СО2 должно было расти так стремительно, что цикл Миланковича ну никак не мог угрожать очередным оледенением.

Абсолютно не значит. Попросту цикл Миланковича и эмиссия от человеческой деятельности в этом контексте попросту влияет на разные параметры. Фаза цикла Миланковича влияет на критический уровень концентрации CO2, при котором начинается оледенение,  и, отчасти, темпы поглощения углекислого газа в зонах даунвеллинга. А деятельность человека к увеличению поступления CO2 в атмосферу.

В нашей реальной ситуации критическая концентрация CO2, определяющая точку сваливания климатической системы к состоянию ледникового периода, росла из-за цикла Миланковича быстрее, чем рост концентрации CO2 в доиндустриальный период. Соответственно, планета, несмотря на существенную антропогенную эмиссию в доиндустриальный период и некий наблюдаемый вековой рост концентрации СO2 в период после начала керамического неолита, к точке сваливания системы в состояние оледенения продолжала приближаться. Вплоть до индустриальной революции.

Вообще никаких противоречий тут нет.

Противоречие более чем стократное.

Ну и в чём же?

[AlexAV]

Но поскольку мы не видим значимого роста содержания СО2 до 1750 года, то скорее всего и 2000 лет назад антропогенное влияние на атмосферу было около нуля. 8000 лет назад и подавно.

Как это не видим? Именно, что видим. Выше же уже привел график:



Самый низкий уровень концентрации CO2 в атмосфере в голоцене приходится на атлантический климатический оптимум (около 260 ppm), а затем наблюдается её вековой рост приблизительно на 2.5 ppm/1000 лет. Этот рост абсолютно не объясним без учёта антропогенного фактора (в нормальная динамика плейстоцена в этой фазе цикла Миланковича должно быть падение концентрации CO2, а не рост).

то скорее всего и 2000 лет назад антропогенное влияние на атмосферу было около нуля. 8000 лет назад и подавно.

О, ну да. Объясните тогда почему в голоцене самый теплый период (атлантический оптимум) совпадает с самой низкой концентрацией CO2, при том, что в любое иное межледниковье было наоборот. И, кроме того, объясните рост концентрации CO2 в доиндустриальный период между концом атлантического оптимума и позднем средневековьем (причём рост довольно равномерный) без привлечения предположения об антропогенном влиянии. 

[clathrate gun]

И, кроме того, объясните рост концентрации CO2 в доиндустриальный период между концом атлантического оптимума и позднем средневековьем (причём рост довольно равномерный) без привлечения предположения об антропогенном влиянии. 

Сперва Вы объясните как это в период с 1000 года нашей эры до 1750 года при кратном росте (на порядки относительно периода 8000 лет назад) населения планеты содержание СО2 в атмосфере не выросло вообще никак? Вот 8000 лет назад при мизерном населении обжигание горшков давало рост содержания СО2 в атмосфере, а в указанный мной период при гораздо большем населении не давало.



Это говорит о том, что в более ранние эпохи был другой фактор роста СО2.

[AlexAV]

Они и стали расти заметно с 18 века. И поэтому со второй половины 19 века стало теплеть, хотя наоборот по циклам сейчас должно холодать.

Всё ещё интереснее. Концентрация CO2 во время атлантического оптимума была ниже, чем в позднем средневековье. Хотя климат атлантического оптимума - куда теплее конца средневековья. И это факт абсолютно удивительный (не в части физики изменения самой температуры, т.е. тут всё понятно, просто дополнительный отрицательный форсинг от эффекта альбедо из-за изменения фазы цикла Миланковича между этими моментами больше, чем форсинг от увеличения концентрации углекислого газа на 20 ppm). Т.е. обычно при потеплении по любым причинам концентрация углекислого газа растёт, а при похолодании падает (на масштабе времен несколько сотен или тысяч лет) из-за изменения растворимости углекислого газа в морской воде. Но последние 8 тыс. лет мы наблюдаем парадоксальную картину. Климат становится всё холоднее, а концентрация CO2 имеет вековой рост.

[AlexAV]

Это говорит о том, что в более ранние эпохи был другой фактор роста СО2.

Какой? Нет никакого другого фактора для противоциклического роста концентрации CO2 во второй половине голоцена, кроме антропогенного фактора (т.е. парадоксальной ситуации, когда похолодание климата сопровождается ростом концентрации CO2, что наблюдается последние 8 тыс. лет).

Сперва Вы объясните как это в период с 1000 года нашей эры до 1750 года при кратном росте (на порядки относительно периода 8000 лет назад) населения планеты содержание СО2 в атмосфере не выросло вообще никак?

Приближение точки потери устойчивости климатической системы (т.е. точки перехода к состоянию оледенения). Помимо эмиссии есть ещё одна переменная - поглощение океаном, которое вовсе не константа. По мере приближение к критической точке перехода в системе усиливаются положительные обратные связи, осуществляющие перевод системы в новое состояние. В этом случае одна из этих обратных связей - обратная связь по растворимости CO2 в океанической морской воде. Соответственно, когда система стала приближаться к точке перехода к состоянию оледенения (из-за смещения самого положения этой точки в следствии цикла Миланковича) - резко стало расти поглощение CO2 океаном из-за чего результатов этой эмиссии между 1200 и 1700 годом и не видно.

Ну, а резкий обвал концентрации CO2 в конце 16-го века как раз и очень похож на результат того, что климатическая система перешла критическую точку и стала проваливаться в состояние оледенения. Судя по всему не провалилась только благодаря англичанам с их паровой машиной.

Т.е. если кратко. До некоторого момента система была достаточно далека от точки перехода к оледенению, что позволяло наблюдать рост концентрации CO2 из-за доиндустриальной антропогенной эмиссии. Однако, этот рост шёл медленнее, чем смещалась точка перехода системы в состоянии оледенения из-за цикла Миланковича. В результате к позднему средневековью климатическая система Земли вплотную подошла к этой точке потери стабильности, что резко усилило обратную связь по растворимости CO2 в морской воде, которая не только остановила рост концентрации CO2, но и к 16-му веку привело к её заметному снижению (что можно считать маркером начало перехода к состоянию оледенения). Потом правда индустриальная революция сломала эту обратную связь по растворимости CO2, дав такую эмиссию, что никакой океан поглотить был не в состоянии, таким образом отменим по сути начинающийся ледниковый период.

[paxan96]

Когда вулканы перестали быть основными поставщиками СО2?

[mbrane]

В общем кто не понял. Сперва обжигание горшков гарантированно спасло от оледенения. А потом ещё раз уже железобетонно спасли от того же оледенения англичане с углём и паровыми машинами. Тут главное не думать, а верить Алексу, что всё логично.

чушь не городи... 8000 лет назад - это время когда началась осваиваться земледельцами европа (что совпадает с  вто числе с изобретением керамики)...




Тогда вся  Еворопа (на 85%) была покрыта шмроколиственными лесами Земледельцы вели огненно -подсечное земледелие, и вывели потихоньку все леса сначала на Апеннинах и Греции, потом уже во времена Рима во Франции, затем уже в Средгие века Центральная  Европа ну и мы внесли свой вклад на Ураине и Центральном районе России... В Юго-Восточном Китае и Индии - думаю таже история

[mbrane]

И, кроме того, объясните рост концентрации CO2 в доиндустриальный период между концом атлантического оптимума и позднем средневековьем (причём рост довольно равномерный) без привлечения предположения об антропогенном влиянии.

Сперва Вы объясните как это в период с 1000 года нашей эры до 1750 года при кратном росте (на порядки относительно периода 8000 лет назад) населения планеты содержание СО2 в атмосфере не выросло вообще никак? Вот 8000 лет назад при мизерном населении обжигание горшков давало рост содержания СО2 в атмосфере, а в указанный мной период при гораздо большем населении не давало.



Это говорит о том, что в более ранние эпохи был другой фактор роста СО2.

Правильно обезлесивание был фактор... и началось оно с распостранением сельского хозяйства по миру

[Rattus]

Когда вулканы перестали быть основными поставщиками СО2?

Вулканическая активность в истории Земли - также далеко не постоянная. Так что правильный ответ тут - "никогда".