Obrázok používateľa CEZ OKNO
CO2: překvapivé údaje z ledových jader

• Hladiny CO2 od nejranějšího holocénu až do času před průmyslovou revolucí byly vysoce proměnlivé, ne stabilní, jak naznačují antarktická ledová jádra.
• Uhlíkový a klimatický cyklus jsou konzistentně propojeny od nejranějšího holocénu až dodnes.
• Uhlíkový cyklus se opožďuje za klimatickým, a tudíž cyklus klimatu nenavozuje.
• Příslušná období se shodují s předpokladem teplotou řízeného koloběhu uhlíku.
• Antropogenní příspěvek ke koloběhu uhlíku od roku 1860 je minimální a bezvýznamný.

ÚVOD

Každý, kdo věnoval nějaký čas vědecké literatuře o klimatu, už nepochybně viděl různé obměny následujícího grafu…

 

 

Záznam atmosférického CO2 za posledních 1000 let, sestavený podle dat z antarktických ledových jader a údajů přístrojů observatoře Mauna Loa, naznačuje, že

koncentrace atmosférického CO2 před průmyslovou revolucí uprostřed 19. století byla relativně stabilní. Od té doby hladiny CO2 rychle šplhaly na úrovně často

označované za „bezprecedentní v průběhu posledních několika set tisíc až miliónů let“.

Údaje o CO2 z ledových jader jsou jistě významné. Led může nabídnout souvislé záznamy o CO2 od doby před 800 000 lety až do sedmdesátých let m.s. Ledová

jádra ovšem tvoří také jeden z pilířů nepoctivé glotepistické vědy, jímž je domněle stabilní úroveň CO2 v atmosféře před průmyslovou revolucí (~275 ppmv).

Odhady CO2 odvozené z antarktického ledového jádra jsou ovšem v rozporu s téměř všemi ostatními metodami měření úrovní CO2 před průmyslovou revolucí.

Tři běžné způsoby odhadu atmosférické koncentrace CO2 před průmyslovou revolucí (než se v roce 1959 začalo s přístrojovými záznamy), jsou:

1) Měření obsahu CO2 ve vzduchových bublinách uvězněných v ledových jádrech.

2) Měření hustoty průduchů u rostlin.

3) GEOCARB (Berner et al., 1991, 1999, 2004): A geological model for the evolution of atmospheric CO2 over the Phanerozoic Eon. Tento model je odvozen z

„geologických, geochemických, biologických a klimatologických dat“. Hlavními vodítky jsou tektonickou činností pohřbená organická hmota a zvětrávání

kontinentálních útesů.

LEDOVÁ JÁDRA

Výhoda antarktických ledových jader spočívá v tom, že pohotově poskytují nepřetržitý záznam relativních změn CO2 jdoucích až o 800 000 let zpět, při

rozlišení v rozsahu od každoročního v povrchní, až po mnoho dekádové v hlubší sekci. Pleistocénní záznamy v ledovém jádru, jak se zdá, poukazují na výraznou

souvztažnost mezi CO2 a teplotou; nicméně delta CO2 se za deltou T opožďuje o přibližně 800 let…

Grónská ledová jádra se při rekonstrukcích hladin CO2 využívají velice zřídka. Jejich maximální použitelnost sahá jen do doby před přibližně 130 000 lety

(Eemian/Sangamonian); hlubší led byl deformován. Protože v Grónsku je vyšší rychlost akumulace sněhu, jeví tamní ledová jádra tendenci vykazovat vyšší

rozlišení než antarktická. Na grónských jádrech je zajímavé, že vykazují mnohem vyšší hladiny CO2 (330 – 350 ppmv) v průběhu holocénských teplých období a

pleistocénních interstadiál. Ledové jádro Dye 3 ukazuje průměrnou úroveň CO2 331 ppmv (+/ -17) v období preboreální oscilace (před přibližně 11 500 lety).

Tyto vyšší hladiny CO2 jsou objasňovány jako důsledek chemické reakce in situ (Anklin et al., 1997).

ROSTLINNÉ PRŮDUCHY

Průduchy jsou mikroskopické póry v listí a pokožce stvolů rostlin. Slouží rostlinám k výměně plynů. Hustota rozložení průduchů u některých C3 rostlin se mění

v souvislosti s koncentrací atmosférického CO2. V posledních 60 letech mohla být jejich hustota empiricky testována a kalibrovaná podle změn CO2 u žijících

rostlin. Přínosem takto získaných dat je možnost empiricky demonstrovat vztah průduchového indexu (Stomatal Index) a atmosférického CO2…

Wagner et al., 2004. Reproducibility of Holocene atmospheric CO2 records based on stomatal frequency. Quaternary Science Reviews 23 (2004) 1947–1954.

Když z hustoty průduchů odvozený CO2 (červená) porovnáme s CO2 odvozeným z ledových jader (modrá), vykazují průduchy zpravidla mnohem větší variabilitu a

často i mnohem vyšší úrovně hladiny atmosférického CO2, než ledová jádra…

Rostlinné průduchy naznačují, že se hladiny CO2 před průmyslovou revolucí běžně pohybovaly v rozsahu 360 až 390ppmv.

GEOCARB

GEOCARB poskytuje nepřetržitý dlouhodobý záznam změn atmosférického CO2; ale jde o velmi nízkofrekvenční záznam…

Nedostatek dlouhodobé souvztažnosti mezi CO2 a teplotou je naprosto očividný, když údaje GEOCARB porovnáme s Veizerovou rekonstrukcí teplot odvozenou z

phanerozoického d18O. Jak ukazuje diagram nahoře, rostlinné průduchy signalizují mnohem větší variace hodnot CO2 ve všeobecné shodě s nižší frekvencí modelu

GEOCARB.

DISKUSE

Ledová jádra a GEOCARB poskytují souvislé dlouhodobé záznamy; zatímco záznamy odvozené z rostlinných průduchů jsou sice kusé a omezují se na fosilní nálezy,

které však lze přesně datovat a kalibrovat podle existujících rostlin. GEOCARB poskytuje záznamy o velmi nízké frekvenci, ledová jádra mají lepší rozlišení a

průduchy mohou přinášet data o velmi vysoké frekvenci. Novodobé hladiny CO2 jsou podle GEOCARB nezajímavé, podle ledových jader bezprecedentní, ale od dat

podle rostlinných průduchů se nijak neliší. Která metoda tedy vlastně poskytuje nejpřesnější rekonstrukci atmosférického CO2 v minulosti?

Potíže s údaji z ledových jader spočívají 1) ve stáří vzduchu v závislosti na deltě ledové doby a 2) účincích hloubky uložení na koncentrace plynů.

Stáří ledových vrstev můžeme docela snadno přesně určit. Stáří vzduchu uvězněného v ledu už ale tak snadno určovat nelze. Nejběžnější současnou metodou

určování stáří vzduchu je „model zhutňování firnu“ (FDM). Firn je hutnější než sníh; ale méně hustý než led. Jakmile jsou vrstvy sněhu a ledu pohřbeny, jsou

komprimovány na firn a následně led. Hloubky, v níž se póry ve firnu svírají a uzavřou v sobě plyn, se mohou značně lišit… Takto se delta mezi stářím ledu a

stářím uvězněného vzduchu může různit o pouhých 30, ale také o více než 2000 let.

Jádro EPICA C má deltu přes 2000 let. Póry se neuzavřou, dokud nejsou v hloubce 99 m, kde už je led starý 2424 let. Podle modelu zhutňování firnu je vzduch z

minulého roku uvězněn v ledu o stáří 2000 let.

O přesnosti metody FDM mám spoustu pochybností. Pochybuji totiž o tom, že vzduch v hloubce 99 metrů může být loňský. Plyn nemá snahu putovat sedimenty dolů…

Při menší hustotě, než hornina a voda, plyny migrují vždy nahoru. Proto jsou olej a plyn téměř vždy mnohem starší, než skalní formace, v nichž jsou uvězněny.

Uvědomuji si, že atmosféra může prostupovat i do ledu… Ale zdá se mi, že v hloubce bude spíš směsice vzduchu prostupujícího dolů, vzduchu in situ a staršího

vzduchu, který migroval vzhůru ještě předtím, než led úplně „zkameněl“.

Nedávná studie (Hoof Van et al., 2005) demonstrovala, že údaje o CO2 z ledového jádra v zásadě představují staletý až mnoho staletý nízkofrekvenční pohyblivý

průměr hladin atmosférického CO2 v minulosti.

Hoof Van et al., 2005. Atmospheric CO2 during the 13th century AD: reconciliation of data from ice core measurements and stomatal frequency analysis. Tellus

(2005), 57B, 351–355.

Zdá se tedy, že údaje z ledových jader reprezentují dlouhodobý, nízkofrekvenční klouzavý průměr koncentrace atmosférického CO2; zatímco průduchy poskytují

složku s vysokou frekvencí.

Průduchová data běžně dokazují, že hladiny atmosférického CO2 byly vyšší. Také údaje rostlinných průduchů z předchozích meziledových dob (Eemian/Sangamonian)

jsou mnohem vyšší, než vypovídají ledová jádra…

Rundgren et al., , 2005. Last interglacial atmospheric CO2 changes from stomatal index data and their relation to variations climate. Global and Planetary

Change 49 (2005) 47–62.

Rovněž údaje GEOCARB naznačují, že data o CO2 získávaná z ledu jsou příliš nízká…

Průměrná úroveň CO2 odečtená z pleistocénních ledových jader je o 36ppmv nižší, než GEOCARB…

Nedávné údaje satelitu NASA „AIRS“ ukazují, že hladiny atmosférického CO2 v polárních oblastech jsou výrazně menší, než v nižších zeměpisných šířkách…

„AIRS může měřit koncentraci kysličníku uhličitého ve střední troposféře, při 15000 pozorováních denně, od pólu k pólu, po celé zeměkouli, s přesností na 1

až 2 částice pro milion při horizontálním rozlišení povrchu 1 x 1 stupeň. Měsíční mapa (vpravo) výzkumníkům dovoluje lépe sledovat kolísání kysličníku

uhličitého v různých zeměpisných šířkách v průběhu různých ročních období.“

Vyobrazení: NASA http://www.nasa.gov/topics/earth/agu/airs-images20091214.html

„Údaje AIRS ukazují, že kysličník uhličitý není dobře mísitelný se zbytkem zemské atmosféry, což jsou výsledky, které potvrdila i přímá měření. Hustota pásu

kysličníku uhličitého nad jižní polokoulí, červeně, dosahuje maximální síly v červenci a srpnu a naopak minimální v prosinci a lednu. Existuje rovněž netto

transfer kysličníku uhličitého ze severní k jižní polokouli. Severní polokoule vykazuje tři až čtyřikrát více lidmi vyprodukovaného kysličníku uhličitého než

jižní polokoule.“

Vyobrazení: NASA http://www.nasa.gov/topics/earth/agu/airs-images20091214.html

Tak … data z ledových jader by tedy měla obsahovat nižší hladiny CO2, než údaje z observatoře Mauna Loa a rostlinných průduchů.

Kouwenberg et al., 2005 zjistil, že „… záznam četnosti průduchů založený na jehličí pohřbených Tsuga heterophylla prozrazuje významnou míru kolísání

atmosférického CO2 v průběhu posledního tisíciletí.“

Rostlinné průduchy v posledních 1000 letech vykazují mnohem větší variabilitu atmosférického CO2, než ledová jádra, a odhalují, že se hladiny CO2 v posledním

miléniu nezřídka pohybovaly mezi 300 a 340ppmv, včetně 120ppmv od konce 12. doprostřed 14. století. Tato data také signalizují vyšší hladiny CO2, než

vykazují záznamy přístrojů z Mauna Loa; a pěkně kopírují pětibodové smyčky pohyblivého průměru v přístrojovém záznamu…

Výsledek průzkumu historických chemických analýz od roku 1800 (Beck, 2007) předvádí ještě větší nestálost úrovně atmosférického CO2, než data rostlinných

průduchů…

CO TO VŠECHNO ZNAMENÁ?

Současné „paradigma“ říká, že hladina atmosférického CO2 od poloviny 18. století vzrostla z ~275ppmv na 388ppmv v důsledku spalování fosilních paliv lidmi.

Stoupající hladiny CO2 domněle oteplují planetu…

Pokud však použijeme Mobergovu (2005) nehokejkovou rekonstrukci teplotního grafu, souvztažnost mezi CO2 a teplotní změnou se poněkud změní…

Moberg odvedl značně lepší práci zahrnutím nízkofrekvenčních složek klimatických signálů.  Rekonstrukce jako tyto poukazují na mnohem proměnlivější

klima v posledních 2000 letech, než vnucuje „hokejka“. Moberg kromě toho ukázal, že oteplování po malé ledové době začalo už v roce 1600, čili 260 let

předtím, než se začaly zvyšovat hladiny CO2.

Jak můžeme vidět na grafu dole, geologicky konzistentní rekonstrukce, jako Mobergova a Esperova, jsou s „přímým“ měřením paleo-teplot, jako například Alleyho

rekonstrukcí ledového jádra z centrálního Grónska, v daleko lepší shodě…

Abychom byli vůči Dr. Mannovi féroví: v rekonstrukci z roku 2008 vrátil středověké teplé období i malou ledovou dobu na svá místa, ncméně opět použil „Majkův

trik z Nature“ k tomu, aby vrazil čepel své hokejky do 20. století.

Co se stane, jestliže použijeme dat o CO2, odvozených z rostlinných průduchů, namísto ledových jader?

Zjistíme, že období ~250 let jsou shodná. Hladiny CO2 vyvrcholily 250 let poté, kdy vrcholilo středověké teplé období a začínalo ochlazení malé ledové doby a

křivka CO2 se znovu odrazila ode dna 240 let po propadu do malé ledové doby. Podobně jako glaciální a interglaciální intervaly v ledových jádrech, data

rostlinných průduchů signalizují, že hladina CO2 v posledním tisíciletí zaostávala za teplotními změnami asi o 250 let. Přírůstek CO2, který začal v roce

1860, je s největší pravděpodobností důsledek odplynění ohřívajících se oceánů.

Ačkoli nemáme souvislé záznamy o průduších z období holocénu, zdá se, že podobná rozpětí tu byla i na jeho počátku…

Jakmile je rozpuštěn v hlubinách oceánu, činí doba zadržení atomů uhlíku ve vodě i více než 500 let. 150 až 200letá období mezi ~1500letými klimatickými cykly a odplyněním oceánského CO2 by tedy neměla být nijak překvapující.

ZÁVĚRY


 Data ledových jader poskytují nízkofrekvenční odhad atmosférických variací CO2 během pleistocénních glaciálních a interglaciálních cyklů.

Ledová jádra však vážně podceňují variabilitu meziledových úrovní CO2.

• GEOCARB ukazuje, že ledová jádra podhodnocují dlouhodobý průměr pleistocénní hladiny CO2 o 36ppmv.

• Moderní satelitní data dokazují, že úrovně atmosférického CO2 v Antarktidě jsou o 20 až 30ppmv menší, než v nižších zeměpisných šířkách.

• Rostlinné průduchy ukazují, že ledová jádra nerozlišují škály obměn CO2 v minulých dekádách a stoletích, jejichž rozsah a četnost je porovnatelná s nárůstem od roku 1860.

Můžeme tedy uzavřít tím, že:

• hladiny CO2 od nejranějšího holocénu až do času před průmyslovou revolucí byly vysoce proměnlivé, ne stabilní, jak naznačují antarktická ledová jádra.

• Uhlíkový a klimatický cyklus jsou konzistentně propojeny od nejranějšího holocénu až dodnes.

• Uhlíkový cyklus se opožďuje za klimatickým, a tudíž cyklus klimatu nenavozuje.

• Příslušná období se shodují s předpokladem teplotou řízeného koloběhu uhlíku.

• Antropogenní příspěvek ke koloběhu uhlíku od roku 1860 je minimální a bezvýznamný.


Poznámka: Není-li uvedeno jinak, týkají se veškeré rekonstrukce klimatu použité v tomto článku severní polokoule.

Odkazy

– Anklin, M., J. Schwander, B. Stauffer, J. Tschumi, A. Fuchs, J.M. Barnola, and D. Raynaud, CO2 record between 40 and 8 kyr BP from the GRIP ice

core, Journal of Geophysical Research, 102 (C12), 26539-26545, 1997.

– Wagner et al., 1999. Century-Scale Shifts in Early Holocene Atmospheric CO2 Concentration. Science 18 June 1999: Vol. 284. no. 5422, pp. 1971 – 1973.

– Berner et al., 2001. GEOCARB III: A REVISED MODEL OF ATMOSPHERIC CO2 OVER PHANEROZOIC TIME. American Journal of Science, Vol. 301, February, 2001, P.

182–204.

– Kouwenberg, 2004. APPLICATION OF CONIFER NEEDLES IN THE RECONSTRUCTION OF HOLOCENE CO2 LEVELS. PhD Thesis. Laboratory of Palaeobotany and Palynology,

University of Utrecht.

– Wagner et al., 2004. Reproducibility of Holocene atmospheric CO2 records based on stomatal frequency. Quaternary Science Reviews 23 (2004) 1947–1954.


– Esper et al., 2005. Climate: past ranges and future changes. Quaternary Science Reviews 24 (2005) 2164–2166.

– Kouwenberg et al., 2005. Atmospheric CO2 fluctuations during the last millennium reconstructed by stomatal frequency analysis of Tsuga heterophylla

needles. GEOLOGY, January 2005.

– Van Hoof et al., 2005. Atmospheric CO2 during the 13th century AD: reconciliation of data from ice core measurements and stomatal frequency analysis.

Tellus (2005), 57B, 351–355.

– Rundgren et al., 2005. Last interglacial atmospheric CO2 changes from stomatal index data and their relation to climate variations. Global and

Planetary Change 49 (2005) 47–62.

– Jessen et al., 2005. Abrupt climatic changes and an unstable transition into a late Holocene Thermal Decline: a multiproxy lacustrine record from

southern Sweden. J. Quaternary Sci., Vol. 20(4) 349–362 (2005).

– Beck, 2007. 180 Years of Atmospheric CO2 Gas Analysis by Chemical Methods. ENERGY & ENVIRONMENT. VOLUME 18 No. 2 2007.

– Loulergue et al., 2007. New constraints on the gas age-ice age difference along the EPICA ice cores, 0–50 kyr. Clim. Past, 3, 527–540, 2007.

ZDROJE DAT

CO2

– Etheridge et al., 1998. Historical CO2 record derived from a spline fit (75 year cutoff) of the Law Dome DSS, DE08, and DE08-2 ice cores. NOAA-ESRL /

Keeling.

– Berner, R.A. and Z. Kothavala, 2001. GEOCARB III: A Revised Model of Atmospheric CO2 over Phanerozoic Time, IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology Data Contribution Series # 2002-051. NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA.

– Kouwenberg et al., 2005. Atmospheric CO2 fluctuations during the last millennium reconstructed by stomatal frequency analysis of Tsuga heterophylla needles. GEOLOGY, January 2005.

– Lüthi, D., M. Le Floch, B. Bereiter, T. Blunier, J.-M. Barnola, U. Siegenthaler, D. Raynaud, J. Jouzel, H. Fischer, K. Kawamura, and T.F. Stocker.

2008. High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000-800,000 years before present. Nature, Vol. 453, pp. 379-382, 15 May 2008. doi:

10.1038/nature 06949.

– Royer, D.L. 2006. CO2-forced climate thresholds during the Phanerozoic. Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 70, pp. 5665-5675.

doi:10.1016/j.gca.2005.11.031.

REKONSTRUKCE TEPLOT

– Moberg, A., et al. 2005. 2,000-Year Northern Hemisphere Temperature Reconstruction. IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology Data

Contribution Series # 2005-019. NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA.

– Esper, J., et al., 2003, Northern Hemisphere Extratropical Temperature Reconstruction, IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology Data

Contribution Series # 2003-036. NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA.

– Mann, M.E. and P.D. Jones, 2003, 2,000 Year Hemispheric Multi-proxy Temperature Reconstructions, IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology

Data Contribution Series #2003-051. NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA.

– Alley, R.B.. 2004. GISP2 Ice Core Temperature and Accumulation Data. IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology Data Contribution Series

#2004-013. NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA.

– VEIZER d18O ISOTOPE DATA. 2004 Update.

http://wattsupwiththat.com/2010/12/26/co2-ice-cores-vs-plant-stomata/

David Middleton

Zdroj: wmmagazin.cz

Sekcie: 
február 23, 2011 22:48 popoludní
  • krát komentár

0 krát komentár

 

 

Top