Rajonet polare janë të njohura për ngrohjen në një shkallë të përmirësuar krahasuar me gjerësitë më të ulëta gjeografike, me Panelin Ndërqeveritar për Ndryshimet Klimatike që citon një rritje prej ~5 °C në temperaturën e ajrit mbi masat tokësore të Arktikut gjatë shekullit të 20-të dhe shkallët më të larta prej ~1 °C për dekadë që nga vitet 1980. Qartësisht, kjo e ashtuquajtur “amplifikim polar” i ngrohjes, i përcaktuar si raporti i ngrohjes së gjerësisë së lartë (>60 ºN/S) ndaj ngrohjes së gjerësisë së ulët (<30 ºN/S), është një çështje e rëndësishme që jo vetëm ndikon organizmat që banojnë në rajonet polare, por edhe se si kjo ndikon pjesën tjetër të planetit.
Veçanërisht, akulli tokësor dhe detar në Arktik dhe Antarktik ka një rol të rëndësishëm në modulimin e klimës përmes feedback-eve të albedos së akullit. Kjo ndodh për shkak të akullit që është ‘i bardhë,’ duke reflektuar rrezatimin diellor hyrës dhe duke ndihmuar në ruajtjen e temperaturës dhe masave të akullit.
Megjithatë, ndërsa klima ngrohet dhe akulli shkrihet, më shumë sipërfaqe tokësore dhe detare relativisht më të errëta ekspozohen, të cilat thithin rrezatimin diellor hyrës, duke ngrohur ambientin përreth më tej dhe duke shkaktuar shkrirje shtesë, dhe kështu cikli vazhdon.
Një cikël i tillë feedback-u ngre shqetësime për të ardhmen e rajoneve tona polare, por nuk është mekanizmi i vetëm me të cilin mund të ndodhë një botë pa akull, pasi ndryshimet në lagështinë atmosferike dhe retë mund të ndikojnë në rrezatim. Është, në fakt, e paqartë se sa kontribuojnë albedo dhe proceset atmosferike në amplifikimin polar, gjë që gjithashtu ngre pasiguri të mëdha për madhësinë e ngrohjes së ardhshme polare dhe shkrirjen e akullit.
Fatmirësisht, ne mund të shikojmë në të kaluarën gjeologjike për të analizuar një periudhë në të cilën Toka ishte pa akull. Kjo përjashton ndryshimet e mëdha të albedos së akullit si një forcë drejtues, në mënyrë që gjithë amplifikimi polar të shkaktohej nga proceset atmosferike. Një periudhë e tillë është e njohur nga Eoceni, veçanërisht pjesa më e hershme e Jipresianit, e cila ndodhi ~48–56 milion vjet më parë (Ma), dhe pa temperaturat mesatare të sipërfaqes të rriteshin 10–16 °C mbi nivelet para Revolucionit Industrial.
Kërkimi i ri i publikuar në Climate of the Past tani ka kuantifikuar amplifikimin polar të variabilitetit klimatik global që ishte shkaktuar nga ndryshimet në orbitën e Tokës rreth diellit (ciklet Milankovitch), veçanërisht gjatë një vargu të shkurtër ngjarjesh ngrohëse (<200,000 vjet të gjatë) të njohura si hipetermale. Këto përfshijnë Maksimumin Termal të Paleocen-Eocenit (~56 Ma) dhe Maksimumin Termal të Eocenit 2 (~54 Ma). Kërkuesi doktorant Chris Fokkema, i Universitetit të Utrechtit, Holandë, shpjegon rëndësinë e studimit të amplifikimit polar, veçanërisht gjatë kësaj periudhe të historisë së Tokës, “Aktualisht, amplifikimi polar është një pasiguri kyçe në parashikimet e ngrohjes së ardhshme klimatike, me vlerësimet më të fundit të modeleve IPCC që variojnë nga faktori 2 deri në 4. Ngrohja polare ka pasoja globale, sepse shkrirja e shtresave të akullit shkakton ngritje të nivelit të detit, por gjithashtu sepse shkrirja e permafrostit mund të lirojë sasi të mëdha dioksidi karboni. “Dy faktorë kontrollojnë dominueshëm amplifikimin polar—feedback-et e albedos së akullit dhe atmosferike—të cilat nuk mund të ndahen lehtë pasi të dyja janë aktive në epokën moderne. Të dhënat për të verifikuar teorinë do të duhet të vijnë nga paleoklima. Për të kuantifikuar feedback-et e amplifikimit polar që nuk kanë lidhje me albedon e akullit, këtu ne rindërtuam amplifikimin polar në gjendjen klimatike pa akull të Eocenit të hershëm. “Më parë, kjo ishte e mundur vetëm në shkallë kohore prej disa milion vjetësh (shumë larg nga ndryshimi i klimës aktuale) sepse nuk ishte e disponueshme një rekord i temperaturës së sipërfaqes së detit tropikal me rezolucion më të lartë. Këtu, ne e zgjidhëm këtë çështje duke krijuar një rekord të temperaturës së sipërfaqes së detit me një rezolucion prej ~4,000 vjetësh në një vend tropikal.” Për këto intervale hipetermale, variacionet e temperaturës së oqeaneve të gjerësisë së lartë tashmë ishin të njohura nga rindërtimet e temperaturës së oqeanit të thellë, e cila, si në epokën moderne, rridhte nga gjerësitë e larta gjatë Eocenit. Pjesa që mungonte për të vlerësuar amplifikimin polar ishin rindërtimet e temperaturës së sipërfaqes së detit të Eocenit nga tropikët. Prandaj, Fokkema dhe kolegët kanë përdorur biomarkuesit e lipideve të membranës nga mikroorganizmat Nitrososphaera për ta zgjidhur këtë. Kjo marrëdhënie e mikroorganizmave si regjistrues të temperaturës nga e kaluara gjeologjike bazohet në termometrin paleoklimatik TEX86. Fokkema zbulon më tej se si funksionon ky proces: “Kjo metodë bazohet në analizimin e lipideve të membranës së arkeave (Nitrososphaera) që jetojnë pranë sipërfaqes së oqeanit. Parimi i thjeshtë pas kësaj metode është se këto arkea prodhojnë relativisht më shumë unaza në molekulat e lipideve të membranës së tyre në temperatura më të larta ambientale, për të ruajtur qëndrueshmërinë e membranës së tyre. Këto molekula ruhen shumë mirë në sedimentet pasi arrijnë në fund të oqeanit, gjë që e bën të mundur për ne t’i nxjerrim nga sedimentet e lashta detare. “Ne matëm shfaqjen relative të këtyre strukturave të ndryshme të lipideve të membranës në mostrat tona të sedimentit, të cilat më pas u lidhën me një temperaturë të sipërfaqes së detit duke përdorur marrëdhëniet aktuale. Ne zgjodhëm metodën TEX86 sepse këto lipide ishin të bollshme në këto sedimente unike dhe metoda funksionon mirë për të rindërtuar temperaturat e ngrohta >36 ºC të tropikëve të hershëm të Eocenit.”
Shkencëtarët analizuan sedimentet nga bërthamat e Programit të Shpimit Oqeanik në Oqeanin Atlantik tropikal pranë bregut të Afrikës së Veriut (Vendi 959) dhe gjetën se variabiliteti i temperaturës në tropikët ishte ekuivalent në kohë me atë në gjerësitë e larta gjatë hipermalet, por gjithashtu gjatë cikleve Milankovitch, duke ofruar prova të forta që këto variacione ishin globale.
Kjo provon një lidhje midis
cikleve orbitale, variabilitetit të temperaturës globale dhe përmbajtjes së karbonit në atmosferë. Duke marrë parasysh të gjitha këto, shkencëtarët e atribuojnë forcën orbitale si një faktor kryesor të ndryshimeve në ciklin e karbonit, i cili lidhet me futjen e dioksidit të karbonit në atmosferë që përkeqëson ngrohjen globale. Ata përmendin tokat, torfat, permafrostin dhe hidratet e metanit si burime të mundshme kryesore të lirimit të karbonit.
Ekipi kërkimor gjithashtu identifikoi se temperaturat e oqeaneve të gjerësisë së lartë gjatë hipermaleve dhe cikleve orbitale ndryshuan rreth dy herë (1.7 deri 2.3) më fort se sipërfaqja e oqeanit tropikal, duke nënkuptuar kështu rajone polare më të ngrohta. Pra, edhe gjatë Eocenit pa akull, gjerësitë e larta u ngrohën dhe u ftohën dy herë më shumë se rajonet tropikale, pa feedback-et e albedos së akullit, duke sugjeruar feedback-e atmosferike të forta.
Për më tepër, për shkak të amplifikimit polar, gradienti i temperaturës midis ujërave të oqeanit të thellë të prejardhur nga poli dhe temperaturës së sipërfaqes së detit tropikal ishte më i ulët gjatë hipermalet. Temperatura mesatare globale e sipërfaqes së detit për hipermalet e Eocenit u rrit ~1–1.5 °C gjatë ngjarjeve, e cila është e krahasueshme me shkallët moderne prej ~1 °C.
Fokkema dhe kolegët më pas krahasuan këtë faktor të amplifikimit polar të Eocenit me atë të llogaritur nga të njëjtat modele klimatike që përdoren për të projektuar ndryshimet klimatike të ardhshme, por të përshtatura për gjeografinë e Eocenit dhe kushtet pa akull.
Kjo tregoi se modelet nënvlerësojnë amplifikimin polar (1.1–1.3x). Për rrjedhojë, kjo mund të nënkuptojë që modelet nënvlerësojnë ndikimin e ngrohjes në Arktik dhe Antarktik. Kuptimi se si amplifikimi polar mund të përparojë në të ardhmen është jetik për të vlerësuar se si shkrirja e permafrostit dhe shkrirja e shtresave të akullit mund të ndikojnë në ngritjen e nivelit të detit, si dhe në ciklin e karbonit.
“Studimi ynë i ri tregon se ngrohja aktuale është tashmë në të njëjtën shkallë me disa nga këto hipermale, të cilat ndikuan fuqimisht në klimën dhe oqeanet,” përfundon Fokkema. “Duke krahasuar këtë rekord të ri me temperaturat e mëparshme të ujit të thellë të oqeanit të botuar, ne ishim në gjendje të llogaritnim amplifikimin polar në shkallë kohore të shkurtra gjatë ndryshimeve globale të temperaturës të shkaktuara nga orbitat.
“Gjetëm një faktor të amplifikimit polar prej ±2. Interesante, kjo është pak më e madhe se amplifikimi polar që modelet klimatike parashikojnë në një botë pa akull të Eocenit të hershëm, gjë që mund të nënkuptojë që modelet klimatike nënvlerësojnë ngrohjen polare për të ardhmen.”
Më shumë informacione: Chris D. Fokkema et al, Polar amplification of orbital-scale climate variability in the early Eocene greenhouse world, Climate of the Past (2024). DOI: 10.5194/cp-20-1303-2024
Zhurnali ku u botua: Climate of the Past
