Poniższe badanie pokazuje, że Ocean Spokojny (Pacyfik) ma coraz niższy gradient termiczny między jego relatywnie cieplejszą zachodnią częścią a jego relatywnie chłodniejszą wschodnią częścią. Wschodnia część jest coraz częściej cieplejsza względem zachodniej.
Naukowcy badają przyszłość klimatu nie tylko przeprowadzając symulacje komputerowe za pomocą scenariuszy emisji, ale też chcąc zrozumieć jak ocieplił się klimat w przeszłości. I czy temperatura ta co była dawniej nie sprawdzi się w przyszłości, gdyby ludzkość nie przykładała wagi do znaczących redukcji emisji gazów cieplarnianych.
Jakie mamy proxies często wykorzystywane w pomiarach przez paleoklimatologów?
My skoncentrujemy się na opisie badań paleoklimatycznych wskaźników – tzw. proxies za pomocą których paleoklimatolodzy rekonstruują klimat z dawniejszych czasów. I tak przykładowo są to między innymi:
- Pomiary izotopów ciężkiego wodoru D-2 bądź tlenu O-18 w rdzeniach lodowych w celu określenia temperatury, poziomu opadów, identyfikacji kluczowych gazów cieplarnianych i aerozoli atmosferycznych (uwięzionych w bąbelkach rdzeni lodowych, mówiących o częstości, intensywności, długości w czasie i rozmiarach erupcji wulkanicznych oraz pożarów lasów, w tym o rozmiarach i typach pustyń czy czap polarnych.
- Oszacowanie tempa przyrostu słojów drzew na podstawie stopnia nasłonecznienia, dostępu wody i składników odżywczych za pomocą izotopów węgla C-14, czy też tempa przyrostu koralowców na podstawie temperatury, czystości wody oraz dostępu składników odżywczych, a stalaktytów na podstawie (obie grupy organizmów mierzy się za pomocą izotopów uranu).
- Identyfikacja w osadach jeziornych lub morskich:
- subfosylnego pyłku kwiatowego roślin nasiennych, mówiącego o tym jaka była roślinność w przeszłości holoceńskiej,
- jednokomórkowych okrzemek i otwornic oraz skamieniałych szczątków muchówek z rodziny ochotkowatych, organizmów, które pomagają odzwierciedlić stan temperatury z dawniejszego holocenu, skład chemiczny, oraz troficzny wó
4. Pomiary profili temperatur z odwiertów głębinowych na powierzchni lądu
Rys. a Roczne średnie trendy temperatury powierzchni morza (jednostki: K dekada -1 [stopnie Kelvina na dekadę]) w okresie 1979–2023 obliczone na podstawie danych europejskich ERSST5 z punktowaniem wskazującym istotność statystyczną obliczonych trendów przy 95% poziomie ufności. b Tak samo jak w przypadku a , ale dla danych brytyjskich HadISST. c Tak samo jak w przypadku a , ale w okresie 1950–2023. d Tak samo jak w przypadku b , ale w okresie 1950–2023. Źródło: Eui-Seok Chung et al./2025
Słabnie nie tylko gradient temperatury między zachodnią a wschodnią częścią Oceanu Spokojnego, słabnie też atmosferyczna cyrkulacja Walkera
Wyniki omawianego badania, zaprezentowanego przez naukowców z Wydziału Nauk o Oceanie i Atmosferze na Koreańskim Instytucie Badań Polarnych w Incheon pod przewodnictwem Eui-Seoka Chunga, wskazują, że słabnie gradient temperatury między zachodnim a wschodnim Pacyfikiem (gdy jest La Niña jest on duży, gdy jest neutralna faza – zmniejsza się, a gdy jest El Nino jest mały). Im więcej w przyszłym świecie miałoby być permanentnych El Niño, tym ten gradient będzie słabnąć, a planeta pod wpływem relatywnie kontynuowanych emisji dalej niebezpiecznie się ocieplać.
Miałoby to też wpływ na osłabienie pacyficznej cyrkulacji Walkera [tzw. atmosferycznej komórki Walkera] (od nazwiska fizyka i statystyka oraz odkrywcy oscylacji południowopacyficznej Gilberta Walkera na początku XX w.), która ze wschodu na zachód płynie w dolnej części atmosfery, a z zachodu na wschód – w górnej jej części Co ciekawe nazwę tę zaproponował norwesko-amerykański .meteorolog Jacob Bjerknes. Strefę opadającego powietrza we wschodniej części oceanu zaproponował jako suchy obszar, który jest otoczony na obu półkulach równika zachmurzonymi pasmami Stref Konwergencji Międzyzwrotnikowej. Użył określenia „równikowe krawędzie Cyrkulacji Hadleya półkuli północnej i południowej”.
Czyli reasumując ten akapit, cyrkulacja (komórka) Walkera jest bardziej osłabiona podczas El Niño (odwrotnie jest względem La Niñi), czyli gradient jest słabszy między zachodnim a wschodnim Pacyfikiem.
Paleowskaźniki, zestawy danych oraz modele przydatne w badaniu różnych gradientów temperatury Pacyfiku z dalszej i bliższej przeszłości
Na podstawie zestawu danych paleoklimatycznych z programu PRISM3, wskaźnika proxy, jak TEX-86 (organiczny paleotermometr oparty na lipidach błonowych mezofilnych morskich organizmów Nitrososphaerota z klasy archeonów, gdzie obliczany jest stosunek w wodzie morskiej magnezu do wapnia [Mg/Ca]) czy też paleotermometru alkenonów (długich łańcuchów molekuł izotopowych węgla, wytwarzanych podczas fotosyntezy przez niektóre protisty, np. kokolitofory jak najbardziej znana Emiliania huxleyi), rekonstrukcje paleoklimatyczne od późnego miocenu do pliocenu 12-2,6 mln lat temu), wykazały dość niski gradient między zachodnią w wschodnią częścią Pacyfiku.
W szczególności pokazał to wskaźnik TEX86 3,16 mln lat temu w porównaniu z okresem 0,1 mln lat temu. Podobnie zachował się też model CESM2 z paleoklimatycznego projektu porównawczego modelowania w fazie czwartej (PMIP4 – Paleoclimate Modelling Intercomparison Project, phase 4).
Natomiast w końcowej części plejstocenu podczas Ostatniego Maksymalnego Zlodowacenia (LGM – Last Glacial Maximum) ok. 20 tys. lat temu dwa bliźniacze modele CESM2-FV2 i CESM2-WACCM-FV2 wskazały że część wschodnia Pacyfiku była znacznie chłodniejsza w stosunku do zachodniej. Wysoki gradient termiczny między obu częściami oceanu był wyraźny w chłodniejszym o co najmniej 5 stopni Celsjusza w świecie niż dziś.
Naukowcy stwierdzili, że kluczową rolę w okresie LGM odegrało zmienne stężenie CO2 w atmosferze w interakcji z równikowym Pacyfikiem, właściwie w chłodniejszym klimacie jego redukcja, ale oczywiście trzeba też to uwzględnić, że wiążą się z tym inne czynniki jak: orbitalne, glacjalne głównie w Arktyce, a nawet zmienność w konfiguracji lądowo-morskiej (np. podczas ostatniego glacjału zamknięcie Cieśniny Beringa między Pacyfikiem a Oceanem Arktycznym).
Generalnie, cyrkulacja Walkera na Pacyfiku była silniejsza podczas LGM niż w czasach obecnych, a nawet przedprzemysłowych, dlatego też wtedy gradient termiczny między zachodnią a wschodnią częścią był wyjątkowo silny.
Potwierdzony spadek stężenia dwutlenku węgla od 50 milionów lat przez okresy pliocenu i plejstocenu do holocenu na początku rewolucji przemysłowej
W sumie od ok.4 mln lat temu w środkowym pliocenie (kiedy w atmosferze Ziemi była mniej więcej koncentracja dwutlenku węgla podobna do dzisiejszej) był zanotowany regularny spadek CO2 w atmosferze – zapewne związany ze zderzeniem ok. 51 mln lat temu płyty indyjskiej z eurazjatycką – gdy następował, to też spadała temperatura planety, a to z kolei sprzyjało wzmocnieniu cyrkulacji Walkera i zwiększeniu się gradientu termicznego między zachodnią (relatywnie cieplejszą) a wschodnią (relatywnie chłodniejszą) częścią równikowego Pacyfiku.
Wykazały to między innymi w badaniu pomiary paleowskaźnikowe alkenonów, opartych na rekonstrukcji regionalnych i globalnej temperatury powierzchni morza (SST – Sea Surface Temperature) z tamtych czasów.
– Różnica temperatury powierzchni oceanu między ciepłym basenem zachodniego Pacyfiku a równikowym wschodnim Pacyfikiem zmniejszyła się o ~0,3 ºK [Kelvina] w odniesieniu do wzrostu średniej globalnej temperatury powierzchni o 1 K – stwierdzili w swoim badaniu naukowcy.
Referencje:
Eui-Seok Chung ; 2025 ; Paleoclimate proxy records suggest reduced tropical Pacific zonal asymmetry under sustained global Warming ; Communications Earth & Environment , 6: 93