English
Priroda, Zemlja i njeni procesi, nisu inertni. Vodena tijela stalno isparavaju, zagrijavaju i hlade se, tlo se stalno suši i ponovno vlaži, organizmi rastu i odumiru. Konstantna dinamičnost Zemlje dovodi do bezbrojnih promjena, ali u globalu Zemlja je sustav koji provodi geološki period u stanjima koja su stabilna.
Pojedino stanje traje u periodu na geološkoj vremenskoj skali zbog otpornosti unatoč vanjskim utjecajima i dinamičnosti procesa na Zemlji. Otpornost se postiže kada se poslože međuodnosi tih procesa. Kada nema pobjednika ni gubitnika, nego se kolo stalno vrti. Ovakva igra bez kraja ima svoj znanstveni naziv – negativna povratna sprega.
Promjena iz jednog u drugo stabilno stanje nastaje kada međuodnosi raznih astronomskih, geoloških i bioloških faktora više nisu ravnopravni. Neki procesi postaju pobjednici, a oni koji su ih nekad ublažavali postaju gubitnici. Nema više kola, sad se igra igra povlačenja užeta. Ravnoteža je uznemirena. Zapravo što više jedan proces pobjeđuje, to mu se više iz suprotnog tima pridružuje. Ovakva igra znanstveno se naziva – pozitivna povratna sprega. Ovakva igra vodi u novo stanje.
Za globalne klimatske promjene potrebna je promjena u količini energije na Zemlji. Promjena nastaje zbog povećanog zadržavanja energije, povećanog primanja energije ili oboje. Uzrok povećanog primanja energije mogu biti Milankovićevi ciklusi. To su promjene Zemljina gibanja u odnosu na Sunce, čime se mijenja i količina Sunčevog ozračenje koje stiže na Zemlju. To je bio jedan od uzroka početka epohe Holocen. Razdoblje koje traje već 11.700 godina, a od hladnog maksimuma prijašnjeg ledenog doba je toplije za nešto manje od 5 °C.
Zemljino gibanje u odnosu na Sunce dovelo je do povećanja energije koju Zemlja prima od Sunca, a višak topline je pojačavao neke procese koji se događaju na Zemlji. Ravnoteža se poremetila. Pozitivnim povratnim spregama Zemlja se sljedećih oko 3.000 godina sve više zagrijavala, sve do termalnog maksimuma Holocena. Zatim je započelo razdoblje u kojima su Milankovićevi ciklusi, vulkanske erupcije i oceanske cirkulacije sudjelovale u zaustavljanju daljnjeg zagrijavanja.
Autori studije iz 2020. (Kaufman et al., 2020.) su objavili da je termalni maksimum Holocena trajao 200 godina i da je tada globalna prosječna temperatura površine (GMST) Zemlje bila za 0,7 °C viša od one u 19. stoljeću. Također su pokazali i da je GMST za razdoblje od 2011. do 2019. godine bila za 1 °C viša od one u 19. stoljeću.
Sredina 20. stoljeća je označena kao početak nove epohe Antropocen. Ova epoha označava kraj stabilnog stanja epohe Holocen i početak novog stanja Zemlje čije ime implicira učinak ljudskih aktivnosti.
Dokazano je da veća koncentracija CO2 u atmosferi dovodi do zagrijavanja, da je za ubrzane akumulacije CO2 u atmosferi odgovoran čovjek te da su sva masovna izumiranja, osim jednog, posljedica promjene koncentracije CO2 u atmosferi.
Trenutno se na Zemlji odvija nekoliko procesa s pozitivnim povratnim spregama koji povećavaju nestabilnost Zemljine klime. Procesi s pozitivnim povratnim spregama pojačavaju sami sebe sve do neke kritične točke. Kritična točka predstavlja granicu nakon koje i najmanja promjena može Zemljin sustav izbacit iz jednog stanja u novo stanje. Kada proces dostigne kritičnu točku, efekt pozitivne povratne sprege postane toliko jak ili se promjene počinju događat toliko brzo da se posljedice više ne mogu ni zaustaviti.
Posljedicom klimatskih promjena poznato nam je devet klimatskih kritičnih točki. Dostizanjem samo jedne kritične točke, Zemlja postaje vrlo ranjiva pred samo malim promjenama.
Od makroprocesa poput oceanskih cirkulacija do mikroprocesa poput nukleacije koja dovodi do stvaranja oblaka, Zemlja je vrlo kompleksan sustav te je modeliranje klime zahtjevan i nikad potpun posao. Unatoč tome, poznate klimatske kritične točke ukomponirane su u klimatske modele.
Studija (Bradley, Hewitt, 2024.) koja je objavljena 25. 6. 2024. otkriva novu kritičnu točku koja još nije ukomponirana u klimatske modele – prodiranje toplije morske vode između dna ledenjaka i površine na kojoj se nalazi. Modeli koji uključuju ovaj proces su pokazali da prodor morske vode kilometar u bazu ledenjaka može za duplo ubrzati otapanje. Ti prijašnji modeli nisu uzeli u obzir međuodnos procesa. Autori novo-objavljene studije su razvili model kako bi testirali međuodnos taljenja baze ledenjaka, subglacijalnog toka te rezultirajućih promjena u geometriji ledenjaka.
Prodor toplije morske vode stvara kanale u bazi ledenjaka u kojima se akumulira te stvara nove kanale za protok dodatne količine mora – primjer pozitivne povratne sprege. Autori su modelom pokazali da s porastom temperature mora, ovakav proces može doseći svoju kritičnu točku – gdje jako mala razlika u promjeni temperature mora rezultira nezaustavljivim prodorom u bazu ledenjaka.
Kako ledenjak klizi s površine prema moru stvaraju se ledene police. Ledene police su plutajući led koji je i dalje spojen na ledenjak. Geometrija ledenjaka ovdje predstavlja oblik ledene police (konkavan, konveksan ili ravan s obzirom na dno), a koji utječe na dinamiku morske vode. Nezaustavljivi prodor toplije morske vode se može dogoditi ako je ledena polica vrlo konkavna naspram dna, čak i kada se međuodnos taljenja i geometrije ne uzme u obzir. No kada se taj međuodnos uzme u obzir u modelima – povećanjem stope taljenja sama geometrija postaje manje utjecajan faktor na dostizanje kritične točke. Što znači da sam oblik ledene police prestaje biti važan.
Subglacijalni tok predstavlja protok vode kroz ledenjak koja je nastala topljenjem gornjih dijelova ledenjaka. Modelom je pokazano da efikasnija mreža subglacijalnih kanala zahtjeva zapravo veću stopu taljenja da bi se prešla kritična točka. Neefikasna mreža predstavlja spor protok toplije morske vode kroz šire kanale. Zbog toga se manje vode akumulira u bazu i taj prostor ostaje slobodan za brz i širi protok toplije morske vode kroz bazu ledenjaka.
Zaključak studije je da protok toplije morske vode u bazu ledenjaka može postat nezaustavljiv čak i kada je ledena polica konveksnog oblika (što inače usporava protok) te pogotovo kada je mreža subglacijalnog toka neefikasna.
Prijašnji modeli nisu uspjeli ispravno procijeniti nedavni gubitak leda, odnosno procjena je bila niža. Stoga studija dovodi u pitanje i projekcije porasta razine mora koje mogu nastat topljenjem Antarktika i Grenlanda. Pokazana je veća osjetljivost topljenja leda na povećanje temperature mora, a prema tome posljedično veći porast razine mora u budućnosti nego što to trenutni modeli predviđaju.
