Hjámiðjusveiflan. Ísaldir og hlýskeið - I -

Með um það bil 100.000 ára millibili verður sólgeislun það mikil að hiti lofthjúpsins nær að áorka að bræða mest allan ís á yfirborði jarðar.  Aðeins lítill hluti Grænlandsjökuls stendur þá eftir.   Ástæður þessa eru háttbundnar sveiflur í afstöðu jarðar og sólar eða svokölluð hjámiðjusveifla þar sem braut jarðar fer frá því að vera nær hringlaga um sólu yfir í það að vera sporöskjulaga.  Meðfylgjandi mynd skýrir hjámiðjusveifluna ágætlega og sýnir vel að fjarlægð jarðar frá sólu tekur þó nokkrum breytingum. 

Munur mestu og minnstu inngeislunar sólarinnar í þessari 100.000 ára vegferð er hvorki meira né minna en 6% og hefur í för með sér gríðarleg áhrif á loftslag jarðar og á mikinn þátt í að skapa sveiflu á milli ísalda  og hlýskeiða.  Fleira kemur þar til sem ekki verður rakið í þessum pistli.  

Mikli skiptir upp á þá geislun sem nýtist í upphitun lofhjúpsins að þegar jörðin er næst sólu á árlegri vegferð sinni sé jafnframt hásumar á norðurhveli jarðar.  Hvers vegna skyldi það skipta svo miklu ?  Jú yfirborð hinna stóru meginlanda Asíu og N-Ameríku hlýnar um 10 sinnum hraðar en sjórinn á sömu breiddargráður.  Það hefur þá líka í för með sér að meginlöndin kólna hraðar að vetrinum en hafsvæðin.  Hið landríka norðurhvel bregst á annan hátt við sama skammti af sólgeislun en suðurhvelið sem er að verulegum hluta haf.

Fyrir 16.000 til 6.000 árum var geislun sólar bæði meiri í heild sinni en nú er vegna hagstæðari legu sporbaugsins og norðurhvelið lá betur við að sumarlagi (var nær) en nú er.  Það ásamt auknum gróðurhúsáhrifum sem verða þegar hafið gefur frá sér uppleyst CO2 um leið og tekur að hlýna dugði til að bræða að mestu ísfarg síðasta jökulskeiðs. Reyndar gott betur því fyrir um 5.000 árum var talsvert hlýrra en nú er m.a. á Íslandi, þegar birki var útbreitt um land allt og jöklar voru litlir og sumir hurfu alfarið eins og talið er að hafi verið örlög Langjökuls (rannsóknir Áslaugar Geirsdóttur o.fl.)

Aðrar háttbundnar sveiflur m.a. á möndulás jarðar og hefur umferðartíma um 22.000 ár á sinn þátt í jöklun og um 10.000 ára hlýskeiðum á milli jökulskeiða.  Farið er að síga á heldur á hlýskeiðið sem náði hámarki fyrir um 7.000 til 8.000 árum (rauði ferillin á línuritinu) og stefnir jörðin allra næstu árþúsundin hraðbyri inn í nýtt jökulskeið.

En aukin gróðurhúsaáhrif af mannavöldum gætu hægt verulega á þeirri vegferð eða jafnvel snúið henni við.  Rannsóknir benda jafnvel til þess að í raun hafi tekið að hlýna að mannavöldum vegna aukinna gróðurhúsáhrifa mun fyrr en almennt er álitið. Fyrir um 5.000 árum hófst akuryrkja að ráði og kom aukning metangass þar nokkuð við sögu auk skógareyðingar á svæðum sem tekin voru til ræktunar.  Vitanlega hlýnaði af þessum völdum hægt í fyrstu en þó klárlega ef mið er tekið af hægfara minnkandi heildarsólgeislun vegna háttbundinna sveiflna sem fyrr er getið.  Meira um þetta síðar. 

Athugasemdir

[Ágúst H Bjarnason, 17.4.2008 kl. 07:26]

Fróðlegur pistill Einar.  Fyrir áratug skrifaði ég eitthvað um svipað mál hér (síðast breytt 12.11.´98): Áhrif innbyrðis afstöðu jarðar og sólar á hitastig. Ísaldir og önnur óáran...

Myndin er úr þeim pistli.

[Einar Sveinbjörnsson, 17.4.2008 kl. 08:28]

Sæll Ágúst !

Þessar fyrirtaks myndir þínar hef ég margsinnis notað í kennslu og hjámiðjuhgtakið er fengið úr þinni smiðju.

Kveðja

Einar Sv 

[Óskar Þorkelsson, 17.4.2008 kl. 10:56]

mjög fróðlegt og gaman að lesa.. takk fyrir þetta.

[Númi (IP-tala skráð) 18.4.2008 kl. 00:04]

Þakka þér(og Ágústi)fyrir frábærlega athyglisverða lesningu,mikill og upplýsandi fróðleikur,takk,takk.

[Birna M, 18.4.2008 kl. 10:01]

Kærar þakkir fyrir þetta

[Sigurður Þór Guðjónsson, 18.4.2008 kl. 19:37]

Gaman væri að þú gerðir einhvern tíma útekt á "litlu ísöldinni" og hlýindunum við upphaf Íslandsbyggðar.

[Björn Hróarsson (IP-tala skráð) 19.4.2008 kl. 11:25]

Sæll Einar ... nú segirðu:

"og stefnir jörðin allra næstu árþúsundin hraðbyri inn í nýtt jökulskeið"

en þann 13. apríl síðastliðinn sagðirðu:

"En það er skoðun eða fullyrðing Björns Hróarssonar: "Því er mun líklegra ... til langs tíma litið .. að það muni kólna á Íslandi en hlýna" sem ég ætla mér að velta vöngum hér á næstunni í sérstökum pistli, þ.e. hvers vegna við erum einmitt ekki að stefna inn í ísöld eins og langtímaísaldarsveiflan gefur réttilega til kynna."

Skil ég þig rétt að þann 13. apríl síðastliðinn taldirðu okkur ekki vera að stefna inn í nýtt jökulskeið en nú viku síðar
segirðu okkur stefna "hraðbyri inn í nýtt jökulskeið"??

Ertu ekki kominn eitthvað í mótsögn við sjálfan þig ... hví breyttust svo skoðanir þínar??

[Sveinn Atli Gunnarsson, 19.4.2008 kl. 20:23]

Björn

Í næstu setningu á eftir stendur: "En aukin gróðurhúsaáhrif af mannavöldum gætu hægt verulega á þeirri vegferð eða jafnvel snúið henni við." Það væri því mikil bót í að lesa allann pistilinn.

Ég skil þetta svo, að þegar talað er um að jörðin "stefni" hraðbyri inn í jökulskeið, þá ætti jörðin samkvæmt hjámiðjusveiflunni, að vera á leið inn í jökulskeið. En það er nú sitthvað sem bendir til að aukin gróðurhúsaáhrif gætu haft áhrif á þessa langtímatilhneigingu jarðar, eins og Einar bendir á.

Einar

Takk fyrir góðan pistil að vanda. 

[Halldór Björnsson (IP-tala skráð) 27.4.2008 kl. 22:56]

Sæll Einar

Þetta er ágætur pistill, og myndin er góð.  Ég get þó ekki alveg samþykkt orðalagið  í inngangnum hjá þér, t.d.

"Með um það bil 100.000 ára millibili verður sólgeislun það mikil að hiti lofthjúpsins nær að áorka að bræða mest allan ís á yfirborði jarðar.  [ ... ] Munur mestu og minnstu inngeislunar sólarinnar í þessari 100.000 ára vegferð er hvorki meira né minna en 6%"

 Það er mikilvægt að nota nákvæmt orðfæri hér, sólgeislunin verður í sjálfu sér ekki meiri. Hún dreifist hinsvegar öðruvísi milli árstíða en fyrr. Ísaldarkenning Milankovich notaði þrjá þætti, breytingar á því sem þú kallar hjámiðju, á möndulhalla, og svo framrás vorpunktar (sem er samsettur úr því sem þú kallar möndulveltu  auk  hægs snúnings á sporbaugi jarðar).  

Einungis einn þessara þátta hefur áhrif á heildarinngeislun frá sólinni, þ.e. þá orku sem jörðin fær frá sólinni á ársgrundvelli. Þessi þáttur  er aflögun brautarinnar eða hjámiðjan. Eins og myndin sýnir þá er aflögunarstuðullinn á bilinu 0 til 5% en ef það er reiknað yfir í heildarinngeislun á ársgrundvelli eru áhrifin um 0.4% breyting á inngeislun. Sumsé smotterí.

Milankovich kenningin er nefnilega ekki saga þess hvernig jörðin fær mismikla geislun frá sólinni, heldur hvernig geislunin dreifist mismunandi á árstíðir á norðurhveli jarðar, þar sem breytingar á inngeislun að sumarlagi  hefur árhif á vöxt og viðgang jökulhvelja. Og það er rétt sem þú segir í pistli þínum að  þessar breytingar eru  verulegar (það má finna stærri tölur en 6%  ef skoðað er lengra aftur í tímann, sjá t.d. mynd 2 í http://www.springerlink.com/content/4k73q8r108vt2511/)

Mér hefur alltaf þótt þetta alveg stórmerkilegt atriði, að það að dreifa geislum sólar á milli árstíða og svæða geti haft svona mikil áhrif, þegar heildarmagnið sem jörðin fær breytist  ekki (amk. ekki fyrr en íshvel myndast og hafísþekja stækkar og speglun frá jörðinni eykst til muna, - en það er önnur saga). Þetta er þannig gjörólíkt auknum gróðurhúsaáhrifum, en aukið geislunarálag vegna aukningar gróðurhúsalofttegunda í lofthjúpnum er allra  árstíða fyrirbæri.

Ástæða þess að ég er með þessa smámunasemi er að nemar nota síðuna þína sem heimild, og það er mikilvægt að ekki sé hægt að misskilja hvað þú ert að segja. Til að losna við þrasara eins og mig þarftu að setja "að sumarlagi á norðurhveli" fyrir framan við sólgeislun  í inngangsmálsgreinunum tveimur.

Annað atriði sem ætti að vekja áhuga þeirra sem hafa áhuga á því hvort við stefnum hægt og bítandi að lokum hlýskeiðs og nýrrar ísaldar eru breytingarnar sem verða í inngeislunarferlunum þegar hjámiðjan verður hverfandi (þ.e. braut jarðar um sólu verður nánast hringlaga). Þegar þetta gerist slökknar nánast á áhrifum framrásar vorpunktarins, þ.e. 22.000 ára sveiflann dettur út, og einungis 40.000 ára sveifla möndulhalla verður eftir. Það ætti að breyta verulega þeirri þvingun sem hefur knúið fram jökulskeið með 100.000 ára millibili í tæp milljón ár.  Auðvita eru kringumstæður þegar  verulega breyttar sökum stóraukins geislunarálags aukinna gróðurhúsaáhrifa.  En það er önnur saga.