Alte Bauern haben uns vor Gletschern bewahrt, aber das Klima der Erde grundlegend verändert

Anonim

Vor Jahrtausenden rodeten alte Bauern Land, um Weizen und Mais, Kartoffeln und Kürbis zu pflanzen. Sie überschwemmten Felder, um Reis anzubauen. Sie begannen Vieh zu züchten. Und ohne es zu wissen, haben sie das Klima der Erde grundlegend verändert.

Eine Studie, die in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht wurde, liefert neue Beweise dafür, dass alte landwirtschaftliche Praktiken zu einem Anstieg der atmosphärischen Emissionen der Wärme speichernden Gase Kohlendioxid und Methan geführt haben - ein Anstieg, der sich im Gegensatz zu dem Trend zu jeder anderen Zeit auf der Erde fortgesetzt hat geologische Geschichte.

Es zeigt auch, dass ohne diesen menschlichen Einfluss, zu Beginn der industriellen Revolution, der Planet wahrscheinlich auf eine neue Eiszeit hinausgegangen wäre.

"Ohne die frühe Landwirtschaft wäre das Klima der Erde heute deutlich kühler", sagt Leitautor Stephen Vavrus, leitender Wissenschaftler am Nelson-Institut für Umweltstudien an der Universität Wisconsin-Madison für Klimaforschung. "Die alten Wurzeln der Landwirtschaft haben genug Kohlendioxid und Methan produziert, um die Umwelt zu beeinflussen."

Die Ergebnisse basieren auf einem ausgeklügelten Klimamodell, das unsere aktuelle geologische Zeitperiode, das Holozän, mit einer ähnlichen Periode vor 800.000 Jahren verglichen hat. Sie zeigen, dass die frühere Periode, genannt MIS19, global bereits 2, 3 Grad Fahrenheit (1, 3 Grad Celsius) kühler war als die entsprechende Zeit im Holozän um das Jahr 1850. Dieser Effekt wäre in der Arktis ausgeprägter gewesen, wo das Modell Temperaturen zeigt 9 bis 11 Grad Fahrenheit kälter.

Mithilfe von Klimarekonstruktionen auf der Basis von Eiskerndaten zeigte das Modell auch, dass MIS19 und das Holozän mit ähnlichen Kohlendioxid- und Methankonzentrationen begannen, während MIS19 insgesamt einen stetigen Rückgang beider Treibhausgase verzeichnete, während das Holozän vor 5000 Jahren die Spitzenkonzentration umkehrte der beiden Gase bis 1850. Die Forscher haben das Modell zu Beginn der industriellen Revolution absichtlich abgeschnitten, als die Quellen der Treibhausgasemissionen viel zahlreicher wurden.

Für den größten Teil der 4, 5 Milliarden Jahre umfassenden Geschichte der Erde wurde ihr Klima weitgehend durch ein natürliches Phänomen bestimmt, das als Milankovitch-Zyklen bekannt ist, periodische Veränderungen der Form der Umlaufbahn der Erde um die Sonne - die von kreisförmiger zu elliptischer verläuft - und den Weg Die Erde wackelt und neigt sich um ihre Achse.

Astronomen können diese Zyklen mit Genauigkeit berechnen und sie können auch in den geologischen und paläoökologischen Aufzeichnungen beobachtet werden. Die Zyklen beeinflussen, wo sich Sonnenlicht auf dem Planeten verteilt, was zu kalten Eiszeiten oder Eiszeiten sowie wärmeren Zwischeneiszeiten führt. Die letzte Eiszeit endete vor etwa 12.000 Jahren und die Erde war seither im Holozän, einer Interglazialzeit. Das Holozän und MIS19 haben ähnliche Milankovitch-Zykluseigenschaften.

Alle anderen Interglazialperioden, die Wissenschaftler untersucht haben, einschließlich MIS19, beginnen mit höheren Kohlendioxid- und Methanwerten, die über Jahrtausende allmählich abnehmen und zu kühleren Bedingungen auf der Erde führen. Letztendlich kühlen die Bedingungen bis zu einem Punkt ab, an dem die Vereisung beginnt.

Vor 15 Jahren untersuchte Co-Autor William Ruddiman, emeritierter Paläoklimatologe an der Universität von Virginia, Methan und Kohlendioxid, die im Eis der Antarktis zurückgeblieben waren, als er Zehntausende von Jahren beobachtete, als er etwas Ungewöhnliches beobachtete.

"Ich habe festgestellt, dass die Methankonzentration vor etwa 10.000 Jahren abnahm und dann vor 5.000 Jahren umgekehrt wurde. Ich habe auch festgestellt, dass Kohlendioxid vor etwa 10.000 Jahren abnahm und dann vor etwa 7.000 Jahren seine Richtung änderte", sagt Ruddiman. "Es hat mich darauf aufmerksam gemacht, dass diese Interglaziation etwas Seltsames an sich hat … die einzige Erklärung, die mir einfallen könnte, ist die frühe Landwirtschaft, die Treibhausgase in die Atmosphäre bringt und das war der Anfang von allem."

Ruddiman nannte dies die Early Anthropogenic Hypothesis und eine Anzahl von Studien, die in letzter Zeit auf ihre Plausibilität hindeuten, wurde veröffentlicht. Sie dokumentieren die großflächige Entwaldung in Europa vor etwa 6000 Jahren, das Aufkommen großer Bauernsiedlungen in China vor 7000 Jahren und die Verbreitung von Reisfeldern - robusten Methanquellen - in ganz Nordostasien vor 5000 Jahren.

Ruddiman und andere haben ebenfalls daran gearbeitet, die Hypothese zu testen. Er hat viele Jahre mit Vavrus, einem Experten für Klimamodellierung, zusammengearbeitet und ihre neueste Studie hat das Modell 4 des Gemeinschaftsklimasystems verwendet, um zu simulieren, was im Holozän passiert wäre, wenn nicht für die menschliche Landwirtschaft. Es bietet eine höhere Auflösung als Klimamodelle, die das Team zuvor verwendet hat, und bietet neue Einblicke in die physikalischen Prozesse, die der Vereisung zugrunde liegen.

Zum Beispiel begann in einer Simulation von MIS19 die Vereisung mit starker Abkühlung in der Arktis und der anschließenden Ausdehnung des Meereises und der ganzjährigen Schneedecke. Das Modell zeigte diesen Anfang in einem Gebiet, das als kanadisches Archipel bekannt ist, zu dem Baffin Island gehört, wo die Sommertemperatur um mehr als 5 Grad Celsius sank.

"Dies stimmt mit geologischen Belegen überein", sagt Vavrus.

Heute erwärmt sich die Arktis. Aber bevor wir alte Bauern loben, weil sie eine globale Abkühlung verhindert haben, warnen Vavrus und Ruddiman, dass diese grundlegende Veränderung unseres globalen Klimazyklus Neuland ist.

"Die Leute sagen (unsere Arbeit) sendet die falsche Botschaft, aber die Wissenschaft bringt Sie dorthin, wo Sie hinkommt", sagt Vavrus. "Die Dinge sind jetzt so weit weg, die letzten 2000 Jahre waren so außerhalb der natürlichen Grenzen, wir sind so weit jenseits des Natürlichen."

Die Realität ist, wir wissen nicht, was als nächstes passiert. Und Gletscher sind lange Zeit die vorherrschende Süßwasserquelle der Erde.

"Es gibt in der Gemeinschaft der Klimaforscher eine recht gute Übereinstimmung, dass wir die nächste Eiszeit für die lange, absehbare Zukunft gestoppt haben, denn selbst wenn wir aufgehört hätten, Kohlendioxid in die Atmosphäre zu bringen, würden wir jetzt verweilen", sagt Ruddiman. "Die phänomenale Tatsache ist, dass wir vielleicht den großen Zyklus des Erdklimas gestoppt haben und wir in einem wärmeren und wärmeren und wärmeren Interglazial stecken."

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