Milankoviĉ-cikloj

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Saltu al: navigado, serĉo
Pasintecaj kaj estontecaj Milankoviĉ-cikloj. VSOP eblas prognozi tre precize pasintecajn kaj estontecajn orbitajn parametrojn. Ĝi bildigas la variadojn de: aksa dekliniĝo (bluo); orbita ekscentreco (verdo); perihelia longo (purpuro); precesia indico (ruĝo), kiu kune kun dekliniĝo kontrolas la sezonan ciklon de la sunradiado.[1] – Kalkulita taga averaĝa sunradiado ĉe la supro de la atmosfero (nigro), je la tago de la somera solstico ĉe latitudo de 65º N. – Bentaj foraminiferoj (malluma ruĝo) kaj – Glacikerno de la Vostok-Stacio (malluma verdo), montras dun malsamajn indikilojn de pasinteca tutmonda marnivelo kaj temperaturo, devenitaj de oceanaj sedimentoj kaj antarkta glacio respektive. La vertikala griza linio montras nunan tempon, je 2 kilojaroj A.D (jaro 2000).

Milankoviĉ-cikloj (Milanković- se oni konservas la originalan literumon en serba lingvo; aŭ Milankovitch- laŭ la angla transskribado de la nomo) priskribas la kolektivan efikojn de la ŝanĝoj en la teraj movadoj sur ĝia klimato. Ili estis nomitaj laŭ la serba terfizikisto kaj astroscientisto Milutin Milanković, kiu en la 1920 teoriigis ke la variadoj en la ekscentreco, la aksa dekliniĝo kaj la precesio de la tera orbito forte influas la klimatajn skemojn sur la Tero, tra orbita devigo.

Priskribo[redakti | redakti fonton]

La tera akso kompletigas unun plenan precesian ciklon proksimume ĉiu 26.000 jaroj. Samtempe, la elipsa orbito rotacias pli malrapide. La efekto kombinita de tiuj du precesioj produktas ciklon da 21.000 jaroj inter la astronomiaj sezonoj kaj la orbito.

Krome, la aksa dekliniĝo (angulo inter la turna akso de la Tero kaj la ortanto al la ebeno de ĝia orbito) oscilas inter 22,1 kaj 24,5 gradoj, en cikloj da 41.000 jaroj. Ĝi estas nuntempe 23,44 gradojn, kaj malkreskas po ĉirkaŭ 0,013° en jarcento.

Fine, la ekscentreco de la tera orbito varias inter 0,000055 kaj 0,0679. La komponantoj de tiu orbita variado sekvas ciklajn padronojn kun malsamaj periodoj kiuj iras de 96.000 al 413.000 jaroj, kaj kiuj kolektive kombiniĝas lakse en cikloj da 100.000 jaroj.

Joseph Adhemar, James Croll kaj aliaj sciencistoj jam antaŭenigis similajn astrosciencajn teoriojn en la 19-a jarcento, sed la konfirmo estadis malfacila pro la manko de fidinde datita evidenteco kaj dubojn pri kiuj precizaj periodoj estis gravaj. Nuntempe, la studo de teraj materialoj kiuj estis senŝanĝaj dum jarmiloj ebligas scii la historion de la tera klimato. Datadaj studoj de antarktaj glacikernoj, per analizo de la proporcio inter oksigeno kaj nitrogeno en aeraj vezikoj kaptitaj en la glacio –kiuj ŝajnas respondi rekte al la loka sunradiado–, konkludis ke la klimata respondo dokumentita en la glacikernoj estis pelita de la norda duonsfera sunradiado kiel la Milankoviĉ-hipotezo proponis.[2] Analizo de profundaj oceanaj specimenoj kaj influega scienca referaĵo de Hays, Imbrie kaj Shackleton[3] provizas aldonan subtenon al la Milankoviĉ-hipotezo per fizikaj artefaktoj. Tamen, ekzistas ankoraŭ kelkaj observadoj ke la hipotezo ne plene kialigas.

Problemoj[redakti | redakti fonton]

Ĉar la observitaj periodecoj de la klimato konformas tre bone al la orbitalaj periodoj, la orbitala teorio havas vastan subtenon. Tamen, ekzistas pluraj malfacilaĵoj por akordigi la teorion kaj la observadoj.

La problemo de la 100.000 jaroj[redakti | redakti fonton]

La teorio sugestas ke la ekscentrecaj variadoj havas signife malpli efikon sur la suna devigo ol la precesio aŭ la dekliniĝo, kaj konsekvence ĝi devus produkti la plejn malfortan efikojn sur la klimato.[4] Milanković kredis ke malpliigita somera sunradiado en la nordaj altaj latitudoj estis la domina faktoro kondukanta al la glaciiĝo, kaj li deduktis cliklojn da 41.000 jaroj por la glaciperiodoj.[5] Tamen, postaj esploroj[6][7][8] montris ke la glaciiĝojn ciklojn de la Kvaternara glaciepoko dum la lasta miliono de jaroj sekvis periodojn de 100.000 jaroj, kiuj akordigas la ekscentrecajn ciklojn.

Variadoj de la glaciiĝa frekvenco, kurbojn determinitajn de oceanaj sedimentoj. Antaŭ ĉirkaŭ 1 miliono de jaroj, la glaciiĝaj cikloj da 41 kilojaroj (ka) ŝanĝis al cikloj da 100 Kilojaroj.

Pluraj eksplikoj por ĉi tiu malkonsento estis proponitaj, inkluzive frekvenca modulado[9] aŭ diversaj retrokupladoj (de karbona duoksido, kosma radiado, aŭ glacitavolo dinamiko). Kelkaj modeloj povas reprodukti la ciklojn de 100.000 jaroj kiel rezulto de ne-linearaj interagoj inter malgrandaj ŝanĝoj en la tera orbito kaj internaj osciladoj de la klimata sistemo.[10][11]

Jung-Eun Lee, de la Brown University, proponas ke la precesio ŝanĝas la kvanton de energio kiun la Tero absorbas, ĉar la granda kapablo de la suda duonsfero por kreskigi glacion reflektas pli energion for de la Tero. Plie, Lee diras, "precesio gravas nur kiam ekscentreco estas granda. Jen kial ni vidas cliklojn da 100.000 jaroj pli fortajn ol la cliklojn da 21.000 jaroj".[12][13]

Iuj asertis ke la longo de la klimato registro estas nesufiĉa por establi statistike-signifan rilaton inter klimato kaj ekscentrecaj variadoj.[14]

La problemo de la transpaso[redakti | redakti fonton]

Fakte, dum la unua fazo de la nuna Kvaternara glaciepoko, klimataj cikloj tute kongruis al la dekliniĝa ciklo da 41.000 jaroj. Post antaŭ 1 miliono da jaroj, la klimataj cikloj ŝanĝis al la clikloj da 100.000 jaroj pelitaj de la ekscentreco. La problemo de la transpaso rilatas al la bezono de klarigi kio ŝanĝiĝis tiam, antaŭ 1 miliono de jaroj.

La problemo de la Stadio 5-a[redakti | redakti fonton]

420.000 jaroj de glacikernaj datumoj de la Vostok-Stacio en Antarkta

Profundmaraj specimenoj montras ke la mara izotopa Stadio 5-a komencis antaŭ 130.000 jaroj, kiam estas 10,000 jaroj antaŭ la suna devigo ke la Milankoviĉ hipotezo antaŭdiras. (Tio ankaŭ estas konata kiel la kaŭzeca problemo, ĉar la efekto antaŭas la supozajn kaŭzon.)

La efekto superas la kaŭzon[redakti | redakti fonton]

Observoj de artefaktoj montras ke la variado en la tera klimato estas multe pli intensa ol la variado en la intenseco de la suna radiado kalkulita kiel rezulto de la orbita devigo. La ekspliko povas esti la malsamaj efikoj de la sunradiado sur diversaj partoj de la planedo. Kelkaj internaj karakteristikoj de la klimataj sistemoj povas kaŭzi amplifikon (pozitivan retrokupladon) kaj atenuadon (negativan retrokupladon).

La problemo de la malforkiĝita pinto[redakti | redakti fonton]

La problemo de la malforkiĝita pinto rilatas al la fakto ke la ekscentreco havas malkonfuzajn variadojn je periodoj de 95.000 jaroj kaj de 125.000 jaroj. Sufiĉe longa kaj bone datita rekordo de la klimataj ŝanĝoj devus povi solvi ambaŭ frekvencojn.[15] Tamen, kelkaj esploristoj interpretas ke la klimataj registroj de la lasta miliono da jaroj montras nur ununuran spektran pinton je periodeco de 100.000 jaroj.[16]

Pasinteca kaj estonteca stato[redakti | redakti fonton]

Pasinteco kaj estonteco de la taga averaĝa sunradiado ĉe la supro de la atmosfero je la tago de la somera solstico, ĉe latitudo 65º N. La verda kurbo premisas ekscentrecon fiksitan en 0. La ruĝa kurbo uzas la faktan (antaŭditan) valoron de e. La blua punkto priskribas la nunajn kondiĉojn, je 2 kilojaroj A.D.

Nuntempe, la perihelio okazas dum la suda somero kaj la apohelio dum la suda vintro. Tiel, la sezonoj en la suda duonsfero devus esti pli ekstremaj ol la sezonoj en la norda duonsfero. La relative malalta ekscentreco de la nuna orbito kaŭzas 6.8% diferencon en la kvanto de sunradiado dum la somero inter la du duonsferoj.

La orbitalaj variadoj estas antaŭvideblaj,[17] do ajna modelo kiu rilatigas la orbitalajn variadojn al la klimato povas esti ekszekvita por antaŭdiri la estontecan klimaton. Tamen, la meĥanismo per kiu la orbita devigo influas la klimaton ne estas bone komprenita; kaj la homa aktiveco (antropogenaj efektoj) povas ankaŭ influi la klimaton. En la plej rimarkinda antropogena ekzemplo, la orbita devigo –pelita de la Milankoviĉ-cikloj– estis en malvarmiĝanta fazo dum miloj de jaroj, sed tiu malvarmiĝa tendenco estis inversigita en la 20-a kaj la 21-a jarcentoj, pro varmiĝo kaŭzita de la pliigitaj antropogenaj emisioj de forcejaj gasoj.[18]

La kvanto de sunradiado en la Norda Duonglobo ĉe 65° N ŝajnas esti rilatigita kun okazaĵo de glaciiĝoj. Astroscienciaj kalkuloj montras ke la somera sunradiado ĉe 65° N devus pliiĝi laŭgrade dum la proksimaj 25.000 jaroj.[19] Dum la proksimaj 100.000 jaroj, la orbita ekscentreco estos malalta ol la aktuala valoro. La ŝanĝoj en la somera sunradiado ĉe la norda duonsfero estos regitaj de la ŝanĝoj en aksa dekliniĝo ε. Neniu malpliiĝo en la somera sunradiado ĉe 65° N, sufiĉa por kaŭzi glaciperiodo, estas atendita dum la proksimaj 50.000 jaroj.

Studo de Imbrie kaj Imbrie, ofte citata, konkludis ke "Se oni ignoras la antropogenajn kaj aliajn eblajn fontojn de variado agantajn je cliklaj frekvencoj pli altaj ol 19.000 jaroj, ĉi tiu modelo antaŭdiras ke la longdaŭranta malvarmiĝa tendenco kiu komencis antaŭ 6.000 jaroj daŭrigos dum la proksimaj 23.000 jaroj".[20]  Tamen, pli freŝaj studoj sugestas ke la nuna varma klimato povas daŭri alian 50.000 jarojn..[21][22]

Efikojn preter la Tero[redakti | redakti fonton]

Oni estas eltrovinta ke aliaj planedoj en la Sunsistemo havas Milankoviĉ-ciklojn. Plejparte, tiuj cikloj ne estas tiel intensaj aŭ kompleksaj kiel la tera cikloj, sed ili havas tutmondan geosciencan efikon sur la movado de moveblaj solidoj kiel akvo, nitrogenaj glacioj aŭ hidrokarbonaj lagoj. La konataj koncernitaj planedoj estas:

Marso

La etendo de la Marsaj polusaj glacikovroj varias pro orbita malstabileco rilata al latenta Milankoviĉ-ciklo.[23][24][25]

Titano (luno de Saturno)

Titano havas ciklon da 60,000-jaroj kiu ŝanĝas la lokon de la metanaj lagoj.[26][27]

Tritono (luno de Neptuno)

Tritono havas variadon similan al Titano kun respekto al migrado de solidaj nitrogenaj deponaĵoj super longaj tempaj skvamoj.[28][29]

Eksterplanedoj

Sciencistoj studintaj, per komputilaj modeloj, pli ekstremajn aksajn dekliniĝojn ol la Tero iam spertas, konkludis ke la klimataj ekstremoj je trea dekliniĝo estus speciale minacoj al progresintaj vivoformoj kiel tiuj sur la Tero. Ili rimarkis ke la trea dekliniĝo verŝajne ne steriligus planedon plene, sed malfaciligus la aperon de varmsangaj landaj organismoj.[30]

Vidu ankaŭ[redakti | redakti fonton]

Referencoj[redakti | redakti fonton]

  1. Karney, Kevin. "Variation in the Equation of Time" (PDF).
  2. Kawamura et al., Nature, 23 August 2007, vol 448, pp 912–917.
  3. Hays, J. D.; Imbrie, J.; Shackleton, N. J. (1976). "Variations in the Earth's Orbit: Pacemaker of the Ice Ages". Science194 (4270): 1121–1132. doi:10.1126/science.194.4270.1121PMID 17790893.
  4. MILANKOVITCH, Milutin. (1998) Canon of Insolation and the Ice Age Problem. Belgrade: Zavod za Udz̆benike i Nastavna Sredstva. ISBN 86-17-06619-9.
  5. Imbrie and Imbrie; Ice Ages, solving the mystery, p 158
  6. Imbrie, Hays, Shackleton Science 1976
  7. Shackleton, Berger, Peltier An alternative astronomical calibration of the lower Pleistocene timescale based on ODP Site 677 Trans Roy Soc Edinb 1990
  8. Insolation-driven 100,000-year glacial cycles and hysteresis of ice-sheet volume Ayako Abe-Ouchi et al Nature 500 2013
  9. Rial, J.A. (October 2003), "Earth's orbital Eccentricity and the rhythm of the Pleistocene ice ages: the concealed pacemaker", Global and Planetary Change 41 (2): 81–93, doi:10.1016/j.gloplacha.2003.10.003, archived from the original on 2011-07-20, https://web.archive.org/web/20110720092801/http://www.geolab.unc.edu/faculty/rial/GPCRial2.pdf 
  10. (1994) “Cryothermodynamics: the chaotic dynamics of paleoclimate”, Physica D 77 (1–3), p. 130–159. doi:10.1016/0167-2789(94)90131-7. 
  11. (2000) “Sea ice as the glacial cycles' climate switch: Role of seasonal and orbital forcing”, Paleoceanography 15 (6), p. 605–615. doi:10.1029/1999PA000461. 
  12. Kevin Stacey (2017-01-26)Earth's orbital variations and sea ice synch glacial periods. m.phys.org.
  13. (1 January 2017) “Hemispheric sea ice distribution sets the glacial tempo”, Geophys. Res. Lett., p. 2016GL071307. doi:10.1002/2016GL071307. 
  14. (2004) “Quantitative estimate of the Milankovitch-forced contribution to observed Quaternary climate change”, Quaternary Science Reviews 23 (9–10), p. 1001–12. doi:10.1016/j.quascirev.2004.02.014. 
  15. (April 2001) “Climate response to orbital forcing across the Oligocene-Miocene boundary”, Science 292 (5515), p. 27–48. doi:10.1126/science.1058288. 
  16. Nonlinear coupling between 100 ka periodicity of the paleoclimate records in loess and periodicities of precession and semi-precession. ProQuest.
  17. (2003) “Successive Refinements in Long-Term Integrations of Planetary Orbits”, The Astrophysical Journal (PDF) 592, p. 620–630. doi:10.1086/375560. 
  18. (2009) “Recent Warming Reverses Long-Term Arctic Cooling”, Science 325 (5945), p. 1236–1239. doi:10.1126/science.1173983. 
  19. NOAA Paleoclimatology Program – Orbital Variations and Milankovitch Theory.
  20. (1980) “Modeling the Climatic Response to Orbital Variations”, Science 207 (4434), p. 943–953. doi:10.1126/science.207.4434.943. 
  21. (2002) “Climate: An exceptionally long interglacial ahead?”, Science 297 (5585), p. 1287–8. doi:10.1126/science.1076120. 
  22. (2016) “Critical insolation–CO2 relation for diagnosing past and future glacial inception”, Nature 529, p. 200–203. doi:10.1038/nature16494. 
  23. {{{Titolo}}}”. doi:10.1029/2008gl034954.  
  24. “{{{Titolo}}}”. doi:10.1029/2008GL034954.  
  25. 3.5 Modeling Milankovitch cycles on Mars (2010 – 90; Annual Symp Planet Atmos). Confex.
  26. Hydrocarbon lakes on Titan – Alex Hayes (SETI Talks). YouTube.
  27. Nicholos Wethington (30 November 2009)Lake Asymmetry on Titan Explained.
  28. Sun Blamed for Warming of Earth and Other Worlds. LiveScience.com.
  29. Matt McIrvin's Steam-Operated World of Yesteryear – Warming on other planets.
  30. {{{Titolo}}}”. doi:10.1017/s1473550402001064.