Iepriekšējā rakstā "Vai klimats ir briesmās?" varējām novērot klimata temperatūras un ar to saistītās CO2 koncentrācijas atmosfērā palielināšanos pēdējo gadu laikā. Daļa zinātnieku un politiķu bažīgi uzskata, ka to izraisa cilvēku saimnieciskā darbība. Tādēļ esot nepieciešams šīs darbības radīto CO2 un citu gāzu (siltumnīcas efekts) emisiju ierobežot, fosilās enerģijas izmantošanu aizstājot ar atjaunīgiem enerģijas avotiem. Taču noskaidrojām, ka dažādos Zemes vēsturiskos posmos daudzu miljonu gadu laikā šādas temperatūras svārstības bija vērojamas pat daudz plašākā amplitūdā, kad nekādas cilvēku saimnieciskās darbības nebija, jo vēl nebija pašu cilvēku. Līdz ar to secinājām, ka klimata temperatūras izmaiņas izsauc pavisam citi regulāri un neregulāri faktori: zemes ass svārstības un orbītas izmaiņas, zemestrīces un vulkānu darbība, okeānu straumju izmaiņas un citi, varbūt pat zinātnes vēl neatklāti faktori un ar cilvēku radīto atmosfēras piesārņojumu tam mazs sakars.
Savukārt rakstā par klimata izmaiņu mehānismu, kas zināmā mērā atgādina t.s. "vistas un olas" efektu noskaidrojām, ka tā pamatā ir atgriezeniskās saites princips, CO2 un temperatūrai mijiedarbojoties. Nepārtraukti saņemot saules enerģiju, klimata izmaiņas notiek kā pašierosinošs, sevi iniciējošs un uzturošs process, kur cilvēku darbības "blaknes" nav nepieciešamas, nedz arī tās to ietekmē vai ietekmē ļoti nedaudz. Rezultātā Zemes klimata temperatūra it kā viļņojas - vērojamās svārstības ir cikliskas, dažos ģeoloģiskos laika posmos tie izpaužas kā vairāk vai mazāk regulāri Milankoviča cikli, citos vērojamas salīdzinoši straujas vienreizējas izmaiņas lielā amplitūdā (ilustrācija (1).
Ilustrācija 1. Zemes temperatūras izmaiņu vēsture. Avots: What's the Hottest Earth's ever Been? Climate.gov.
Iepriekš atzīmējām, ka, saskaņā ar sistēmiskās atgriezeniskās saites principu, Zemes temperatūra pakļaujas vairāk vai mazāk regulāriem viļņiem jeb cikliem. Taču ilustrācijā 1 varam identificēt tikai vienu šādu periodu Zemes vēsturē - starp apmēram pirms 260-360 miljoniem gadu. Pārējos laika posmos tie drīzāk atgādina haotiskus lēcienus un kritumus, līdzīgi kā asimetriska turbulenta jūras viļņošanās (Ilustrācija 2).
Ilustrācija 2. Avots: Frederique Drullion 2013.
Jūru un okeānu viļņi tiek pētīti, jo tie arī ir viens no faktoriem, kas ietekmē klimatu vai arī atspoguļo ģeoloģiskas un klimatiskas izmaiņas, it īpaši lieli, ar Zemes tektoniskiem procesiem saitītie cunami. Taču šādi pētījumi, pielietojot pat vismūsdienīgākās matemātiskās metodes, pagaidām nedod pietiekami skaidru ainu par viļņu veidošanās dabu [1].
Okeānu un Zemes temperatūras viļņus var salīdzināt tikai tādā nozīmē, ka abos gadījumos tie atspoguļo enerģijas plūsmas, jo jebkuri viļņi jebkurā vidē ir enerģijas nesēji. Ja okeānu viļņi veidojas galvenokārt vēju enerģijas ietekmē, tad kas ietekmē klimata temperatūras regulāros vai neregulāros viļņus? Arī šajā gadījumā tas ir vējš, tikai Saules "vējš" un citas līdzīgas dabas starpzvaigžņu telpas enerģijas plūsmas.
Saules "vēju" rada plazmas (uzlādētu daļiņu lauki) izsviešana no Saules vainaga. Šī plazma ir uzkarsusi līdz līmenim, ka Saules gravitācija to nespēj vairs noturēt. Tā pārvietojas pa Saules magnētiskā lauka līnijām, kas stiepjas radiāli ārpus Saules. Rotējot (reizi 27 dienās) Saule savas magnētiskā lauka līnijas virs tās polārajiem apgabaliem savij lielā rotējošā spirālē, radot pastāvīgu "vēja" plūsmu.
Zemei (tāpat arī Jupiteram) ir savs magnētiskais lauks (magnetosfēra), kas Saules "vēja" lielāko daļu atvirza, liekot tam apliekt mūsu planētas kontūru.
Taču ir periodi, kad Saules aktivitāte pieaug, un tad daļa Saules "vēja" izlaužas cauri Zemes magnētiskā lauka "mūrim", radot īslaicīgas vai ilgstošas izmaiņas Zemes klimatā, ko mēs arī redzam Ilustrācijā 1.
Šāds Saules "iebrukums" Zemes atmosfērā var ilgt salīdzinoši īsu brīdi. Taču tas var izjaukt Zemes tā brīža okeānu u.c. ūdenstilpju siltuma un atmosfēras gāzu koncentrācijas līdzsvaru. Tas atjaunosies, tikai jau citā statiskā vai mainīgā līmenī, kuru regulēs rakstā "Klimats: vistas vai olas efekts" aprakstītās atgriezeniskās saites.
Saules magnētiskais lauks ir daudz intensīvāks un aptver daudz plašāku telpu par Saules planetāro sistēmu, tas to aizsargā arī no starpzvaigžņu (interstelārā) "vēja" plūsmām [2]. Taču enerģētiskie "iebrukumi" iespējami arī no turienes un, kombinācijā ar pašas Saules vētrām var radīt dramatisku enerģētisko turbulenci Zemes temperatūras režīmā.
Ilustrācija 3. Saules "vējš". Avots: Space Technology 5. NASA.gov
Citiem vārdiem, visu šo līmeņu (Saules, starpplanetāro un starpzvaigžņu) magnētiskajiem laukiem un uzlādēto elementārdaļiņu (elektroni, protoni u.c.) "vēju" plūsmām mijiedarbojoties, rodas turbulenta enerģētiskā Visuma telpa, kas "viļņojas" līdzīgi kā jūras vai okeāna ūdens virsma stipra vēja brāzmās.
Visuma mērogos šādi periodi, citam citu nomainot, var ilgt miljoniem gadu. Izmaiņas Saules aktivitātē, tajā skaitā "vēja" uztveršana un reģistrēšana ar zinātniskām ierīcēm, sākās tikai 20. gadsimta vidū, uzsākoties kosmiskajiem lidojumiem. Tā rezultātā izdevies identificēt periodiskus Saules aktivitātes 11 gadu ciklus, kas rada izmaiņas Saules "vēja" viļņu raksturā. Taču par senāk mūs aptverošā visuma "meteoroloģiskajiem" apstākļiem mēs varam spriest tikai pastarpināti - pēc polārās ledus segas un šļūdoņu slāņu pētījumiem. Dažādi slāņi satur atšķirīgu atmosfēras gāzu koncentrāciju, kas liecina par temperatūras līmeni attiecīgajā periodā [3].
Līdzīgi dati tiek iegūti, pētot okeānu, ezeru un citu ūdenstilpju sedimentu [4], kā arī īpašos apstākļos saglabājušos senu koku gredzenus [5]. Visu šo datu hronoloģiskās rekonstrukcijas ceļā arī nonākam pie Ilustrācijā 1 redzamās Zemes temperatūras režīma.
Skatot rakstos "Vai Zemes klimats ir briesmās" un "Vistas un olas efekts" un šeit aprakstīto redzam, ka Zemes klimata izmaiņas vēsturiski un mūsdienās atkarīgas no plašas kosmisko un pašas Zemes ģeoloģijas mainīgu faktoru un to kombināciju gammas. Tādēļ pašreiz novērojamo klimata sakaršanu nevar reducēt tikai uz cilvēku radīto siltumnīcu efekta gāzu emisijas ietekmi, kas pārējo šeit aprakstīto faktoru kopumā visdrīzāk ir nenozīmīga. Taču dārgu, kapitālietilpīgu "zaļā kursa" projektu īstenošana, t.sk. fosilās enerģijas aizstāšana ar nestabiliem atjaunīgās enerģijas avotiem, gan var būt smags slogs valsts ekonomikai, dabīgos klimatiskos procesus patiesībā nekādi neietekmējot.
Uldis Osis, ekonomikas doktors, profesors, LZA korespondētājloceklis
18.09.2023.
[1] Fredericue Drullion. Asymptotic Multi-Layer Analysis of Wind Over Unsteady Monochromatic Surface Waves. Journal of Engineering Mathematics. December 2013.
[2] Space Technology 5. NASA. https://www.jpl.nasa.gov/nmp/st5/SCIENCE/solarwind.html#:~:text=The%20solar%20wind%20is%20created,lines%20that%20extend%20radially%20outward.
[3] Ice Core Basics. Antarctic Glaciers.
[4] Peter Schlosser and Gisela Winckler. Noble Gases in Ocean Waters and Sediments. Columbia University.
[5] Jacoby, G. C. (1997). Tree rings, carbon dioxide, and climatic change. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 94(16), 8350-8353. https://doi.org/10.1073/pnas.94.16.8350