Kas ir dabiskās klimata pārmaiņas?

Lai gan zinātnieki ir reģistrējuši klimata pārmaiņas kopš 1800. gadiem, iepriekšējās laikapstākļu atšķirības ir jāizlasa no mutvārdu vēstures, rakstiskiem dokumentiem un arheoloģiskiem pierādījumiem. Zinātnieki bieži izmanto ledājus kā pagātnes dabisko klimata pārmaiņu objektīvu, datējot ledāja progresēšanu, norādot uz aukstuma periodu vai atkāpjoties, norādot uz karstuma periodu. Ledus serdes paraugi arī atklāj senos laikapstākļus, sniedzot informāciju par oglekļa dioksīda daudzumu, kas attiecīgajā laikā atradās atmosfērā. Augu, dzīvnieku, kukaiņu un ziedputekšņu fosilijas var izmantot arī klimata ciklu noteikšanai, jo noteiktas sugas izdzīvo dažādos apstākļos. Šie pierādījumi norāda uz klimata ciklu, ko raksturo ledus laikmeti un siltuma periodi, kas sniedzas tālu aizvēsturiskos laikos.

Viens no nozīmīgiem dabisko klimata pārmaiņu iemesliem ir plātņu tektonika un kontinentālā novirze. Tieši zem okeāna un kontinentālās garozas jeb Zemes daļas, ko cilvēki var redzēt, atrodas stingrs Zemes slānis, ko sauc par litosfēru. Litosfēra ir sadalīta plāksnēs, kas pārvietojas pa dziļāku, karstāku un šķidrāku slāni. Šīs plāksnes izraisa zemes masas pārstrukturēšanu, jo īpaši pie robežām, kur plāksnes var slīpēt, izraisot zemestrīces, attālināties viena no otras, izraisot zemestrīces un ģeotermālos punktus, vai saduroties ar citu, izraisot zemestrīces, kalnu grēdas, vulkānus un okeāna tranšejas. Šī pārstrukturēšana pārvieto sauszemes masas no viena pasaules reģiona uz citu, maina vēja un okeāna straumes, kā arī rada vulkānus — visus faktorus, kas var izraisīt reģionālas vai globālas dabiskas klimata pārmaiņas.

Vulkānu izvirdumi rada atvēsinošu efektu uz Zemi. Vulkānam izvirdoties, tas atmosfērā izspiež pelnus un sēra dioksīdu. Šis materiāls atmosfērā rada segu, kas vēja kustības rezultātā tiek izplatīts visā pasaulē. Pelni un sēra dioksīds neļauj saules gaismai iekļūt atmosfērā un sasildīt Zemi. Bez šīs saules gaismas Zeme sāk atdzist.

Tas atšķiras no siltumnīcefekta gāzēm, piemēram, oglekļa dioksīda, kas brīvi ļauj saules gaismai iziet cauri atmosfērai uz Zemes virsmu, bet bloķē gaismas virzību atpakaļ uz kosmosu, radot sasilšanas efektu. Cilvēka darbības ir izraisījušas oglekļa dioksīda emisiju pieaugumu un samazinājušās Zemes spējas noņemt oglekļa dioksīdu no atmosfēras.

Zemes stāvokļa pret Sauli izmaiņu kopējā ietekme arī veicina dabiskās klimata pārmaiņas. Gada laikā Zeme maina slīpumu tā, lai tās ziemeļu gals būtu pret Sauli aptuveni pusi gada un dienvidu gals ir pret Sauli, kas izraisa sezonālas klimata izmaiņas. Ass jeb līnija, pa kuru Zeme sasver un griežas, laika gaitā arī ļoti nedaudz mainās, lai daži Zemes apgabali būtu pakļauti tiešākam saules staram nekā citi. Turklāt Zemes orbīta mainās visu gadu, tā ka dažos gada punktos tā atrodas tuvāk Saulei un tās siltumam nekā citos.

Termohalīna cirkulācija Zemes okeānos, kas pazīstama arī kā okeāna konveijera lente, ietekmē arī dabiskās klimata pārmaiņas. Parasti termohalīna cirkulācija ir dziļas okeāna straumes, kas pārnes siltumu uz dažādām pasaules daļām. Šo procesu lielā mērā virza nevienlīdzīgas blīvu un mazāk blīvu masas, kas cenšas sevi stabilizēt. Izmaiņas šajā cirkulācijā maina siltuma sadalījumu pa Zemi un to, cik daudz oglekļa dioksīda okeāns spēj izvadīt no atmosfēras.