Dünya’nın İklim Dinamikleri

Dünya’nın uzun dönem yaşam koşullarını belirleyen iklimler yeryüzünde farklı dönemlerin yaşanmasına neden oluyor. Bu dönemlerden biri de sonuncusu yaklaşık 12.000 yıl önce sona eren Buzul Çağı. Peki ama yeryüzünde büyük değişikliklere neden olan iklim değişimlerinin sebebi ne?

Güneş’ten Dünya’ya ulaşan enerji miktarının azalması sonucu Dünya’nın ortalama sıcaklığının azaldığı ve buzulların yeryüzünün büyük bölümünü kapladığı dönem Buzul Çağı olarak isimlendirilir.

Güneş'ten Dünya’ya ulaşan enerji miktarının değişmesinin üç önemli sebebi vardır: Dünya’nın yörüngesinin elips şeklinde olması, Dünya’nın eksen eğikliği ve devinim (presesyon) hareketi.

Yörüngenin Elips Şeklinde Olması

NASA/JPL-Caltech

Dünya’nın Güneş etrafında hareket ettiği yörüngesi tam olarak dairesel değildir. Dünya’nın Güneş’e en yakın olduğu zaman aralarındaki mesafe yaklaşık 147 milyon kilometreyken, en uzak olduğu zaman 152 milyon kilometredir. Bir gök cisminin yörüngesinin daire şeklinden ne kadar uzak olduğu dış merkezlik değeriyle verilir.

Eksen Eğikliği

NASA/JPL-Caltech

Eksen eğikliği, bir gezegenin dönme ekseni ile yörünge normali (yörünge düzlemine dik olan doğru) arasındaki açıdır. Dünya’nın eksen eğikliği yaklaşık 23,4 derecedir. Bu değer yaklaşık 41.000 yıllık döngülerle 22,1-24,5 derece arasında değişir.

Devinim

NASA/JPL-Caltech

Devinim hareketini bir topacın kendi etrafında dönerken yaptığı yalpalama hareketine benzetebiliriz. Bu hareket nedeniyle Dünya’nın dönme ekseni yaklaşık 25.771 yılda bir tam bir tur atarak daire çizer. Dünya’nın şeklinin tam bir küre olmamasının yanı sıra Dünya’nın Güneş ve Ay arasındaki kütle çekimi etkileşimleri nedeniyle devinim hareketi ortaya çıkar.

Güneş’ten Dünya’ya ulaşan enerji miktarının değişmesine neden olan bu etkiler, ilk defa Milutin Milankoviç tarafından yaklaşık 100 yıl önce ortaya konduğu için, Milankoviç döngüleri olarak isimlendiriliyor.

Yapılan araştırmalar Buzul Çağı’nın yaklaşık olarak her 100.000 yılda bir yaşandığını gösteriyor. Bilim insanları ise son Milankoviç döngülerinin periyodu ile Dünya’nın iklimi arasındaki ilişkiyi belirlemeye çalışıyor.

Mamutlar Son Buzul Çağı’nda yaşamış canlılardandı.

Dünya’nın Geçmişteki İklimi Hakkında Nasıl Bilgi Sahibi Olabiliyoruz?

Dünya’nın geçmişte nasıl bir iklime sahip olduğunu anlamak için bilim insanlarının kullandıkları yöntemlerden biri, delikliler (Foraminifera) olarak adlandırılan tek hücreli canlıların fosillerini incelemek. Okyanuslarda yaşayan bu canlılar, kabuklu yapılarından dolayı fosil araştırmalarında kullanılır. Deliklilerin kabukları fosilleşerek okyanus tabanındaki katmanlar arasında milyonlarca yıl boyunc saklanır. Bilim insanları deliklilerin kabuklarındaki karbon ve oksijenin izotoplarını analiz ederek küresel karbon döngüsünde, deniz suyu sıcaklığında ve deniz suyunun tuzluluk oranında iklim koşullarından kaynaklanan değişimler hakkında bilgi sahibi olabilir.

Delikliler sadece mikroskop yardımıyla görülebilen tek hücreli bir canlı türüdür.

Sonuçları eylül ayında Science dergisinde yayımlanan araştırmada ise bilim insanları 66 milyon yıl önce başlayan ve günümüze kadar devam eden Senozoik Zaman’da Dünya’nın iklim koşullarındaki değişimleri inceledi. Araştırma sonuçları Senozoik Zaman’da her biri milyonlarca yıl sürebilen dört farklı iklim koşulu  -sıcak, ılıman, soğuk ve buz iklim koşulları- döneminin görüldüğünü ortaya koydu. Dünya’da hangi iklim koşulunun hâkim olduğu atmosferdeki karbondioksit oranı ve kutuplardaki buzul miktarı değerlendirilerek belirlendi.

56-47 milyon yıl önce devam eden sıcak iklim koşulları döneminde Dünya’nın ortalama sıcaklığı bugün olduğundan 10℃ daha yüksekti. 66-56 milyon yıl önce ve 47-34 milyon yıl önce hâkim olan ılıman iklim koşulları döneminde Dünya’nın ortalama sıcaklığı bugün olduğundan 5℃ daha yüksekti. Soğuk iklim koşulları 34 milyon yıl önce hâkim olmaya başladı. Dünya son 3 milyon yıldır ise buz iklim koşulları dönemini yaşıyor.

Dünya’nın iklim koşullarındaki bu geçişlerin Dünya’nın Güneş etrafındaki yörünge hareketi sırasında ortaya çıkan değişimlerle yani Milankoviç döngüleri ile ilişkili olduğu belirlendi. Buna göre Dünya’nın yörüngesinin elips şeklinde olması nedeniyle Güneş’ten Dünya’ya ulaşan enerji miktarındaki değişme özellikle düşük enlemlerdeki sıcaklık değişimlerinde, Dünya’nın eksen eğikliği ise yüksek enlemlerdeki sıcaklık değişimlerinde daha belirgin bir etkiye sahip.

Ilık ve sıcak iklim dinamiklerinin yaşandığı, 34 milyon yıl önce sona eren ılıman iklim koşulları döneminde buzullar yoktu. Bu dönemin sonunda atmosferdeki karbondioksit oranları düştü ve Antarktika’da buzullar oluşmaya başladı. Böylece soğuk iklim koşullarına geçildi.

Dünya şu an buz iklim koşulları döneminde olmasına rağmen atmosferdeki karbondioksit oranı soğuk iklim koşulları dönemindekiyle aynı düzeyde. Fakat insan kaynaklı etkinlikler sonucu atmosfere yayılan sera gazları bu hızla artmaya devam ederse, Dünya 2100 yılında buz iklim koşulundan ılıman ve hatta sıcak iklim koşuluna geçebilir.

Dünya’nın geçmişiyle ilgili yapılan bu araştırmalar bilim insanlarının gelecek iklim koşulları hakkında tahmin yürütebilmesine de imkân sağlıyor.

Kaynaklar:

• Westerhold, T. ve ark., ”An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 million years”, Science, Cilt 369, Sayı 6509, s. 1383-1387, 2020.
• https://www.scientificamerican.com/article/earth-s-past-climate-reveals-future-global-warming/
• https://www.ncdc.noaa.gov/abrupt-climate-change/Glacial-Interglacial%20Cycles