Zemlja postoji oko 4,5 milijardi godina. Tijekom tog dugog vremena, njena temperatura se mijenjala: bilo je razdoblja „tropskih staklenika“ u kojima su polarne ledene kape bile nezamisliva egzotika, ali i milijunskih era u kojima je dominirala „snježna Zemlja“, globalni led koji je praktički potpuno pokrivao planet.

Ljudska se vrsta razvila u vrijeme „hladnog“ ledenog doba (tzv. "icehouse"), s većinom otopljenim vodenim tokovima i površinama, ali i s prisutnim značajnim polar­nim kapama – kombinacija kakva je kroz geološku povijest bila ipak najmanje uobičajena. To znači da je klimatski kontekst u kojem danas živimo realno gledano - rijedak.

Uostalom, prođimo zajedno kroz kratak (ali poučan) pregled hladnih i vrućih epizoda Zemljine povijesti!

Snježna Zemlja ("snowball Earth")

Prije više stotina milijuna godina cijeli je planet bio prekriven ledom koji se prostirao od polova do ekvatora – globalno zaleđenje koje je trajalo desecima milijuna godina. Ova ekstremna hladnoća poznata je pod nazivom "Snježna Zemlja" i obilježila je nekoliko geoloških razdoblja, osobito tijekom perioda neoproterozoika, prije otprilike 720 do 635 milijuna godina. Smatra se da su oceani bili gotovo potpuno zaleđeni, dok je sunčeva svjetlost jedva dopirala do površinskih slojeva vode, stvarajući uvjete koji su za tadašnji život bili - pogubni.

Znanstvenici pretpostavljaju da su snažna vulkanska aktivnost i akumulacija stakleničkih plinova poput CO₂ pomogli u izlasku iz te duboke ledene faze, zagrijavajući atmosferu i pokrećući ponovno topljenje ledene površine. Oporavak od tog zaleđenja mogao je otvoriti put ekspanzivnom razvoju života poznatom kao kambrijska eksplozija, kada se - nakon milijunskog "zatišja života" pojavila većina danas poznatih složenih životnih oblika.

Razdoblje dinosaura – staklenik kasne krede

Prije 66 milijuna godina su T-rex, stegosaur i triceratops s ostalom reptilskom braćom uživali u toplom planetu bez polarnih ledenih kapa, pri atmosferskoj razini CO₂ daleko većoj nego kakva je danas. To je bilo vrijeme poznato kao kasna kreda, jedno od najtoplijih razdoblja u povijesti Zemlje.

Klima je bila stabilno topla i vlažna, čak i na visokim geografskim širinama, a zbog gotovo potpunog izostanka ledenih kapa je i razina mora i oceana bila višestruko viša. U takvom svijetu su prostrane šume prekrivale veći dio kopna, uključujući i polarne regije koje su tada bile guste šume ispunjene reptilima i biljojedima.

Ocean je bio topao od površine do dubine, što je znatno utjecalo na morski život i kruženje hranjivih tvari. Atmosferska koncentracija ugljikova dioksida vjerojatno je bila 3 do 5 puta viša nego u predindustrijskom dobu, što je doprinijelo stvaranju efektivne stakleničke klime koja je dominirala Zemljom tijekom više milijuna godina.

Paleocensko-eocenski termalni maksimum (PETM)

A onda je prije 55 milijuna godina temperatura relativno naglo porasla za daljnjih 5–8 °C, što je rezultiralo prosječnom temperaturom na Zemlji (uključujući i polove!) od oko 34 °C. Taj nagli porast topline, poznat kao paleocensko-eocenski termalni maksimum (PETM), jedan je od najekstremnijih klimatskih događaja kojega se može definirati u geološkim nalazima.

Smatra se da je glavni uzrok bilo masovno ispuštanje ugljikovog dioksida (CO₂) i metana (CH₄) u atmosferu, vjerojatno kao posljedica vulkanske aktivnosti, sagorijevanja organskih taloga i destabilizacije hidrata metana u oceanima. Premda tada nije došlo do posvemašnjeg, globalnog izumiranja, mnoge su biljne i životinjske vrste nestale, a ekosustavi se drastično promijenili.

Na kopnu su te promjene potakle razvoj značajne evolucijske raznovrsnosti sisavaca, a u oceanima je došlo do zakiseljavanja i promjena u bentoskim zajednicama (raznim vrstama biljaka i životinja - od algi i školjkaša do crva i rakova - koje žive na dnu vodenih tijela). Pronađeni tragovi u sedimentima širom svijeta ukazuju na globalnu redistribuciju vrsta i migracijske obrasce u potrazi za novim, pogodnijim staništima. PETM se često koristi kao obrazac za razumijevanje današnjeg globalnog zatopljenja jer pokazuje koliko osjetljiv može biti planetarni sustav na promjene u koncentraciji stakleničkih plinova.

Hladni trend posljednjih 50 milijuna godina

Formiranjem Himalaja i povećanom kemijskom razgradnjom stijena smanjila se razina ugljikovog dioksida. Taj proces takozvane kemijske erozije uključuje reakcije između stijena i atmosferskog CO₂, koje rezultiraju njegovim uklanjanjem iz zraka i taloženjem u oceanskim sedimentima. To je dovelo do postepenog snižavanja globalne temperature. Otprilike prije 34 milijuna godina započelo je ledeno doba – razdoblje u kojem se na antarktičkom kontinentu počela nakupljati trajna ledena kapa. Početak tog razdoblja označava prijelaz iz dugotrajnog stakleničkog svijeta u hladniji klimatski režim. Od tada Zemlja redovito prelazi između glacijalnih i interglacijalnih razdoblja zahvaljujući tzv. Milankovićevim ciklusima, orbitalnim promjenama koje moduliraju raspodjelu sunčeve energije i imaju ključnu ulogu u nastanku i povlačenju ledenih pokrova tijekom kvartara. Ovaj hladni trend, koji traje više od 30 milijuna godina sve do danas, čini naše današnje klimatsko zagrijavanje neuobičajenim u kontekstu cijele geološke povijesti našeg planeta.

Današnjica kao brz i opasan presedan

CO₂ i temperatura – suvremeni skok koji briše povijesne milenije

Poslije industrijske revolucije 1800‎-ih, koncentracija CO₂ u atmosferi porasla je s nekadašnjih 280 ppm na današnjih 426 ppm. Posljedično tome, prosječna se temperatura na Zemlji povećala za oko 1,47 °C. Samo u par zadnjih godina prosjek globalne temperature bio je 1,6 °C iznad predindustrijskog. Ako emisije ugljikovog dioksida ne prestanu, predviđa se da će do kraja 21. stoljeća koncentracija CO₂ dosegnuti 600–1000 ppm, a temperatura posljedično tome porasti za 4 °C ili više. 

Zašto je ovaj trend opasan? Temperatura se i ranije - tijekom zadnjih stotina milijuna godina - također mijenjala, no prirodni procesi su hladili i grijali Zemlju polagano - tisućama, ponekad i milijunima godina. Nasuprot tome, trenutna promjena događa se kroz desetljeća, dakle stotinama puta brže nego što je to vulkanski CO₂ ikada mogao učiniti.

To znači da ekosustavi, poljoprivreda, gradovi – praktički cijeli čovječji sustav – uskoro neće imati vremena za prilagodbu. Već oko polovice 21. stoljeća očekuju se dijelovi Zemlje u kojima su visoke temperature i vlažnost – tzv. wet‑bulb temperature – opasne po ljudski život. Pri 2 °C toplijoj prosječnoj temperaturi, milijuni hektara (veličine SAD‎-a) mogu postati neizdrživo vrući.

Posljedice za ljude i planet

Otapanje ledenih kapa na Grenlandu i Antarktiku među najvidljivijim je posljedicama globalnog zatopljavanja. Gubitkom mase na polovima dolazi do preraspodjele težine na površini Zemlje, što uzrokuje ne samo porast razine mora, nego i suptilne, ali mjerljive promjene u rotaciji planeta: Zemlja se doslovno "raširila" i malo usporila svoj dnevni okret. Ovo možda zvuči apstraktno, ali ima konkretne posljedice na satelitsku navigaciju, klimatske obrasce i oceanske struje.

Porast prosječne globalne temperature za svega 2 °C mogao bi pokrenuti potpuni kolaps velikih ledenih masa, osobito na Grenlandu i u zapadnom dijelu Antarktike. Time bi razina mora porasla za nekoliko metara, što bi dovelo u pitanje opstanak niza velikih obalnih gradova diljem svijeta, od New Yorka do Bangkoka. Poplave, erozija, zaslanjenje pitkih izvora i gubitak obradivih površina samo su neke od posljedica koje već danas pogađaju mnoge niske obalne regije.

Zagrijavanje klime ne pogađa samo ledene pokrove. Cijeli biosustav – sav život na Zemlji – reagira na ove promjene. Mnoge vrste mijenjaju svoja staništa i sele prema polovima ili višim nadmorskim visinama, u potrazi za prikladnijim uvjetima. No ne mogu sve vrste pratiti takav tempo promjene – osobito biljke i dugovječne vrste s uskim ekološkim nišama. Time raste rizik od izumiranja, smanjenja bioraznolikosti i destabilizacije ekosustava.

U prošlosti su slične epizode naglog zatopljenja, poput paleocensko-eocenskog termalnog maksimuma, izazivale masovne migracije i velike ekološke preokrete. Danas, u svijetu od osam milijardi ljudi, te bi promjene imale neusporedivo veće posljedice. Ljudske zajednice suočene su s gubitkom domova, poljoprivrednih resursa, zdravstvenim rizicima i migracijama koje mogu pokrenuti valove društvene nestabilnosti. Suvremeno zatopljavanje, osim što je rekordno brzo, događa se u trenutku kad globalna infrastruktura, ekonomija i prehrambeni sustavi ovise o stabilnoj klimi kakva više ne postoji.

Scenariji vruće budućnosti

Što u tom kontekstu prebrzog zatopljavanja možemo očekivati da će se dogoditi do kraja 21. stoljeća? 

• Pri +1,5 °C: Ekstremi topline već su prisutni i postaju sve učestaliji. Vrućinski valovi češći su i intenzivniji, a utječu na zdravlje ljudi, radnu produktivnost i povećavaju rizik od šumskih požara. Moguće je izbjeći najgore klimatske poremećaje ako se emisije hitno smanje, ali čak i u tom slučaju određeni negativni učinci već su neizbježni. Neke ranjive vrste i ekosustavi već pokazuju znakove stresa, osobito koraljni grebeni i arktički led.
• Pri +2 °C: Ogromne površine, milijuni hektara kopna, postat će nesigurne za ljudski život zbog učestalih i smrtonosnih toplinskih valova, osobito u regijama s visokom vlagom i niskom infrastrukturnom prilagodbom. Poljoprivreda će trpjeti teške posljedice – prinosi osnovnih kultura poput pšenice, riže i kukuruza mogli bi znatno opasti u mnogim dijelovima svijeta. Rizik od nestašice vode i prehrambene krize postaje ozbiljna prijetnja, a broj klimatskih izbjeglica mogao bi porasti na desetke milijuna.
• Pri +4–5 °C: Planeta ulazi u klimatski režim sličan PETM-u, ali bez vremena za prilagodbu. Promjene su prebrze da bi se život, uključujući i ljudsku civilizaciju, mogao efikasno prilagoditi. Suše postaju višegodišnje, požari razaraju cijele kontinente, migracije dosežu razmjere bez presedana, a mnoge ekonomije kolabiraju pod teretom uništene infrastrukture i gubitka radne snage. Bioraznolikost se urušava, a oceani zakiseljavaju i gube kisik, što ugrožava cjelokupni morski ekosustav.

Čemu nas uči geološka prošlost?

Pogled unatrag, kroz milijune i milijarde godina Zemljine geološke povijesti, jasno pokazuje da je klima oduvijek bila podložna promjenama – ponekad drastičnim, ali gotovo uvijek postupnim. Pa ipak, ni u jednom od tih razdoblja nije postojalo ljudsko društvo koje bi ovisilo o preciznim klimatskim uvjetima za prehranu, energiju, stanovanje i infrastrukturu. Ono što se danas događa izdvaja se upravo zbog svoje brzine i uzroka: u svega nekoliko stoljeća, koncentracija stakleničkih plinova skočila je tempom koji nadmašuje i najintenzivnije vulkanske epizode iz prošlosti.

Na temelju znanja iz geoloških zapisa, znanost nas upozorava da već i spora i umjerena zatopljenja – poput onih iz PETM-a ili razdoblja kasne krede – mogu imati duboke posljedice na bioraznolikost, cirkulaciju oceana, formiranje oblaka i raspodjelu padalina. A upravo sada svjedočimo zagrijavanju koje je barem deset do stotinu puta brže od tih drevnih događaja.

To više nije hipotetski scenarij: toplinski valovi, pomaci vegetacijskih zona, porast razine mora i destabilizacija ekosustava već su mjerljive činjenice. Čovječanstvo je, po prvi put u povijesti, postalo geološka sila – sposobna ne samo bilježiti promjene nego ih i pokretati.

Budućnost još uvijek nije zadana. Znanstvena zajednica nudi jasne smjernice: smanjenje emisija, razvoj tehnologija za hvatanje i skladištenje CO₂, očuvanje prirodnih sustava koji reguliraju klimu, i prilagodba na neizbježne promjene. Svaka desetinka stupnja koju uspijemo izbjeći znači manje patnje, manji trošak i veću šansu da održimo stabilan svijet – ne samo za sadašnje generacije, nego i za one koje tek dolaze.