Mechanizm klimatyczny Ziemi

Praca Mechanizm klimatyczny Ziemi wraz z rysunkami do pobrania z Portfolio mojej strony-linkhttp://bogdangoralski.manifo.com

Bogdan Góralski

Mechanizm klimatyczny Ziemi.

Wstęp
Otacza nas przeogromny wszechświat, zachęcając do podjęcia eksploracji. Sięgamy do odległych gwiazd, nie znając naszego globu i jego środowiska społecznego. Ludzkość od początku dziejów rozwijała się liczebnie, a związane z tym problemy były przyczynami wojen i rewolucji zaburzających rozwój naszej cywilizacji. Nie znamy praw rządzących procesami społecznymi i powodujących cykliczne ciemne epoki w naszych dziejach: epoki wojen, grabieży, stagnacji kultury, nauki i nawrotów barbarzyństwa. Poznanie tych praw i opanowanie naszych zachowań pozwoli stworzyć globalną cywilizację.
Od szeregu lat prowadzę badania nad wpływem zmian środowiskowych na nasze życie. Jednym z podstawowych elementów środowiska jest zespół zjawisk fizykochemicznych, określanych jako klimat ziemski. W moich pracach wykazuję, że zmiany klimatu zachodzące nieustannie w dziejach Ziemi są odbiciem ewolucji wszechświata. Ziemia i jej klimaty zmieniają się cyklicznie podczas ewolucji planety i jej systemu gwiezdnego. Ponieważ, jak wykazałem poniżej, zmiany klimatu warunkują nasze zachowania, można stwierdzić, że harmonia procesów wszechświata steruje naszymi odruchami. Regionalne zmiany klimatu wpływają na złożony proces rozwoju kolejnych cywilizacji naszego globu, upadających podczas okresowych, masowych migracji, wymuszonych zmianami klimatu. Przeprowadzona przeze mnie analiza skłania do wniosku, że najprawdopodobniej w XXI wieku czeka nas katastrofa klimatyczna, która może zagrozić rozwojowi ludzkiej społeczności i która może w efekcie wywołać tzw. wieki ciemne. Aby się przed tym uchronić, powinniśmy badać mechanizm zmian klimatu. Pozwoliłoby to na prognozę czasu nadejścia zagrożenia i przygotowanie się do kataklizmu. Dodatkowo poznanie mechanizmu klimatycznego Ziemi wpłynęłoby niewątpliwie na wzrost efektywności produkcji rolnictwa światowego, co rozwinęłoby skokowo naszą cywilizację i wyeliminowało głód z życia miliarda ludzi. Dotychczasowe badania ziemskiego mechanizmu klimatycznego nie umożliwiają wglądu w całość tego skomplikowanego zjawiska. Potrzebne jest multidyscyplinarne podejście do tego złożonego zagadnienia i powołanie międzynarodowego zespołu badawczego, który rozwiąże problem warunkujący przyszłość naszej cywilizacji, problem przyczyn i skutków zmian klimatu.

Zmiany klimatu w historii Ziemi
Nagłe kataklizmy środowiskowe, prawdopodobnie klimatyczne, powtarzające się co kilkadziesiąt milionów lat, radykalnie redukowały liczebność populacji roślin i zwierząt na Ziemi. Te wielkie wymierania obrazuje tzw. krzywa Sepkoskiego (Hayes 2005:5). Załamania krzywej Sepkoskiego występujące w odstępach 60 mln lat, odwzorowują spadek liczby organizmów żyjących na Ziemi. Od ostatniej masowej zagłady na przełomie kredy i trzeciorzędu upłynęło 62 mln lat. Czy powinniśmy obawiać się kolejnej zagłady?
Badania historii klimatu Ziemi prowadzone przez Klausa Pfeilstickera z Instytutu Fizyki Środowiska Uniwersytetu w Heidelbergu dowodzą, że zimne epoki wielokrotnie występowały w dziejach Ziemi (Pfeilsticker 2008). W archaiku było na Ziemi gorąco, ale w neoproterozoiku klimat stopniowo ochładzał się. W paleozoiku temperatury były zbliżone do współczesnych. Począwszy od permo-karbońskiego gwałtownego oziębienia, temperatura na Ziemi rosła do końca jury. Do końca permu wszystkie kambryjskie kontynenty stopniowo zlewały się ponownie w jedną całość, kolejno zderzając się ze sobą. Ślady tych zderzeń na powierzchni skorupy ziemskiej to pasma górskie hercynidów i Ural. Intensywna tektonika permo-karbońska wywołana ogromnymi zmianami momentu bezwładności Ziemi towarzyszyła ochłodzeniu powierzchniowemu wody morskiej i klimatu Ziemi. Od kredy zaczęło się ochładzać. Oziębiało się powoli do końca eocenu, a na początku oligocenu temperatura gwałtownie obniżyła się. Na początku czwartorzędu temperatura osiągnęła poziom współczesny. Milion lat temu ochłodziło się znacznie i w północnej hemisferze pojawiły się lodowce. Wielokrotne okresy lodowe trwały około 100 000 lat każdy i były przerywane trwającymi około 10 000 lat okresami ciepłymi. Współcześnie żyjemy w takim ciepłym okresie – interglacjale, zwanym holocenem. Trwa on już właśnie 10 000 lat i prawdopodobnie się kończy. Czy nadejdzie kolejna epoka lodowa wyznaczana zmianami momentu bezwładności Ziemi?
Okresy termiczne z dziejów Ziemi korelują z jednostkami stratygraficznymi, wyznaczanymi przez występowanie odpowiednich gatunków fauny i flory. Zagłada starych gatunków i pojawienie się nowych stało się podstawą do wyznaczania granic stratygraficznych. Oznacza to, że przejścia od ciepła do zimna oraz od zimna do ciepła powodowały na Ziemi masowe zagłady gatunków. Gwałtowne wyginięcie zmiennocieplnych dinozaurów, organizmów dostosowanych do ocieplającego się klimatu ery mezozoicznej, świadczy o wystąpieniu katastrofy klimatycznej, która spowodowała ich zagładę. Od początku ery kenozoicznej wystąpił okres termiczny, charakteryzujący` się stopniowym oziębianiem klimatu. Ekspansja stałocieplnych ssaków świadczy o ich dobrym przystosowaniu do zmiennego temperaturowo i ochładzającego się środowiska.

Zmiany pola grawitacyjnego wokół Ziemi
Glob ziemski wiruje wokół osi, której nachylenie do ekliptyki nieustannie się zmienia pod wpływem sił grawitacji. Ziemia wraz z innymi planetami obraca się wokół Słońca. Układ Słoneczny wiruje wraz z Drogą Mleczną, która zmienia swe położenie w kosmosie. Okresowe zmiany nachylenia ziemskiej osi do płaszczyzny ekliptyki powodują deformacje globu ziemskiego, które stwierdzili naukowcy amerykańscy. Dokładne pomiary satelitarne kształtu Ziemi wykryły, że do 1997 r. glob ziemski był rozciągany wzdłuż osi, a od 1997 r. był ściskany (Steitz 2002). Zmiany kształtu Ziemi, wynikające prawdopodobnie ze zmiennych oddziaływań grawitacyjnych i magnetycznych Słońca ( i planet), powodują naprężenia w skorupie ziemskiej zbudowanej ze sztywnych płyt litosfery, pływających w morzu magmy płaszcza ziemskiego. Płyty kontynentalne i oceaniczne kontaktują się ze sobą w strefach subdukcji i szczelinach ryftowych, w których dochodzi do kumulacji naprężeń tektonicznych rozładowujących się podczas trzęsień ziemi. Czasowy rozkład trzęsień ziemi nie jest przypadkowy, wyraźny jest około 350-400 -letni cykl zmian częstości wstrząsów w obrębie skorupy ziemskiej. W trakcie tego cyklu widać kilkudziesięcioletnie i krótsze podcykle (patrz rys. nr 2). Czterystuletni cykl grawitacyjno-sejsmiczny zaznacza się na wykresie (rys. nr 1), sporządzonym na podstawie katalogów trzęsień ziemi, opracowanych przez geofizyków włoskich i polskich. Wstrząsy sejsmiczne zarejestrowane w okresie od 750 r. p.n.e. (silne trzęsienia ziemi były notowane dawniej z uwagi na ogromne zniszczenia, które przynosiły) do roku 2000 n.e. tworzą fale częstości trzęsień ziemi, które są odpowiedzialne lub towarzyszą , jak wykażę później, zmianom klimatu Ziemi.

Rys. nr 1. Cykl grawitacyjno-magnetyczno-oceaniczno-klimatyczny.

Rys. nr 2. Znaczące trzęsienia ziemi w latach 1900-2011 (źródło USGS)

Co ogrzewa i oziębia Ziemię?
Ziemię niezmiennie ogrzewa Słońce, a okresowo oziębiają oceany. Zmiany klimatu wynikają więc z ziemskich procesów.
a/ ziemski bilans energii promieniowania Słońca
Ciepło występujące na Ziemi pochodzi z promieniowania krótkofalowego dochodzącego ze Słońca oraz z energii pochodzącej z rozpalonego wnętrza Ziemi. Całkowita ilość energii z wnętrza Ziemi nie jest znana. Więcej ciepła otrzymują oceany, gdzie skorupa ziemska jest cieńsza, mniej zaś kontynenty. Jednak wieczna zmarzlina, występująca w miejscach nieogrzewanych przez ciepłe prądy oceaniczne, świadczy, że ciepło Ziemi w ziemskim systemie klimatycznym jest prawie nie znaczące.
The National Centre for Atmospheric Science (NCAS) jest brytyjską jednostką badawczą, dostarczającą niezbędnej wiedzy o klimacie i atmosferze rządowi brytyjskiemu oraz uniwersytetom. Opracowany przez naukowców brytyjskich bilans energii słonecznej otrzymywanej ze Słońca objaśnia, że energia promieniowania otrzymywana przez Ziemię ze Słońca jest równa energii wypromieniowanej przez Ziemię w przestrzeń kosmiczną (BADC 2009). Zatem powstaje pytanie: skąd się biorą na Ziemi epoki zimne, skoro ilość promieniowania dochodzącego i wychodzącego jest stała? Musi być jakiś element ziemskiego systemu klimatycznego, który generuje do atmosfery zmienne ilości ciepła. Zmiany klimatu muszą wynikać z ziemskich procesów. Lądy mają generalnie małą pojemność cieplną, bo szybko się powierzchniowo nagrzewają w dzień i szybko stygną w nocy. Oceany mają ogromną pojemność cieplną, ponieważ promieniowanie słoneczne dociera do głębokości 200 m, a ich powierzchnia zajmuje 70% powierzchni globu ziemskiego.
Jak wynika z wyliczeń, sporządzonych za pomocą krzywej hipsograficznej, około 50% objętości wszechoceanu to wody o temperaturach poniżej 3ºC (Duxbury et al. 2002). Tylko płytkie wody powierzchniowe do głębokości kilkudziesięciu metrów mają temperatury do 25ºC. Od powierzchni oceanu zaczyna się spadek temperatury wody. Na głębokość 500-1000 m przypada centrum warstwy, zwanej termokliną, gdzie temperatura wynosi 8ºC -- 10ºC. Wody oceaniczne zachowują naturalną równowagę termiczną, układając się warstwami od najzimniejszych (najgęstszych) na dole do najcieplejszych na górze. Najniższa warstwa zbiorników oceanicznych zawiera wody o temperaturze 1ºC -- 2ºC, które pochodzą z rejonów polarnych, gdzie zimne wody powierzchniowe mają większą gęstość i opadają na dno. Oceany są zimne w głębi, a na temperaturę ich stykających się z atmosferą partii ogromny wpływ wywierają zjawiska upwellingu - wypływu zimnych wód oceanicznych na powierzchnię. Ocean jest więc ogromnym zbiornikiem zimna, które jest uruchamiane przez procesy upwellingu. Zimne wody oceaniczne okresowo chłodzą atmosferę, co wywołuje zmiany klimatu.

b/ okresowe zmiany upwellingu
Co zmienia natężenie upwellingu, wywołując na Ziemi na przemian epoki ciepłe i zimne? Rozkład stref temperaturowych powierzchni oceanu ziemskiego jest zróżnicowany. Są strefy zimnych wód w rejonach podbiegunowych oraz międzyzwrotnikowa strefa wód podgrzanych do ponad 20ºC przez Słońce. Co stałoby się, gdyby nastąpił masowy upwelling oceaniczny, powodujący oziębienie powierzchni oceanu w rejonach przyrównikowych?
Oceanolodzy uważają, że upwelling jest powodowany przez wiatry wiejące nad oceanem. Tymczasem podczas studiów nad tym zagadnieniem stwierdziłem, że proces wypływu zimnych wód głębinowych na powierzchnię oceanu pojawia się na obszarach o dużej aktywności sejsmicznej i narasta wtedy, gdy rośnie liczba trzęsień dna oceanicznego. Analiza zjawiska El Niño i La Niña, globalnego fenomenu klimatycznego wywołanego okresową zmianą temperatury wód morskich u wybrzeży Ekwadoru i Peru, potwierdziła moje przypuszczenia. El Niño występuje prawie zawsze, gdy trzęsienia dna morskiego w Basenie Peruwiańskim zanikają, a La Niña występuje prawie zawsze, gdy liczba trzęsień dna morskiego rośnie (Rys. nr 3.). Upwelling (La Niña) jest zatem powodowany prawdopodobnie przez trzęsienia dna w rejonie rowu oceanicznego (Rów Peruwiański, Rów Atakamski) w strefie subdukcji u zachodnich wybrzeży Ameryki Południowej.

Rys. nr 3. Aktywność sejsmiczna w strefie zasięgu El Niño latach 1974-2003 (Góralski 2006)

Możliwe jest inne wytłumaczenie zjawiska upwellingu związane ze zmiennym momentem bezwładności Ziemi. Wody oceaniczne układają się warstwowo od najgłębszych, najbardziej zasolonych, najgęstszych, do płytkich i najmniej gęstych wód powierzchniowych zasilanych często przez opady atmosferyczne. Oś ziemska zmienia nieustannie swoje położenie co wpływa na zmienną prędkość obrotu Ziemi (patrz http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/earthor/ut1lod/UT1.html#figure) . Nawet nieznaczne zmiany prędkości Ziemi są silnie skorelowane z atmosferycznym momentem pędu -Atmospheric Angular Momentum (AAM) (Niedzielski et al. 2006) i zmianami klimatycznymi na Ziemi. Słońce pędzi przez Drogę Mleczną 800 tyś. km/godzinę tj. 222 km/sekundę, a ziemia obraca się z prędkością 509 m/sekundę. To wyzwala ogromne siły. Jądro ziemskie zanurzone w płynnej masie magmy zmienia swoje położenie stosownie do oddziaływań grawitacyjno-magnetycznych Słońca. Zmienia się wtedy odpowiednio moment bezwładności naszej planety
co wpływa na zmiany prędkości jej obrotu. Masy wód oceanicznych zróżnicowane w gęstości różnie reagują na zmiany prędkości obrotu. Najbardziej reagują najgęstsze, najcięższe, przydenne wody głębinowe zmieniające swoje położenie w kierunku ku powierzchni oceanu. Ruch taki –upwelling jest wymuszony przez ukształtowanie dna oceanicznego i występuje w wielu strefach oceanu towarzyszących głębiom oceanicznym, co jest odwzorowane zmianami temperatury wód morskich SST (sea surface temperature) (patrz: http://www.osdpd.noaa.gov/ml/ocean/sst/anomaly.html) występujacymi cykliczne na wielu obszarach wszechoceanu.
Upwelling powoduje unoszenie chłodnych wód oceanicznych, a wraz z dennymi wodami cząstek mineralnych osadów, które użyźniają wody przypowierzchniowe. Skutkuje to bujnym wzrostem planktonicznego życia roślinnego, powodując wydzielanie aerozoli siarczanowych do atmosfery. Decydują one o powstawaniu chmur nad oceanami, ponieważ są zarodkami kondensacji pary wodnej w atmosferze (ESPERE 2009). Tak więc okresy zwiększonej liczby trzęsień ziemi i upwellingu są jednocześnie okresami oziębienia wód oceanicznych, zwiększonego zachmurzenia i opadów deszczu na lądach, oziębienia atmosfery oddzielanej od Słońca powłoką chmur.

c/ zmiany temperatury powierzchniowej oceanu w plejstocenie u wybrzeży Hiszpanii
Badania paleotemperatury powierzchniowych wód morskich oparte na badaniu składu gatunkowego planktonicznych otwornic (otwornice są precyzyjnym wskaźnikiem środowiska) znajdowanych w osadach dennych Północnego Atlantyku (na zachód od Hiszpanii, szerokość geograficzna 41°N), a więc w osadach wód leżących na granicy stref subarktycznej i subtropikalnej wykazały, że SST (sea surface temperature) zmieniała się cyklicznie w ciągu ostatnich 600 000 lat w zakresie od 8°C do 27ºC. Tak wielkie skoki temperatury powierzchniowych wód oceanicznych w rejonie, gdzie są one zawsze ciepłe, mogą być wytłumaczone jedynie przez okresowy masowy upwelling, powodujący obniżanie się temperatury powierzchniowej morza i skutkujący oziębianiem klimatu (Mc Duff 2001).

Rys. nr 4. Rekonstrukcja paleotemperatury powierzchni morza SST (sea surface temperature) w ciągu ostatnich 600 000 lat (według Mc Duff 2001)

d/ Upwelling a dwutlenek węgla
Układ ocean – atmosfera jest homeostatem tzn. pozostaje w dynamicznej równowadze.
Procesy fizykochemiczne zachodzące w tym układzie, w tym procesy życiowe, powodują zmiany zawartości związków chemicznych w wodzie morskiej. Życie w morzu i przebieg procesów metabolicznych zależy od zawartości w wodzie substancji życia którymi są fosfor, azot, krzem a czasem cynk i żelazo. Gdy zawartość jednego z tych pierwiastków spada poniżej pewnego minimum, dalsze procesy metaboliczne zatrzymują się pomimo obfitości innych substancji pokarmowych. Mówi o tym tzw. prawo minimum sformułowane przez wybitnego chemika Justusa Liebiga, wynalazcę nawozów sztucznych (Szymborscy S. i K. 1981).W sprzyjających warunkach, przy obfitości substancji odżywczych i światła, życie w oceanie może rozwinąć się bardzo bujnie. Żywiołowy rozwój fitoplanktonu jaki obserwuje się okresowo na ogromnych połaciach wszechoceanu, doprowadza jednak w krótkim czasie do wyjałowienia wody morskiej. Gdy zabraknie mikroelementów , dalszy rozwój planktonu zostaje zahamowany. Obumieranie organizmów żywych powoduje, że cenne substancje życiowe gromadzą się blisko dna oceanicznego. Ciągłość życia w oceanie świadczy, że w głębinach trwa ciągła cyrkulacja wód oceanicznych dostarczająca cenne azotany, fosforany i krzemiany do wód powierzchniowych, bogatych w tlen i światło. Istnieją strefy szczególnie dobrze „nawożone” przez pożywne wody głębinowe. Są to rejony wydobywania się wód głębinowych na powierzchnię, strefy upwellingu np. okolice Ławicy Nowofunlandzkiej czy Prądu Peruwiańskiego. Podstawowymi surowcami procesu fotosyntezy w oceanie jest woda z domieszkami substancji mineralnych, dwutlenek węgla oraz energia światła. Z tych produktów rośliny wytwarzają cukier, który podlega dalszym reakcjom i przekształceniom. W oceanie nie brakuje żadnego z tych składników. Kwasowość wszechoceanu (pH) pozostaje w przybliżeniu bez zmian w skali czasu geologicznego i wynosi pH = ok.8,15. Warunkują to procesy fizykochemiczne nieustannie zachodzące w nim nazywane pH-statem. Ogromną rolę w procesach chemicznych w oceanie spełnia dwutlenek węgla. W metrze sześciennym wody morskiej jest 28 gram pierwiastka węgla w postaci różnych związków chemicznych, zaś w 100 gramach suchej masy morskiego materiału organicznego jest 30 gram pierwiastka węgla (Szymborscy S. i K. 1981). W wodzie morskiej jest rozpuszczone 98% ziemskiego dwutlenku węgla, a w atmosferze jest tylko 2% tego gazu. Łączna ilość tego gazu w układzie ocean – atmosfera wynosi 128,9 tysiąca miliardów ton (Szymborscy S. i K. 1981).Zwiększenie ilości dwutlenku węgla w atmosferze może świadczyć o zmniejszeniu się jego ilości w oceanie. Może mieć to związek z przebiegiem procesów życiowych w oceanie tj. ze zmniejszeniem ich natężenia. W przybrzeżnych wodach oceanicznych szybkość wiązania węgla przez fotosyntetyzujące rośliny fitoplanktonu przekracza 1000 gram rocznie na 1 metr kwadratowy oceanu, zaś na otwartym oceanie wielkość ta zawiera się w przedziale 25-100 gram rocznie. We wszystkich rejonach oceanu obserwuje się sezonowe wahania bujności rozwoju świata roślinnego. W każdej strefie klimatycznej rozmnażanie się fitoplanktonu przebiega inaczej i jego zawartość w wodzie waha się od 1000 komórek w litrze do 100 mln. Obserwowane w XX wieku zmniejszenie liczby trzęsień ziemi świadczy o zwiększeniu prędkości obrotu kuli ziemskiej wywołanej zmniejszeniem momentu bezwładności Ziemi. Zanikający upwelling w basenach oceanicznych mógł wpłynąć ujemnie na proces cyrkulacji wód oceanicznych. Zmniejszenie dopływu głębinowych wód bogatych w mineralne substancje pokarmowe mogło zatrzymać procesy fotosyntezy w oceanach, wiążące dwutlenek węgla zawarty w wodzie morskiej. Podwyższenie temperatury (wskutek mniejszego upwelingu) powierzchniowych wód oceanicznych mogło spowodować zmniejszenie ilości rozpuszczonego w wodzie morskiej dwutlenku węgla, który przeniknął do atmosfery. Dodatkowo w XX wieku wzrosła w atmosferze ilość dwutlenku węgla pochodzącego ze spalania węgla kamiennego i ropy naftowej, co jest związane z działalnością człowieka. Proces ten nałożył się na zjawisko globalnego ocieplenia związanego ze zmniejszeniem się oddziaływań grawitacyjnych na środowisko oceaniczne, co opisywałem wcześniej.
Dane instrumentalne z okresu ostatnich 220 lat (Halina Lorenc 2000) mówią o ciągłym procesie ocieplania klimatu ziemskiego, natomiast wpływ produkcji energii na efekt cieplarniany możemy zakładać najwcześniej od 1900 roku . Wg. IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) zawartość dwutlenku węgla w atmosferze wynosiła w 2000 r. 388 ppm, a w latach 1000-1750 280 ppm. Wzrostu o 31% zawartości dwutlenku węgla od 1750 r. nie można wytłumaczyć tylko efektem działalności człowieka, bowiem masowe spalanie ropy i węgla nastąpiło dopiero od 1950r. Proces ocieplania klimatu ,jak wskazują pomiary instrumentalne, trwa zaś od około 1790 r. i da się to wytłumaczyć na drodze analizy zjawiska upwellingu. Od 1750 zjawisko upwelingu zanikało i wraz z nim malało wzbogacanie przypowierzchniowych wód oceanicznych w życiodajne substancje z głębin. Powodowało to zanikanie życia biologicznego i brak wytracania przez organizmy żywe pierwiastka węgla z wody morskiej. Prowadziło to, przy wzroście temperatury powierzchniowej oceanu ( Szymborscy K. i S.,1981 str.119 za Cesare Emiliani), do przechodzenia dwutlenku węgla do atmosfery. Badania Cesarego Emilianiego dowodziły, że w ostatnich 300 000 lat temperatura powierzchniowych wód oceanów okresowo malała o pięć stopni Celsjusza.
Zostało to potwierdzone przez współczesne badania – patrz (Mc Duff 2001), (Wu et al. 2012). Autorzy Wu et al. (2012) piszą, że zmiany SST w prądzie Kuroshio Current na obszarze Southern Okinawa Trough w okresie ostatnich 2700 lat pozostają w ścisłej korelacji ze zmianami East Asian Monsun i ENSO –El Nino Southern Oscilation. The amplitude of 2.6°C in SST variability reflects significant fluctuations of the KC (Kuroshio Current ) in the late Holocene (Jian et al., 2000). Such a large SST amplitude has also been reported from the Mexico [Richey et al., 2007], Sargasso Sea [Keigwin, 1966], Chesapeake Bay [Cronin et al., 2003], Indo-Pacyfic Warm Pool [Newton et al., 2006] and the Western Anterctic Penisula [Shevenell et al., 2011] , suggesting that 2-3 °C amplitude natural climate variability is a widespread phenomenon in the late Holocene. (...) Several centennial-scale warm/cool phases in the SOT (Southern Okinawa Trough) coincide well with those documented for the late Holocene climate anomalies (Figure 5 ), including warm periods of ca. 120BC-400 AD ( Roman Warm Period; RWP ), ca. 550-790 AD (Sui-Tang Dynasty Warm Period; STWP ), ca. 900-1300 AD ( Medieval Warm Period; MWP), and ca. 1850 AD-present (Current Warm Period; CWP), (...) and cool periods of ca. 400-550 AD (Dark Age Cold Period; DACP), and ca. 1300-1850 AD (Little Ice Age; LIA) (...). The variability of the SST in the SOT coincides well with that of the solar activity indicated by residual atmospheric 14C from tree-ring record(...).
Znaczący statystycznie związek występuje pomiędzy zmianami SST w profilu SOT i zmianami zimowej temperatury we wschodnich Chinach dla ostatnich dwóch tysiącleci jak i równoletnimi wystąpieniami ciepłych epizodów RWP, STWP, MWP i CWP oraz zimnych epizodów DACP i LIA. Ta korelacja wskazuje na sprzężoną ewolucję KC i EAM- East Asian Monsun w późnym Holocenie. Pozwala to na stwierdzenie, że sprzężona ewolucja KC, EAM i ENSO istnieje w późnym Holocenie i jest prawdopodobnie związana ze zmienną aktywnością Słońca i oceaniczno-atmosferyczną cyrkulacją.
"

Rys. nr 5. Rekonstrukcja temperatury powierzchniowej morza SST w prądzie Kuroshio Current w basenie rowu południowej Okinawy w ciągu ostatnich 2700 lat wg. Wu et al. 2012.

Wytłumaczenie tego zjawiska jest możliwe tylko przy przyjęciu długotrwałego i wielkoobszarowego zjawiska upwellingu. Okres ostatnich 10 000 lat to wzrost temperatury wód powierzchniowych oceanu, co świadczy o zaniku masowego upwellingu. W okresie lat 1000-1750, od 1250 do 1750 roku, narastały zjawiska wpływające na zwiększenie upwelingu, wzrastała ilość trzęsień ziemi. Powodowało to intensyfikację procesu produkcji fitoplanktonu, obniżenie temperatury powierzchni morza i w konsekwencji zmniejszenie zawartości dwutlenku węgla w atmosferze do poziomu 280ppm. Postępujące od 1750 r. światowe ocieplenie (zanik trzęsień ziemi), świadczące o zmniejszonym upwelingu, doprowadza do zmniejszenia produktywności biologicznej morza i zmniejszenia wiązania węgla w procesie fotosyntezy oceanicznej. Powoduje to wzrost zawartości CO2 w atmosferze, również wskutek zmniejszenia rozpuszczania CO2 w wodzie morskiej o rosnącej temperaturze.
Rośnie upwelling, rośnie produktywność oceanu, spada zawartość CO2 w wodzie morskiej, rośnie pH i odwrotnie: maleje upwelling, maleje produktywność oceanu, rośnie zawartość niezwiązanego CO2 w wodzie morskiej, maleje pH co tłumaczy obecne zakwaszenie oceanów.
Ten mechanizm jest potwierdzony w badaniach zmian produkcji fitoplanktonu w oceanach w XX wieku (Boyce at al., 2010).
Do lat 70. XX wieku produkcja fitoplanktonu w oceanach byłą duża, a później zamarła, co może mieć związek ze zmniejszeniem liczby trzęsień ziemi (maleje wtedy upwelling) bo od lat 80.XX obserwujemy intensywne ocieplenie powierzchni morza i zanik znaczących trzęsień ziemi, co jest potwierdzone przez USGS (patrz Rys. nr 2).
We observe declines in eight out of ten ocean regions, and estimate a global rate of decline of 1% of the global median per year. Our analyses further reveal interannual to decadal phytoplankton fluctuations superimposed on long-term trends. These fluctuations are strongly
correlated with basin-scale climate indices, whereas long-term declining trends are related to increasing sea surface temperatures. We conclude that global phytoplankton concentration has declined over the past century; this decline will need to be considered in future studies of marine ecosystems, geochemical cycling, ocean circulation and fisheries .(...). After de-trending and removing seasonal variation, yearly Chl anomalies were strongly negatively correlated with the bivariate ENSO index in the Equatorial Pacific (r520.45; P,0.0001; Fig. 5a). Positive ENSO phases are associated with warming sea surface temperatures (SSTs), increased stratification, and a deeper nutricline,leading to negative Chl anomalies in the Equatorial Pacific10,11. Negative correlations were also found between the NAO index and Chl in the North Atlantic (r520.31; P50.0002; Fig. 5b) and Equatorial Atlantic (r520.44; P50.001) regions, in accordance with results from Continuous Plankton Recorder surveys 29. Positive NAO phases are associated with intensifying westerly winds and warmer SST in Europe and the central North Atlantic30 (Boyce at al., 2010).
Rys. nr 6. Zależność średniego indeksu NAO od liczby trzęsień ziemi odczuwanych w Polsce.

Naprężenia w skorupie kontynentalnej Polski skutkujące trzęsieniami ziemi pochodzą od rozszerzającego się dna w strefie ryftu atlantyckiego i naporu płyty afrykańskiej na płytę euroazjatycką.

Skutkują one falami trzęsień ziemi powodowanymi zmianami prędkości obrotu Ziemi.
Fale te są jednoczesne w strefie Atlantyku i w Polsce. Są one równoczesne ze zmianami upwellingu oceanicznego wywołującego zmiany indeksu NAO, wskazującego różnicę ciśnienia atmosferycznego na poziomie morza pomiędzy Ponta Delgadas na Azorach a Akureyri na Islandii.
Na Rys. nr 6 widoczna jest korelacja negatywna indeksu NAO z trzęsieniami ziemi odczuwanymi na terenie Polski.
Wytłumaczenie tego zjawiska przynosi praca ( P1anque & Fromentin ,1996) omawiająca zależność obfitości występowania w północnym Atlantyku (w zależności od indeksu NAO) min. Calanus finmarchicus dużego widłonoga planktonicznego którego głównym pożywieniem są okrzemki, wiciowce i inne organizmy microplanktoniczne, żyjącego od powierzchni do 4000m głębokości.
Stwierdzono negatywną korelację pomiędzy NAO a obfitością widłonogów w wodach powierzchniowych.
Periods of accentuated pressure difference between the Azores and Iceland, i.e. positive NAO index, are associated with low abundances of C, finmarchicus, e.g. 1972-1976, 1983 and 1989-1992. Conversely, periods of low pressure difference, i.e. negative NAO index, are associated with high abundances of C. finmarchicus, e.g. 1962-1966 and 1977-1980. The regression reveals that 58% of the interannual variability of C. finmarchicus abundance is explained by the NAO (r2 = 0.58; Fig.4b) ( P1anque & Fromentin ,1996).
Dane pobrane z Comprehensive Ocean Atmosphere Data Sets (COADS), dane o SST i meteorologiczne pozwoliły stwierdzić, że siła wiatrów zachodnich rośnie wraz z indeksem NAO. SST i temperatura powietrza są silnie związane z NAO bowiem od niskiego do wysokiego NAO temperatura rośnie od 0.4 do 1.1°C.
Dwaj naukowcy zauważają następujące prawidłowości:
-Wysoki indeks NAO, wiatry zachodnie wieją bardziej na południe, rośnie temperatura powietrza i rośnie SST, maleje obfitość C. Finmarchicus.
-niski indeks NAO, wiatry zachodnie wieją bardziej na północ, maleje temperatura powietrza i SST, rośnie obfitość C. Finmarchicus.
Może to być wytłumaczone na gruncie mojej teorii, bo obfitość C. Finmarchicus zależy od upwellingu użyźniającego powierzchnię oceanu. Kiedy upwelling większy to SST maleje, bo wypływają głębinowe wody na powierzchnię i produkcja biologiczna oceanu zwiększa się, i odwrotnie. Zatem zmiany upwellingu powodują zmiany indeksu NAO. A upwelling rośnie jednocześnie ze wzrostem liczby trzęsień ziemi.

Generalne fizyczne skutki zmian klimatu
Zmiany klimatu wynikające z istnienia cyklu grawitacyjno–sejsmicznego decydują o obiegu wody słodkiej w przyrodzie, tj. ilości opadów deszczu na lądach. Chmury tworzące się okresowo nad oceanem przemieszczane są przez wiatry nad obszary lądów i tam woda z nich daje życie roślinom i zwierzętom. Jeden hektar upraw zbożowych potrzebuje około 5000 metrów sześciennych wody rocznie, ale tej wody nie może być za dużo, gdyż to powoduje nieurodzaj.

Cykl grawitacyjno-magnetyczno-sejsmiczno-klimatyczny.
Słońce oddziałuje na swoje planety grawitacyjnie i magnetycznie. Siły grawitacji przyciągają planety do Słońca, a magnetyzm zmienia swoje natężenie w rytm pulsacji Słońca, które następują przy zmianie położenia centrum masy Układu Słonecznego następującego stosownie do zmian położenia planet wokół Słońca. Dodatkowo zaznacza się wpływ wędrówki Układu Słonecznego przez ramiona Galaktyki. Wiatr słoneczny oddziałuje zmiennie ,słabnąc lub zwiększając się, na metaliczne jądro Ziemi, odpychając je z mniejszą lub większą siłą (stosownie do zmian IMF -międzyplanetarnego pola magnetycznego) od położenia wyznaczanego przez siły grawitacji. Jądro ziemskie, poruszając się w płynnym wnętrzu Ziemi, zmienia swoje położenie wewnątrz planety co zmienia jej moment bezwładności wywołując zmiany prędkości obrotu Ziemi. Powoduje to odkształcenia skorupy ziemskiej wywołując w niej naprężenia skutkujące trzęsieniami ziemi. Należy jednak brać pod uwagę dwa razy silniejsze niż Słońca, grawitacyjne oddziaływanie Księżyca. Zmiany magnetyzmu Słońca wywołują więc zmiany momentu bezwładności naszej planety, zmiany natężenia wstrząsów sejsmicznych na Ziemi, i przez to zmiany klimatu na Ziemi stosownie do opisanego poniżej mechanizmu. Zmiany momentu bezwładności Ziemi powodują również wpływy Księżyca-dwa razy silniejsze niż oddziaływania grawitacyjne Słońca. Zmiany położenia jądra ziemskiego pod wpływem oddziaływania grawitacyjnego Księżyca zachodzą w cyklu długości miesiąca księżycowego a także w cyklu dobowym. Księżyc wpływa także na pływy oceaniczne, które także zmieniają moment bezwładności ziemi j jej prędkość obrotu mierzoną długością dnia ziemskiego LOD- length of day. Stwierdzono bardzo silną korelację AAM - Atmospheric Angular Momentum ze zmianami LOD co pokazuje poniższy wykres:
Rys. nr 7. Zmiany AAM związane są ze zmianami położenia na kuli ziemskiej stref niskiego i wysokiego ciśnienia tzn. ze zmianami położenia mas powietrza o różnej gęstości. Takie zmiany są uzależnione od zmian upwellingu oceanicznego, który jest silnie skorelowany ze zmianami LOD. Stanowi to bardzo mocny dowód na prawdziwość mej wizji mechanizmu klimatycznego Ziemi. Kombinacja oddziaływania magnetyczno-grawitacyjnego Księżyca i Słońca powoduje płynne zmiany ziemskiego klimatu.
:
Rys. nr 7. Korelacja ziemskiego AAM ze zmianami ziemskiego LOD.

Schemat ziemskiego mechanizmu klimatycznego:

1. Zmniejszenie sił pola magnetycznego ( lub zmiana kierunku pola magnetycznego) wokół Ziemi i zmniejszenie odpychania metalicznego jądra ziemskiego od położenia równowagi, zmniejszenie oddziaływania grawitacyjnego Księżyca na jądro, zwiększone oddziaływanie grawitacyjne Słońca na położenie jądra ziemskiego i przyciągnięcie jądra w kierunku Słońca , zmiana momentu bezwładności planety i zmniejszenie prędkości obrotu, deformacje wydłużające glob ziemski wzdłuż osi, wzrost naprężeń w skorupie ziemskiej, wzrost liczby trzęsień ziemi, narastający upwelling i wzrost wydzielania chmurotwórczych aerozoli siarczanowych w oceanach, ochłodzenie pewnych powierzchniowych stref oceanu ( dla Europy ochłodzenie Atlantyku na obszarze przebiegu Golfsztromu) i lokalna zmiana rozprzestrzenienia komórek cyrkulacji atmosferycznej Hadleya, Ferrela i Polarnej, zmiana przebiegu w atmosferze prądów strumieniowych jet stream, zmiany położenia stref wysokiego i niskiego ciśnienia w troposferze, napływ chłodnych mas powietrza z północy, ochłodzenie i wzrost nawilgocenia klimatu.
2. Zwiększenie sił pola magnetycznego wokół Ziemi, odepchnięcie jądra ziemskiego od położenia równowagi wyznaczanego przez siły grawitacji Słońca i Księżyca, zmiana momentu bezwładności planety i zwiększenie prędkości obrotu, deformacje spęczające glob ziemski wzdłuż osi, zmniejszenie naprężeń w skorupie ziemskiej, spadek liczby trzęsień ziemi, zmniejszenie upwellingu oceanicznego ( ocieplenie powierzchniowych partii oceanu- ocieplenie Golfsztromu dla Europy) i wydzielania aerozoli chmurotwórczych, lokalna zmiana rozprzestrzenienia komórek cyrkulacji atmosferycznej Hadleya, Ferrela i Polarnej, zmiana przebiegu w atmosferze prądów strumieniowych jet stream, zmiany położenia stref wysokiego i niskiego ciśnienia w troposferze, napływ ciepłych mas powietrza z południa, ocieplenie i osuszenie klimatu.

Moją opinię o decydującym wpływie Słońca na ziemski klimat potwierdzają wieloletnie badania Teodhora Landscheida (http://landscheidt.wordpress.com/papers-by-dr-theodor-landscheidt/ ) i Ivanki Charvatovej. Pod poniższym linkiem występuje
praca Ivanki Charvatowej:

http://www.billhowell.ca/Charvatova%20solar%20inertial%20motion%20&%20activity/Charvatova,%20Hejda%20Aug08%20-%20A%20possible%20role%20of%20the%20solar%20inertial%20motion%20in%20climatic%20changes.pdf

A possible role of the solar inertial motion in climatic Changes
Ivanka Charvátová and Pavel Hejda
Institute of Geophysics of the ASCR,
Prague, Czech Republic

W konkluzji pracy autorzy stwierdzają, że pomimo bezdyskusyjnej korelacji zmian aktywności Słońca i zmian klimatu na Ziemi, mechanizm powodujący zmiany klimatu pod wpływem Słońca pozostaje nieznany. Moja praca o mechanizmie zmian klimatu na Ziemi uzupełnia tę lukę w badaniach klimatu, dlatego przedstawiam ją Państwu i proszę o krytyczne uwagi.
Bogdan Góralski

Warszawa, dnia 26 stycznia 2013 roku, godzina 17:40.

, Braeuning Achim, Johnson Kathalen R., Shi Yafeng (2002), General Bibliografia

Bao Yang characteristics of temperature variation in China during the last two millennia, http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/pubs/yang2002/yang2002.html
Boyce Daniel G., Lewis Marlon R., Worm Boris, Global phytoplankton decline over the past Century , Nature Vol 466|29 July 2010| doi:10.1038/nature09268
http://wormlab.biology.dal.ca/ramweb/papers-total/Boyce_etal_2010.pdf

BADC (The British Atmospheric Data Centre) (2009), Earth Energy Budget Experiment, http://badc.nerc.ac.uk/data/erbe/components2.html.

Bradley Raymond S. , Jones Philip D. (1993) , “Little Ice Age” summer temperature variations: their nature and relewance to recent global warming trends, The Holocene 3,4 1993 s.367-376 http://hol.sagepub.com/content/3/4/367.abstract

Duxbury Alyn C., Duxbury Alison B., Sverdrup Keith A. (2002), Oceany świata, tłum. Piotr Łuczyński, Warszawa : Wydawnictwo Naukowe PWN.

ESPERE Encyklopedia Klimatologiczna (2009) , Gazy wydzielane przez fitoplankton ,
http://www.atmosphere.mpg.de/enid/4d8f73284ef8b92e5e5cd4f10e99ab50,0/podsta:wy/3__Gazy_i_fitoplankton_46k.html

Fromentin, J. M., Planque, B., Calanus and environment in the eastern North
Atlantic. 2. Influence of the North Atlantic Oscillation on C. finmarchicus and C.
helgolandicus. Marine Ecology Progress, Ser. 134, 111–118 (1996).
http://www.int-res.com/articles/meps/134/m134p111.pdf

Góralski Bogdan (2006), Człowiek i klimat , http://republika.pl/zmiany_klimatu/.

Góralski Bogdan (2009), Przyczyny i skutki zmian klimatu,
http://www.eioba.pl/a101848/czlowiek_i_klimat_czesc_2.

Hayes Brian (2005), Life cycles, http://www.americanscientist.org/issues/pub/life-cycles/5 .

Kobashi Takuro, Kawamura Kenji, Severinghaus P. Jeffrey, Barnola Jean-Marc, Nakaegawa Toshijuki, Vinther, Bo M., Johnsen Sigfus J. , Box Jason E. (2011). High variability of Greenland surface temperature over the past 4000 years estimated from trapped air in an ice core. Geophysical Research Letters vol. 38: 10.1029/2011GL049444. Link: http://www.leif.org/EOS/2011GL049444.pdf

Lorenc Halina, Tendencje zmian klimatu Polski, [w] „Funkcjonowanie
geoekosystemów w zróżnicowanych warunkach morfoklimatycznych-
Monitoring, ochrona ,edukacja”, Stowarzyszenie Geomorfologów Polskich
Poznań 2001.

Mc Duff Russell E, Heath G.Ross (2001), Oceanic records of Pleistocene climatic change, http://www2.ocean.washington.edu/oc540/lec01-24/.

Niedzielski Tomasz, Kosek Wiesław ,Kalarus Maciej , MULTIVARIATE STOCHASTIC PREDICTION OF LENGTH OF DAY AND ATMOSPHERIC ANGULAR MOMENTUM TIME SERIES, American Geophysical Union, Fall Meeting 2006, San Francisco, CA, USA, 11 – 15 December 2006

Pfeilsticker Klaus (2008) , Paleo-Climate, http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/studium/lehre/Uphysik/paleo_climate/paleo_climate.pdf.

Steitz David, Chandler Lynn (2002), Satellites reveal a mystery of large change in Earth’s gravity field, http://www.gsfc.nasa.gov/topstory/2002/20020801gravityfield.html.

Wu Weichao, Tan Wenbing, Zhou Liping, Yang Huan and Xu Yunping, 2012, Sea surface temperature variability in the southern Okinawa Trough during last 2700 years. Geophysical Research Letters 39: 10.1029/2012GL052749.