Jordens klima har bestemt været svingende siden jorden blev skabt. Da jorden blev skabt, var den ikke andet en stor lavasø, senere et kæmpe hav kun med små spredte øer. Der har også været en periode, hvor forskerne mener, at hele jorden var dækket af et stort isskjold: Snowball Earth (se faktaboks længere nede).

Specielt inden for de sidste 550 millioner år har klimaet vekslet meget mellem lange kølige perioder med et klima som nutidens, hvor der er større eller mindre iskapper i de polare områder, og de endnu længere, varme perioder med drivhusklima. I Kridttiden, for 145 til 65 millioner år siden, den tid hvor dinosaurerne levede, var klimaet langt varmere, koncentrationen af kuldioxid i atmosfæren var langt højere, og havniveauet var op til 200 m over nutidens havspejl.

Denne vekslen har skabt grobund for utroligt forskellige dyr og planter, der, i hver deres tid, har passet ind i det helt specielle klima, der fandtes i deres tid. Hvis klimaet er på vej til at ændre sig kraftigt nu, vil det nok også betyde, at jordens liv vil ændre sig efter det. Men det er ikke noget nyt, at jordens klima ændrer sig, og selvom menneskelige aktiviteter får skylden for meget af det, så har naturen altså klaret det helt fint uden vores indblanding.

 

Fortidens klimaforandringer

For at kunne vurdere om de nuværende klimaforandringer er skabt naturligt eller af menneskelig påvirkning, må vi nødvendigvis vide, hvordan klimaet kan og har ændret sig med tiden. Den information kan man finde forskellige steder i naturen:

• Årringe i træer
• Sedimententære lag, både på jorden og i vand (hav, søer og floder)
• Iskerner fra indlandsis og gletsjere
• Fossile planter og dyr
• Den kemiske sammensætning i ovenstående

Ovenstående undersøgelser giver informationer om, hvordan klimaet var dengang laget eller organismen levede, men kun lokalt. Ved at studere sedimentære lag, planter og dyr fra samme periode forskellige steder i verden kan man få et billede af, hvordan det globale klima på jorden var dengang. Iskerneboringer giver primært information om kolde perioder med is på polerne, altså perioder der ligner det, vi har nu.

Informationer om drivhusperioderne findes i for eksempel sedimentære lag, fossile planter og dyr. Det har vist sig, at specielt lag fra Kridttiden kan give os disse vigtige informationer, idet denne periode var varm. Hvis vi kan forstå klimaet i Kridttiden og de forhold, der var grundlaget for det varme klima, har vi bedre muligheder for at vurdere det varme klima, der muligvis venter os i fremtiden. Og hvis vi ved, hvad der venter os, har vi mulighed for at handle, før det sker.

Klimaet på Jorden de sidste 250 millioner år

Mesozoikum – ’Jordens middelalder’

Mesozoikum er den tidsperiode, hvor dinosaurerne levede. Det var en lang periode, der varede i 185 millioner år (250-65 millioner år siden). I løbet af Mesozoikum var der stor pladetektonisk aktivitet, voldsomme klimatiske variationer, og evolutionen kørte på højtryk.

Kontinentalpladerne fordelte sig til de kontinenter, vi kender i dag.

Graden af vulkanisme var langt større, end den er i dag. Eftersom vulkaner bl.a. udspyr en masse CO₂, når de går i udbrud, kan de fremprovokere en øget drivhuseffekt. Derfor er klimaet i denne periode langt varmere end tidligere set på jorden.

Perioden før Mesozoikum, Kul-tiden (360-285 millioner år siden) og Perm-tiden (285-250 millioner år siden), havde et CO₂-indhold i atmosfæren som svarer nogenlunde til niveauet under sidste istid.

Grænsen mellem Perm og Trias

95 % af alle dyrearter uddøde på meget kort tid. Det var nærmest en total udryddelse af livet på jorden. Årsagen kan findes i pladetektonisk aktivitet med masser af vulkanudbrud. Et højt CO₂-niveau kan have hævet temperaturen voldsomt i en drivhuseffekt, der løb løbsk.

Cirkulationen i oceanerne stoppede. De voldsomme mængder aske fra vulkanerne kunne have skærmet for solens indstråling, hvilket ville køle jorden ekstremt, men ødelægge alle organismer, der var afhængige af sollys (fotosyntese). Det vil sige stort set alle planter.

Trias

I den første periode, Trias (250-200 millioner år siden), var kontinenterne samlede i et superkontinent, Pangæa, som var stort og meget varmt og tørt og derfor præget af ørkenområder. Pangea var omgivet af Tethys havet. I løbet af Trias begynder kontinentet at bryde op, hvilket senere får konsekvenser for klimaet.

Klimaet var meget varmt, fordi kontinentet lå samlet på Ækvator. Kæmpestore kontinenter har en relativt lille kyststrækning i forhold til deres eget areal. Det har den effekt på klimaet, at kontinentet tørrer ud. Trias var derfor en varm og tør tid med udstrakte ørkenlandskaber.

Klimaet lignede formentlig meget nutidens kontinental klima (fastlandsklima) med meget varme somre og meget kolde vintre. Dyrelivet i denne periode var domineret af reptiler og reptil-lignende dinosaurer, også flyveøgler.

Jura

I Jura (200-145 millioner år siden) var kontinenterne delt i to – Laurasia og Gondwana.

Klimaet var varmt og fugtigt, og der var ingen is på polerne (der var heller ikke noget land på nogen af polerne). Det fugtige klima tillod at langt større områder på kontinentet blev dækket af skov.

I denne periode begyndte den vulkanske aktivitet for alvor. Gennemsnitstemperaturen i denne periode var – på grund af den øgede drivhuseffekt som følge af den øgede vulkanske aktivitet – cirka 10 grader højere, end den er i dag.

Dyrelivet er stadig domineret af reptiler og dinosaurer, men de planteædende arter kommer stærkere frem i denne periode. I slutningen af jura udvikles de første fuglelignende dinosaurer.

Kridt

I Kridttiden (145-65 millioner år siden) havde kontinenterne næsten nået deres nuværende position, og polerne begyndte langsomt at fryse til. I starten af Kridttiden kunne der forekomme sne på højere breddegrader. Havniveauet var højt i Kridttiden. I denne periode dannes kalken i Danmark.

Klimaet var relativt varmt, men en del køligere end tidligere i Jura. Der falder sne i de nordlige områder. Områder omkring ækvator begynder at få mere regn. Gennemsnitstemperaturen stiger dog i midten af kridttiden. Den menes at stamme fra pladetektonisk aktivitet. Som følge af massiv vulkansk aktivitet, blev en masse CO₂ spyet ud i atmosfæren. Samtidig dannes der ikke nye bjergkæder, og der dannes derfor ikke store mængder sedimentære aflejringer af sand og ler, som optager CO₂ fra atmosfæren. (Læs om CO₂ og sedimenter i afsnittet  kulstofkredsløbet).

Tilstanden kan med en vis rimelighed sammenlignes med i dag, hvor en masse menneskelig aktivitet også udleder CO₂ og dermed skaber global opvarmning. En anden forklaring kan være mængden af kosmisk stråling. Forskere har fundet frem til, at der var et minimum af kosmisk stråling midt i Kridttiden. Færre kosmiske stråler medfører færre lavtliggende skyer. Lavtliggende skyer har en høj udstråling til universet. Når der er færre skyer, bliver klimaet varmere, uafhængigt af mængden af CO₂. Læs mere under afsnittet om solen. De fleste forskere er dog enige om, at den primære faktor for temperaturstigningen var mængden af CO₂.

Grænsen mellem Kridt og Tertiær

75 % af alle arter uddør, inklusiv dinosaurerne og ammonitter. Denne masseuddøen skete over meget kort tid, og det kan dokumenteres, at det er sket samtidig over hele kloden. Vi kan se grænsen i Stevns Klint, som et tyndt lag af ler mellem en masse kridt. Det kaldes fiskeleret.

Årsagerne til denne katastrofe er flere. Der faldt en kæmpe meteor (10 km i diameter) på Yucatan platformen, hvor den efterlod et 200 km bredt krater. Støv og gas fra eksplosionen har skærmet for indstrålingen over hele jorden, og skabt et ‘nuclear winter scenario’ over hele jorden. Støvet blev fordelt over hele kloden, og man kan idag finde beviset i lag som fiskeleret, som indeholder en stor mængde af stoffet Iridium. Der var også ekstrem høj vulkansk aktivitet i den periode, som også har medført en stor mængde støv og gas i atmosfæren.

Kænozoikum

Kænozoikum (65-0 millioner år siden) er den sidste af de overordnede geologiske perioder. Den varer helt til nutiden. Størstedelen af denne periode kaldes for Tertiær (65-1,6 millioner år). Nutiden kaldes Kvartær (1,6 millioner -0 år), og den er igen inddelt i Pleistosæn og Holocæn, hvor Holocæn er vores tid, som begyndte for 11.500 år siden.

I kænozoikum placerer kontinenterne sig, som vi kender dem i dag. Blandt andet kolliderer Indien med Asien og danner Himalaya bjergkæden.

Klimaet var varierende. Der var varme og kolde perioder (istider), men ingen ‘Snowball Earth’-tilstande eller de ekstremt varme tider fra Mesozoikum. Pleistocæn er defineret ved en hel række af istider og mellemistider, og Holocæn er den mellemistid, som vi lever i nu.

I Kænozoikum udvikles de dyr, vi kender i dag. Efter dinosaurerne uddør, bliver der plads til, at andre arter kan udvikle sig, og specielt fugle (som jo er efterkommere af dinosaurerne) og pattedyr eksploderer i arts-diversitet. Der har været mange forskellige variationer af de arter, vi kender i dag, og nogle arter er helt uddøde, som eksempelvis sabelkatten og det langhårede næsehorn.

Pleistocæn er den periode, hvor mennesket – vores art, homo sapiens – har udviklet sig.

Vi rekonstruerer fortidens klima

– og kan derved lære noget om vores klimas fremtid

Geologer besøger nære og fjerne egne for at indsamle data med henblik på at forstå og udrede klimaet i Kridttiden. Det kan for eksempel være Møns Klint, en kalkgrav i Nordjylland eller fjelde i Grønland. Der kan indsamles en mangfoldighed af data fra klinter, råstofgrave eller fjeldsider, hvor profiler med lag af sand, ler, kalk eller kridt fra Kridttiden kan studeres. Data fra blotlagte lag kan suppleres med data fra videnskabelige boringer gennem lagene og med analyser i laboratoriet. Vi skal her se på et udvalg af de metoder, som geologer anvender, når de udforsker fortidens klima.

Fossile planter

Forskning fra nutiden har vist, at der var en sammenhæng mellem et områdes klima og antallet af plantearter med helrandede blade – det vil sige blade uden takker eller indsnit. Denne sammenhæng kan bruges til at fastlægge fortidens temperaturer i et givet område.

Eksempelvis aftryk af blade fra platan-lignende træer og sågar fra brødfrugt-træer fundet i Diskobugten på Grønland. Disse træer vokser i dag i områder med tempereret og subtropisk klima, og kræver altså meget varmere forhold end det nuværende arktiske klima i Grønland.

Senere undersøgelser af Kridttids-lagene har vist, at der er 20 arter med helrandede blade ud af de 87 arter. Man kan ud af det finde, at den årlige middeltemperatur på Disko var omkring 9°C i Kridttiden. Det er omkring 13°C højere end den nuværende årlige middeltemperatur, der ligger mellem –2 og –9°C (år 1873-2004). I Danmark er den årlige gennemsnitstemperatur 7,5-8°C. Disse analyser bekræftes af forskning fra andre steder på kloden, og viser, at temperaturen i Kridttiden var langt højere end de temperaturer, vi ser i dag.

 

Blade fra træer og buske kan også vise noget om indholdet af CO₂ i datidens atmosfære via spalteåbninger på undersiden. Forsøg med forskellige planter har vist, at antallet af spalteåbninger i forhold til almindelige bladceller er omvendt proportional med koncentrationen af CO₂ i luften.  Altså jo færre spalteåbninger, jo højere CO₂-indhold i atmosfæren.

Et eksempel fra kridttiden er blade fra tempeltræer (ginkgo). Antallet af spalteåbninger på fossile blade fra ginkgo viser, at CO₂ koncentrationen i Kridttiden var ca. 4-5 gange og til tider op til 7 gange så stor som i dag.

Fossile dyr

Ved at studere nulevende dyr kan man give nogle gode bud på, hvordan dyr i fortiden har levet. Når man finder fossile dyr i sedimentære lag, kan man derved finde frem til, hvordan klimaet på det givne tidspunkt må have været.

For eksempel kan fossiler af kalkskallede dyr give informationer, der kan bruges til at beregne temperaturen i Kridttiden. De små skaller af brachiopoder og foraminiferer i skrivekridtet kan bruges til at bestemme havvandets temperatur. Det gør man ved at analysere den kemiske sammensætning af kalkskallerne, specielt iltatomerne i skallernes kalk (CaCO₃), for forholdet mellem den sjældne ¹⁸O isotop og den almindelige ¹⁶O isotop. Dette forhold er afhængigt af temperaturen, således at ¹⁸O/¹⁶O forholdet i kalken stiger, når havvandets temperatur falder.

Et andet eksempel fra kridtlagene er tænder fra en havkrokodille. Nulevende krokodiller foretrækker vandtemperaturer mellem 25°C og 35°C. Det svarer til en årlig middeltemperatur på ca. 14°C. Fund af tænder fra en fossil slægtning til nutidens havkrokodille i kridtaflejringer tyder på, at havvandet må have været betydeligt varmere end i dag. Hvis Thoracosaurus har haft det samme stofskifte som krokodiller i dag, ville den gennemsnitlige temperatur i Danmark i kridttiden have været over 15°C.

 

Sedimentære aflejringer

Sedimenter såsom kalk, sand, mudder og tørv, der i dag er omdannet til kalksten, sandsten, muddersten og kullag.

Sedimenter bærer beviser på hvor, hvornår og under hvilke omstændigheder de er afsat. Sedimenter aflejret i et delta eller andre steder langs kysten, kan give forskerne en idé om, hvordan havniveauet har været i forskellige geologiske perioder.

Iskerneboringer

Isen giver mange forskellige informationer om klodens aktivitet. Dog ikke fra de varme perioder. Læs mere i afsnittet om Indlandsisen.

Pladetektoniske processer

Den observerede variation i CO₂-koncentrationen i atmosfæren er tæt knyttet til pladetektoniske processer såsom øget vulkansk aktivitet og nedbrydning af bjergkæder. Læs mere i afsnittet om Vulkaner.

Læs mere om klimaforandringer

Naturlige klimaforandringer
– Fortidens klima (denne side)
– Indlandsisen
– Vulkaner
– Solen
– Oceanerne
– Skyer
– Is og sne
– Jordens bane omkring Solen

Menneskeskabte klimaforandringer
– Fældning af træer
– Partikler i atmosfæren (aoerosoler)
– Gasser i atmosfæren

 

Kilder

GEUS:
Geoviden – Geologi og geografi nr 4, 2006: Fortidens drivhusverden – indsigt for fremtiden.
Geoviden – Geologi og geografi nr 4, 2008: Livets historie – Phanerozoikum.

Denne artikel stammer oprindeligt fra Climate Minds, som er udviklet af Experimentarium i samarbejde med Dansk Energi og Energyminds.