Gibt es ein menschengemachtes oder natürliches Ereignis, das innerhalb von Stunden/Tag einen abrupten Klimawandel verursachen kann?

Die einfache Antwort lautet: Wenn Sie eine dauerhafte Veränderung wünschen, ist es unwahrscheinlich, dass dies über Nacht geschieht. Es gibt viel Trägheit in der Umgebung und es braucht Zeit, bis Dinge wie Strömungen und dergleichen funktionieren.

Es gibt jedoch drei Kandidaten, die geben könnten, was Sie wollen, und alle handeln ungefähr gleich:

• Ein Supervulkan
• Ein Meteoriteneinschlag
• Ein Atomkrieg

Alle drei würden eine riesige Menge Schutt, Staub und Asche in die obere Atmosphäre schicken.

Dieser Staub blockiert und reflektiert dann das Sonnenlicht. Dies tötet die gesamte Pflanzenwelt ab und senkt auch die Temperatur des Planeten schnell, da das Sonnenlicht wegreflektiert wird, anstatt den Planeten zu erwärmen.

Dies würde normalerweise mindestens ein paar Jahre dauern, bevor es sich klärt, und es würde dann lange dauern, bis sich die Ökosysteme erholt haben, aber die Auswirkungen auf lange Sicht sind vorübergehend.

In einem hypothetischen Worst-Case-Szenario kann ein massiver Meteoriteneinschlag auf einer Seite des Planeten Schockwellen durch ihn hindurchsenden. Das verursacht dann massive Eruptionen sowohl am Aufprallpunkt als auch auf der dem Aufprall gegenüberliegenden Seite des Planeten (da sich die Stoßwellen dort wieder konzentrieren). Wenn diese Eruptionen schwerwiegend und lang genug waren, könnten sie die daraus resultierende Abkühlung über Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte verlängern.

Zum Beispiel die Deccan-Fallen und der Chicxulub -Einschlag:

Die Freisetzung von vulkanischen Gasen, insbesondere Schwefeldioxid, während der Bildung der Fallen trug zum heutigen Klimawandel bei. Die Daten deuten auf einen durchschnittlichen Temperaturabfall von 2 °C in diesem Zeitraum hin.

Aufgrund ihres Ausmaßes spekulierten Wissenschaftler früher, dass die während der Bildung der Deccan-Fallen freigesetzten Gase eine Rolle beim Aussterben der Kreidezeit und des Paläogens (auch als K-Pg-Aussterben bekannt) spielten, zu dem auch das Aussterben der Nicht-Vogel-Dinosaurier gehörte . Eine plötzliche Abkühlung aufgrund von schwefelhaltigen Vulkangasen, die durch die Bildung der Fallen freigesetzt wurden, und lokalisierte Gaskonzentrationen könnten erheblich zum Massensterben beigetragen haben. Der derzeitige Konsens in der wissenschaftlichen Gemeinschaft besteht jedoch darin, dass das Aussterben durch das Chicxulub-Einschlagsereignis in Mittelamerika ausgelöst wurde (das eine Sonnenlicht blockierende Staubwolke erzeugt hätte, die einen Großteil der Pflanzenwelt getötet und die globale Temperatur gesenkt hätte, ein sogenannter Einschlagswinter). ).

Der Aufprall hätte einige der größten Megatsunamis in der Erdgeschichte verursacht. Eine Wolke aus überhitztem Staub, Asche und Dampf hätte sich aus dem Krater ausgebreitet, als sich der Impaktor in weniger als einer Sekunde in den Untergrund gegraben hätte. Ausgehobenes Material zusammen mit Teilen des Impaktors, die durch die Explosion aus der Atmosphäre geschleudert wurden, wären beim Wiedereintritt bis zur Weißglut erhitzt worden, was die Erdoberfläche geröstet und möglicherweise Waldbrände entzündet hätte; währenddessen hätten kolossale Schockwellen globale Erdbeben und Vulkanausbrüche ausgelöst. Die Emission von Staub und Partikeln könnte die gesamte Erdoberfläche für mehrere Jahre, möglicherweise ein Jahrzehnt, bedeckt und eine raue Umgebung für Lebewesen geschaffen haben. Die durch die Zerstörung von Karbonatgestein verursachte Schockproduktion von Kohlendioxid hätte zu einem plötzlichen Treibhauseffekt geführt. Über einen längeren Zeitraum wäre das Sonnenlicht durch die Staubpartikel in der Atmosphäre daran gehindert worden, die Erdoberfläche zu erreichen, was die Oberfläche dramatisch abgekühlt hätte. Auch die Photosynthese der Pflanzen wäre unterbrochen worden, was Auswirkungen auf die gesamte Nahrungskette hätte.

Etwas, das einen Klimawandel auslösen kann, ist eine plötzliche Änderung des Orbitalmusters um den Stern. Wenn beispielsweise ein Gasriese oder ein anderer massiver Körper in der Nähe des Planeten vorbeizieht, kann er die Umlaufbahn stören und ihn entweder in eine nähere Umlaufbahn, eine weitere Umlaufbahn, eine mehr (oder weniger) elliptische Umlaufbahn oder sogar in den Stern oder aus ihm heraus schicken das System vollständig. Dies ist nicht so plötzlich wie andere Ereignisse, aber je nach Geschwindigkeit und Ausmaß der Veränderung kann es dramatisch anders sein.

Dies ist auch etwas, das keine unmittelbaren verheerenden Auswirkungen auf die Bevölkerung hat. Ein Atomkrieg, ein Supervulkan oder ein Meteoriteneinschlag, der stark genug ist, um diese Auswirkungen zu haben, wird ebenfalls sofort große Gebiete Ihrer Welt zerstören. Ein massiver Körper, der nahe genug ist, um Gravitationskraft auszuüben, wird Erdbeben und Überschwemmungen und möglicherweise etwas Strahlung verursachen, aber es ist nicht so verheerend wie die von Tim B.

Allgemeines Problem

Beachten Sie, dass es aus folgenden Gründen notwendig ist, die Erde oder einen Teil davon abzukühlen, es sei denn, Sie führen einen massiven Kühlkörper ein:

Wir haben das Klima, das wir haben, weil sich folgende Prozesse ungefähr im Gleichgewicht befinden:

• Ableitung von Wärme in den Weltraum.
• Aufnahme von Sonnenwärme.
• Aufnahme von Erdwärme aus dem Erdkern ( dieser Effekt ist vernachlässigbar ).
• Wenn Sie nur einen bestimmten Bereich betrachten: Absorption von oder Abgabe an benachbarte Bereiche.

Um das ganze Klima herunterzukühlen, muss man dieses Gleichgewicht so kippen, dass mehr Wärme abgeführt als zugeführt wird.

Das große Problem ist jetzt, dass es sehr schwierig ist, die Wärmemenge zu erhöhen, die abgegeben wird . Das mag zunächst sehr überraschen, denn es ist vergleichsweise einfach, Dinge aufzuheizen – man muss nur etwas nicht-thermische Energie in Wärme umwandeln. Um jedoch etwas abzukühlen, kann man Wärme nicht einfach wieder in nicht-thermische Energie umwandeln, sondern man muss diese Wärme irgendwohin übertragen (was sich dann erwärmt)¹. Dafür braucht man entweder etwas sehr Kaltes oder eine Wärmepumpe (die Energie verbraucht – deshalb heizt ein Kühlschrank in Summe einen Raum auf und man kann einen Raum nicht kühlen, indem man die Kühlschranktür offen lässt). Beides ist wohl nicht auf Ihr Szenario anwendbar, also müssen Sie sich auf die vorhandenen großflächigen Wärmeabflüsse verlassen und das Einzige, was Sie tun können, ist, die Wärmequellen zu dämpfen und zu warten.

Wenn das obige zu abstrakt ist, hilft vielleicht folgende Analogie: Wärme verhält sich wie das Wasser in einem See (bei hohem Wasserstand entsprechend hoher Temperatur). Es gibt einige Flüsse, die diesen See speisen (Wärme von der Sonne, Erdwärme) und bestimmte Flüsse, die ihn entwässern (Ableitung von Wärme in den Weltraum). Im Moment sind die zu- und abfließenden Wassermengen ungefähr ausgeglichen und somit ändert sich der Wasserstand unseres Sees nicht drastisch. Was Sie wollen, entspricht der Entwässerung des Sees. Da Sie jedoch keinen neuen Kanal bauen können, um das Wasser abzuleiten (Wärmesenke einführen), müssen Sie warten, bis der See über die vorhandenen abfließenden Flüsse entwässert ist.

Noch einmal mit Zahlen

Hier die ersten beiden Effekte in Zahlen und zur Veranschaulichung:

^{(aus WikiCommons )}

Um die höchste Zahl zu nehmen, haben wir 343 W/m² eingehende Wärme und 343 W/m² ausgehende Wärme. Dass diese Zahlen fast gleich sind, ist das oben erwähnte Gleichgewicht, das verhindert, dass sich die Temperatur der Erde drastisch ändert.

Um eine grobe und harmlose Berechnung anzustellen, lassen Sie uns die Wärmeübertragung zwischen den Bereichen ignorieren und annehmen, dass Sie es schaffen, die eingehenden 343 W/m² vollständig abzuschalten, während die ausgehenden 343 W/m² erhalten bleiben, dh Sie entfernen im Wesentlichen die Sonne. Nehmen Sie weiter an, dass Sie nur das gesamte Wasser einfrieren möchten (dh Sie gehen von 0°C Wasser auf 0°C Eis) und dass Ihr Gebiet von einer Wassersäule von durchschnittlich 1 m bedeckt ist. Wir haben also für jeden Quadratmeter:

• 1 m × 1 m² = 1 m³ Wasser, das entspricht 1000 kg.
• Die Schmelzwärme von Wasser beträgt 334 J/g. Wir müssen also 1000 kg · 334 J/g ≈ 3·10⁸ J Wärme ableiten.
• Ausgehend von unseren Annahmen leiten wir 343 W = 343 J/s ab.
• Wir brauchen also 3·10⁸ J/343 W ≈ 10⁶ s ≈ 11 d.

Selbst unter diesen extremen Bedingungen dauert es also elf Tage, bis etwas Wasser vollständig gefriert. Während viele Annahmen in diese Sache einflossen, sollte Ihnen dies zumindest eine Vorstellung davon geben, wie lange solche Dinge dauern. Betrachten Sie zum Vergleich auch den zeitlichen Versatz der Jahreszeiten gegenüber dem Sonnenlicht: Das Minimum der Sonneneinstrahlung tritt tatsächlich zu Beginn des Winters auf, nicht in der Mitte.

¹ Dies ist eine Folge des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik. Es gibt zwar Ausnahmen davon, aber sie sind auf geologischer Ebene nicht anwendbar.

AS Wrzlprmft weist darauf hin, dass Sie mit ein paar Ausnahmen nicht allzu leicht ein schnelles Einfrieren der Erde oder ein Aufwärmen von einer „Erde verlieren oder Energie gewinnen“ haben werden. Ich werde die Liste von Tim B nicht wiederholen … außer vielleicht ein massives Weltraumereignis hinzuzufügen, wie eine Supernova-Welle, die auf uns zukommt, oder sogar etwas von unserer Sonne (könnte dort Spaß haben, da es nicht nur das Klima beeinflussen würde, es würde all unsere Überwachungselektronik braten und uns fast blind machen) ... aber ich gebe Ihnen die Möglichkeit der Umverteilung.

Die Erde ist ein unglaublich effizienter Umverteiler von Energie ... in sehr kurzer Zeit zirkuliert Energie aus den Äquatorregionen und macht sich auf den Weg in die Polarregion, um dort abzukühlen. Ich werde 2 Hauptpunkte beschreiben, obwohl es noch viel mehr gibt:

1. Nordatlantik. Warmes Wasser aus der Karibik fließt auf der Meeresoberfläche nach Norden und nach Europa. Die Luftströmungen erwärmen sich darauf und wehen in Richtung Großbritannien und Europa, wodurch sie mit relativ warmen Passatwinden versorgt werden, die die nördlichen Regionen selbst in den Wintermonaten relativ warm und regnerisch halten.

2. Pazifik. Der Ananas-Express ist ein Wettermuster (nicht nur eine Topfreferenz), bei dem warme Luft aus Hawaii und den tropischen Teilen des Pazifiks ihren Weg zur Pazifikküste strömt und einen Strahl relativ warmer und feuchter Luft liefert, der Gebiete wie Seattle und Vancouver sehr nass, besonders in den Wintermonaten.

Das Gegenteil ist der Fall ... obwohl ich vermute, dass Sie etwas darüber wissen (Wundergrund ist ein großartiger Ort, Realclimate auch), wo kälteres Wasser absteigt und seinen Weg zurück in tropische Regionen findet.

Dieses System ist eine riesige Energiemenge, die in Arbeit ist ... also bin ich mir nicht ganz sicher, was nötig wäre, um dieses System tatsächlich zu stoppen, aber für den Fall, dass dies der Fall ist, kann ich über einige Dinge spekulieren.

aber zuerst:

Die Sturmsituation in „übermorgen“ hat einige Schwachstellen und die Abkühlungswirkung wäre nicht so schnell. Sie erklären es als extrem kühle Luft aus der oberen oberen Atmosphäre, die von diesem massiven Sturm unglaublich schnell nach unten gesaugt wird ... leider ist diese Luft auch das genaue Gegenteil von dicht und würde sich beim Abstieg extrem schnell erwärmen. Gebirgszüge haben auch die bekannte Fähigkeit, den Luftstrom in größeren Systemen wie diesem auseinanderzureißen, und würden verhindern, dass sich die Sturmsysteme in ihrer Nähe bilden.

zweite:

Luftströmungen bewegen sich ziemlich schnell, aber es ist keine Änderung über Nacht. Es dauert ungefähr 4 Tage, bis Partikel bei Waldbränden in Alaska über Kanada wehen und schließlich durch Kanadas Auspuffrohr (die Maritimes) fließen. Selbst im Extremfall kann ich mir nicht vorstellen, dass diese Veränderung weniger als ein paar Wochen, ja sogar ein paar Monate dauert.

In diesem Sinne:

Innerhalb einer Woche nach Abschaltung des Systems werden die Wassertemperaturen in den nördlichen Ozeanregionen deutlich sinken, während sich die Regionen um den Äquator schnell erwärmen würden. Großbritannien würde den Effekt wahrscheinlich zuerst erleben, wenn der Wind von karibisch erwärmten Passatwinden zu arktischen Winden wechselt, die von einem kalten Ozean kommen. Es würde relativ schnell passieren (innerhalb des Wochenzeitraums) und der Schnee würde beginnen, die britische Landmasse dauerhaft festzuhalten. Ein ähnliches Ereignis würde sich auch an der Westküste Nordamerikas ereignen.

Die Tropen sind eine andere Sache, da sie zu Massenwärme führen würden. Es gibt 2 Hauptfaktoren bei der Entwicklung von Hurrikanen ... Meeresoberflächentemperaturen und Windscherung. Höhere Meerestemperaturen verleihen Hurrikanen mehr Energie, was zu stärkeren Winden und größeren Sturmfluten führt. Ich würde vorschlagen, dass Hurrikane extrem stärker sein würden, als wir es in der Vergangenheit erlebt haben. Allerdings würde ich auch weniger von ihnen erwarten. Hurrikane sind gigantische Bestien und erstrecken sich von der Erdoberfläche bis zu 60.000 Fuß in die Luft. Dies erzeugt das Szenario, in dem die Windgeschwindigkeit in der oberen Atmosphäre erheblich von der Windgeschwindigkeit an der Oberfläche abweichen kann ... wenn dies geschieht, wird die Spitze des Hurrikans, der die Kraft des Sturms antreibt, von der Unterseite des Hurrikans abgerissen Sturm, der die Rotation hat.

Das Endergebnis (2 Monate?) wäre eine große Eiskappe über dem Nord- und Südpol und extrem warmen tropischen Regionen, die Temperaturen erreichen würden, die außerhalb dessen liegen, was Menschen für bewohnbar halten. Die Region zwischen heiß und kalt wäre ein massiver Windstrom, der wahrscheinlich anhaltende Windgeschwindigkeiten erzeugen würde, die weitaus größer sind als das, was wir bisher auf der Erde gesehen haben (ich würde so weit gehen, an die „Ringwolken“ von Jupiter oder Saturn zu denken könnte sich sogar bilden).

Das einzige, was ich für eine „abrupte Veränderung“ in Betracht ziehen könnte, ist, dass wir nicht erkennen, dass dies tatsächlich passiert (oder dem nicht zustimmen), und wir es nicht erkennen, bis der massive Hurrikan oder Wintersturm zuschlägt. Die Änderung wäre zunächst wahrscheinlich geringfügig und nicht am einfachsten zu erkennen, bis einer dieser Stürme plötzlich einsetzt (ein arktischer Sturm, der Großbritannien aus dem Norden trifft, oder ein Hurrikan ungewöhnlichen Ausmaßes, der die Karibik/USA oder die Philippinen trifft und China.

Hinzufügen:

Vernachlässigen Sie kein extremes Sonnenereignis aus der Liste der Potenziale hier. Das Weltraumwetter hat einen enormen Einfluss auf die Erde, und es gibt neuere Forschungen, die unsere Wetter- und Sturmsysteme direkt mit dem Wetter der Sonne und den magnetischen Peitschen, die sie uns sendet, in Verbindung bringen. Ein extremes Sonnenereignis, das auf uns zukommt, könnte auch eine Reihe von Wetterkatastrophen hervorrufen und unsere elektronische Überwachung lahmlegen.

Ein Ereignis mit extrem geringer Wahrscheinlichkeit, aber möglich: Zwei Schurkenplaneten kollidieren an der Position L1, die verschmolzene Masse umkreist schließlich die Position L1. Während es die Sonne nicht vollständig blockiert, würde es für eine quasi-permanente (es ist nicht gerade stabile) partielle Sonnenfinsternis sorgen.

Für eine künstliche Variante des Supervulkans von @TimB könnten die Charaktere Ihrer Geschichte einen großen Weltraumspiegel (für einen Unobtanium-Ofen? für einen Werbegag?) an einem Lagrange-Punkt bauen und ihn versehentlich auf die Erde richten.
Good ol' xkcd beschreibt einen Extremfall (der wie so oft die Erde zerstört). Aber wenn Sie es verkleinern (vielleicht ein Parabolspiegel in Mond- oder Planetengröße? Ich habe nicht die Mathematik, um es zu berechnen), würden Sie schnell einen kleinen Bereich der Erde erhitzen, mit extremen Auswirkungen.
Um ehrlich zu sein, ich weiß nicht, ob dies zu einem superkalten oder superheißen Szenario führen würde, aber es würde sicherlich Ihren Tag ruinieren.