Дослідники палеоклімату Массачусетського технологічного інституту виявили “утеплення потепління”

Дослідники відзначають “утеплення потепління” за останні 66 мільйонів років, яке може повернутися, якщо зникнуть крижані покриви.

Стає все більш очевидним, що тривалі умови посухи, безпрецедентна спека, постійні лісові пожежі та часті та більш небезпечні шторми в останні роки є прямим результатом глобального потепління, спричиненого додаванням людиною вуглекислого газу в атмосферу. новий З Дослідження екстремальних погодних явищ у давній історії Землі свідчить про те, що сучасна планета може стати більш мінливою, коли вона продовжує нагріватися.

Дослідження, опубліковане 11 серпня 2021 р прогрес науки, досліджує палеокліматичні записи за останні 66 мільйонів років, під час кайнозойської ери, яка розпочалася незабаром після вимирання динозаврів. Вчені виявили, що в цей період коливання клімату Землі відчули раптовий “утеплення потепління”. Іншими словами, було більше подій глобального потепління – тривалих періодів потепління, які тривали від тисяч до десятків тисяч років, – ніж подій охолодження. Більш того, події потепління мають тенденцію бути більш екстремальними, з більшими змінами температури, ніж події охолодження.

Дослідники кажуть, що можливе пояснення цього утеплення потепління може полягати в “ефекті мультиплікатора”, де невеликий ступінь потепління – наприклад, від вулканів, що виділяють вуглекислий газ в атмосферу – прискорює певні біологічні та хімічні процеси, які посилюють ці коливання, що призводить до в середньому до подальшого потепління.

Цікаво, що команда відзначила, що це упередження глобального потепління зникло близько 5 мільйонів років тому, приблизно в той час, коли в Північній півкулі почали утворюватися крижані покриви. Незрозуміло, як лід впливає на реакцію Землі на зміну клімату. Але оскільки сьогодні арктичний лід відступає, нове дослідження показує, що ефект пульсацій може знову виникнути, а результатом може стати подальше посилення техногенного глобального потепління.

“Льодові покриви у північній півкулі скорочуються, і вони можуть зникнути як результат тривалих людських дій”,-говорить провідний автор дослідження Костянтин Арншедт, аспірант кафедри наук про Землю, атмосферу та планету МТІ. “Наші дослідження показують, що це може фундаментально зробити клімат Землі більш уразливим до екстремальних, довготривалих явищ глобального потепління, таких як ті, що спостерігалися в геологічному минулому”.

Дослідження Арншайдта було співавтором Деніела Ротмана, професора геофізики Массачусетського технологічного інституту, співзасновника та співдиректора Центру Лоренца Массачусетського технологічного інституту.

летючий імпульс

Для свого аналізу команда вивчила великі бази даних відкладів, що містять глибоководні бентосні форамініфери-одноклітинні організми, які існують протягом сотень мільйонів років і тверді оболонки яких зберігаються в осадах. На утворення цих оболонок впливає температура океану в міру зростання організмів; Тому снаряди є надійним показником для стародавніх температур Землі.

Протягом десятиліть вчені аналізували склад цих оболонок, зібраних з усього світу і датованих різними періодами часу, щоб відстежити, як температура Землі коливалася протягом мільйонів років.

«Використовуючи ці дані для вивчення екстремальних погодних явищ, більшість досліджень зосереджувалися на великому індивідуальному підвищенні температури, зазвичай на кілька градусів. Цельсія “Замість цього ми намагалися подивитися на загальну статистику та подивитися на всю актуальну мінливість, а не вибирати великі коливання”, – каже Арншедт.

Команда спочатку провела статистичний аналіз даних і зазначила, що протягом останніх 66 мільйонів років розподіл глобальних коливань температури не нагадував стандартну криву дзвоника, а симетричні хвости представляли рівну ймовірність екстремального тепла та екстремального холоду. коливання. Натомість крива була помітно неврівноваженою, більше схиляючись до теплих подій, ніж до холодних. Крива також показала значно довший хвіст, що представляє теплі події, які були більш екстремальними або з більш високою температурою, ніж найінтенсивніші холодні події.

“Це говорить про те, що існує певне посилення щодо того, чого ви очікували б інакше”, – говорить Арншайдт. “Все вказує на щось фундаментальне, що викликає цей поштовх, або упередження до подій глобального потепління”.

“Справедливо можна сказати, що система Землі стає все більш мінливою, в сенсі потепління”, – додає Ротман.

множник потепління

Команда подумала, чи може це упередження глобального потепління бути результатом “подвійного шуму” в кліматичному циклі вуглецю. Вчені давно визнали, що більш висока температура певною мірою прискорює біологічні та хімічні процеси. Оскільки кругообіг вуглецю, який є головною причиною довгострокових коливань клімату, сам складається з таких процесів, підвищення температури може призвести до більших коливань, що нахилить систему до екстремальних явищ потепління.

У математиці існує набір рівнянь, які описують такі ефекти загального підсилення або множення. Дослідники застосували цю теорію множення в своєму аналізі, щоб побачити, чи можуть рівняння передбачити асиметричний розподіл, включаючи ступінь їх перекосу та довжину хвостів.

Зрештою, вони виявили, що дані та спостережуваний ухил до глобального потепління можна пояснити теорією подвоєння. Іншими словами, дуже ймовірно, що за останні 66 мільйонів років періоди помірного потепління в середньому були ще посилені мультиплікаційними ефектами, такими як реакція на біологічні та хімічні процеси, які ще більше нагріли планету.

В рамках дослідження вчені також розглянули зв’язок між минулими подіями потепління та змінами на орбіті Землі. Протягом сотень тисяч років орбіта Землі навколо Сонця регулярно стає більш -менш еліптичною. Але вчені дивуються, чому стільки подій потепління в минулому збігаються з цими змінами, і чому ці події настільки великі в порівнянні з тим, що зміна орбіти Землі зробить сама по собі.

Тому Арншайдт та Ротман включили зміни орбіти Землі до моделі мультиплікатора та їх аналіз змін температури Землі, і виявили, що ефекти мультиплікатора можуть посилити в середньому помірне потепління через зміни орбіти Землі.

“Клімат зігрівається і охолоджується разом з тропічними змінами, але самі тропічні цикли будуть передбачати лише скромні зміни клімату”, – каже Ротман. “Але якщо ми розглянемо модель мультиплікатора, помірне потепління у поєднанні з цим ефектом мультиплікатора може призвести до екстремальних подій, які мають тенденцію відбуватися одночасно з цими тропічними змінами”.

“Люди наводять порядок по -новому”, – додає Арншайдт. “І це дослідження демонструє, що коли ми підвищуємо температуру, ми, ймовірно, будемо взаємодіяти з цими посиленими природними ефектами”.

Довідка: «Асиметрія подій циклу клімату – кайнозойські вуглецеві крайності» Костянтина В. Арнштедта та Даніеля Х. Ротмана, 11 серпня 2021 р. Доступно тут. прогрес науки.
DOI: 10.1126 / sciadv.abg6864

Це дослідження частково підтримано Коледжем наук Массачусетського технологічного інституту.