Как стабилизируется наш теплый климат? Ученые смотрят в далекое прошлое

Благодаря безудержным выбросам парниковых газов наша планета собирает климатическую версию монстра доктора Франкенштейна. У нас все еще есть лед из более теплых частей ледникового периода, даже когда наша температура приближается к более высокой Плиоцен уровни 3 миллиона лет назад. Между тем наши партнеры₂ Уровень между ледниковым периодом и муцин 10 миллионов лет назад мы рискуем эоцен Теплица, которую мы не видели 40 миллионов лет.

В какой-то момент это ненормальное слияние асимметричных частей климата должно перейти в новое равновесие — но когда что или что Цель? Как выглядит этот баланс? Многое из этого возвращается к нам в зависимости от того, насколько быстро мы добьемся нулевых выбросов парниковых газов. Но это также зависит от нашей планеты — насколько она «чувствительна» к парниковым газам и как быстро реагирует на изменения.

Открытие чувствительности нашей планеты к парниковым газам стало для ученых «святым Граалем». С семидесятых годовНо она упорно настаивала Сопротивляйтесь попыткам сдержать его. Лучшее, что мы можем сделать, — это широкий диапазон: от 1,5 ° до 4,5 ° C в случае двуокиси углерода.₂ Двойные уровни. Это огромный температурный диапазон, и мы Вероятно, удвоится Доиндустриальная компания₂ Уровни в этом столетии. Даже если мы хотим избежать потепления выше 2 ° C, сужение этого диапазона будет ключом к пониманию того, как будет выглядеть наш франкенштейновский климат, когда он установится в новом равновесии.

Мы оставили позади эпоху голоцена

Отчасти эта неопределенность связана с тем, что наши приборные записи отражают так мало холодного климата, который мы оставляем позади. К 2100 году мы выйдем на путь к достижению глобальных температур между ~ 2,7 ° C и 3,6 ° C Теплее, чем доиндустриальный. Это намного теплее, чем весь голоцен, геологический период с момента последнего айсберга, когда человеческое общество процветало с сельским хозяйством, городами и промышленностью.

Доктор Джессика Тирни из Университета Аризоны сказала мне: «Мы говорим о потеплении наравне с плиоценом, но в CO₂ Уровни, которые … которые перенесут нас в далекое прошлое, чтобы … вероятно [the] Теплый период миоцена.

В плиоцене наши предки тоже были Австралопитек Она еще не полностью посвятила себя жизни вне деревьев. Большая часть льда, обнаруженного в настоящее время в Гренландии и Западной Антарктиде, отсутствовала, а уровень моря находился между Пять и 25 метров чем в 1900 году. муцин, для нас Предки все еще были обезьянамиЭто может быть на уровне моря На 48 метров вышеИ части Антарктиды были плодородными леса.

«Древний климат — это единственный контекст, в котором мы видим, как выглядит теплый мир», — сказал Тирни. «Мы просим наши модели смоделировать это для нас, но если мы хотим знать, что на самом деле происходит с ростом CO₂ миру, мы должны смотреть в прошлое за примерами ».

Окунуться в древние моря

Для этого сначала нужно измерить древние температуры и углекислый газ.₂ уровни.

Поскольку нет термометров или инфракрасный спектрофотометр В то время ученые использовали косвенные измерения, или «прокси», которые представляют собой элементы, которые изменяют свой химический, изотопный или физический состав пропорционально изменениям температуры и углекислого газа.₂ уровни или даже осадки. вон там Множество таких агентов на выбор, начиная от пошлых (пропорции различных элементов и изотопов) до странных (писсуарывосковая бумага чешуя моли, и поры листа).

Каждый агент откалиброван, чтобы обеспечить преобразование в соответствующее климатическое значение, такое как температура, углекислый газ.₂система атмосферных осадков и др. Эти калибровки часто далеки от простых, поэтому прокси обычно считались слишком неопределенными и зашумленными, чтобы слишком сильно ограничивать числа чувствительности климата. Но это изменилось.

Приведу один пример: оценки температур в эоцене сильно различались. Это был явно один из самых жарких периодов в истории планеты, с условиями, которые, как считается, соответствовали нашему экстремальному и маловероятно худшему будущему, и высоким уровнем выбросов. Однако оценки того, насколько потепление в доиндустриальную эпоху сильно отличаются от От 9 до 23 градусов Цельсия теплее. Несоответствие между прокси, методами и таймфреймами — все это добавляет шума.

Для устранения этих проблем создано несколько проектов. В одном примере доктор Гордон Инглис из Саутгемптонского университета с помощью коллег осторожно Курировал и анализировал большую группу От агентов с разумным глобальным охватом. «Мы рассмотрели несколько методов (впервые) и применили их к одному и тому же набору данных (впервые)», — сказал мне Инглис по электронной почте в прошлом году. «Это позволяет сравнивать методы».

Оценки группы ранних температур в эоцене показывают, что эта эпоха была на 10–16 градусов Цельсия теплее, чем доиндустриальная эпоха. Эта оценка более надежна и точна, чем раньше, что позволяет ученым оценить чувствительность климата нашего времени при потеплении на 3,1 ° C на углекислый газ.₂ Double, проверьте значение в Последний отчет МГЭИК. Но строгий подход команды выявил некоторые проблемы. Морской температурный агент на основе липидов микробов под названием «TEX86, «например, имеют тенденцию выделять более высокие температуры, чем другие агенты, и некоторые дикие агенты (окаменелости листьев, пыльца и названные химические вещества»)Разветвление ГДГЦ«От почвенных бактерий и торфа) до максимальной при температуре окружающей среды от 25 ° до 30 ° C.

«Если мы исключим наземные данные … мы получим гораздо более высокие оценки температуры», — пояснил Инглис.

Данные экспедитора часто измеряются от небольших Трупы планктона только это 0,01 мм (0,004 дюйма) шириной. Изотопы кислорода в планктоне говорят нам, при какой температуре морской воды обитал планктон, но эти изотопы могли измениться в своих осадочных могилах за миллионы лет до того, как они были взяты.

Эта проблема преследовала ранние работы, в которых предполагалось, что в прошлом теплый климат в тропиках был таким же холодным, как и сегодня. Оказывается, изотопы этих маленьких скелетов были сброшены после смерти холодными грунтовыми водами, поэтому теперь ученые используют только оригинальные тела, которые были быстро закопаны в грязь, изолируя воду.

В других случаях противоречия между разными лабораториями Они заглушили климатический сигнал, поэтому ученые установили стандартные химические вещества, чтобы лаборатории имели стабильный исходный уровень. Это уменьшило неопределенность древнего CO.₂ Измерения на основе изотопов бора В порядке размера. Между тем, все больше чувствительные инструменты Это позволило получить лучшие результаты на меньших образцах и открыло двери для новых, более мощных технологий.

Эти усилия принесли пользу архаичному климату («архаичному климату») и Наравне с другими доказательствами Поскольку ученые стремятся уменьшить неопределенность климата для нашего будущего. Профессор Дэн Лант из Бристольского университета сказал мне: «Вполне вероятно, что эти древние периоды времени станут очень мощным инструментом, который позволит нам точно настроить наши модели».