Новые карты древнего потепления показывают сильную реакцию на углекислый газ

в Исследование, опубликованное в PNASпрофессор Джессика Тирни из Аризонского университета и его коллеги составили полные глобальные карты потепления, вызванного углеродом, которое произошло во время палеоцен-эоценового теплового максимума (PETM) 56 миллионов лет назад.

Хотя между периодом PETM и нынешним потеплением есть некоторое сходство, новая работа включает некоторые неожиданные последствия — реакцию климата на углекислый газ.₂ Тогда он был в два раза сильнее текущей наилучшей оценки Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). Но изменения в характере осадков и усиление потепления на полюсах удивительно соответствовали недавним тенденциям, несмотря на то, что в то время это был совершенно другой мир.

другой мир

Потепление петамского периода было вызвано быстрым геологическим высвобождением ко₂прежде всего из магматический спазм В мантии Земли на том месте, где сейчас находится Исландия. Магма вторглась в богатые нефтью отложения в Северной Атлантике, доведя углекислый газ до кипения.₂ и метан. Требовалась действительно теплая окись углерода₂ Климат сделал его более жарким за десятки тысяч лет, что побудило некоторых глубоководные существа И Некоторые тропические растения к вымиранию. Млекопитающие эволюционировали самый маленькийи было большое количество Миграции На всех континентах крокодилы и гиппопотамоподобные существа и пальмы Все они процветали всего в 500 милях от Северного полюса, и Антарктида Он был свободен ото льда.

По мере того, как наш климат теплеет, ученые становятся лучше Глядя все больше на прошлые климаты Для понимания, но затрудненной неопределенностью температуры, углекислый газ₂ Уровни и точное время внесения изменений. Например, предыдущая работа над ПЭТМ имела неопределенную температуру в диапазоне от 8° до 10°C. Теперь команда Тирни сузила эту неопределенность до 2,4 °C, показав, что ПЭТМ нагрелся на 5,6 °C, что является улучшением по сравнению с предыдущей оценкой в ​​~5 °C.

«Мы действительно смогли сузить эту оценку до предыдущей работы», — сказал Тирни.

Исследователи также рассчитали количество углекислого газа.₂ Уровни до и во время периода ПЭТМ получены из изотопов бора, измеренных в раковинах ископаемого планктона. Они нашли СО₂ До периода PETM он составлял около 1120 частей на миллион, а на пике он вырос до 2020 частей на миллион. Для сравнения, СО₂ Я был 280 частей на миллионмы в настоящее время о 418 частей на миллион. Команда смогла использовать новые температуры и углекислый газ.₂ Значения для расчета, насколько планета нагревается в ответ на удвоение углекислого газа₂ значения или «равновесная чувствительность климата» для PETM.

очень чувствительный

Наилучшая оценка МГЭИК чувствительности климата для нашего времени составляет 3 °C, но это сопряжено с большой долей неопределенности — это может быть что угодно между от 2° до 5°С— Из-за нашего несовершенного знания Обратная связь в системе Земля. Если чувствительность окажется на более высоком уровне, мы будем нагреваться больше для данного количества выбросов. Исследование Тирни показало, что чувствительность климата периода PETM составляла 6,5 ° C, что более чем вдвое превышает наилучшую оценку МГЭИК.

Тирни сказал мне, что большее число «не слишком удивительно», потому что предыдущий поиск Опишите реакцию Земли на углекислый газ.₂ Он сильнее при более высоком уровне CO2₂ Прошлые уровни Земли. Наша чувствительность климата не будет такой высокой: «Мы не ожидаем, что завтра у нас будет чувствительность климата 6,5 ° C», — пояснил Тирни.

Однако их статья предполагает, что если мы продолжим повышать уровень CO₂ уровни, это вызовет температурную реакцию на этот CO₂ выше. «Мы можем ожидать некоторого повышения чувствительности климата в ближайшем будущем, особенно если мы будем выбрасывать больше парниковых газов», — сказал Тирни.

Картирование климата с использованием данных

Новая, более ясная картина возникает из того, как команда Тирни решила извечную проблему геологов: у нас нет данных для каждого места на планете. Геологические данные PETM ограничены участками, где сохранились и доступны отложения того времени — обычно либо через скважину, либо через обнажение на земле. Какие-либо выводы о Мировой Климат должен быть увеличен из этих разбросанных точек данных.

«На самом деле это сложная проблема», — сказал Тирни. «Если вы хотите понять, что происходит в пространстве, очень сложно сделать это только с помощью геологических данных». Поэтому Тирни и его коллеги позаимствовали метод прогнозирования погоды. «Что делают эксперты по погоде, так это запускают модель погоды, и в течение дня они измеряют ветер и температуру, а затем интегрируют их в свою модель… а затем снова запускают модель, чтобы улучшить прогноз, — сказал Тирни.

Вместо термометров ее команда использовала измерения температуры по останкам микробов и планктона, сохранившимся в отложениях возрастом 56 миллионов лет. Вместо модели погоды они использовали модель климата с географией эоцена и без слоев льда, чтобы смоделировать климат до и во время пика тепла PETM. Они несколько раз перевернули модель с разной степенью углекислого газа.₂ Уровни и орбитальный состав Земли из-за неопределенностей в тех. Затем они использовали данные о микробах и планктоне, чтобы выбрать моделирование, которое лучше всего соответствует данным.

«На самом деле идея состоит в том, чтобы воспользоваться преимуществом того факта, что симуляция модели является пространственно завершенной. Но это модели, поэтому мы не знаем, правильны ли они. Данные знают, что произошло, но они не являются пространственно полными», — пояснил Тирни. «Итак, смешивая это, мы получаем лучшее из обоих миров».

Чтобы увидеть, насколько хорошо их смешанный продукт соответствует действительности, они сравнили его с независимыми данными, полученными из пыльцы и листьев, а также из мест, не включенных в процесс смешивания. «На самом деле они очень хорошо совпали, что довольно утешительно», — сказал Тирни.

«Новинка этого исследования заключается в использовании климатической модели для точного определения климатических условий, которые лучше всего соответствуют данным до и во время периода PETM, что дает модели изменения климата во всем мире и более точную оценку изменения средней глобальной температуры. — сказал доктор Том Данкли-Джонс из Бирмингемского университета, который не участвовал в исследовании.