Тирни и др. др.
В исследовании, опубликованном в PNAS, профессор Джессика Тирни из Аризонского университета и его коллеги составили глобальные полные карты потепления, вызванного углеродом, которое произошло во время палеоцен-эоценового теплового максимума (PETM) 56 миллионов лет назад.
Хотя у PETM есть некоторые параллели с нынешним потеплением, новая работа включает некоторые неожиданные результаты – реакцию климата на CO.2 тогда был примерно в два раза сильнее, чем текущая наилучшая оценка МГЭИК. Но изменения в характере осадков и усиление потепления на полюсах удивительно соответствовали современным тенденциям, несмотря на то, что тогда мир был совсем другим.
Другой мир
Потепление ПЭТМ было вызвано геологически быстрым выбросом CO.2, в первую очередь из-за конвульсий магмы в мантии Земли в том месте, где сейчас находится Исландия. Магма вторглась в богатые нефтью отложения в Северной Атлантике, выпарив CO.2 и метан. Потребовалась уже теплая, с высоким содержанием CO2 климат и сделал его более жарким на десятки тысяч лет, что привело к вымиранию некоторых глубоководных существ и некоторых тропических растений. Млекопитающие эволюционировали меньше, и между континентами происходили большие миграции; крокодилы, гиппопотамы и пальмы процветали всего в 500 милях от Северного полюса, а Антарктида была свободна ото льда.
По мере потепления климата ученые все чаще обращаются к прошлому климату для получения информации, но им мешают неопределенности в температуре, CO.2 уровни и точное время изменений — например, предыдущая работа над ПЭТМ имела температурную неопределенность порядка 8–10 ° C. Теперь команда Тирни сузила этот диапазон неопределенности до 2,4 ° C, показав, что ПЭТМ нагревается на 5,6 ° C, что является уточнением предыдущей оценки примерно на 5 ° C.
«Мы действительно смогли сузить эту оценку по сравнению с предыдущей работой», — сказал Тирни.
Исследователи также рассчитали CO2 уровни до и во время ПЭТМ, полученные из изотопов бора, измеренных в раковинах ископаемого планктона. Они нашли СО2 было около 1120 частей на миллион непосредственно перед PETM, увеличившись до 2020 частей на миллион на пике. Для сравнения, доиндустриальный CO2 было 280 частей на миллион, а сейчас около 418 частей на миллион. Команда смогла использовать эти новые температуры и CO.2 значения, чтобы рассчитать, насколько планета нагрелась в ответ на удвоение CO2 значений или «Равновесная климатическая чувствительность» для PETM.
Высокочувствительный
Наилучшая оценка МГЭИК для чувствительности климата в наше время составляет 3 ° C, но это связано с большой неопределенностью — это может быть что-то от 2 ° до 5 ° C — из-за нашего несовершенного знания обратных связей в системе Земля. Если чувствительность окажется на более высоком уровне, то мы будем нагревать больше для данного количества выбросов. Исследование Тирни показало, что чувствительность климата PETM составляет 6,5 ° C, что более чем вдвое превышает наилучшую оценку IPCC.
Более высокое число «не слишком удивительно», сказал мне Тирни, потому что более ранние исследования показали реакцию Земли на CO.2 сильнее при более высоком CO2 уровней прошлого Земли. Наша чувствительность к климату не будет такой высокой: «Мы не ожидаем, что завтра мы испытаем чувствительность климата в 6,5 ° C», — пояснил Тирни.
Однако их статья предполагает, что если мы продолжим повышать уровень CO2 уровни, это подтолкнет температурную реакцию на этот CO2 выше. «В ближайшем будущем мы можем ожидать некоторого повышения чувствительности климата, особенно если мы выбрасываем больше парниковых газов», — сказал Тирни.
Картографирование климата с помощью «Ассимиляции данных»
Новая, более четкая картина возникает из того, как команда Тирни решила извечную проблему геологов: у нас нет данных для каждого места на планете. Геологические данные для PETM ограничены местами, где отложения того времени сохранились и были доступны — обычно либо через скважину, либо через обнажение на суше. Какие-либо выводы о Глобальный климат должен быть увеличен из этих редких точек данных.
«На самом деле это трудная задача, — заметил Тирни. «Если вы хотите понять, что происходит в пространстве, очень сложно сделать это только на основании одних только геологических данных». Поэтому Тирни и его коллеги позаимствовали метод прогнозирования погоды. «Что делают специалисты по погоде, так это запускают модель погоды, и в течение дня они измеряют ветер и температуру, а затем ассимилируют их в свою модель… а затем снова запускают модель, чтобы улучшить прогноз, — сказал Тирни.
Вместо термометров ее команда использовала измерения температуры остатков микробов и планктона, сохранившихся в отложениях возрастом 56 миллионов лет. Вместо модели погоды они использовали модель климата с географией эоцена и отсутствием ледяных щитов, чтобы смоделировать климат непосредственно перед и на пике тепла PETM. Они запускали модель много раз, меняя CO.2 уровней и орбитальной конфигурации Земли из-за неопределенностей в тех. Затем они использовали данные о микробах и планктоне, чтобы выбрать модель, которая лучше всего соответствует данным.
«Идея состоит в том, чтобы воспользоваться преимуществом того факта, что модельные симуляции являются пространственно завершенными. Но они модели, поэтому мы не знаем, правы ли они. Данные знают, что произошло, но они не полны в пространственном отношении», — пояснил Тирни. «Итак, смешивая их, 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. «Они на самом деле очень, очень хорошо совпали, что несколько утешительно», — сказал Тирни.
«Новинка этого исследования заключается в использовании климатической модели для тщательного определения того, какое состояние климата лучше всего соответствует данным как до, так и во время PETM, что дает модели изменения климата во всем мире и более точную оценку глобального изменения средней температуры». сказал доктор Том Данкли Джонс из Бирмингемского университета, который не участвовал в исследовании.
