Обсерватория Мауна-Лоа на Гавайях недавно зафиксировала самую высокую концентрацию углекислого газа, или CO2, за всю историю человечества. Фактически, в последний раз уровни CO2 превышали 400 частей на миллион в плиоцене, геологической эпохе между двумя и пятью миллионами лет назад, когда океаны поднимались на 50 футов выше, а небольшие ледяные шапки едва цеплялись за столбы.
«Плиоцен не был миром, частью которого были люди и наши предки», - сказала доцент Аризонского университета наук о Земле Джессика Тирни. «Мы только начали развиваться в конце этого».
Теперь, когда мы достигли 415 частей на миллион CO2, Тирни считает, что плиоцен можно использовать для понимания изменений климата в ближайшем будущем. Прошлые исследования пытались сделать это, но постоянное несоответствие между климатическими моделями и данными об окаменелостях из той части истории Земли запутывало любые потенциальные идеи.
Новое исследование, опубликованное сегодня в Geophysical Research Letters, использовало другой, более надежный тип данных об окаменелостях, чем предыдущие исследования. Тирни возглавляет исследование, которое устранило несоответствие между данными об окаменелостях и моделированием климата и показало, что да, плиоцен является хорошим аналогом для будущих прогнозов климата.
Проблема плиоцена
До промышленной революции уровень CO2 колебался в районе 280 частей на миллион. В перспективе потребовалось более двух миллионов лет, чтобы уровни CO2 естественным образом снизились с 400 частей на миллион до доиндустриального уровня. Чуть более чем за 150 лет человечество восстановило эти уровни.
Прошлые прокси-измерения температуры поверхности моря в плиоцене привели ученых к выводу, что более теплая Земля привела к тому, что тропический Тихий океан застрял в экваториальном погодном режиме, называемом Эль-Ниньо.
Обычно, когда пассаты проносятся над теплыми поверхностными водами Тихого океана с востока на запад, теплая вода скапливается в восточной части Тихого океана, охлаждая западную сторону океана примерно на 7-9 градусов по Фаренгейту. Но во время Эль-Ниньо разница температур между востоком и западом падает почти до 2 градусов, что влияет на погодные условия во всем мире, включая Южную Аризону. По словам Тирни, Эль-Ниньо обычно происходит каждые три-семь лет.
Проблема в том, что климатические модели плиоцена, которые включали уровни CO2 в 400 частей на миллион, не могли, похоже, имитировать постоянный Эль-Ниньо без внесения причудливых, нереалистичных изменений. моделировать условия.
«Эта статья была разработана, чтобы пересмотреть эту концепцию постоянного Эль-Ниньо и посмотреть, действительно ли она выдерживает повторный анализ данных», - сказала она. «Мы находим, что это не выдерживает».
Термометры для жира
Около 20 лет назад ученые обнаружили, что они могут определять прошлые температуры на основе химического анализа определенного вида окаменелых раковин планктона, называемого фораминиферами.
«У нас нет термометров, которые могут измерять плиоцен, поэтому вместо этого мы должны использовать косвенные данные», - сказал Тирни.
С тех пор ученые узнали, что измерения фораминифер могут быть искажены химией океана, поэтому Тирни и ее команда вместо этого использовали другое косвенное измерение - жир, производимый другим планктоном, называемым кокколитофоридами. Когда окружающая среда теплая, кокколитофориды производят немного другой жир, чем когда холодно, и палеоклиматологи, такие как Тирни, могут читать изменения в жире, сохранившемся в океанских отложениях, чтобы определить температуру поверхности моря..
Это действительно широко используемый и надежный способ посмотреть на прошлые температуры, поэтому многие люди проводили эти измерения в плиоцене. У нас есть данные со всего мира», - сказала она. «Теперь мы используем этот жировой термометр, который, как мы знаем, не имеет осложнений, и мы уверены, что сможем получить более чистый результат».
Эль-Нинь… Нет
Тирни и ее команда обнаружили, что разница температур между восточной и западной сторонами Тихого океана уменьшилась, но не была достаточно выражена, чтобы считаться полноценным постоянным Эль-Ниньо.
«У нас не было постоянного Эль-Ниньо, так что это была своего рода крайняя интерпретация того, что произошло», - сказала она. "Но есть сокращение разницы между востоком и западом - это все еще правда."
В восточной части Тихого океана стало теплее, чем в западной, что привело к ослаблению пассатов и изменению характера осадков. Сухие места, такие как Перу и Аризона, могли быть более влажными. Эти результаты плиоцена согласуются с тем, что предсказывают модели будущего климата, поскольку уровни CO2 достигают 400 частей на миллион.
Это многообещающе, потому что теперь прокси-данные соответствуют климатическим моделям плиоцена. «Все подтвердилось», - сказал Тирни.
Плиоцен, однако, был периодом в истории Земли, когда климат медленно охлаждался. Сегодня климат становится все жарче очень быстро. Можем ли мы действительно ожидать подобного климата?
«Причина, по которой сегодня уровень моря и ледяные щиты не совсем соответствуют климату плиоцена, заключается в том, что для таяния ледяных щитов требуется время», - сказал Тирни. «Однако изменения в атмосфере, которые происходят в ответ на CO2, такие как изменения в пассатах и характере осадков, определенно могут произойти в течение человеческой жизни».