Наше будущее на Земле также может быть нашим прошлым.
В исследовании, опубликованном в понедельник (10 декабря 2018 г.) в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи показывают, что люди обращают вспять долгосрочную тенденцию к похолоданию, прослеживающуюся по крайней мере 50 миллионов лет назад. И это заняло всего два столетия.
К 2030 году климат Земли, как ожидается, будет напоминать климат середины плиоцена, то есть более чем на 3 миллиона лет назад по геологическому времени. Без сокращения выбросов парниковых газов наш климат к 2150 году можно было бы сравнить с теплым и в основном свободным ото льда эоценом, эпохой, характеризовавшей земной шар 50 миллионов лет назад.
«Если мы думаем о будущем с точки зрения прошлого, то, куда мы идем, - это неизведанная территория для человеческого общества», - говорит ведущий автор исследования Кевин Берк, который проводил работу, будучи аспирантом в лаборатории. палеоэколога Джона «Джека» Уильямса, профессора географии Висконсинского университета в Мэдисоне. «Мы движемся к очень драматическим изменениям в чрезвычайно короткие сроки, обращая вспять планетарную тенденцию к похолоданию в течение нескольких столетий».
У всех видов на Земле сегодня был предок, который пережил эоцен и плиоцен, но еще предстоит выяснить, смогут ли люди, флора и фауна, с которыми мы знакомы, адаптироваться к этим быстрым изменениям. Ускоренная скорость изменений кажется выше, чем все, что жизнь на планете испытывала раньше.
Новое исследование основано на работе Уильямса и его коллег, впервые опубликованной в 2007 году, в которой прогнозы будущего климата сравнивались с историческими климатическими данными начала 20 века. Новое исследование опирается на обширные данные о климатических условиях, чтобы глубже изучить геологическое прошлое Земли и расширить эти сравнения.
«Мы можем использовать прошлое как критерий для понимания будущего, которое так отличается от всего, что мы испытали в своей жизни», - говорит Уильямс. «Людям трудно спрогнозировать, каким будет мир через пять или десять лет. Это инструмент для предсказания того, как мы идем по этим путям, и использования глубоких геологических аналогов из истории Земли, чтобы думать об изменениях во времени."
Во время эоцена континенты Земли были расположены более плотно друг к другу, и глобальные температуры в среднем были на 23,4 градуса по Фаренгейту (13 градусов по Цельсию) выше, чем сегодня. Динозавры недавно вымерли, и первые млекопитающие, такие как предки китов и лошадей, распространились по земному шару. Арктика была занята заболоченными лесами, подобными тем, которые сегодня встречаются на юге США
В плиоцене Северная и Южная Америка тектонически соединились, климат стал засушливым, сухопутные мосты позволили животным расселиться по континентам, и образовались Гималаи. Температура была от 3,2 до 6,5 градусов по Фаренгейту (от 1,8 до 3,6 градусов по Цельсию) выше, чем сегодня.
В ходе исследования Берк и Уильямс вместе с коллегами из Бристольского университета, Колумбийского университета, Университета Лидса, Института космических исследований Годдарда НАСА и Национального центра атмосферных исследований изучили сходство между будущими прогнозами климата. как указано в Пятом оценочном отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата и нескольких периодах геологической истории.
К ним относятся ранний эоцен, средний плиоцен, последнее межледниковье (от 129 до 116 тысяч лет назад), средний голоцен (6 000 лет назад), доиндустриальная эра (до 1850 г. н.э.) и начало 20 века.
Они использовали репрезентативный путь концентрации 8.5 (RCP8.5), который представляет будущий климатический сценарий, в котором мы не снижаем выбросы парниковых газов, и RCP4.5, сценарий, в котором мы умеренно сокращаем выбросы парниковых газов, и моделирование климата с использованием трех разных, но хорошо зарекомендовавших себя моделей: объединенной модели центра Хэдли версии 3, модели E2-R Института космических исследований Годдарда и модели климатической системы Сообщества.
Хотя каждая из этих моделей не лишена недостатков, она представляет собой наилучшие доступные данные и самые современные методы.
В соответствии с обоими сценариями и каждой моделью, по сравнению с предыдущими эпохами, климат Земли наиболее близко напоминал средний плиоцен к 2030 г. (согласно RCP8.5) или 2040 г. (согласно RCP4.5). В соответствии со сценарием стабилизации парниковых газов RCP4.5 климат затем стабилизируется в условиях, подобных среднему плиоцену, но при более высоких выбросах парниковых газов RCP8.5 климат продолжает нагреваться, пока не начнет напоминать эоцен в 2100 году. достижение условий, подобных эоцену, в более широком смысле к 2150 году.
Модели показали, что эти глубокие геологические климаты возникают сначала из центра континентов, а затем со временем расширяются наружу. Температура повышается, количество осадков увеличивается, ледяные шапки тают, а климат вблизи полюсов Земли становится умеренным.
«Мэдисон (Висконсин) прогревается больше, чем Сиэтл (Вашингтон), даже несмотря на то, что они находятся на той же широте», - объясняет Уильямс.«Когда вы читаете, что в этом столетии мир, как ожидается, потеплеет на 3 градуса по Цельсию, в Мэдисоне мы должны ожидать примерно удвоение среднемирового показателя».
Исследование также показало, что в соответствии с RCP8.5 «новый» климат возникает почти на 9 процентах территории планеты. Эти условия не имеют известных геологических или исторических прецедентов и сосредоточены в восточной и юго-восточной Азии, северной Австралии и прибрежных районах Америки.
«Основываясь на данных наблюдений, мы отслеживаем верхний предел сценариев выбросов, но еще слишком рано говорить об этом», - говорит Берк. «Мы можем находиться где-то между RCP4.5 и RCP8.5, хотя, если мы увеличим наши усилия по смягчению последствий изменения климата, например, перейдем на возобновляемые источники энергии, мы можем оказаться ближе к нижней границе».
Около десяти лет назад шведский ученый Йохан Рокстрем и его коллеги представили идею «безопасного рабочего пространства», имея в виду климатические условия, в которых развивались современные сельскохозяйственные общества. По словам Уильямса и Берка, сравнивая с глубоким прошлым, мы можем лучше понять планетарные границы и пороги, очерчивающие это пространство.
«Чем дальше мы уходим от голоцена, тем больше вероятность того, что мы выйдем за пределы безопасного рабочего пространства», - говорит Уильямс, преподаватель Центра климатических исследований Университета Вашингтона в Мэдисоне Нельсона. «Примерно за 20-25 лет, что я работаю в этой области, мы перешли от ожидания изменения климата к обнаружению последствий, и теперь мы видим, что это причиняет вред. Люди умирают, имущество повреждается., мы наблюдаем усиление пожаров и штормов, которые можно объяснить изменением климата. В климатической системе больше энергии, что приводит к более интенсивным явлениям».
В своей статье исследователи пытаются найти баланс между тревогой и оптимизмом. С одной стороны, Земля движется в неизвестность на протяжении жизни наших детей и внуков. С другой стороны, жизнь давно доказала свою устойчивость. И, говорит Уильямс, во многих местах мы переходим от ископаемого топлива к более устойчивым и безуглеродным источникам энергии. Но нужно сделать еще больше.
«Мы видели, как в истории Земли происходили большие события - появлялись новые виды, жизнь сохранялась, а виды выживали. Но многие виды будут потеряны, а мы живем на этой планете», - говорит Уильямс. «Это вещи, о которых следует беспокоиться, поэтому эта работа указывает нам, как мы можем использовать нашу историю и историю Земли, чтобы понять изменения сегодня и как мы можем лучше всего адаптироваться».