Команда под руководством Университета Аризоны понизила температуру последнего ледникового периода - последнего ледникового максимума 20 000 лет назад - примерно до 46 градусов по Фаренгейту.
Их результаты позволяют ученым-климатологам лучше понять взаимосвязь между сегодняшним повышением уровня углекислого газа в атмосфере - основного парникового газа - и средней глобальной температурой.
Последний ледниковый максимум, или LGM, был холодным периодом, когда огромные ледники покрывали около половины Северной Америки, Европы и Южной Америки и многие части Азии, а флора и фауна, приспособленные к холоду, процветали.
«У нас есть много данных об этом периоде времени, потому что он изучался так долго», - сказала Джессика Тирни, доцент кафедры геонаук Университета Аризоны. «Но один вопрос, на который наука давно хотела получить ответ, прост: насколько холодным был ледниковый период?»
Отслеживание температуры
Тирни является ведущим автором статьи, опубликованной сегодня в журнале Nature, в которой установлено, что средняя глобальная температура ледникового периода была на 6 градусов по Цельсию (11 F) ниже, чем сегодня. Для контекста, средняя глобальная температура в 20-м веке была 14 C (57 F).
"По вашему личному опыту это может показаться не большой разницей, но на самом деле это огромная перемена", - сказал Тирни.
Она и ее команда также создали карты, чтобы проиллюстрировать разницу температур в определенных регионах по всему миру.
В Северной Америке и Европе самые северные части были покрыты льдом и были очень холодными. Даже здесь, в Аризоне, было сильное похолодание, - сказал Тирни. - Но самое сильное похолодание было в высоких широтах, таких как Арктика, где было примерно на 14 C (25 F) холоднее, чем сегодня».
Их выводы соответствуют научному пониманию того, как полюса Земли реагируют на изменения температуры.
«Климатические модели предсказывают, что высокие широты будут нагреваться быстрее, чем низкие широты», - сказал Тирни. «Когда вы смотрите на будущие прогнозы, над Арктикой становится действительно тепло. Это называется полярным усилением. Точно так же во время LGM мы обнаруживаем обратную картину. Просто более высокие широты более чувствительны к изменению климата и останутся таковыми в будущем.."
Подсчет углерода
Знание температуры ледникового периода имеет значение, потому что оно используется для расчета чувствительности климата, то есть того, насколько глобальная температура меняется в ответ на атмосферный углерод.
Тирни и ее команда определили, что при каждом удвоении содержания углерода в атмосфере глобальная температура должна повышаться на 3,4 C (6,1 F), что находится в середине диапазона, предсказанного климатическими моделями последнего поколения (от 1,8 до 5,6 С).
Уровни углекислого газа в атмосфере во время ледникового периода составляли около 180 частей на миллион, что очень мало. Перед промышленной революцией уровни поднялись примерно до 280 частей на миллион, а сегодня они достигли 415 частей на миллион.
Парижское соглашение хотело удержать глобальное потепление на уровне не более 2,7 F (1,5 C) по сравнению с доиндустриальным уровнем, но с учетом того, что уровни углекислого газа растут так, как они есть, было бы чрезвычайно трудно избежать более 3,6 F (2 C) потепления», - сказал Тирни. «У нас уже есть около 2 F (1,1 C) под нашим поясом, но чем меньше тепла мы получаем, тем лучше, потому что система Земли действительно реагирует на изменения в углекислом газе».
Изготовление модели
Поскольку в ледниковый период не было термометров, Тирни и ее команда разработали модели для перевода данных, собранных по окаменелостям океанического планктона, в температуру поверхности моря. Затем они объединили данные об окаменелостях с симуляцией климатической модели LGM, используя метод, называемый ассимиляцией данных, который используется в прогнозировании погоды.
«Что происходит в службе погоды, так это то, что они измеряют температуру, давление, влажность и используют эти измерения для обновления модели прогнозирования и прогнозирования погоды», - сказал Тирни. «Здесь мы используем климатическую модель Национального центра атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо, чтобы получить ретроспективный прогноз LGM, а затем мы обновляем этот ретроспективный прогноз фактическими данными, чтобы предсказать, каким был климат».
В будущем Тирни и ее команда планируют использовать ту же технику для воссоздания теплых периодов в прошлом Земли.
«Если мы сможем реконструировать прошлый теплый климат, - сказала она, - тогда мы сможем начать отвечать на важные вопросы о том, как Земля реагирует на действительно высокие уровни углекислого газа, и улучшить наше понимание того, что может иметь будущее изменение климата».."
Исследование проводилось при поддержке Heisings-Simons Foundation и National Science Foundation.