Jacob Hoover
0 
1029
44
Koldioxidnivån i atmosfären idag är troligen högre än den har varit någon gång under de senaste 3 miljoner åren. Denna höjning av koldioxidnivån, en växthusgas, kan medföra temperaturer som inte har sett över hela denna tidsperiod, enligt ny forskning.
Studien forskare använde datormodellering för att undersöka klimatförändringarna under den kvartära perioden, som startade för cirka 2,59 miljoner år sedan och fortsätter in i dag. Under den perioden har jorden genomgått ett antal förändringar, men inga så snabba som de som ses idag, säger studieförfattaren Matteo Willeit, en postdoktorad klimatforskare vid Potsdam Institute for Climate Impact Research. [Fotografiskt bevis på klimatförändringar: Time-lapse-bilder av retande glaciärer]
"För att få ett klimat varmare än i dag måste du i princip gå tillbaka till en annan geologisk period," berättade Willeit .
3 miljoner år klimat
Kvartärperioden började med en glaciationstid, då islag stal ner från Grönland för att täcka stora delar av Nordamerika och norra Europa. Till en början avancerade dessa glaciärer och drog sig tillbaka under en 41 000-årig cykel, driven av förändringar i jordens omloppsbana runt solen, sade Willeit.
Men mellan 1,25 miljoner och 0,7 miljoner år sedan sträckte sig dessa glaciala och interglaciala cykler ut och återuppträdde var 100 000 år eller så, ett fenomen som kallas mitten av Pleistocen-övergången på grund av den epok där den inträffade. Frågan, sa Willeit, är vad som orsakade övergången, med tanke på att variationerna i jordens omloppsbana inte hade förändrats.
Willeit och hans team använde en avancerad datorsimulering av kvartären för att försöka besvara den frågan. Modellerna är bara lika bra som parametrarna inkluderade, och den här inkluderade mycket: atmosfäriska förhållanden, havsförhållanden, vegetation, global kol, damm och islager. Forskarna inkluderade vad som är känt om parametrarna och justerade sedan dem för att se vilka förhållanden som kunde skapa mitt-Pleistocen-övergången.
Hur saker har förändrats
Teamet fann att för 41 000-åriga gletscykler för att ändra till 100 000-åriga cykler måste två saker hända: Koldioxid i atmosfären var tvungen att minska, och glaciärer var tvungna att avlägsna ett lager av sediment som kallas regolit. [Bilder: Grönlands underbara glaciärer]
Koldioxid kan ha minskat av olika skäl, sade Willeit, till exempel en minskning av växthusgasen som sprutar från vulkaner eller förändringar i väderhastigheten hos stenar, vilket skulle leda till att mer kol skulle fastna i sediment som transporteras till botten av hav. Mindre kol i atmosfären innebar att mindre värme fångades, så att klimatet skulle ha svalnat till den punkt där stora islager lättare kunde bildas.
Geologiska processer gav den avgörande andra ingrediensen för längre glaciala cykler. När kontinenter är isfria under långa perioder, förvärvar de ett toppskikt av grundad, okonsoliderad sten som kallas regolit. Jordens måne är ett bra ställe att se ett exempel idag: Månens tjocka dammskikt är en regolit.
Is som bildas ovanpå denna regolith tenderar att vara mindre stabil än is som bildas på fast berggrund, sa Willeit (föreställ dig skillnaden i stabilitet mellan en yta gjord av kullager jämfört med en platt bordsskiva). På liknande sätt flödar regolitbaserade isark snabbare och förblir tunnare än is. När förändringar i jordens bana ändrar mängden värme som träffar jordens yta, är islagorna särskilt benägna att smälta.
Men glaciärer bulldosar också regolit bort och skjuter de dammiga grejerna till sina glaciala kanter. Denna glaciala skurning avslöjar berggrunden; efter några glaciala cykler i tidigt kvartär skulle berggrunden ha blivit utsatt och ge nybildande islager en fastare plats att förankra, sade Willeit. Dessa fjädrande isplattor, plus ett svalare klimat, resulterade i de längre iscykler som sågs efter cirka en miljon år sedan. Interglaciala perioder inträffade fortfarande på grund av orbitalförändringar, men de blev kortare.
Klimat då och nu
Dessa fynd är viktiga för att förstå villkoren som avgör om platser som Chicago eller New York City är livliga eller täckta i en mil med is. Men de är också användbara för att utforma dagens klimatförändring, sa Willeit. [8 sätt global uppvärmning förändrar redan världen]
Registreringar av atmosfäriskt kol som fanns för cirka 800 000 år sedan måste rekonstrueras snarare än att mätas direkt från iskärnor, så uppskattningarna av mängden kol i atmosfären har varierat. Willeit och hans team modellerar forskning tyder på att koldioxid var under 400 delar per miljon under hela den kvartära perioden. Idag är det globala genomsnittet 405 delar per miljon och stiger.
I det sena Pliocen, för cirka 2,5 miljoner år sedan, var de genomsnittliga globala temperaturerna tillfälligt cirka 2,7 grader Fahrenheit (1,5 grader Celsius) högre än genomsnittet innan den utbredda användningen av fossila bränslen, visade Willeits modell. De gamla temperaturerna har för närvarande rekordet för det högsta under hela kvartära perioden.
Men det kan snart förändras. Redan är jordklotet 2,1 grader F (1,2 grader C) varmare än det förindustriella genomsnittet. Parisavtalet 2016 skulle begränsa uppvärmningen till 2,7 F (1,4 C), vilket motsvarar klimatet för 2,5 miljoner år sedan. Om världen inte kan hantera den gränsen och går mot 3 grader F (2 grader C), det tidigare internationella målet, kommer det att vara det hetaste globala genomsnittet som har sett i denna geologiska period.
"Vår studie sätter detta i perspektiv," sa Willeit. "Det visar tydligt att även om man tittar på tidigare klimat över mycket långa tidsskalor, är det vi gör nu när det gäller klimatförändringar något stort och mycket snabbt, jämfört med vad som hände tidigare."
Resultaten kommer att publiceras idag (3 april) i tidskriften Science Advances.
- Klimatförändringarnas verklighet: 10 myter bustade
- Bilder av Melt: Earth's Vanishing Ice
- I foton: The Vanishing Ice of Baffin Island
Ursprungligen publicerad den .