Нивото на въглероден диоксид в атмосферата днес вероятно е по-високо, отколкото по всяко време през последните 3 милиона години. Това покачване на нивото на въглероден диоксид, парников газ, може да доведе до температури, които не се наблюдават през целия период от време, според новите изследвания.
Изследователите от проучването са използвали компютърно моделиране, за да изследват промените в климата през четвъртичния период, започнал преди 2,59 милиона години и продължава и до днес. През този период Земята е претърпяла редица промени, но нито една толкова бърза, каквато се наблюдава днес, заяви авторът на проучването Матео Уилейт, докторантурен изследовател на климата в Потсдамския институт за изследване на въздействието върху климата.
„За да получите климат по-топъл от настоящия, в основата си трябва да се върнете към различен геоложки период“, казва Уилейт пред Live Science.
3 милиона години климат
Четворният период започва с период на заледяване, когато ледени покривки се откраднаха от Гренландия, за да покрият голяма част от Северна Америка и Северна Европа. В началото тези ледници напреднаха и се оттеглиха на 41 000-годишен цикъл, водени от промените в земната орбита около слънцето, каза Уилейт.
Но между 1,25 милиона и 0,7 милиона години, тези ледникови и междуледникови цикли се простират, като се появяват отново на всеки 100 000 години или така, явление, наречено преход в средата на плейстоцен поради епохата, в която е възникнал. Въпросът, каза Уилейт, е причината за прехода, като се има предвид, че моделът на вариации в земната орбита не се е променил.
Willeit и неговият екип използваха усъвършенствана компютърна симулация на кватернера, за да се опитат да отговорят на този въпрос. Моделите са толкова добри, колкото са включени параметрите, и този включваше много: атмосферни условия, океански условия, растителност, глобален въглерод, прах и ледени покривки. Изследователите включиха това, което се знае за параметрите, а след това ги ощипаха, за да видят какви условия могат да създадат средата на плейстоценския преход.
Как нещата се промениха
Екипът откри, че за ледните цикли на 41 000 години, за да се променят до 100 000-годишни цикли, трябва да се случат две неща: Въглеродният диоксид в атмосферата трябва да намалява и ледниците трябва да изхвърлят слой от утайката, наречена реголит.
Въглеродният диоксид може да е намалял по различни причини, каза Уилейт, като например намаляване на парниковите газове, извличащи се от вулкани, или промяна в скоростта на изветряне на скалите, което би довело до затваряне на повече въглерод в утайки, пренесени на дъното на към морето. По-малко въглерод в атмосферата означаваше по-малко задържане на топлина, така че климатът щеше да се охлади до момента, в който големите ледени покривки могат да се образуват по-лесно.
Геоложките процеси осигуряват решаващата втора съставка за по-дългите ледникови цикли. Когато континентите са без лед за дълги периоди от време, те придобиват най-горния слой от наземна, неконсолидирана скала, наречена реголит. Земната луна е доброто място да видите пример днес: Дебелият прахов слой на Луната е реголит.
Ледът, който се образува отгоре на този реголит, е по-малко стабилен от леда, който се образува върху твърда основа, каза Уилейт (представете си разликата в стабилността между повърхност, направена от сачмени лагери спрямо тази на плосък плот на масата). По същия начин ледените листове на базата на реголит текат по-бързо и остават по-тънки от леда. Когато промените в земната орбита променят количеството топлина, което удря земната повърхност, ледените покривки са особено податливи на топене.
Но ледниците също булдоз реголит далеч, изтласквайки прашните неща към ледниковите си краища. Този ледников бич отново излага основата; след няколко ледникови цикъла в ранната четвърт, основата щеше да бъде изложена, което ще даде на новообразуващите се ледени покривки по-твърдо място за закотвяне, каза Уилейт. Тези устойчиви ледени покривки плюс по-хладният климат доведоха до по-дългите ледникови цикли, наблюдавани след около милион години. Междугладникови периоди все още настъпват поради орбитални промени, но те стават по-кратки.
Климат тогава и сега
Тези открития са важни за разбирането на условията, които определят дали места като Чикаго или Ню Йорк са жизнеспособни или са покрити в километър лед. Но те също са полезни за формулиране на днешните климатични промени, каза Уилейт.
Записите на атмосферния въглерод, съществували преди около 800 000 години, трябва да бъдат реконструирани, а не измервани директно от ледените ядра, така че оценките за количеството въглерод в атмосферата са различни. Моделните изследвания на Willeit и неговия екип предполагат, че въглеродният диоксид е бил под 400 части на милион за целия четвъртичен период. Днес средната световна стойност е 405 части на милион и нараства.
В късния плиоцен, преди около 2,5 милиона години, средните световни температури са били временно около 2,7 градуса по Фаренхайт (1,5 градуса по Целзий) по-високи от средните преди широкото използване на изкопаеми горива, показа моделът на Willeit. Тези древни температури в момента държат рекорда за най-високи през целия четвъртичен период.
Но това може скоро да се промени. Вече земното кълбо е с 2,1 градуса F (1,2 градуса С) по-топло от средно преди индустриалното. Парижкото споразумение от 2016 г. би ограничило затоплянето до 2,7 F (1,4 C), което съответства на климата от преди 2,5 милиона години. Ако светът не успее да управлява тази граница и се насочи към 3.6 градуса F (2 градуса C), предишната международна цел, това ще бъде най-горещата средна глобална стойност, наблюдавана в този геоложки период.
"Нашето проучване поставя това в перспектива", каза Уилейт. "Това ясно показва, че дори ако погледнете миналия климат през много дълги времеви интервали, това, което правим сега по отношение на изменението на климата, е нещо голямо и много бързо, в сравнение с това, което се е случило в миналото."
Резултатите ще бъдат публикувани днес (3 април) в списанието Science Advances.
