Vědci z MIT Paleoclimate objevili „zaujatost vůči oteplování“

Vědci zaznamenali „zkreslení oteplování“ za posledních 66 milionů let, které by se mohlo vrátit, pokud ledové pláty zmizí.

Je stále jasnější, že dlouhodobé sucho, bezprecedentní vedra, přetrvávající požáry a časté a nebezpečnější bouře v posledních letech jsou přímým důsledkem globálního oteplování způsobeného tím, že lidé přidávají do atmosféry oxid uhličitý. Nový S Studie extrémních povětrnostních jevů ve starověké historii Země naznačuje, že dnešní planeta se může při zahřívání stát těkavější.

Studie, publikovaná 11. srpna 2021, v pokrok vědy, zkoumá rekord v paleoklimatu za posledních 66 milionů let, během cenozoické éry, která začala krátce po vyhynutí dinosaurů. Vědci zjistili, že během tohoto období došlo ke kolísání zemského klimatu k náhlému „oteplování“. Jinými slovy, došlo k více událostem globálního oteplování – prodlouženým obdobím oteplování, trvajícím tisíce až desítky tisíc let – než událostem ochlazování. Kromě toho bývají oteplovací akce extrémnější, s většími teplotními změnami, než chladivé.

Vědci tvrdí, že možné vysvětlení tohoto zkreslení oteplování může spočívat v „multiplikačním efektu“, kde malý stupeň oteplování – například ze sopek uvolňujících oxid uhličitý do atmosféry – urychluje určité biologické a chemické procesy, které tyto fluktuace zvyšují, což vede k v průměru k dalšímu oteplování.

Je zajímavé, že tým poznamenal, že tato předpojatost vůči globálnímu oteplování zmizela asi před 5 miliony let, tedy v době, kdy se na severní polokouli začaly tvořit ledové pláty. Není jasné, jaký vliv má led na reakci Země na změnu klimatu. Ale vzhledem k tomu, že arktický led dnes ustupuje, nová studie naznačuje, že se může znovu objevit zvlněný efekt a výsledkem by mohlo být další zesílení globálního oteplování způsobeného lidmi.

„Ledové příkrovy na severní polokouli se zmenšují a mohly by zmizet v dlouhodobém důsledku lidských činů,“ říká vedoucí studie Konstantin Arnschedt, postgraduální student na katedře Země, atmosférických a planetárních věd na MIT. „Náš výzkum naznačuje, že to může v zásadě učinit klima Země citlivější na extrémní, dlouhodobé jevy globálního oteplování, jako jsou ty, které jsou vidět v geologické minulosti.“

Na studii Arnscheidt se podíleli Daniel Rothman, profesor geofyziky na MIT a spoluzakladatel a spoluředitel Lorenzova centra MIT.

těkavý impuls

Pro jejich analýzu tým konzultoval rozsáhlé databáze sedimentů obsahujících hlubinné bentické foraminifery-jednobuněčné organismy, které existují již stovky milionů let a jejichž tvrdé skořápky jsou v sedimentech zachovány. Tvorba těchto skořápek je ovlivněna teplotami oceánu, jak organismy rostou; Mušle jsou proto spolehlivým zástupcem starověkých teplot Země.

Po celá desetiletí vědci analyzovali složení těchto skořápek, shromážděných z celého světa a datovaných do různých časových období, aby sledovali, jak teplota Země kolísá po miliony let.

„Při použití těchto dat ke studiu extrémních povětrnostních jevů se většina studií zaměřila na velké individuální zvýšení teploty, obvykle o několik stupňů.“ Celsia „Místo toho jsme se pokusili podívat se na celkové statistiky a podívat se na veškerou relevantní volatilitu, než vybírat velké výkyvy,“ říká Arnschedt.

Tým zpočátku provedl statistickou analýzu dat a poznamenal, že za posledních 66 milionů let se distribuce globálních teplotních výkyvů nepodobala standardní zvonové křivce, přičemž symetrické ocasy představovaly stejnou pravděpodobnost extrémního tepla a extrémního chladu. kolísání. Místo toho byla křivka znatelně nevyvážená a přikláněla se více k teplým událostem než k chladným událostem. Křivka také ukázala výrazně delší ocas, představující teplé události, které byly extrémnější nebo s vyšší teplotou, než nejintenzivnější studené události.

„To naznačuje, že existuje určitý druh zesílení ve vztahu k tomu, co byste jinak očekávali,“ říká Arnscheidt. „Všechno ukazuje na něco zásadního, co způsobuje tento posun, nebo zaujatost vůči událostem globálního oteplování.“

„Je spravedlivé říci, že systém Země se stává těkavější ve smyslu oteplování,“ dodává Rothman.

multiplikátor oteplování

Tým zajímalo, zda tato zkreslení globálního oteplování může být důsledkem „dvojitého hluku“ v klimatickém a uhlíkovém cyklu. Vědci již dlouho uznávají, že vyšší teploty do určité míry mají tendenci urychlovat biologické a chemické procesy. Vzhledem k tomu, že uhlíkový cyklus, který je hlavní hybnou silou dlouhodobých výkyvů klimatu, se sám skládá z takových procesů, zvýšení teploty může vést k větším výkyvům, což systém přivede k extrémním událostem oteplování.

V matematice existuje soubor rovnic, které popisují takové obecné zesilovací nebo multiplikační efekty. Vědci použili tuto teorii násobení ve své analýze, aby zjistili, zda rovnice dokážou předpovědět asymetrické rozdělení, včetně stupně jejich zkosení a délky jejich ocasů.

Nakonec zjistí, že data a pozorované předpojatosti vůči globálnímu oteplování lze vysvětlit teorií zdvojení. Jinými slovy, je velmi pravděpodobné, že za posledních 66 milionů let byla období mírného oteplování v průměru posílena multiplikačními efekty, jako je reakce na biologické a chemické procesy, které planetu dále oteplovaly.

V rámci studie se vědci také podívali na vztah mezi minulými oteplovacími událostmi a změnami na oběžné dráze Země. Po stovky tisíc let se oběžná dráha Země kolem Slunce pravidelně stává víceméně eliptickou. Vědci se ale zajímali, proč se tolik předchozích oteplovacích událostí kryje s těmito změnami a proč jsou tyto události tak vysoké ve srovnání s tím, co by změna na oběžné dráze Země udělala sama.

Arnscheidt a Rothman proto začlenili orbitální změny Země do multiplikačního modelu a jejich analýzy teplotních změn Země a zjistili, že multiplikační efekty mohou v průměru zesílit mírné oteplování v důsledku změn na oběžné dráze Země.

„Klima se otepluje a ochlazuje ve spojení s tropickými změnami, ale samotné tropické cykly budou předpovídat pouze mírné změny klimatu,“ říká Rothman. „Pokud však vezmeme v úvahu multiplikátorový model, mírné oteplování v kombinaci s tímto multiplikačním efektem může vést k extrémním událostem, které se obvykle vyskytují současně s těmito tropickými změnami.“

„Lidé ukládají pořádek novým způsobem,“ dodává Arnscheidt. „A tato studie ukazuje, že když zvýšíme teplotu, pravděpodobně budeme interagovat s těmito zesílenými přírodními efekty.“

Odkaz: „Asymetrie událostí klimatického cyklu – cenozoické uhlíkové extrémy“ od Konstantina W. Arnstedta a Daniela H. Rothmana, 11. srpna 2021, k dispozici zde. pokrok vědy.
DOI: 10,1126 / sciadv.abg6864

Tento výzkum byl částečně podpořen MIT College of Science.