11.09.2020 г.
Впервые создана высокоточная запись истории климата Земли

Впервые климатологи составили непрерывную и точную запись изменений климата Земли на протяжении 66 миллионов лет. Запись показывает четыре отличительных климатических состояния, которые исследователи назвали Тепличным, Теплым, Холодным и Ледяным.

Эти основные климатические состояния сохранялись в течение миллионов, а иногда и десятков миллионов лет, и в каждом из них климат показывает ритмические изменения, соответствующие изменениям на орбите Земли вокруг Солнца.

Но каждое состояние климата по-своему реагирует на колебания орбиты, которые вызывают относительно небольшие изменения глобальных температур по сравнению с резкими сдвигами между различными состояниями климата.

Новые данные, опубликованные в журнале Science, являются результатом десятилетий работы и большого международного сотрудничества. Задача состояла в том, чтобы определить прошлые климатические изменения во временной шкале, достаточно тонкой, чтобы увидеть изменчивость, относящуюся к орбитальным изменениям (эксцентриситет земной орбиты вокруг Солнца, а также прецессию и наклон ее оси вращения).

«Мы давно знаем, что ледниково-межледниковые циклы сопровождаются изменениями орбиты Земли, которые изменяют количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, и астрономы вычисляли эти орбитальные вариации назад во времени», – объясняют соавтор Джеймс Захос, выдающийся профессор наук о Земле и планетах, и Ида Бенсон Линн, профессор здоровья океана в Калифорнийском университете в Санта-Крус.

«По мере того, как мы реконструировали прошлый климат, мы могли довольно хорошо увидеть долгосрочные грубые изменения. Мы также знали, что должна быть более мелкомасштабная ритмическая изменчивость из-за орбитальных изменений, но долгое время считалось невозможным восстановить этот сигнал», – говорят ученые. «Теперь, когда нам удалось уловить естественную изменчивость климата, мы видим, что прогнозируемое антропогенное потепление будет намного больше».

Последние 3 миллиона лет климат Земли находился в состоянии Ледяном состоянии, характеризуемым чередованием ледниковых и межледниковых периодов. Современные люди эволюционировали в течение этого времени, но выбросы парниковых газов и другая деятельность человека сейчас подталкивают планету к климатическим состояниям Тепличный и Теплый, невиданных с эпохи эоцена, которая закончилась около 34 миллионов лет назад. В раннем эоцене не было полярных ледяных шапок, а средняя глобальная температура была на 9–14 градусов Цельсия выше, чем сегодня.

«Прогнозы на 2300 г. в сценарии «обычного ведения дел» потенциально могут привести к тому, что глобальная температура достигнет уровня, которого планета не видела 50 миллионов лет», – сказал Джеймс Захос.

«В экстремальном тепличном мире безо льда не будет никакой обратной связи, связанной с ледяными щитами, и это изменит динамику климата».

Прошлые и будущие тенденции средней глобальной температуры за последние 67 миллионов лет. Данные из записей ледяных кернов за последние 25000 лет иллюстрируют переход от последнего ледникового периода к нынешнему более теплому периоду, голоцену.

Исторические данные с 1850 года по сегодняшний день показывают явный рост после 1950 года, когда наступил антропоцен. Будущие прогнозы глобальной температуры предполагают, что к 2100 году состояние климата будет сопоставимо с климатическим оптимумом миоцена (~ 16 миллионов лет назад), что значительно превышает пороговое значение. для зарождения континентальных ледяных щитов.

Если выбросы будут постоянными после 2100 года и не стабилизируются до 2250 года, глобальный климат к 2300 году может войти в тепличный мир раннего эоцена (~ 50 миллионов лет назад). © Westerhold et al., CENOGRID

Большинство основных изменений климата за последние 66 миллионов лет были связаны с изменениями уровней парниковых газов. Ученые провели обширное исследование палеоцен-эоценового теплового максимума (ПЭТМ), показав, что эпизод быстрого глобального потепления, который привел климат в состояние Тепличный, был связан с массовым выбросом углерода в атмосферу. Точно так же в конце эоцена, когда уровни углекислого газа в атмосфере падали, ледяные щиты начали формироваться в Антарктиде, и климат перешел в состояние Холодный.

«Климат может стать нестабильным, когда он приближается к одному из этих переходов, и мы видим менее предсказуемые реакции на орбитальное воздействие, поэтому мы хотели бы лучше понять это», – сказал Закос.

Он добавил, что новые климатические данные представляют собой ценную основу для многих областей исследований. Они полезены не только для тестирования моделей климата, но и для геофизиков, изучающих различные аспекты динамики Земли, и для палеонтологов, изучающих, как изменение окружающей среды влияет на эволюцию видов.

________________________________________

T. Westerhold el al., "An astronomically dated record of Earth's climate and its predictability over the last 66 million years," Science (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi ... 1126/science.aba6853