古代の温暖化の新しい地図は、二酸化炭素への強力な反応を明らかにする

の PNASに掲載された研究、アリゾナ大学のジェシカ・ティアニー教授と同僚は、5600万年前の暁新世-始新世熱極大期（PETM）に発生した炭素によって引き起こされた温暖化の完全な地球規模の地図を作成しました。

PETM 期間と現在の温暖化の間にはいくつかの類似点がありますが、新しい研究には、二酸化炭素に対する気候応答という予期しない結果が含まれています。₂ その後、気候変動に関する政府間パネル (IPCC) による現在の最良の見積もりよりも 2 倍強かった。 しかし、降水パターンの変化と両極での温暖化の増幅は、当時はまったく別の世界だったにもかかわらず、最近の傾向と著しく一致していました。

別の世界

ペタム期の温暖化は、急速な地質学的放出によってもたらされました。 コ₂、主にから マグマけいれん アイスランドが現在位置している場所の地球のマントルで。 マグマが北大西洋の石油に富む堆積物に侵入し、二酸化炭素を沸騰させた₂ そしてメタン。 暖かくするには、一酸化炭素含有量が非常に高い必要がありました₂ 気候は何万年もの間それをより暑くし、いくつかの 深海生物 そしてその いくつかの熱帯植物 絶滅へ。 進化した哺乳類 最小、そして多数ありました 移行 大陸を越えてワニやカバのような生き物や ヤシの木 それらはすべて、北極からわずか 500 マイル離れた場所で繁栄しました。 南極大陸 氷無しでした。

私たちの気候が温暖化するにつれて、科学者はより良くなっています 過去の気候にますます目を向ける 洞察のためですが、温度、二酸化炭素の不確実性によって妨げられています₂ レベルと変化の正確なタイミング – たとえば、PETM に関する以前の研究では、8°C から 10°C の範囲の不確実な温度がありました。 現在、Tierney のチームは、この不確実性をわずか 2.4 °C まで狭め、PETM が 5.6 °C 上昇したことを示しており、以前の推定値である ~5 °C よりも改善されています。

「その見積もりを以前の研究に絞り込むことができました」とティアニーは言いました。

研究者はまた、二酸化炭素を計算しました₂ 化石プランクトンの殻で測定されたホウ素同位体に由来する PETM 期間前および期間中のレベル。 彼らはCOを見つけました₂ PETM 期間前は 1,120ppm 前後でしたが、ピーク時には 2020ppm まで上昇しました。 比較のために、CO₂ 私は 280ppm、現在のところ 418ppm. チームは新しい温度と二酸化炭素を使用することができました₂ 二酸化炭素の倍増に応じて地球がどれだけ温暖化しているかを計算するための値₂ 値、または PETM の「平衡気候感度」。

非常に敏感

現在の IPCC の気候感度の最良の推定値は 3°C ですが、これにはかなりの不確実性が伴います。 2°～5°C– 私たちの不完全な知識のために フィードバック 地球システムで。 感度が高いことが判明した場合は、一定量の排出量に対してさらに加熱します。 Tierney の研究では、PETM 期間の気候感度は 6.5 °C であり、IPCC の最善の見積もりの​​ 2 倍以上であることがわかりました。

ティアニーは、より高い数字は「それほど驚くべきことではない」と私に言いました。 前の検索 二酸化炭素に対する地球の反応を説明する₂ CO2レベルが高いほど強い₂ 地球の過去のレベル。 私たちの気候感度はそれほど高くはありません.「明日は6.5°Cの気候感度になるとは思わない」とティアニーは説明した.

しかし、彼らの論文は、COを上げ続ければ₂ レベル、それはその CO への温度応答を誘発します₂ より高い。 「近い将来、特に温室効果ガスの放出が増えると、ある程度の気候感度が高まると予想されるかもしれません」とティアニーは言いました。

データ取り込みを使用した気候マッピング

ティアニーのチームが地質学者の長年の問題に取り組んできた方法から、新しくより明確な全体像が浮かび上がります。地球上のすべての場所のデータを持っているわけではありません。 PETM の地質データは、その時点の堆積物が保存され、アクセスできるサイトに限定されています。通常は、掘削孔または地上の露頭のいずれかです。 についての結論 世界的に 気候は、これらの散在するデータ ポイントからスケールアップする必要があります。

「それは実際には難しい問題です」とティアニーは言いました。 「空間的に何が起こっているかを理解したい場合、地質データだけでそれを行うのは非常に困難です。」 そこで、ティアニーと彼の同僚は、天気予報から技術を借りました。 「気象の専門家が行うことは、気象モデルを実行することです。日が経つにつれて、風と気温の測定値を取得し、それらをモデルに統合します…そして、モデルを再度実行して予測を改善します。 」 ティアニーは言いました。

温度計の代わりに、彼女のチームは、5600 万年前の堆積物に保存されている微生物とプランクトンからの温度測定値を使用しました。 気象モデルの代わりに、彼らは始新世の地理と氷層のない気候モデルを使用して、ピーク熱 PETM の前とピーク時の気候をシミュレートしました。 彼らは、さまざまな程度のCOでモデルを数回回転させました₂ それらの不確実性によるレベルと地球の軌道構成。 次に、微生物とプランクトンのデータを使用して、データに最適なシミュレーションを選択しました。

「アイデアは、モデル シミュレーションが空間的に完全であるという事実を実際に利用することです。しかし、それらはモデルであるため、それらが正しいかどうかはわかりません。データは何が起こったかを知っていますが、空間的に完全ではありません」と Tierney 氏は説明しました。 「だから、それを混ぜ合わせることで、私たちは両方の長所を得ることができます。」

ブレンドされた製品が現実にどれだけ一致しているかを確認するために、彼らは花粉と葉、およびブレンドプロセスに含まれていない場所から得られた独立したデータに対してそれをチェックしました. 「彼らは実際に非常によく一致しました。それはむしろ慰めです」とティアニーは言いました.

「この研究の目新しさは、気候モデルを使用して、PETM期間の前と期間中のデータに最適な気候条件を正確に計算し、世界中の気候変動のパターンと平均地球温度変化のより良い推定を提供することです. 」とバーミンガム大学のトム・ダンクリー・ジョーンズ博士は述べたが、これは研究の一部ではなかった.