Neue Karten der antiken Erwärmung zeigen eine robuste Reaktion auf Kohlendioxid

in Eine in PNAS veröffentlichte StudieProfessor Jessica Tierney von der University of Arizona und Kollegen haben vollständige globale Karten der kohlenstoffinduzierten Erwärmung erstellt, die im Paläozän-Eozän-Thermalmaximum (PETM) vor 56 Millionen Jahren auftrat.

Obwohl es einige Ähnlichkeiten zwischen der PETM-Periode und der aktuellen Erwärmung gibt, beinhaltet die neue Arbeit einige unerwartete Folgen – die Reaktion des Klimas auf Kohlendioxid.₂ Sie war damit doppelt so stark wie die aktuell beste Schätzung des Weltklimarates (IPCC). Aber Änderungen in den Niederschlagsmustern und die Verstärkung der Erwärmung an den Polen stimmten bemerkenswert mit den jüngsten Trends überein, obwohl es sich zu dieser Zeit um eine völlig andere Welt handelte.

andere Welt

Die Erwärmung der Petam-Periode wurde durch die schnelle geologische Freisetzung von verursacht k.o₂hauptsächlich von a Magmaspasmus Im Erdmantel an der Stelle, wo heute Island liegt. Magma drang in die ölreichen Sedimente im Nordatlantik ein und brachte Kohlendioxid zum Kochen₂ und Methan. Es erforderte einen wirklich hohen Kohlenmonoxidgehalt, um warm zu werden₂ Das Klima hat es seit Zehntausenden von Jahren heißer gemacht, was einige dazu veranlasst hat Kreaturen der Tiefsee Und die Einige tropische Pflanzen zum Aussterben. Säugetiere entwickelten sich am kleinstenund es gab eine große Anzahl Migrationen Quer durch die Kontinente Krokodile und Nilpferd-ähnliche Kreaturen und Palmen Sie gediehen alle nur 500 Meilen vom Nordpol entfernt und Antarktis Es war eisfrei.

Während sich unser Klima erwärmt, werden Wissenschaftler immer besser Blick zunehmend auf vergangene Klimazonen Für Einblicke, aber behindert durch Unsicherheiten bei der Temperatur, Kohlendioxid₂ Niveaus und genaues Timing von Änderungen – Frühere Arbeiten zu PETM hatten beispielsweise eine unsichere Temperatur im Bereich von 8° bis 10°C. Jetzt hat Tierneys Team diese Unsicherheit auf nur 2,4 °C eingegrenzt, was zeigt, dass sich PETM um 5,6 °C erwärmt hat, eine Verbesserung gegenüber der vorherigen Schätzung von ~5 °C.

„Wir konnten diese Schätzung wirklich auf frühere Arbeiten eingrenzen“, sagte Tierney.

Die Forscher berechneten auch Kohlendioxid₂ Werte vor und während der PETM-Periode, abgeleitet von Borisotopen, gemessen in fossilen Planktonschalen. Sie fanden CO₂ Vor der PETM-Periode lag er bei etwa 1.120 ppm und stieg auf seinem Höhepunkt auf 2020 ppm. Zum Vergleich CO₂ ich war 280ppmwir sind gerade dabei 418 ppm. Das Team konnte die neuen Temperaturen und das Kohlendioxid nutzen₂ Werte zur Berechnung, wie stark sich der Planet als Reaktion auf die Kohlendioxidverdopplung erwärmt₂ Werte oder „Gleichgewichtsklimasensitivität“ für PETM.

sehr empfindlich

Die beste Schätzung des IPCC für die Klimasensitivität für unsere Zeit liegt bei 3 °C, aber das ist mit einer großen Unsicherheit verbunden – es könnte alles dazwischen liegen 2° bis 5°C– Wegen unserer unvollkommenen Kenntnis von Feedback im Erdsystem. Wenn sich herausstellt, dass die Empfindlichkeit am oberen Ende liegt, werden wir für eine bestimmte Menge an Emissionen mehr heizen. Tierneys Studie ergab, dass die Klimasensitivität der PETM-Periode 6,5 °C betrug – mehr als das Doppelte der besten Schätzung des IPCC.

Tierney sagte mir, dass die höhere Zahl „nicht allzu überraschend“ sei, weil vorherige Suche Beschreiben Sie die Reaktion der Erde auf Kohlendioxid₂ Es ist stärker bei höherem CO2-Gehalt₂ Die vergangenen Ebenen der Erde. Unsere Klimasensitivität wäre nicht so hoch: „Wir erwarten nicht, dass wir morgen eine Klimasensitivität von 6,5 °C haben werden“, erklärte Tierney.

Ihr Papier legt jedoch nahe, dass, wenn wir weiterhin CO erhöhen₂ Niveaus, wird es eine Temperaturreaktion auf dieses CO induzieren₂ höher. „Wir können in naher Zukunft mit einem gewissen Anstieg der Klimasensitivität rechnen, insbesondere wenn wir mehr Treibhausgase freisetzen“, sagte Tierney.

Klimakartierung mit Datenaufnahme

Das neue, klarere Bild ergibt sich aus der Art und Weise, wie Tierneys Team das ewige Problem der Geologen angegangen ist: Wir haben nicht Daten für jeden Ort auf dem Planeten. Die geologischen Daten von PETM sind auf Standorte beschränkt, an denen Sedimente aus dieser Zeit erhalten und zugänglich sind – normalerweise entweder durch ein Bohrloch oder einen Aufschluss im Boden. Irgendwelche Schlussfolgerungen über weltweit Das Klima muss aus diesen verstreuten Datenpunkten hochskaliert werden.

„Es ist eigentlich ein schwieriges Problem“, sagte Tierney. „Wenn man verstehen will, was räumlich vor sich geht, ist das mit geologischen Daten allein wirklich schwierig.“ Also liehen sich Tierney und seine Kollegen eine Technik aus der Wettervorhersage. „Die Wetterexperten führen ein Wettermodell durch, und im Laufe des Tages nehmen sie Wind- und Temperaturmessungen vor und integrieren sie dann in ihr Modell … und dann führen sie das Modell erneut aus, um die Vorhersage zu verbessern. “, sagte Tierney.

Anstelle von Thermometern verwendete ihr Team Temperaturmessungen von Mikroben- und Planktonresten, die in 56 Millionen Jahre alten Sedimenten aufbewahrt wurden. Anstelle eines Wettermodells verwendeten sie ein Klimamodell mit eozäner Geographie und ohne Eisschichten, um das Klima vor und während der PETM-Spitzenwärme zu simulieren. Sie drehten das Modell mehrmals mit unterschiedlichem CO2-Gehalt₂ Ebenen und die Umlaufbahnkonfiguration der Erde aufgrund von Unsicherheiten in diesen. Anschließend nutzten sie die Mikroben- und Planktondaten, um die Simulation auszuwählen, die am besten zu den Daten passt.

„Die Idee ist wirklich, die Tatsache auszunutzen, dass die Modellsimulationen räumlich vollständig sind. Aber es sind Modelle, also wissen wir nicht, ob sie richtig sind. Die Daten wissen, was passiert ist, aber es ist nicht räumlich vollständig“, erklärte Tierney „Also, indem wir es mischen, bekommen wir das Beste aus beiden Welten.“

Um zu sehen, wie gut ihr gemischtes Produkt der Realität entsprach, überprüften sie es mit unabhängigen Daten, die von Pollen und Blättern und von Orten stammten, die nicht in den Mischprozess einbezogen waren. „Sie passten wirklich sehr gut zusammen, was ziemlich beruhigend ist“, sagte Tierney.

„Das Neue an dieser Studie ist die Verwendung eines Klimamodells, um genau die Klimabedingungen zu ermitteln, die am besten zu den Daten vor und während der PETM-Periode passen, wodurch Muster des Klimawandels auf der ganzen Welt und eine bessere Schätzung der durchschnittlichen globalen Temperaturänderung erhalten werden. “, sagte Dr. Tom Dunkley-Jones von der University of Birmingham, die nicht Teil der Studie war.