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».
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