Nieuwe kaarten van oude opwarming onthullen een robuuste reactie op koolstofdioxide

in Een studie gepubliceerd in PNAShebben professor Jessica Tierney van de Universiteit van Arizona en collega’s volledige wereldkaarten gemaakt van door koolstof veroorzaakte opwarming die 56 miljoen jaar geleden plaatsvond in het Paleoceen-Eoceen Thermal Maximum (PETM).

Hoewel er enkele overeenkomsten zijn tussen de PETM-periode en de huidige opwarming, heeft het nieuwe werk enkele onverwachte gevolgen: de klimaatreactie op koolstofdioxide.₂ Het was toen twee keer sterker dan de huidige beste schatting van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Maar veranderingen in neerslagpatronen en versterking van de opwarming aan de polen waren opmerkelijk consistent met recente trends, ondanks dat het op dat moment een heel andere wereld was.

andere wereld

De opwarming van de Petam-periode werd veroorzaakt door de snelle geologische vrijlating van ko₂voornamelijk van een magma spasme In de mantel van de aarde op de plek waar nu IJsland ligt. Magma viel de olierijke sedimenten in de Noord-Atlantische Oceaan binnen en bracht kooldioxide aan de kook₂ en methaan. Er was een heel hoog koolmonoxidegehalte nodig om warm te zijn₂ Het klimaat heeft het al tienduizenden jaren heter gemaakt, waardoor sommigen diepzeedieren En de Sommige tropische planten tot uitsterven. Zoogdieren geëvolueerd kleinsteen er was een groot aantal migraties Over de continenten krokodillen en nijlpaardachtige wezens en palmbomen Ze gedijen allemaal op slechts 500 mijl van de Noordpool, en Antarctica Het was ijsvrij.

Naarmate ons klimaat warmer wordt, worden wetenschappers beter Steeds meer kijkend naar vroegere klimaten Voor inzichten, maar gehinderd door onzekerheden in temperatuur, kooldioxide₂ Niveaus en exacte timing van veranderingen – Eerder werk aan PETM had een onzekere temperatuur in het bereik van 8° tot 10°C, bijvoorbeeld. Nu heeft het team van Tierney deze onzekerheid teruggebracht tot slechts 2,4 °C, wat aantoont dat PETM met 5,6 °C is opgewarmd, een verbetering ten opzichte van de eerdere schatting van ~5 °C.

“We waren echt in staat om die schatting te beperken tot eerder werk,” zei Tierney.

De onderzoekers berekenden ook koolstofdioxide₂ Niveaus voor en tijdens de PETM-periode afgeleid van boorisotopen gemeten in fossiele planktonschillen. Ze vonden CO₂ Het was ongeveer 1120 ppm vóór de PETM-periode en steeg op zijn hoogtepunt tot 2020 ppm. Ter vergelijking, CO₂ ik was 280ppmwe zijn momenteel ongeveer 418ppm. Het team kon de nieuwe temperaturen en kooldioxide gebruiken₂ Waarden om te berekenen hoeveel de planeet opwarmt als reactie op de verdubbeling van koolstofdioxide₂ waarden, of “evenwichtsklimaatgevoeligheid” voor PETM.

erg gevoelig

De beste schatting van de klimaatgevoeligheid van het IPCC voor onze tijd is 3°C, maar dat brengt veel onzekerheid met zich mee – het kan van alles zijn tussen 2° tot 5°C– Vanwege onze onvolmaakte kennis van Feedback in het aardesysteem. Als de gevoeligheid aan de hogere kant blijkt te zijn, zullen we meer opwarmen voor een bepaalde hoeveelheid emissies. Tierney’s onderzoek wees uit dat de klimaatgevoeligheid van de PETM-periode 6,5 °C was – meer dan het dubbele van de beste schatting van het IPCC.

Tierney vertelde me dat het hogere getal “niet al te verrassend” is, omdat vorige zoekopdracht Beschrijf de reactie van de aarde op koolstofdioxide₂ Het is sterker bij een hoger CO2-niveau₂ De vorige niveaus van de aarde. Onze klimaatgevoeligheid zou niet zo hoog zijn: “We verwachten niet dat we morgen een klimaatgevoeligheid van 6,5°C zullen hebben”, legt Tierney uit.

Hun paper suggereert echter dat als we doorgaan met het verhogen van CO₂ niveaus, zal het een temperatuurreactie op die CO . veroorzaken₂ hoger. “We kunnen in de nabije toekomst een zekere mate van klimaatgevoeligheid verwachten, vooral als we meer broeikasgassen uitstoten”, zei Tierney.

Klimaatkartering met behulp van gegevensinname

Het nieuwe, duidelijkere beeld komt voort uit de manier waarop het team van Tierney het eeuwige probleem van geologen heeft aangepakt: we hebben geen gegevens voor elke plaats op de planeet. De geologische gegevens van PETM zijn beperkt tot locaties waar sedimenten uit die tijd bewaard en toegankelijk zijn – meestal via een boorgat of een ontsluiting op de grond. Eventuele conclusies over wereldwijd Het klimaat moet worden opgeschaald vanuit deze verspreide datapunten.

“Het is eigenlijk een moeilijk probleem,” zei Tierney. “Als je wilt begrijpen wat er ruimtelijk gebeurt, is het heel moeilijk om dat alleen te doen met geologische gegevens.” Dus leenden Tierney en zijn collega’s een techniek uit weersvoorspellingen. “Wat de weerexperts doen, is dat ze een weermodel gebruiken, en naarmate de dag vordert, nemen ze wind- en temperatuurmetingen, en dan integreren ze deze in hun model… en dan gebruiken ze het model opnieuw om de voorspelling te verbeteren, ‘ zei Tierney.

In plaats van thermometers gebruikte haar team temperatuurmetingen van microbiële en planktonresten die bewaard zijn gebleven in 56 miljoen jaar oude sedimenten. In plaats van een weermodel gebruikten ze een klimaatmodel met Eoceen-geografie en geen ijslagen om het klimaat te simuleren voorafgaand aan en bij piekwarmte PETM. Ze hebben het model verschillende keren gedraaid, met verschillende gradaties van CO₂ niveaus en de orbitale configuratie van de aarde als gevolg van onzekerheden daarin. Vervolgens gebruikten ze de microbe- en planktongegevens om de simulatie te kiezen die het beste bij de gegevens paste.

“Het idee is echt om te profiteren van het feit dat de modelsimulaties ruimtelijk compleet zijn. Maar het zijn modellen, dus we weten niet of ze juist zijn. De gegevens weten wat er is gebeurd, maar het is niet ruimtelijk compleet”, legt Tierney uit. “Dus door het door elkaar te halen, krijgen we het beste van twee werelden.”

Om te zien hoe goed hun gemengde product overeenkwam met de werkelijkheid, controleerden ze het aan de hand van onafhankelijke gegevens afkomstig van stuifmeel en bladeren, en van plaatsen die niet in het mengproces waren opgenomen. “Ze pasten eigenlijk heel goed bij elkaar, wat nogal geruststellend is”, zei Tierney.

“De nieuwigheid van deze studie is het gebruik van een klimaatmodel om nauwkeurig de klimaatconditie uit te werken die het beste past bij de gegevens voor en tijdens de PETM-periode, waardoor patronen van klimaatverandering over de hele wereld en een betere schatting van de gemiddelde wereldwijde temperatuurverandering worden verkregen, ” zei Dr. Tom Dunkley-Jones van de Universiteit van Birmingham, die geen deel uitmaakte van de studie.