Cercetătorii paleoclimatici ai MIT descoperă „prejudecată de încălzire”

Un studiu recent al paleoclimatului MIT constată că încălzirea globală generează o încălzire mai extremă. Credit: Știri MIT

Cercetătorii observă o „prejudecată de încălzire” în ultimii 66 de milioane de ani care s-ar putea întoarce în cazul în care straturile de gheață dispar.

Este din ce în ce mai clar că condițiile de secetă prelungite, căldura fără precedent, incendiile persistente și furtunile frecvente și mai periculoase din ultimii ani sunt rezultatul direct al încălzirii globale provocate de adăugarea de dioxid de carbon în atmosferă de către oameni. nou Cu Un studiu al evenimentelor meteorologice extreme din istoria antică a Pământului sugerează că planeta de astăzi poate deveni mai volatilă pe măsură ce continuă să se încălzească.

Studiul, publicat la 11 august 2021, în progresul științific, examinează înregistrarea paleoclimatului din ultimii 66 de milioane de ani, în timpul erei cenozoice, care a început la scurt timp după dispariția dinozaurilor. Oamenii de știință au descoperit că, în această perioadă, fluctuațiile climatului Pământului au experimentat o „prejudecată de încălzire” bruscă. Cu alte cuvinte, au existat mai multe evenimente de încălzire globală – perioade prelungite de încălzire, care durează de la mii la zeci de mii de ani – decât evenimente de răcire. Mai mult, evenimentele de încălzire tind să fie mai extreme, cu schimbări de temperatură mai mari, decât evenimentele de răcire.

Cercetătorii spun că o posibilă explicație pentru această prejudecată de încălzire poate consta într-un „efect multiplicator”, în care un grad mic de încălzire – de exemplu de la vulcani care eliberează dioxid de carbon în atmosferă – accelerează anumite procese biologice și chimice care sporesc aceste fluctuații, ducând la , în medie, la o încălzire suplimentară.

Interesant este faptul că echipa a remarcat faptul că această prejudecată a încălzirii globale a dispărut în urmă cu aproximativ 5 milioane de ani, în jurul perioadei în care au început să se formeze straturi de gheață în emisfera nordică. Nu este clar ce efect are gheața asupra răspunsului Pământului la schimbările climatice. Dar odată cu retragerea gheții arctice astăzi, noul studiu sugerează că un efect de ondulare ar putea reapărea, iar rezultatul ar putea fi o amplificare suplimentară a încălzirii globale cauzate de om.

„Straturile de gheață din emisfera nordică se micșorează și ar putea dispărea ca rezultat pe termen lung al acțiunilor umane”, spune autorul principal al studiului, Konstantin Arnschedt, student absolvent în cadrul Departamentului de Pământ, Atmosferă și Științe Planetare de la MIT. „Cercetările noastre sugerează că acest lucru poate face în mod fundamental climatul Pământului mai vulnerabil la fenomenele extreme de încălzire globală pe termen lung, precum cele observate în trecutul geologic”.

Studiul Arnscheidt a fost co-autor de Daniel Rothman, profesor de geofizică la MIT și cofondator și co-director al Lorenz Center al MIT.

impuls volatil

Pentru analiza lor, echipa a consultat baze de date mari de sedimente care conțin foraminifere bentice de adâncime – organisme unicelulare care există de sute de milioane de ani și ale căror cochilii dure sunt conservate în sedimente. Formarea acestor scoici este influențată de temperaturile oceanului pe măsură ce organismele cresc; Prin urmare, scoicile sunt un proxy de încredere pentru temperaturile antice ale Pământului.

Timp de decenii, oamenii de știință au analizat compoziția acestor scoici, colectate din întreaga lume și datate la diferite perioade de timp, pentru a urmări modul în care temperatura Pământului a fluctuat de-a lungul a milioane de ani.

„Atunci când se utilizează aceste date pentru a studia evenimentele meteorologice extreme, majoritatea studiilor s-au concentrat pe creșteri individuale mari ale temperaturii, de obicei cu câteva grade. Celsius „În schimb, am încercat să analizăm statisticile generale și să analizăm volatilitatea relevantă, mai degrabă decât să alegem marile oscilații”, spune Arnschedt.

Echipa a efectuat inițial o analiză statistică a datelor și a observat că, în ultimii 66 de milioane de ani, distribuția fluctuațiilor globale de temperatură nu seamănă cu o curbă standard a clopotului, cu cozi simetrice reprezentând probabilitatea egală de căldură extremă și frig extrem. fluctuații. În schimb, curba a fost vizibil dezechilibrată, inclinându-se mai mult spre evenimente calde decât evenimente reci. Curba a arătat, de asemenea, o coadă semnificativ mai lungă, reprezentând evenimente calde care au fost mai extreme sau cu o temperatură mai ridicată decât cele mai intense evenimente reci.

„Acest lucru sugerează că există un fel de amplificare în raport cu ceea ce v-ați fi așteptat altfel”, spune Arnscheidt. „Totul indică ceva fundamental care cauzează această împingere sau tendință spre evenimente de încălzire globală”.

„Este corect să spunem că sistemul Pământului devine mai volatil, în sensul încălzirii”, adaugă Rothman.

multiplicator de încălzire

Echipa s-a întrebat dacă această prejudecată a încălzirii globale ar putea fi rezultatul „zgomotului dublu” din climă și ciclul carbonului. Oamenii de știință au recunoscut de mult că temperaturile mai ridicate, într-o oarecare măsură, tind să accelereze procesele biologice și chimice. Deoarece ciclul carbonului, care este un factor principal al fluctuațiilor climatice pe termen lung, constă în sine din astfel de procese, creșterile de temperatură pot duce la fluctuații mai mari, influențând sistemul spre evenimente de încălzire extremă.

În matematică, există un set de ecuații care descriu astfel de efecte generale de amplificare sau multiplicare. Cercetătorii au aplicat această teorie a multiplicării în analiza lor pentru a vedea dacă ecuațiile ar putea prezice distribuția asimetrică, inclusiv gradul de înclinare și lungimea cozilor.

În cele din urmă, ei descoperă că datele și tendința observată spre încălzirea globală pot fi explicate prin teoria dublării. Cu alte cuvinte, este foarte probabil ca în ultimii 66 de milioane de ani, perioadele de încălzire moderată în medie să fi fost îmbunătățite de efecte multiplicatoare, cum ar fi răspunsul la procesele biologice și chimice care au încălzit și mai mult planeta.

Ca parte a studiului, cercetătorii au analizat, de asemenea, relația dintre evenimentele de încălzire din trecut și schimbările de pe orbita Pământului. De-a lungul a sute de mii de ani, orbita Pământului în jurul Soarelui devine în mod regulat mai mult sau mai puțin eliptică. Dar oamenii de știință s-au întrebat de ce atât de multe evenimente de încălzire anterioare coincid cu aceste schimbări și de ce aceste evenimente sunt atât de mari în comparație cu ceea ce ar face singură o schimbare pe orbita Pământului.

Prin urmare, Arnscheidt și Rothman au încorporat modificările orbitale ale Pământului în modelul multiplicator și analiza lor a schimbărilor de temperatură ale Pământului și au constatat că efectele multiplicatoare pot amplifica, în medie, încălzirea modestă datorită modificărilor orbitei Pământului.

„Clima se încălzește și se răcește împreună cu schimbările tropicale, dar ciclurile tropicale în sine vor prevedea doar schimbări modeste ale climei”, spune Rothman. „Dar dacă luăm în considerare un model multiplicator, încălzirea modestă, combinată cu acest efect multiplicator, poate duce la evenimente extreme care tind să apară în același timp cu aceste schimbări tropicale.”

„Oamenii impun ordinea într-un mod nou”, adaugă Arnscheidt. „Și acest studiu arată că atunci când creștem temperatura, este probabil să interacționăm cu aceste efecte naturale amplificate”.

Referință: „Asimetria evenimentelor ciclului climatic – Extreme de carbon cenozoic” de Konstantin W. Arnstedt și Daniel H. Rothman, 11 august 2021, disponibil aici. progresul științific.
DOI: 10.1126 / sciadv.abg6864

Această cercetare a fost susținută, în parte, de MIT College of Science.