Οι ερευνητές του παλαιοκλίματος του MIT ανακάλυψαν «προκατάληψη θερμότητας»

Οι ερευνητές σημειώνουν μια «προκατάληψη θέρμανσης» τα τελευταία 66 εκατομμύρια χρόνια που μπορεί να επανέλθει εάν εξαφανιστούν τα φύλλα πάγου.

Είναι ολοένα και πιο ξεκάθαρο ότι οι παρατεταμένες συνθήκες ξηρασίας, η άνευ προηγουμένου ζέστη, οι επίμονες πυρκαγιές και οι συχνές και πιο επικίνδυνες καταιγίδες τα τελευταία χρόνια είναι ένα άμεσο αποτέλεσμα της υπερθέρμανσης του πλανήτη που προκαλείται από τους ανθρώπους που προσθέτουν διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. νέος Με Μια μελέτη ακραίων καιρικών φαινομένων στην αρχαία ιστορία της Γης υποδηλώνει ότι ο σημερινός πλανήτης μπορεί να γίνει πιο ασταθής καθώς συνεχίζει να θερμαίνεται.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις 11 Αυγούστου 2021, στο πρόοδος της επιστήμης, εξετάζει το παλαιοκλιματικό ρεκόρ τα τελευταία 66 εκατομμύρια χρόνια, κατά την Καινοζωική Εποχή, η οποία ξεκίνησε λίγο μετά την εξαφάνιση των δεινοσαύρων. Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι διακυμάνσεις στο κλίμα της Γης γνώρισαν μια ξαφνική «προκατάληψη θερμότητας». Με άλλα λόγια, υπήρχαν περισσότερα γεγονότα για την υπερθέρμανση του πλανήτη – παρατεταμένες περιόδους θέρμανσης, που διήρκησαν από χιλιάδες έως δεκάδες χιλιάδες χρόνια – από γεγονότα ψύξης. Επιπλέον, τα φαινόμενα θέρμανσης τείνουν να είναι πιο ακραία, με μεγαλύτερες αλλαγές θερμοκρασίας, από τα γεγονότα ψύξης.

Οι ερευνητές λένε ότι μια πιθανή εξήγηση για αυτήν την προκατάληψη της θέρμανσης μπορεί να βρίσκεται σε ένα “πολλαπλασιαστικό αποτέλεσμα”, όπου ένας μικρός βαθμός θέρμανσης – για παράδειγμα από ηφαίστεια που απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα – επιταχύνει ορισμένες βιολογικές και χημικές διεργασίες που ενισχύουν αυτές τις διακυμάνσεις, οδηγώντας σε , κατά μέσο όρο, για περαιτέρω θέρμανση.

Είναι ενδιαφέρον ότι η ομάδα σημείωσε ότι αυτή η προκατάληψη της υπερθέρμανσης του πλανήτη εξαφανίστηκε πριν από περίπου 5 εκατομμύρια χρόνια, περίπου την εποχή που άρχισαν να σχηματίζονται πάγοι στο βόρειο ημισφαίριο. Δεν είναι σαφές τι επίδραση έχει ο πάγος στην αντίδραση της Γης στην κλιματική αλλαγή. Αλλά με τον πάγο της Αρκτικής να υποχωρεί σήμερα, η νέα μελέτη υποδηλώνει ότι μπορεί να επανεμφανιστεί μια επίδραση κυματισμού και το αποτέλεσμα θα μπορούσε να είναι μια περαιτέρω ενίσχυση της υπερθέρμανσης του πλανήτη που προκαλείται από τον άνθρωπο.

“Τα φύλλα πάγου στο βόρειο ημισφαίριο συρρικνώνονται και θα μπορούσαν να εξαφανιστούν ως μακροπρόθεσμο αποτέλεσμα ανθρώπινων ενεργειών”, λέει ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Konstantin Arnschedt, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Τμήμα Γης, Ατμοσφαιρικής και Πλανητικής Επιστήμης στο MIT. “Η έρευνά μας υποδηλώνει ότι αυτό μπορεί να κάνει θεμελιωδώς το κλίμα της Γης πιο ευάλωτο σε ακραία, μακροπρόθεσμα φαινόμενα υπερθέρμανσης του πλανήτη, όπως αυτά που παρατηρήθηκαν στο γεωλογικό παρελθόν”.

Ο συν-συγγραφέας της μελέτης Arnscheidt Daniel Rothman, καθηγητής γεωφυσικής στο MIT και συνιδρυτής και συν-διευθυντής του κέντρου Lorenz του MIT.

πτητική ώθηση

Για την ανάλυσή τους, η ομάδα συμβουλεύτηκε μεγάλες βάσεις δεδομένων ιζημάτων που περιέχουν βενθικά τρήματα βαθιάς θάλασσας-μονοκύτταροι οργανισμοί που υπάρχουν εδώ και εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια και των οποίων τα σκληρά κελύφη διατηρούνται στα ιζήματα. Ο σχηματισμός αυτών των κελυφών επηρεάζεται από τις θερμοκρασίες των ωκεανών καθώς οι οργανισμοί αναπτύσσονται. Ως εκ τούτου, τα κοχύλια είναι ένας αξιόπιστος πληρεξούσιος για τις θερμοκρασίες της αρχαίας Γης.

Για δεκαετίες, οι επιστήμονες έχουν αναλύσει τη σύνθεση αυτών των κελυφών, που συλλέγονται από όλο τον κόσμο και χρονολογούνται σε διαφορετικές χρονικές περιόδους, για να παρακολουθήσουν πώς η θερμοκρασία της Γης έχει διακυμανθεί κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών.

«Κατά τη χρήση αυτών των δεδομένων για τη μελέτη ακραίων καιρικών φαινομένων, οι περισσότερες μελέτες επικεντρώθηκαν σε μεγάλες μεμονωμένες αυξήσεις της θερμοκρασίας, συνήθως κατά μερικούς βαθμούς. Κελσίου “Αντ ‘αυτού, προσπαθήσαμε να εξετάσουμε τα συνολικά στατιστικά και να εξετάσουμε όλες τις σχετικές μεταβλητότητες, αντί να επιλέξουμε τις μεγάλες αλλαγές”, λέει ο Arnschedt.

Η ομάδα πραγματοποίησε αρχικά μια στατιστική ανάλυση των δεδομένων και σημείωσε ότι τα τελευταία 66 εκατομμύρια χρόνια, η κατανομή των παγκόσμιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας δεν έμοιαζε με μια τυπική καμπύλη καμπάνας, με συμμετρικές ουρές να αντιπροσωπεύουν την ίδια πιθανότητα υπερβολικής ζεστασιάς και υπερβολικού κρύου. διακυμάνσεις. Αντ ‘αυτού, η καμπύλη ήταν αισθητά ανισόρροπη, κλίνει περισσότερο προς ζεστά γεγονότα παρά σε ψυχρά. Η καμπύλη έδειξε επίσης μια σημαντικά μεγαλύτερη ουρά, που αντιπροσωπεύει θερμά γεγονότα που ήταν πιο ακραία, ή με υψηλότερη θερμοκρασία, από τα πιο έντονα κρύα γεγονότα.

“Αυτό υποδηλώνει ότι υπάρχει κάποιο είδος ενίσχυσης σε σχέση με αυτό που θα περίμενες διαφορετικά”, λέει ο Arnscheidt. “Όλα δείχνουν κάτι θεμελιώδες που προκαλεί αυτήν την ώθηση ή προκατάληψη προς τα γεγονότα της υπερθέρμανσης του πλανήτη”.

“Είναι δίκαιο να πούμε ότι το σύστημα της Γης γίνεται πιο ασταθές, με την έννοια της θέρμανσης”, προσθέτει ο Rothman.

πολλαπλασιαστής θέρμανσης

Η ομάδα αναρωτήθηκε εάν αυτή η μεροληψία για την υπερθέρμανση του πλανήτη μπορεί να είναι το αποτέλεσμα του «διπλού θορύβου» στον κύκλο του κλιματικού άνθρακα. Οι επιστήμονες έχουν αναγνωρίσει εδώ και καιρό ότι οι υψηλότερες θερμοκρασίες, σε κάποιο βαθμό, τείνουν να επιταχύνουν τις βιολογικές και χημικές διεργασίες. Δεδομένου ότι ο κύκλος του άνθρακα, ο οποίος είναι ένας σημαντικός παράγοντας μακροχρόνιων κλιματικών διακυμάνσεων, αποτελείται από τέτοιες διαδικασίες, η αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να οδηγήσει σε μεγαλύτερες διακυμάνσεις, με αποτέλεσμα την πόλωση του συστήματος σε ακραίες εκδηλώσεις θέρμανσης.

Στα μαθηματικά, υπάρχει ένα σύνολο εξισώσεων που περιγράφουν τέτοια γενικά εφέ ενίσχυσης ή πολλαπλασιασμού. Οι ερευνητές εφάρμοσαν αυτή τη θεωρία πολλαπλασιασμού στην ανάλυσή τους για να δουν αν οι εξισώσεις θα μπορούσαν να προβλέψουν την ασύμμετρη κατανομή, συμπεριλαμβανομένου του βαθμού της κλίσης τους και του μήκους των ουρών τους.

Τελικά, διαπίστωσαν ότι τα δεδομένα και η παρατηρούμενη προκατάληψη προς την υπερθέρμανση του πλανήτη μπορούν να εξηγηθούν από τη θεωρία του διπλασιασμού. Με άλλα λόγια, είναι πολύ πιθανό ότι τα τελευταία 66 εκατομμύρια χρόνια, οι περίοδοι μέτριας θέρμανσης κατά μέσο όρο έχουν ενισχυθεί περαιτέρω από πολλαπλασιαστικά αποτελέσματα, όπως η απόκριση σε βιολογικές και χημικές διεργασίες που έχουν θερμάνει περαιτέρω τον πλανήτη.

Στο πλαίσιο της μελέτης, οι ερευνητές εξέτασαν επίσης τη σχέση μεταξύ προηγούμενων γεγονότων θέρμανσης και αλλαγών στην τροχιά της Γης. Σε εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, η τροχιά της Γης γύρω από τον Sunλιο γίνεται τακτικά περισσότερο ή λιγότερο ελλειπτική. Αλλά οι επιστήμονες αναρωτήθηκαν γιατί τόσα πολλά προηγούμενα γεγονότα θέρμανσης συνέπεσαν με αυτές τις αλλαγές και γιατί αυτά τα γεγονότα είναι τόσο υψηλά σε σύγκριση με αυτό που θα έκανε μια αλλαγή στην τροχιά της Γης από μόνη της.

Ως εκ τούτου, οι Arnscheidt και Rothman ενσωμάτωσαν τις τροχιακές αλλαγές της Γης στο μοντέλο του πολλαπλασιαστή και την ανάλυση των αλλαγών της θερμοκρασίας της Γης και διαπίστωσαν ότι οι πολλαπλασιαστικές επιδράσεις μπορούν να ενισχύσουν, κατά μέσο όρο, τη μέτρια θέρμανση λόγω αλλαγών στην τροχιά της Γης.

“Το κλίμα θερμαίνεται και ψύχεται σε συνδυασμό με τροπικές αλλαγές, αλλά οι ίδιοι οι τροπικοί κύκλοι θα προβλέψουν μόνο μέτριες αλλαγές στο κλίμα”, λέει ο Rothman. “Αλλά αν λάβουμε υπόψη ένα πολλαπλασιαστικό μοντέλο, η μέτρια θέρμανση, σε συνδυασμό με αυτό το πολλαπλασιαστικό αποτέλεσμα, μπορεί να οδηγήσει σε ακραία γεγονότα που τείνουν να συμβαίνουν ταυτόχρονα με αυτές τις τροπικές αλλαγές”.

«Οι άνθρωποι επιβάλλουν την τάξη με έναν νέο τρόπο», προσθέτει ο Άρνσχαϊντ. «Και αυτή η μελέτη καταδεικνύει ότι όταν ανεβάζουμε τη θερμοκρασία, είναι πιθανό να αλληλεπιδράσουμε με αυτές τις ενισχυμένες φυσικές επιδράσεις».

Παραπομπή: «Asymmetry of Climate Cycle Events – Cenozoic Carbon Extremes» από τους Konstantin W. Arnstedt και Daniel H. Rothman, 11 Αυγούστου 2021, Διαθέσιμο εδώ. πρόοδος της επιστήμηςΕ
DOI: 10.1126 / sciadv.abg6864

Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε, εν μέρει, από το MIT College of Science.