Чи була Земля насправді у фазі охолодження до зміни клімату, спричиненої людиною?

За останнє століття середня температура Землі швидко зросла приблизно на 1 градус Цельсія. Докази важко заперечити. На це вказують засоби виміру температури по всьому світу.

Але як бути з тисячами років до промислової революції, до термометрів і до того, як люди нагріли клімат, вивільняючи вуглекислий газ, що вловлює тепло, з викопного палива ?

У той час температура Землі підвищувалася чи охолоджувалася?

Попри те, що вчені знають більше про останні 6000 років, ніж про будь-який інший багатотисячолітній період, дослідження цієї довгострокової тенденції глобальної температури прийшли до протилежних висновків .

Щоб спробувати вирішити цю різницю, ми провели комплексну глобальну оцінку наявних доказів, включаючи природні архіви, такі як кільця дерев і відкладення морського дна, і кліматичні моделі.

Наші результати, опубліковані 15 лютого 2023 року , пропонують шляхи покращення прогнозування клімату, щоб уникнути деяких важливих повільних природних кліматичних зв’язків.

Глобальне потепління в контексті

Такі вчені, як ми, які вивчають минулий клімат або палеоклімат , шукають дані про температуру в далекому минулому, задовго до появи термометрів і супутників.

У нас є два варіанти: ми можемо знайти інформацію про минулий клімат, що зберігається в природних архівах , або ми можемо змоделювати минуле за допомогою кліматичних моделей .

Є кілька природних архівів, які фіксують зміни клімату з часом. Кільця росту, які щороку утворюються на деревах , сталагмітах і коралах , можна використовувати для реконструкції минулої температури.

Подібні дані можна знайти в льодовиковому льоду та крихітних мушлях, знайдених в осадах, які з часом накопичуються на дні океану чи озер . Вони служать замінниками, або проксі, для вимірювань на основі термометра.

Наприклад, зміна ширини кілець дерев може фіксувати температурні коливання . Якщо температура протягом вегетаційного періоду занадто низька, кільце дерева, яке утворилося в цей рік, буде тоншим, ніж кільце в рік з більш високою температурою.

Інший показник температури знайдено в осадах морського дна, в останках крихітних істот, що мешкають в океані, які називаються форамініферами . Коли форамініфера жива, хімічний склад її раковини змінюється залежно від температури океану .

Коли раковина гине, тоне й з часом її поховають інші уламки, утворюючи шари осаду на дні океану. Потім палеокліматологи можуть витягти керни відкладень і хімічно проаналізувати мушлі в цих шарах, щоб визначити їхній склад і вік, іноді повертаючись на тисячоліття.

Кліматичні моделі, наш інший інструмент для дослідження середовища минулого, є математичним представленням кліматичної системи Землі. Вони моделюють взаємозв’язки між атмосферою, біосферою та гідросферою, щоб створити нашу найкращу копію реальності.

Кліматичні моделі використовуються для вивчення поточних умов , прогнозування змін у майбутньому та реконструкції минулого .

Наприклад, вчені можуть ввести минулі концентрації парникових газів, які ми знаємо з інформації, що зберігається в крихітних бульбашках стародавнього льоду , і модель може використовувати цю інформацію для моделювання минулої температури. Для перевірки їх точності використовуються сучасні кліматичні дані та деталі з природних архівів.

Проксі-дані та кліматичні моделі мають різні переваги.

Проксі є відчутними та вимірними, і вони часто мають добре зрозумілу реакцію на температуру. Однак вони нерівномірно розподілені по всьому світу або в часі. Це ускладнює реконструкцію глобальних постійних температур.

Навпаки, кліматичні моделі безперервні в просторі та часі, але хоча вони часто дуже вправні, вони ніколи не охоплять кожну деталь кліматичної системи.

Палеотемпературна загадка

У нашому новому оглядовому документі ми оцінили кліматичну теорію, проксі-дані та модельне моделювання, зосередившись на показниках глобальної температури.

Ми ретельно розглянули природні процеси, які впливають на клімат, включаючи довгострокові коливання орбіти Землі навколо Сонця , концентрацію парникових газів, виверження вулканів і силу теплової енергії Сонця .

Ми також дослідили важливі кліматичні зв’язки, такі як зміни рослинності та морського льоду, які можуть впливати на глобальну температуру .

Наприклад, є переконливі докази того, що приблизно 6000 років тому існувало менше арктичного морського льоду та більше рослинного покриву , ніж у 19 столітті. Це б затемнило поверхню Землі, змусивши її поглинати більше тепла.

Наші два типи доказів пропонують різні відповіді щодо тенденції температури Землі за 6000 років до сучасного глобального потепління.

Природничі архіви загалом показують, що середня температура Землі приблизно 6000 років тому була вищою приблизно на 0,7 °C (1,3 °F) порівняно з медіаною 19 століття , а потім поступово охолоджувалась до промислової революції. Ми виявили, що більшість доказів вказує на цей результат.

Тим часом кліматичні моделі загалом показують тенденцію до незначного потепління, що відповідає поступовому збільшенню вуглекислого газу в міру розвитку суспільств, заснованих на сільському господарстві, протягом тисячоліть після відступу крижаних покривів у Північній півкулі.

Як покращити кліматичні прогнози

Наша оцінка висвітлює деякі шляхи покращення кліматичних прогнозів.

Наприклад, ми виявили, що моделі були б потужнішими, якби вони більш повно відображали певні кліматичні реакції.

Один експеримент з моделлю клімату , який включав збільшення рослинного покриву в деяких регіонах 6000 років тому, зміг змоделювати пік глобальної температури, який ми бачимо в проксі-записах, на відміну від більшості інших моделей моделювання, які не включають цю розширену рослинність.

Розуміння та краще врахування цих та інших відгуків буде важливим , оскільки вчені продовжуватимуть покращувати нашу здатність передбачати майбутні зміни.