越來越明顯的是，近年來持續(xù)的干旱狀況、破紀(jì)錄的高溫、持續(xù)的野火以及頻繁、更極端的風(fēng)暴都是人類向大氣中添加二氧化碳導(dǎo)致全球氣溫升高的直接結(jié)果。麻省理工學(xué)院一項(xiàng)關(guān)于地球古代歷史極端氣候事件的新研究表明，隨著地球繼續(xù)變暖，今天的地球可能會(huì)變得更加不穩(wěn)定。

今天發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的這項(xiàng)研究調(diào)查了恐龍滅絕后不久開始的新生代時(shí)期過去 6600 萬年的古氣候記錄?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在此期間，地球氣候的波動(dòng)經(jīng)歷了令人驚訝的“變暖偏差”。換句話說，變暖事件——持續(xù)數(shù)千到數(shù)萬年的長期全球變暖——比降溫事件多得多。更重要的是，與降溫事件相比，變暖事件往往更加極端，溫度變化更大。

研究人員表示，對這種變暖偏差的可能解釋可能在于“乘數(shù)效應(yīng)”，即適度的變暖——例如火山向大氣中釋放二氧化碳——自然會(huì)加速某些增強(qiáng)這些波動(dòng)的生物和化學(xué)過程，平均而言，導(dǎo)致更多的變暖。

有趣的是，該團(tuán)隊(duì)觀察到這種變暖偏差在大約 500 萬年前消失了，大約在北半球開始形成冰蓋的時(shí)候。目前尚不清楚冰層對地球?qū)夂蜃兓姆磻?yīng)有什么影響。但隨著今天北極冰層的消退，這項(xiàng)新研究表明，乘數(shù)效應(yīng)可能會(huì)重新出現(xiàn)，其結(jié)果可能是人為引起的全球變暖進(jìn)一步放大。

該研究的主要作者、麻省理工學(xué)院地球、大氣和行星科學(xué)系研究生康斯坦丁·阿恩沙伊特 (Constantin Arnscheidt) 說：“北半球的冰蓋正在縮小，并且可能會(huì)因人類行為的長期后果而消失。” “我們的研究表明，這可能使地球氣候從根本上更容易受到極端、長期的全球變暖事件的影響，例如在地質(zhì)歷史中看到的那些事件。”

Arnscheidt 的研究合著者是麻省理工學(xué)院地球物理學(xué)教授、麻省理工學(xué)院洛倫茲中心的合創(chuàng)始人兼合主任丹尼爾羅斯曼。

一個(gè)不穩(wěn)定的推動(dòng)。

為了進(jìn)行分析，該團(tuán)隊(duì)查閱了包含深海底棲有孔蟲的大型沉積物數(shù)據(jù)庫，這些單細(xì)胞生物已經(jīng)存在了數(shù)億年，其硬殼保存在沉積物中。隨著生物的生長，這些貝殼的成分受到海洋溫度的影響;因此，貝殼被認(rèn)為是地球古代溫度的可靠代表。

幾十年來，科學(xué)家們一直在分析這些從世界各地收集到的不同時(shí)期的貝殼的成分，以追蹤地球溫度在數(shù)百萬年間的波動(dòng)情況。

“當(dāng)使用這些數(shù)據(jù)來研究極端氣候事件時(shí)，大多數(shù)研究都集中在個(gè)別的大溫度峰值上，通常是幾攝氏度的變暖，”Arnscheidt 說。“相反，我們試圖查看整體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并考慮所有涉及的波動(dòng)，而不是挑選大的波動(dòng)。”

該團(tuán)隊(duì)首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并觀察到，在過去的 6600 萬年中，全球溫度波動(dòng)的分布并不像標(biāo)準(zhǔn)的鐘形曲線，對稱的尾巴代表極端溫暖和極端涼爽的概率相等。波動(dòng)。相反，曲線明顯不平衡，偏向于更暖而不是涼爽的事件。該曲線還表現(xiàn)出明顯更長的尾部，代表比最極端的寒冷事件更極端或溫度更高的溫暖事件。

“這表明相對于你原本預(yù)期的情況，存在某種程度的放大，”Arnscheidt 說。“一切都指向?qū)е逻@種推動(dòng)或偏向變暖事件的根本原因。”

“公平地說，地球系統(tǒng)變得更加不穩(wěn)定，從變暖的意義上說，”羅斯曼補(bǔ)充道。

變暖的乘數(shù)

該團(tuán)隊(duì)想知道這種變暖偏差是否可能是氣候 - 碳循環(huán)中“倍增噪聲”的結(jié)果?？茖W(xué)家們早就明白，在某種程度上，較高的溫度往往會(huì)加速生物和化學(xué)過程。由于作為長期氣候波動(dòng)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素的碳循環(huán)本身就是由這些過程組成的，因此溫度升高可能導(dǎo)致更大的波動(dòng)，使系統(tǒng)偏向于極端變暖事件。

在數(shù)學(xué)中，存在一組方程來描述這種一般的放大效應(yīng)或乘法效應(yīng)。研究人員將這種乘法理論應(yīng)用于他們的分析，以查看方程是否可以預(yù)測不對稱分布，包括其偏斜程度和尾部長度。

最后，他們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)和觀察到的變暖偏差可以用乘法理論來解釋。換句話說，很可能在過去的 6600 萬年中，適度變暖的時(shí)期平均會(huì)因乘數(shù)效應(yīng)而進(jìn)一步增強(qiáng)，例如使地球進(jìn)一步變暖的生物和化學(xué)過程的反應(yīng)。

作為研究的一部分，研究人員還研究了過去變暖事件與地球軌道變化之間的相關(guān)性。數(shù)十萬年來，地球圍繞太陽的軌道有規(guī)律地或多或少地變成橢圓形。但是科學(xué)家們想知道為什么許多過去的變暖事件似乎與這些變化同時(shí)發(fā)生，以及為什么與地球軌道變化本身可能造成的變化相比，這些事件的特點(diǎn)是變暖幅度過大。

因此，Arnscheidt 和 Rothman 將地球軌道變化納入乘法模型及其對地球溫度變化的分析，并發(fā)現(xiàn)乘數(shù)效應(yīng)可以預(yù)測地放大平均而言，由于地球軌道變化引起的適度溫度上升。

“氣候變暖和變冷與軌道變化同步，但軌道周期本身只能預(yù)測氣候的適度變化，”羅斯曼說。“但如果我們考慮乘法模型，那么適度變暖，再加上這種乘數(shù)效應(yīng)，可能會(huì)導(dǎo)致極端事件，這些事件往往與這些軌道變化同時(shí)發(fā)生。”

“人類正在以一種新的方式強(qiáng)迫這個(gè)系統(tǒng)，”Arnscheidt 補(bǔ)充道。“而且這項(xiàng)研究表明，當(dāng)我們升高溫度時(shí)，我們可能會(huì)與這些自然的放大效應(yīng)相互作用。”