為什麼我們要走向五十年來最溫暖的氣候

生命在這個星球的最後一個溫室時期,始新世。 Jay Matternes / Smithsonian博物館,CC BY生命在這個星球的最後一個溫室時期,始新世。 傑伊馬特內斯/史密森尼博物館, CC BY

二氧化碳濃度正朝著過去200m年未見的值前進。 隨著時間的推移,太陽也逐漸變強。 總而言之,這些事實意味著氣候可能會走向過去5億年未見的溫暖。 談話

自500,000,000BC以來,地球上已經發生了很多事情 - 大陸,海洋和山脈已經來去匆匆,複雜的生命已經演變並從海洋轉移到陸地上並進入空中。 大多數這些變化發生在數百萬年或更長時間的非常長的時間尺度上。 然而,在過去的150年中,全球氣溫上升了約1℃,冰蓋和冰川已經退縮,極地海冰融化,海平面上升。

有人會指出地球的氣候 之前經歷過類似的變化。 那有什麼大不了的?

科學家可以通過查看鎖定在岩石,沉積物和化石中的證據來尋求了解過去的氣候。 這告訴我們的是,過去氣候已經發生變化,但目前的變化速度是 很不尋常。 例如,至少在過去,二氧化碳沒有像現在這樣快速地添加到大氣中 66m年.

事實上,如果我們繼續沿著目前的道路前進並利用所有常規化石燃料,那麼以及二氧化碳排放率,至少在過去的420m年,絕對氣候變暖也可能是前所未有的。 這是根據我們發表的一項新研究 自然通信.

就地質時間而言,全球變暖的1℃並不是特別罕見。 在其歷史的大部分時間裡,這個星球比今天顯著溫暖,事實上,地球往往被稱為“溫室”氣候狀態。 在最近的溫室狀態50m年前,全球平均氣溫比今天溫暖10-15℃,極地地區無冰, 棕櫚樹生長在南極洲的海岸上和鱷魚和海龜在現在被凍結的加拿大北極地區的沼澤森林中徘徊。

相比之下,儘管我們目前正在變暖,但我們在技術上仍處於“冰室”氣候狀態,這意味著兩極都有冰。 每隔300m左右,地球就會在這兩個氣候狀態之間自然循環。

就在工業革命之前,對於大氣中的每一百萬個分子,它們中的280大約是CO 2分子(280百萬分之一,或ppm)。 今天,主要由於燃燒化石燃料,濃度約為400 ppm。 在沒有任何減少排放的努力的情況下,燃燒常規化石燃料將導致2,000年的二氧化碳濃度約為2250ppm。

這當然是很多二氧化碳,但地質記錄告訴我們,地球過去經歷了幾次類似的濃度。 例如,我們新的數據彙編顯示,在三疊紀期間,大約在200m年前,當恐龍首次進化時,地球處於溫室氣候狀態,大氣CO 2約為2,000-3,000ppm。

如此高濃度的二氧化碳並不一定會使世界完全無法居住。 畢竟,恐龍茁壯成長。

但這並不意味著這沒什麼大不了的。 首先,毫無疑問,人類將面臨處理這一問題的重大社會經濟挑戰 氣候急劇變化 這將是迅速上升到2,000或更高ppm的結果。

但我們的新研究還表明,相同的碳濃度將導致未來的變暖比以前的高二氧化碳時期更多。 這是因為地球的溫度不僅取決於大氣中二氧化碳(或其他溫室氣體)的水平。 我們所有的能量最終來自太陽,由於太陽通過氫氣核聚變成氦氣的方式產生能量,它的亮度隨著時間的推移而增加。 四十五億年前,當地球年輕時,太陽在30%左右不太明亮。

因此,真正重要的是太陽變化強度和不同溫室效應的綜合影響。 通過地質歷史,我們發現隨著時間的推移太陽變得越來越強烈,大氣中的二氧化碳逐漸減少,因此這兩種變化平均相互抵消了。

但是未來呢? 我們發現沒有過去時間段的氣候驅動因素,或者 氣候強迫如果我們燃燒所有現成的化石燃料,那麼將來會如此高。 至少在420m年裡,沒有任何類似的記錄記錄在搖滾唱片中。

地質科學的核心支柱是 均勻原則:“現在是過去的關鍵”。 如果我們像現在一樣繼續燃燒化石燃料,那麼2250這句古老的諺語可能不再是真實的。 令人懷疑的是,即使在廣闊的地質記錄中,這種高二氧化碳的未來仍將具有對應物。

關於作者

Gavin Foster,同位素地球化學教授, 英國南安普敦大學; Dana Royer,地球與環境科學教授, 衛斯理大學和Dan Lunt,氣候科學教授, 英國布里斯托爾大學

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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