Направи дарение на училище!

Все по-ясно е, че продължителните условия на суша, рекордната жега, масовите горски пожари и честите по-екстремни бури, случващи се през последните години, са пряк резултат от повишаването на глобалните температури, причинени от добавянето на въглероден диоксид от човешката дейност в атмосферата.
Сега ново проучване на Масачузетския Технологичен институт (MIT) за екстремни климатични събития в древната история на Земята показва, че съвременната планета може да стане по-нестабилна, докато продължава да се затопля.

Проучването, публикувано в Science Advances, изследва палеоклиматичните данни от последните 66 милиона години, през ерата на Неозоя, започнала малко след изчезването на динозаврите. Учените установиха, че през този период колебанията в климата на Земята са изпитали изненадваща „затопляща наклонност“. С други думи, имало е много повече затоплящи събития – периоди на продължително глобално затопляне, продължаващи хиляди до десетки хиляди години – отколкото охлаждащи периоди. Нещо повече, затоплящите периоди са били по-екстремни и с по-големи промени в температурата, отколкото периодите на охлаждане.

Изследователите казват, че възможно обяснение за тази склонност към затопляне може да се крие в „мултиплициращ ефект“, при който умерена степен на затопляне – например от вулкани, отделящи въглероден диоксид в атмосферата – естествено ускорява определени биологични и химични процеси, които подобряват тези колебания, водещи средно до още по-голямо затопляне.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Интересното, което екипът отбеляза е, че тази склонност към затопляне е изчезнала преди около 5 милиона години, по времето, когато в Северното полукълбо са започнали да се образуват ледените покривки. Не е ясно какъв е ефектът на леда върху реакцията на Земята към изменението на климата. Но тъй като днешният арктически лед се оттегля, новото проучване показва, че мултиплициращият ефект може да се появи отново и резултатът може да бъде по-нататъшно усилване на предизвиканото от човека глобално затопляне.

„Ледените покривки на Северното полукълбо се свиват и потенциално биха могли да изчезнат като дългосрочна последица от човешките действия“, предупреждава водещият автор на изследването Константин Арншайд, аспирант в катедрата по земни, атмосферни и планетарни науки на MIT. „Нашето изследване показва, че това може да направи климата на Земята фундаментално по-податлив на екстремни, дългосрочни събития на глобалното затопляне, като тези, наблюдавани в геоложкото минало.“
Съавтор на изследването на Арншайд е Даниел Ротман, професор по геофизика в MIT, и съосновател и директор на центъра Lorenz на MIT.

Нестабилен тласък

За своя анализ екипът се консултира с големи бази данни от седименти, съдържащи дълбоководни бентосни фораминифери – едноклетъчни организми, които съществуват от стотици милиони години и чиито твърди черупки са запазени в седименти. Съставът на тези черупки се влияе от температурите на океана, докато организмите растат; следователно черупките се считат за надежден показател за древните температури на планетата.

В продължение на десетилетия учените анализират състава на тези черупки, събрани от цял свят и датирани в различни периоди от време, за да проследят как температурата на Земята се е колебаела в продължение на милиони години.

„Когато използват тези данни за изучаване на екстремни климатични събития, повечето проучвания са фокусирани върху отделни големи скокове на температурата, обикновено с няколко градуса по Целзий,“ казва Арншайд. „Този път ние се опитахме да разгледаме общата статистика и да вземем предвид всички колебания, вместо да изберем само големите.“

Екипът първо извърши статистически анализ на данните и установи, че през последните 66 милиона години разпределението на глобалните температурни колебания не прилича на стандартна крива с форма на камбана и симетрични опашки, представляващи еднаква вероятност за изключително топли и изключително хладни колебания. Вместо това кривата беше забележимо изкривена и наклонена към по-топлите, отколкото към хладните събития. Кривата също така показва забележимо по-дълга опашка, представляваща топли събития, които са по-екстремни или с по-висока температура от най-екстремните студени събития.

„Това показва, че има някакво усилване спрямо това, което иначе бихте очаквали“, коментира Арншайд. „Всичко сочи към нещо фундаментално, което причинява този тласък или склонност към затоплящи събития.“
„Може да се каже, че системата на Земята става по-нестабилна, в затоплящ смисъл“, добавя Ротман.

Затоплящ коефициент

Учените от екипа се запитват дали това затопляне може да се дължи на „мултипликативен шум“ в цикъла климат – въглерод. Те отдавна са разбрали, че по-високите температури, до известна степен, са склонни да ускоряват биологичните и химичните процеси. Тъй като въглеродният цикъл, който е ключов двигател на дългосрочните колебания на климата, сам по себе си се състои от такива процеси, повишаването на температурата може да доведе до по-големи колебания, отклонявайки системата към екстремни затоплящи събития.

В математиката съществува набор от уравнения, които описват такива общи усилващи или мултипликативни ефекти. Изследователите са приложили тази мултипликативна теория към своя анализ, за да видят дали уравненията могат да предскажат асиметричното разпределение, включително степента на неговото изкривяване и дължината на опашките му.
В крайна сметка те откриха, че данните и наблюдаваното отклонение към затопляне могат да бъдат обяснени с мултипликативната теория. С други думи, много е вероятно през последните 66 милиона години периодите на умерено затопляне да са били допълнително засилени от мултиплициращи ефекти, като например реакцията на биологични и химични процеси, които допълнително са затоплили планетата.

Като част от проучването, изследователите също така разгледаха връзката между минали затопляния и промени в земната орбита. В продължение на стотици хиляди години орбитата на Земята около Слънцето редовно става повече или по-малко елипсовидна. Но учените се чудеха защо много минали затопляния изглежда съвпадат с тези промени и защо тези събития се отличават с огромно затопляне в сравнение с това, което промяната в орбитата на Земята би могла да причини сама.

И така, Арншайд и Ротман включиха орбиталните промени на Земята в мултипликативния модел и техния анализ на температурните промени на Земята и откриха, че мултипликационните ефекти могат да предвидят средно умерено повишаване на температурата поради промени в земната орбита.

„Климатът се затопля и охлажда синхронно с орбиталните промени, но самите орбитални цикли биха предсказали само скромни промени в климата“, казва Ротман. „Но ако вземем предвид мултипликативния модел, тогава умереното затопляне, съчетано с този мултиплициращ ефект, може да доведе до екстремни събития, които са склонни да настъпят едновременно с тези орбитални промени.“

„Хората форсират системата по нов начин“, добавя Арншайд. „И това проучване показва, че когато повишим температурата, вероятно ще взаимодействаме с тези естествени, усилващи ефекти.“

Източници: Science Advances, Massachusetts Institute of Technology, ScienceDaily
Превод: Радослав Тодоров

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!