Рекорд температуры Земли за полмиллиарда лет

Глобальные температурные рекорды насчитывают менее двух столетий. Но это не значит, что мы понятия не имеем, что делал мир до того, как мы начали создавать термометры. Различные вещи — годичные кольца, соотношения изотопов и многое другое — фиксируют температуры в прошлом. Используя эти температурные показатели, мы смогли реконструировать климат нашей планеты на протяжении тысячелетий.

Но вернуться назад сложно. Образцов, сохраняющихся в течение более длительного периода, становится меньше, а экземпляры становятся все реже. К тому времени, когда мы выйдем за пределы миллиона лет назад, станет трудно найти достаточно примеров со всего мира и за тот же период времени восстановить глобальную температуру. Есть некоторые исключения, такие как палеоцен-эоценовый термический максимум (PETM), внезапная волна потепления, произошедшая около 55 миллионов лет назад, но немногие древние события почти так же хорошо изучены.

Теперь исследователи использовали комбинацию суррогатных данных и климатических моделей, чтобы реконструировать климат Земли за последние полмиллиарда лет, предоставив глобальные температурные рекорды, восходящие примерно к кембрийскому взрыву сложной жизни. Данные показывают, что, за одним очевидным исключением, углекислый газ и глобальная температура тесно связаны. Что несколько удивительно, учитывая другие изменения, произошедшие на Земле за это время.

Прошлый климат

Работа, проделанная здесь международной командой, включает сочетание альтернативных данных и климатических моделей. Хотя существует ряд альтернативных наземных данных, они, как правило, содержат очень большую неопределенность. Итак, исследователи сосредоточились на одном типе косвенных данных: соотношении изотопов кислорода, обнаруженных в панцирях морских организмов. Есть некоторые вопросы к точности этих данных, поскольку их использование требует, чтобы соотношение этих изотопов в океанах оставалось постоянным во времени.

Чтобы компенсировать это, исследователи использовали два метода преобразования этих переменных в температуры. Один метод предполагал, что соотношение изотопов кислорода в морской воде остается постоянным; Второй метод предполагал медленные и постоянные изменения в течение рассматриваемого периода времени.

Климатические модели позволяют преобразовать эти прокси-данные, которые обычно поступают из одного географического местоположения, в глобальную температуру. Используя такие детали, как состав континентов и уровни углекислого газа, модели могут оценить правдоподобные глобальные температуры, которые соответствуют данным прокси-данных, то есть конкретной температуре в определенном месте на земном шаре. Исследователи использовали ряд климатических моделей, поэтому результаты не зависели от какого-либо конкретного применения физики атмосферы.

Результаты, которые исследователи называют VANDA, оценивают глобальные температуры за последние 485 миллионов лет, начиная с конца кембрийского периода, периода, в который сегодня произошла диверсификация основных групп животных.

Так как же выглядит Ванда? Одной из ключевых особенностей является то, что он перекрывает кайнозойскую эру, которая началась с массового вымирания, положившего конец всем нептичьим линиям динозавров. У нас есть лучшая история кайнозойского климата, поэтому это обеспечивает важную проверку того, соответствуют ли температуры Ванды тем, которые были получены независимо. Их последовательность представляет собой важное подтверждение правильности новой работы.

В целом исследователи обнаружили, что средняя глобальная температура, вероятно, колебалась от минимума примерно в 11 градусов по Цельсию, наблюдавшегося в последние ледниковые периоды, до максимума в 36 градусов по Цельсию, наблюдавшегося около 90 миллионов лет назад. Палеоцен-Платерианская Земля. В отчетах также фигурируют другие важные климатические явления, такие как потепление в результате извержений, образовавших Сибирские траппы. Существуют длительные периоды тенденций потепления (например, тех, которые охватывали большую часть мезозойской эры), чередующихся с похолоданием (которое доминировало в нынешнюю кайнозойскую эру). Исследователи предполагают, что эти тенденции вызваны сборкой и распадом суперконтинентов.

Исследователи провели большую часть этого периода в теплом тепличном климате (41% периода), чем в климате хранения льда (31%). Исследователи обнаружили, что большая часть различий между этими климатами наблюдается в полярных регионах. Изменения происходят в тропиках, но гораздо меньшие по величине. Так, в период запасов льда разница между тропиками и высокими широтами находится в пределах от 30° до 50°С. Напротив, в парниковые периоды разница между экватором и полюсом обычно составляет порядка 15–25°C.