В начале мая приборы в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях установили новый рекорд: впервые в современной истории концентрация углекислого газа поднялась до 400 частей на миллион.В последний раз, когда исследователи полагают, что концентрация углекислого газа в атмосфере достигла 400 частей на миллион — между 3 и 5 миллионами лет назад во время плиоцена — Земля была на 3,5-9 градусов по Фаренгейту теплее (на 2-5 градусов по Цельсию), чем сегодня.
В этот период времени деревья настигли тундру, вырастая прямо к краю Северного Ледовитого океана, а моря вздулись, подняв уровень океана на 65-80 футов.Понимание учеными климата во время плиоцена в значительной степени основано на записях окаменелостей, сохранившихся в отложениях, отложенных под озерами и на дне океана.«Когда мы вводим в модель 400 ppm углекислого газа, мы не получаем такую высокую температуру на планете, как мы видим, когда смотрим на палеозаписи плиоцена», — сказал Джим Уайт, директор Института арктических и альпийских исследований CU-Boulder и соавтор нового исследования, опубликованного в Интернете в журнале Palaeogeography, Paleoclimatology, Palaeoecology. «Это говорит нам о том, что в климатических моделях может чего-то не хватать».
В прошлом ученые предлагали несколько гипотез, объясняющих более теплый климат плиоцена. Одна из идей, например, заключалась в том, что образование Панамского перешейка, узкой полосы суши, соединяющей Северную и Южную Америку, могло изменить циркуляцию океана в плиоцене, вытеснив более теплые воды в сторону Арктики. Но многие из этих гипотез, включая возможность Панамы, оказались нежизнеспособными.
Для нового исследования, возглавляемого Эшли Баллантайн, бывшей докторанткой CU-Boulder, которая сейчас является доцентом биоклиматологии в Университете Монтаны, исследовательская группа решила посмотреть, что произойдет, если они заставят модель предположить, что Арктика не было льда зимой, а также летом в плиоцене. Без этих дополнительных параметров климатические модели, настроенные для имитации атмосферных условий в течение плиоцена, показывают, что лето безо льда, за которым следует слой льда, реформирующийся в течение бессолнечной зимы.
«Мы попробовали простой эксперимент, в котором сказали:« Мы не знаем, почему морской лед может исчезать круглый год, но давайте просто заставим его исчезнуть », — сказал Уайт, который также является профессором геологических наук. «И то, что мы обнаружили, было то, что мы получили правильное изменение температуры и умеренный сезонный цикл, и то и другое, как мы думаем, мы наблюдаем в плиоцене».В моделировании круглогодичные условия, свободные ото льда, вызывали более теплые условия в Арктике, поскольку открытая водная поверхность допускала испарение.
Для испарения требуется энергия, и водяной пар сохраняет эту энергию в виде тепла в атмосфере. Водяной пар также создавал облака, которые удерживали тепло у поверхности планеты.
«По сути, когда вы убираете морской лед, Северный Ледовитый океан отвечает, создавая покров из водяного пара и облаков, который сохраняет Арктику теплее», — сказал Уайт.Уайт и его коллеги сейчас пытаются понять, какие типы условий могут объединить стандартные модели моделирования с моделированиями, в которых создаются условия, свободные ото льда в Арктике. Если они будут успешными, компьютерные модели смогут смоделировать переход от времени, когда лед реформируется зимой, к времени, когда океан оставался без льда в течение всего года.Такая модель также дала бы представление о том, что может произойти в нашем будущем.
В настоящее время около 70 процентов морского льда исчезает в летнее время, прежде чем реформироваться зимой.«Мы пытаемся понять, что произошло в прошлом, но очень внимательно следим за будущим и настоящим», — сказал Уайт. «В будущем мы смотрим на то, что произойдет, когда Северный Ледовитый океан нагреется и станет более свободным ото льда в летнее время.«Будем ли мы продолжать возвращаться в покрытую льдом Арктику зимой? Или мы начнем видеть некоторые обратные связи, которые сейчас не очень хорошо представлены в наших климатических моделях?
Если мы это сделаем, это сильно изменит правила игры».