Gammelt plankton hjælper forskere med at forudsige et nært fremtidigt klima

Mauna Loa -observatoriet i Hawaii registrerede for nylig den højeste koncentration af kuldioxid, eller CO ₂ , niveauer i menneskets historie. Faktisk, sidste gang CO ₂ niveauer oversteg 400 dele pr. million var under Pliocen, en geologisk epoke for mellem to og fem millioner år siden, da havene steg 50 fod højere og små iskapper knap klamrede sig til polerne.

"Pliocæn var ikke en verden, som mennesker og vores forfædre var en del af, " sagde University of Arizona lektor i geovidenskab Jessica Tierney. "Vi begyndte lige at udvikle os i slutningen af ​​det."

Nu hvor vi har nået 415 dele per million CO ₂ , Tierney mener, at Pliocæn kan bruges til at forstå klimaændringerne i den allernærmeste fremtid. Tidligere undersøgelser forsøgte dette, men en nagende uoverensstemmelse mellem klimamodeller og fossile data fra den del af Jordens historie forvirrede enhver potentiel indsigt.

En ny undersøgelse, offentliggjort i dag i Geofysiske forskningsbreve , brugt en anden, mere pålidelig type fossile data end tidligere undersøgelser. Tierney er tovholder på undersøgelsen, som løste uoverensstemmelsen mellem fossile data og klimamodelsimuleringer og viste, at Ja, Pliocæn er en god analog til fremtidige klimaforudsigelser.

Pliocæn-problemet

Før den industrielle revolution, CO ₂ niveauerne svævede omkring 280 ppm. For perspektiv, det tog over to millioner år for CO ₂ niveauer til naturligt at falde fra 400 ppm til præindustrielt niveau. På godt 150 år menneskeheden har fået disse niveauer til at stige.

Tidligere proxy-målinger af Pliocæn havoverfladetemperaturer fik forskerne til at konkludere, at en varmere Jord fik det tropiske Stillehav til at sidde fast i et ækvatorialt vejrmønster kaldet El Niño.

Normalt, som passatvindene fejer hen over Stillehavets varme overfladevand fra øst til vest, varmt vand hober sig op i det østlige Stillehav, afkøler den vestlige side af havet med omkring 7 til 9 grader Fahrenheit. Men under en El Niño, temperaturforskellen mellem øst og vest falder til lige under 2 grader, påvirke vejrmønstre rundt om i verden, inklusive det sydlige Arizona. El Niños forekommer typisk hvert tredje til syvende år, sagde Tierney.

Problemet er, klimamodeller fra Pliocæn, som omfattede CO ₂ niveauer på 400 ppm, kunne ikke se ud til at simulere en permanent El Niño uden at gøre funky, urealistiske ændringer af modelforholdene.

"Dette papir er designet til at gense konceptet om den permanente El Niño og se, om det virkelig holder op imod en reanalyse af dataene, sagde hun. Vi finder ud af, at det ikke holder.

Fedt termometre

For omkring 20 år siden, forskere fandt ud af, at de kunne udlede tidligere temperaturer baseret på kemisk analyse af en specifik slags fossiliseret skal af en type plankton kaldet foraminifera.

"Vi har ikke termometre, der kan gå til Pliocæn, så vi er nødt til at bruge proxy-data i stedet, " sagde Tierney.

Siden da, Forskere har erfaret, at målinger af foraminiferer kan fordrejes af havkemi, så Tierney og hendes team brugte i stedet en anden proxy-måling - fedtet produceret af et andet plankton kaldet coccolithophores. Når omgivelserne er varme, coccolithophores producerer en lidt anden form for fedt end når det er koldt, og palæoklimatologer som Tierney kan læse ændringerne i fedtet, bevaret i havsedimenter, at udlede havoverfladetemperaturer.

"Dette er en virkelig almindeligt anvendt og pålidelig måde at se på tidligere temperaturer, så mange mennesker har foretaget disse målinger i Pliocæn. Vi har data fra hele verden, "sagde hun." Nu bruger vi dette fedttermometer, som vi ved ikke har komplikationer, og vi er sikre på, at vi kan få et renere resultat."

El Niñ...Nej

Tierney og hendes team fandt ud af, at temperaturforskellen mellem den østlige og vestlige side af Stillehavet faldt, men det var ikke udtalt nok til at kvalificere sig som en fuldgyldig permanent El Niño.

"Vi havde ikke en permanent El Niño, så det var lidt af en ekstrem fortolkning af, hvad der skete, " sagde hun. "Men der er en reduktion i øst-vest forskellen - det er stadig sandt."

Det østlige Stillehav blev varmere end det vestlige, hvilket fik passatvinden til at slække og ændrede nedbørsmønstre. Tørre steder som Peru og Arizona kunne have været vådere. Disse resultater fra Pliocæn stemmer overens med, hvad fremtidige klimamodeller har forudsagt, som følge af CO ₂ niveauer på 400 ppm.

Dette er lovende, fordi proxy-dataene nu matcher Pliocæn-klimamodellerne. "Det hele tjekker ud, " sagde Tierney.

Pliocæn, imidlertid, var i en tid i Jordens historie, hvor klimaet langsomt var ved at afkøle. I dag, klimaet bliver meget hurtigt varmere. Kan vi virkelig forvente et lignende klima?

"Grunden til, at havniveauer og iskapper i dag ikke helt matcher klimaet i Pliocæn er, at det tager tid for iskapper at smelte, " sagde Tierney. "Men, ændringerne i atmosfæren, der sker som reaktion på CO ₂ - ligesom ændringerne i passatvinden og nedbørsmønstrene - kan helt sikkert forekomme inden for et menneskeliv."