Undersøgelse af det gamle klima tyder på, at den fremtidige opvarmning kan accelerere

Den hastighed, hvormed planeten opvarmes som reaktion på den igangværende opbygning af varmefangende kuldioxidgas kan stige i fremtiden, ifølge nye simuleringer af en sammenlignelig varm periode for mere end 50 millioner år siden.

Forskere ved University of Michigan og University of Arizona brugte en state-of-the-art klimamodel til med succes at simulere – for første gang – den ekstreme opvarmning af den tidlige eocæne periode, som betragtes som en analog til Jordens fremtidige klima.

De fandt ud af, at opvarmningshastigheden steg dramatisk, efterhånden som kuldioxidniveauet steg, et fund med vidtrækkende konsekvenser for Jordens fremtidige klima, forskerne rapporterer i et papir, der er planlagt til offentliggørelse den 18. september i tidsskriftet Videnskabens fremskridt .

En anden måde at angive dette resultat på er, at klimaet i den tidlige eocæn blev mere og mere følsomt over for yderligere kuldioxid, efterhånden som planeten varmet op.

"Vi var overraskede over, at klimafølsomheden steg lige så meget, som den gjorde med stigende kuldioxidniveauer, " sagde første forfatter Jiang Zhu, en postdoc ved U-M Institut for Jord- og Miljøvidenskab.

"Det er et skræmmende fund, fordi det indikerer, at temperaturresponsen på en stigning i kuldioxid i fremtiden kan være større end responsen på den samme stigning i CO ₂ nu. Det er ikke gode nyheder for os."

Forskerne fastslog, at den store stigning i klimafølsomhed, de observerede - som ikke var blevet set i tidligere forsøg på at simulere den tidlige eocæn ved hjælp af lignende mængder kuldioxid - sandsynligvis skyldes en forbedret repræsentation af skyprocesser i den klimamodel, de brugte, Community Earth System Model version 1.2, eller CESM1.2.

Global opvarmning forventes at ændre fordelingen og typerne af skyer i Jordens atmosfære, og skyer kan have både opvarmende og kølende effekter på klimaet. I deres simuleringer af den tidlige eocæn, Zhu og hans kolleger fandt en reduktion i skydækning og opacitet, der forstærkede CO ₂ -induceret opvarmning.

De samme skyprocesser, der er ansvarlige for øget klimafølsomhed i eocæn-simuleringerne, er aktive i dag, ifølge forskerne.

"Vores resultater fremhæver den rolle, som småskala skyprocesser spiller i bestemmelsen af ​​store klimaændringer og antyder en potentiel stigning i klimafølsomheden med fremtidig opvarmning, " sagde U-M palæoklimaforsker Christopher Poulsen, en medforfatter til Videnskabens fremskridt papir.

"Den følsomhed, vi udleder for eocæn, er virkelig meget høj, selvom det er usandsynligt, at klimafølsomhed vil nå eocæne niveauer i vores liv, " sagde Jessica Tierney fra University of Arizona, avisens tredje forfatter.

Den tidlige eocæn (omkring 48 millioner til 56 millioner år siden) var den varmeste periode i de sidste 66 millioner år. Det begyndte med det paleocæn-eocæne termiske maksimum, som er kendt som PETM, den mest alvorlige af flere korte, intenst varme begivenheder.

Den tidlige eocæn var en tid med forhøjede atmosfæriske kuldioxidkoncentrationer og overfladetemperaturer på mindst 14 grader Celsius (25 grader Fahrenheit) varmere, gennemsnitlig, end i dag. Også, forskellen mellem temperaturerne ved ækvator og polerne var meget mindre.

Geologiske beviser tyder på, at atmosfæriske kuldioxidniveauer nåede 1, 000 ppm i den tidlige eocæn, mere end det dobbelte af det nuværende niveau på 412 ppm. Hvis der ikke gøres noget for at begrænse kulstofemissioner fra afbrænding af fossile brændstoffer, CO ₂ niveauer igen kunne nå 1, 000 ppm inden år 2100, ifølge klimaforskere.

Indtil nu, klimamodeller har ikke været i stand til at simulere den ekstreme overfladevarme fra den tidlige eocæn – inklusive de pludselige og dramatiske temperaturstigninger fra PETM – udelukkende ved at stole på atmosfærisk CO ₂ niveauer. Ubegrundede ændringer af modellerne var nødvendige for at få tallene til at fungere, sagde Poulsen, professor i U-M Institut for Jord- og Miljøvidenskab og prodekan for naturvidenskab.

"I årtier, modellerne har undervurderet disse temperaturer, og samfundet har længe antaget, at problemet var med de geologiske data, eller at der var en opvarmningsmekanisme, der ikke var blevet genkendt, " han sagde.

Men CESM1.2-modellen var i stand til at simulere både de varme forhold og den lave ækvator-til-pol temperaturgradient set i de geologiske optegnelser.

"For første gang, en klimamodel matcher de geologiske beviser ud af boksen - dvs. uden bevidste justeringer af modellen. Det er et gennembrud for vores forståelse af tidligere varme klimaer, " sagde Tierney.

CESM1.2 var en af ​​de klimamodeller, der blev brugt i den autoritative femte vurderingsrapport fra det mellemstatslige panel om klimaændringer, færdiggjort i 2014. Modellens evne til tilfredsstillende at simulere tidlig eocænopvarmning giver stærk støtte til CESM1.2s forudsigelse af fremtidig opvarmning, som udtrykkes gennem en central klimaparameter kaldet ligevægtsklimafølsomhed.

Udtrykket ligevægtsklimafølsomhed refererer til den langsigtede ændring i den globale temperatur, der ville være resultatet af en vedvarende fordobling – der varer hundreder til tusinder af år – af kuldioxidniveauer over den præindustrielle basislinje på 285 ppm. Konsensus blandt klimaforskere er, at ECS sandsynligvis ligger mellem 1,5 C og 4,5 C (2,7 F-8,1 F).

Ligevægtsklimafølsomheden i CESM1.2 er nær den øvre ende af dette konsensusområde ved 4,2 C (7,7 F). Den U-M-ledede undersøgelses tidlige eocæn-simuleringer udviste stigende ligevægtsklimafølsomhed med opvarmning, hvilket tyder på en eocæn følsomhed på mere end 6,6 C (11,9 F), meget større end nutidens værdi.