Rekonstruktion af det globale klima gennem Jordens historie

En nøglekomponent, når man forudsiger, hvordan jordens klima kan se ud i fremtiden, er evnen til at trække på nøjagtige temperaturregistreringer fra fortiden. Ved at rekonstruere tidligere temperaturgradienter i bredden (forskellen i gennemsnitstemperatur mellem ækvator og polerne) kan forskere forudsige, hvor, for eksempel, jetstrømmen, som styrer storme og temperaturer på de mellemste breddegrader (tempererede zoner mellem troperne og polarcirklerne), vil blive placeret. Problemet er, mange af de eksisterende data er præget af bestemte regioner eller typer af miljøer, ikke tegner et fuldstændigt billede af Jordens gamle temperaturer.

Forskere fra Institut for Jord- og Miljøvidenskab, herunder Emily Judd '20 Ph.D., Thonis familieassistent Tripti Bhattacharya og professor Linda Ivany, har udgivet en undersøgelse med titlen, "En dynamisk ramme til fortolkning af gamle havoverfladetemperaturer, " i journalen Geofysiske forskningsbreve , for at hjælpe med at redegøre for forskydningen mellem lokalitetsorienterede palæoklimadata og den 'sande' gennemsnitstemperatur på en given breddegrad gennem Jordens historie.

Ifølge Judd, nøjagtige temperaturvurderinger af gamle oceaner er afgørende, fordi de er det bedste værktøj til at rekonstruere globale klimaforhold i fortiden, herunder målinger som gennemsnitlig global temperatur og breddegradienten. Mens klimamodeller giver scenarier for, hvordan verden kunne se ud i fremtiden, palæoklimastudier (undersøgelse af tidligere klimaer) giver indsigt i, hvordan verden så ud i fortiden. At se, hvor godt de modeller, vi bruger til at forudsige fremtiden, kan simulere fortiden, fortæller os, hvor sikre vi kan være i deres resultater. Det er derfor yderst vigtigt at have en grundig, velsamplede data fra den gamle fortid.

"Ved at forstå, hvordan breddegradienter har ændret sig i løbet af Jordens historie og under en række forskellige klimaregimer, vi kan begynde bedre at forudse, hvad der vil ske i fremtiden, " siger Judd.

For at bestemme gamle temperaturer, geologer studerer fuldmagter, som er kemiske eller biologiske spor, der registrerer temperaturer fra sedimentære aflejringer, der er bevaret på havbunden eller kontinenterne. På grund af genanvendelse af gammel havbund til jordens kappe, der er en "udløbsdato" på tilgængeligheden af ​​havbundsdata. De fleste ældgamle temperaturproxyer kommer derfor fra sedimenter, der har akkumuleret på kontinentale marginer eller i lavvandede indre hav, hvor registreringer kan vare ved meget længere.

Judd, Bhattacharya og Ivany bruger temperaturdata fra moderne oceaner til at afsløre konsistente, forudsigelige mønstre, hvor havoverfladen er varmere eller køligere, eller mere eller mindre sæsonbestemt, end ellers forventet på den breddegrad.

"De største forskydninger er tilfældigvis i de to omgivelser, der er mest repræsenteret i den geologiske fortid, " siger Ivany. "Ved at vide, hvordan disse regioner er forudindtaget i forhold til den globale middelværdi, giver forskere mulighed for bedre at fortolke proxy-dataene, der kommer fra den gamle Jord."

Data fra lavvandede, semi-begrænsede hav (f.eks. Middelhavet og Østersøen) viser, at havoverfladetemperaturerne er varmere end i det åbne hav. Som resultat, et nøglefund i deres papir teoretiserer, at estimater af den globale middeltemperatur fra den palæozoiske æra (~540-250 millioner år siden), en tid, hvor størstedelen af ​​data kommer fra lavt hav, er urealistisk varme.

Selv i den nyere geologiske fortid, det overvældende flertal af skøn over havoverfladetemperaturen kommer fra kystnære omgivelser, som de viser også er systematisk forudindtaget i forhold til åbne havtemperaturer.

For at få en mere nøjagtig registrering af den gennemsnitlige havtemperatur på en given breddegrad, Bhattacharya siger, at forskere skal redegøre for den ufuldstændige natur af paleotemperaturdata. "Vores arbejde fremhæver behovet for, at det videnskabelige samfund fokuserer prøvetagningsindsatsen på undersamplede miljøer, " siger Bhattacharya. "Nye prøvetagningsindsatser er afgørende for at sikre, at vi prøver lige meget af unikke miljøindstillinger for forskellige intervaller af Jordens historie."

Ifølge Judd, palæoklimasamfundet har gjort store fremskridt hen imod at forstå oldtidens klimaer i de sidste par årtier. Ny, hurtigere, og billigere analyseteknikker, samt en stigning i ekspeditioner, der genvinder havsedimentkerner, har ført til massive sammenstillinger af gamle havoverfladetemperaturestimater. På trods af disse fremskridt, der er stadig betydelige uoverensstemmelser mellem temperaturestimater fra forskellige lokationer inden for samme tidsinterval og/eller mellem temperaturestimater og klimamodelresultater.

"Vores undersøgelse giver en ramme, inden for hvilken man kan forene disse uoverensstemmelser, " siger Judd. "Vi fremhæver hvor, hvornår og hvorfor temperaturestimater fra de samme breddegrader kan afvige fra hinanden, og sammenlign forskellige klimamodellers evner til at rekonstruere disse mønstre. Vores arbejde lægger derfor grunden til mere holistisk og robust rekonstruere det globale klima gennem Jordens historie."