Arktis har ikke været så varmt i 3 millioner år - og det varsler store ændringer for resten af ​​planeten

Hvert år, havisdækket i Det Arktiske Ocean krymper til et lavpunkt i midten af ​​september. I år måler den kun 1,74 millioner kvadratkilometer (3,74 millioner kvadratkilometer)-den næstlaveste værdi i de 42 år siden satellitter begyndte at foretage målinger. Isen dækker i dag kun 50% af det område, den dækkede for 40 år siden i sensommeren.

Som det mellemstatslige panel for klimaændringer har vist, kuldioxidniveauer i atmosfæren er højere end på noget tidspunkt i menneskets historie. Sidste gang den atmosfæriske CO ₂ koncentrationer nåede dagens niveau - omkring 412 dele pr. million - var for 3 millioner år siden, under Pliocen -epoken.

Som geovidenskabsfolk, der studerer udviklingen i Jordens klima, og hvordan det skaber livsvilkår, vi ser udviklende forhold i Arktis som en indikator på, hvordan klimaforandringer kan transformere planeten. Hvis de globale drivhusgasemissioner fortsat stiger, de kunne bringe Jorden tilbage til Pliocene forhold, med højere havniveau, ændrede vejrmønstre og ændrede forhold i både den naturlige verden og det menneskelige samfund.

Pliocen Arktis

Vi er en del af et team af forskere, der analyserede sedimentkerner fra El'gygytgyn -søen i det nordøstlige Rusland i 2013 for at forstå Arktis klima under højere atmosfæriske kuldioxidniveauer. Fossilt pollen, der er bevaret i disse kerner, viser, at Pliocene Arktis var meget forskellig fra dets nuværende tilstand.

I dag er Arktis en træløs slette med kun sparsom tundravegetation, såsom græs, sedges og et par blomstrende planter. I modsætning, de russiske sedimentkerner indeholdt pollen fra træer såsom lærk, gran, gran og hemlock. Dette viser, at boreale skove, som i dag slutter hundredvis af miles længere syd og vest i Rusland og ved polarcirklen i Alaska, engang nået helt til Ishavet på tværs af store dele af det arktiske Rusland og Nordamerika.

Fordi Arktis var meget varmere på Pliocæn, den grønlandske indlandsis eksisterede ikke. Små gletsjere langs Grønlands bjergrige østkyst var blandt de få steder med is året rundt i Arktis. Pliocænjorden havde kun is i den ene ende - i Antarktis - og den is var mindre omfattende og mere modtagelig for smeltning.

Fordi havene var varmere, og der ikke var store iskapper på den nordlige halvkugle, havniveauet var 30 til 50 fod (9 til 15 meter) højere rundt om i verden, end de er i dag. Kystlinjer var langt inde i landet fra deres nuværende placeringer. De områder, der nu er Californiens Central Valley, Florida -halvøen og Gulfkysten var alle under vand. Så var landet, hvor store kystbyer som New York, Miami, Los Angeles, Houston og Seattle står.

Varmere vintre på tværs af det, der nu er den vestlige amerikanske reducerede snepakke, som i disse dage leverer meget af regionens vand. Dagens Midtvesten og Great Plains var så meget varmere og tørrere, at det ville have været umuligt at dyrke majs eller hvede der.

Hvorfor var der så meget CO ₂ i Pliocen?

Hvordan gjorde CO ₂ koncentrationer i løbet af Pliocen nå niveauer svarende til nutidens? Mennesker ville ikke dukke op på Jorden i mindst en anden million år, og vores brug af fossile brændstoffer er endnu nyere. Svaret er, at nogle naturlige processer, der er sket på Jorden gennem dets historie, frigiver CO ₂ til atmosfæren, mens andre indtager det. Hovedsystemet, der holder denne dynamik i balance og styrer Jordens klima, er en naturlig global termostat, reguleret af sten, der kemisk reagerer med CO ₂ og trække det ud af atmosfæren.

I jordbund, visse sten nedbrydes løbende til nye materialer i reaktioner, der forbruger CO ₂ . Disse reaktioner har en tendens til at fremskynde, når temperaturer og nedbør er højere - præcis de klimaforhold, der opstår, når atmosfæriske drivhusgaskoncentrationer stiger.

Men denne termostat har en indbygget kontrol. Når CO ₂ og temperaturerne stiger og stenforvitring accelererer, det trækker mere CO ₂ fra atmosfæren. Hvis CO ₂ begynder at falde, temperaturen køler og stenforvitring sænker globalt, trækker mindre CO ud ₂ .

Stenforvitringsreaktioner kan også fungere hurtigere, hvor jorden indeholder masser af nyligt udsatte mineraloverflader. Eksempler omfatter områder med høj erosion eller perioder, hvor Jordens tektoniske processer skubber land opad, skabe store bjergkæder med stejle skråninger.

Stenforvitringstermostaten fungerer i et geologisk lavt tempo. For eksempel, i slutningen af ​​dinosaurernes alder for omkring 65 millioner år siden, forskere vurderer, at atmosfærisk CO ₂ niveauer var mellem 2, 000 og 4, 000 dele pr. Million. Det tog over 50 millioner år at reducere dem naturligt til omkring 400 dele pr. Million på Pliocæn.

Fordi naturlige ændringer i CO ₂ niveauer skete meget langsomt, cykliske skift i Jordens klimasystem var også meget langsomme. Økosystemer havde millioner af år til at tilpasse sig, justere og langsomt reagere på skiftende klimaer.

En Pliocen-lignende fremtid?

I dag overvælder menneskelige aktiviteter de naturlige processer, der trækker CO ₂ ud af atmosfæren. I begyndelsen af ​​den industrielle æra i 1750, atmosfærisk CO ₂ stod på omkring 280 dele pr. million. Det har kun taget mennesker 200 år at fuldstændig vende den bane, der blev påbegyndt for 50 millioner år siden og returnere planeten til CO ₂ niveauer, der ikke har været oplevet i millioner af år.

Det meste af dette skift er sket siden Anden Verdenskrig. Årlige stigninger på 2-3 dele pr. Million er nu almindelige. Og som svar, jorden opvarmes i et hurtigt tempo. Siden cirka 1880 har planeten været opvarmet med 1 grad Celsius (2 grader Fahrenheit) - mange gange hurtigere end nogen opvarmningsepisode i de sidste 65 millioner år af Jordens historie.

I Arktis, tab af reflekterende sne og isdække har forstærket denne opvarmning til +5 C (9 F). Som resultat, sommerstid Arktisk havisdækning trender lavere og lavere. Forskere projekterer, at Arktis vil være helt isfri om sommeren inden for de næste to årtier.

Dette er ikke det eneste tegn på drastisk opvarmning i Arktis. Forskere har registreret ekstreme sommersmelthastigheder på tværs af det grønlandske islag. I begyndelsen af ​​august, Canadas sidste tilbageværende ishylde, på Nunavuts område, faldt i havet. Dele af Arktis Sibirien og Svalbard, en gruppe norske øer i Ishavet, nåede rekordstore høje temperaturer i sommer.

Kystbyer, landbrugs brødkurvregioner og vandforsyninger til mange samfund vil alle være radikalt forskellige, hvis denne planet vender tilbage til et Pliocene CO ₂ verden. Denne fremtid er ikke uundgåelig - men at undgå den vil kræve store skridt nu for at reducere brugen af ​​fossilt brændstof og skrue ned for Jordens termostat.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.