En brændende fortid kaster nyt lys over fremtiden for globale klimaændringer

Århundreder gamle røgpartikler bevaret i isen afslører en brændende fortid på den sydlige halvkugle og kaster nyt lys over de fremtidige virkninger af globale klimaændringer, ifølge ny forskning offentliggjort i Videnskabens fremskridt .

"Indtil nu, omfanget af tidligere brandaktivitet, og dermed mængden af ​​røg i den præindustrielle atmosfære, ikke er blevet godt karakteriseret, " sagde Pengfei Liu, en tidligere kandidatstuderende og postdoc-stipendiat ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og førsteforfatter af papiret. "Disse resultater har betydning for at forstå udviklingen af ​​klimaændringer fra 1750'erne til i dag, og for at forudsige fremtidens klima."

En af de største usikkerheder, når det kommer til at forudsige de fremtidige virkninger af klimaændringer, er, hvor hurtigt overfladetemperaturerne vil stige som reaktion på stigninger i drivhusgasser. At forudsige disse temperaturer er kompliceret, da det involverer beregningen af ​​konkurrerende opvarmnings- og afkølingseffekter i atmosfæren. Drivhusgasser fanger varme og opvarmer planetens overflade, mens aerosolpartikler i atmosfæren fra vulkaner, brande og anden forbrænding afkøler planeten ved at blokere for sollys eller så skydække. At forstå, hvor følsom overfladetemperaturen er over for hver af disse effekter, og hvordan de interagerer, er afgørende for at forudsige den fremtidige virkning af klimaændringer.

Mange af nutidens klimamodeller er afhængige af tidligere niveauer af drivhusgasser og aerosoler for at validere deres forudsigelser for fremtiden. Men der er et problem:Mens førindustrielle niveauer af drivhusgasser er veldokumenterede, mængden af ​​røgaerosoler i den præindustrielle atmosfære er det ikke.

At modellere røg på den førindustrielle sydlige halvkugle, forskerholdet kiggede mod Antarktis, hvor isen fangede røgpartikler udsendt fra brande i Australien, Afrika og Sydamerika. Iskerneforskere og medforfattere til undersøgelsen, Joseph McConnell og Nathan Chellman fra Desert Research Institute i Nevada, målt sod, en nøglekomponent i røg, aflejret i en række af 14 iskerner fra hele kontinentet, mange leveret af internationale samarbejdspartnere.

"Sod aflejret i gletsjeris afspejler direkte tidligere atmosfæriske koncentrationer, så veldaterede iskerner giver de mest pålidelige langsigtede optegnelser, " sagde McConnell.

Det, de fandt, var uventet.

"Mens de fleste undersøgelser har antaget, at mindre brand fandt sted i den præindustrielle æra, iskernerne antydede en meget brændende fortid, i hvert fald på den sydlige halvkugle, " sagde Loretta Mickley, Seniorforsker i Chemistry-Climate Interactions ved SEAS og seniorforfatter af papiret.

For at tage højde for disse niveauer af røg, forskerne kørte computersimuleringer, der tegner sig for både naturbrande og de oprindelige folks afbrændingspraksis.

"Computersimuleringerne af ild viser, at atmosfæren på den sydlige halvkugle kunne have været meget røgfyldt i århundredet før den industrielle revolution. Sodkoncentrationerne i atmosfæren var op til fire gange større end tidligere undersøgelser antydede. Det meste af dette var forårsaget af udbredt og regelmæssig afbrænding praktiseret af oprindelige folk i den førkoloniale periode, " sagde Jed Kaplan, Lektor ved University of Hong Kong og medforfatter til undersøgelsen.

Dette resultat stemmer overens med iskerneregistreringerne, der også viser, at der var rigeligt med sod før starten af ​​den industrielle æra og har været relativt konstant gennem det 20. århundrede. Modelleringen tyder på, at efterhånden som arealanvendelse ændrer sig reducerede brandaktiviteten, emissioner fra industrien steg.

Hvad betyder dette fund for fremtidige overfladetemperaturer?

Ved at undervurdere den kølende effekt af røgpartikler i den førindustrielle verden, klimamodeller kan have overvurderet opvarmningseffekten af ​​kuldioxid og andre drivhusgasser for at tage højde for de observerede stigninger i overfladetemperaturer.

"Klimaforskere har vidst, at den seneste generation af klimamodeller har overvurderet overfladetemperaturfølsomheden over for drivhusgasser, men vi ved ikke hvorfor eller hvor meget, " sagde Liu. "Denne forskning giver en mulig forklaring."

"Det er klart, at verden opvarmes, men nøglespørgsmålet er, hvor hurtigt vil det opvarmes, når udledningen af ​​drivhusgasser fortsætter med at stige. Denne forskning giver os mulighed for at forfine vores forudsigelser fremadrettet, " sagde Mickley.