تشکیل یک روند طولانی مدت

نویسندگان

1. الی برادمن همکار تحقیقات پس از دکترا در علوم آب و هوا ، دانشگاه آریزونا
2. Darrell Kaufman استاد زمین و علوم محیط زیست ، دانشگاه آریزونا شمالی

بیانیه افشای

الی برادمن از بنیاد ملی علوم ، دانشگاه آریزونا و دانشگاه آریزونا شمالی بودجه دریافت کرده است.

دارل کافمن از بنیاد ملی علوم بودجه دریافت می کند.

شرکای

دانشگاه آریزونا به عنوان عضو مکالمه ایالات متحده بودجه تأمین می کند.

در طول قرن گذشته ، میانگین دمای زمین به سرعت در حدود 1 درجه سانتیگراد (1. 8 درجه فارنهایت) افزایش یافته است. شواهد دشوار است که اختلاف نظر داشته باشد. این از دماسنج و سنسورهای دیگر در سراسر جهان ناشی می شود.

اما در مورد هزاران سال قبل از انقلاب صنعتی ، قبل از دماسنج ، و قبل از اینکه انسان با آزاد کردن دی اکسید کربن به دامپزشکی از سوخت های فسیلی ، آب و هوا را گرم کند؟

در آن زمان ، آیا گرم شدن یا خنک کننده دمای زمین بود؟

حتی اگر دانشمندان بیشتر از 6000 سال اخیر از هر بازه چند ساله دیگر بدانند ، مطالعات در مورد این روند دمای جهانی طولانی مدت به نتیجه گیری متضاد رسیده است.

برای تلاش برای حل و فصل تفاوت ، ما یک ارزیابی جامع و در مقیاس جهانی از شواهد موجود ، از جمله بایگانی طبیعی ، مانند حلقه های درختی و رسوبات کف دریا و مدل های آب و هوا را انجام دادیم. نتایج ما ، که در 15 فوریه 2023 منتشر شد ، راه هایی برای بهبود پیش بینی آب و هوا برای جلوگیری از از دست دادن برخی از بازخوردهای مهم در حال حرکت ، که به طور طبیعی در حال وقوع است ، نشان می دهد.

گرم شدن کره زمین در متن

دانشمندان مانند ما که آب و هوای گذشته یا دیرینه را مطالعه می کنند ، به دنبال داده های دما از زمان بسیار دور ، مدتها قبل از دماسنج و ماهواره ها هستند.

ما دو گزینه داریم: می توانیم اطلاعاتی در مورد آب و هوای گذشته ذخیره شده در بایگانی های طبیعی پیدا کنیم ، یا می توانیم گذشته را با استفاده از مدل های آب و هوایی شبیه سازی کنیم.

چندین بایگانی طبیعی وجود دارد که با گذشت زمان تغییراتی در آب و هوا ثبت می کنند. حلقه های رشد که هر سال در درختان ، استالاگمیت ها و مرجان ها شکل می گیرند می توانند برای بازسازی دمای گذشته استفاده شوند. داده های مشابهی را می توان در یخ های یخچال و پوسته های ریز موجود در رسوب یافت که به مرور زمان در پایین اقیانوس یا دریاچه ها ایجاد می شود. اینها به عنوان جایگزین یا پروکسی برای اندازه گیری های مبتنی بر دماسنج عمل می کنند.

به عنوان مثال، تغییر در عرض حلقه های درخت می تواند نوسانات دما را ثبت کند. اگر دما در طول فصل رشد خیلی سرد باشد، حلقه درختی که در آن سال تشکیل می شود نسبت به سالی که دماهای گرم تر دارد نازک تر است.

یکی دیگر از شاخص های دما در رسوبات کف دریا، در بقایای موجودات کوچک ساکن اقیانوس به نام روزن داران یافت می شود. هنگامی که روزن خوار زنده است، ترکیب شیمیایی پوسته آن بسته به دمای اقیانوس تغییر می کند. هنگامی که می میرد، پوسته غرق می شود و در طول زمان توسط زباله های دیگر مدفون می شود و لایه هایی از رسوب را در کف اقیانوس تشکیل می دهد. دیرینه اقلیم شناسان سپس می توانند هسته های رسوبی را استخراج کرده و پوسته های موجود در آن لایه ها را به صورت شیمیایی تجزیه و تحلیل کنند تا ترکیب و سن آنها را تعیین کنند، گاهی اوقات به هزاره ها قبل می رسد.

مدل های آب و هوا، ابزار دیگر ما برای کاوش در محیط های گذشته، نمایش های ریاضی سیستم آب و هوای زمین هستند. آنها روابط بین اتمسفر، بیوسفر و هیدروسفر را مدل می کنند تا بهترین ماکت واقعیت را ایجاد کنند.

مدل های آب و هوایی برای مطالعه شرایط فعلی، پیش بینی تغییرات در آینده و بازسازی گذشته استفاده می شود. به عنوان مثال، دانشمندان می توانند غلظت گذشته گازهای گلخانه ای را که ما از اطلاعات ذخیره شده در حباب های کوچک در یخ های باستانی می دانیم، وارد کنند و مدل می تواند از این اطلاعات برای شبیه سازی دمای گذشته استفاده کند. داده ها و جزئیات آب و هوای مدرن از آرشیوهای طبیعی برای آزمایش دقت آنها استفاده می شود.

داده های پراکسی و مدل های آب و هوایی نقاط قوت متفاوتی دارند.

پروکسی ها ملموس و قابل اندازه گیری هستند و اغلب واکنشی کاملاً قابل درک به دما دارند. با این حال، آنها به طور مساوی در سراسر جهان یا در طول زمان توزیع نمی شوند. این امر بازسازی دمای جهانی و مداوم را دشوار می کند.

در مقابل، مدل های اقلیمی از نظر مکان و زمان پیوسته هستند، اما در حالی که اغلب بسیار ماهرانه هستند، هرگز تمام جزئیات سیستم آب و هوا را به تصویر نمی کشند.

معمای دمای سرخپوشان

در مقاله مروری جدید خود، تئوری آب و هوا، داده های پروکسی و شبیه سازی های مدل را با تمرکز بر شاخص های دمای جهانی ارزیابی کردیم. ما به دقت فرآیندهای طبیعی را که بر اقلیم تأثیر می گذارند، از جمله تغییرات طولانی مدت در مدار زمین به دور خورشید، غلظت گازهای گلخانه ای، فوران های آتشفشانی و قدرت انرژی گرمایی خورشید در نظر گرفتیم.

ما همچنین بازخوردهای مهم آب و هوایی، مانند پوشش گیاهی و تغییرات یخ دریا را که می تواند بر دمای جهانی تأثیر بگذارد، بررسی کردیم. برای مثال، شواهد محکمی وجود دارد که نشان می دهد یخ های دریای قطب شمال و پوشش گیاهی بیشتری در دوره ای حدود 6000 سال پیش نسبت به قرن 19 وجود داشته است. این امر باعث تیره شدن سطح زمین و جذب گرمای بیشتری در زمین می شود.

دو نوع شواهد ما پاسخ های متفاوتی را در رابطه با روند دمای زمین در طول 6000 سال قبل از گرم شدن جهانی مدرن ارائه می دهند. آرشیوهای طبیعی به طور کلی نشان می دهند که دمای متوسط زمین در حدود 6000 سال پیش در مقایسه با میانگین قرن 19 حدود 0. 7 درجه سانتیگراد (1. 3 فارنهایت) گرمتر بود و سپس تا انقلاب صنعتی به تدریج سرد شد. ما دریافتیم که بیشتر شواهد به این نتیجه اشاره دارد.

در همین حال، مدل های اقلیمی عموماً روند گرمایش خفیفی را نشان می دهند که مربوط به افزایش تدریجی دی اکسید کربن است، زیرا جوامع مبتنی بر کشاورزی در طول هزاره ها پس از عقب نشینی صفحات یخی در نیمکره شمالی توسعه یافتند.

چگونه می توان پیش بینی های آب و هوا را بهبود بخشید

ارزیابی ما برخی از راه های بهبود پیش بینی آب و هوا را برجسته می کند.

به عنوان مثال، ما متوجه شدیم که اگر مدل ها بازخوردهای آب و هوایی خاصی را به طور کامل نشان دهند، قدرتمندتر خواهند بود. یک آزمایش مدل آب و هوایی که شامل افزایش پوشش گیاهی در برخی مناطق در 6000 سال پیش بود، توانست اوج دمای جهانی را که در رکوردهای پراکسی مشاهده می کنیم، شبیه سازی کند، بر خلاف بسیاری از شبیه سازی های مدل دیگر، که شامل این پوشش گیاهی گسترده نمی شود.

درک و ترکیب بهتر این بازخوردها و سایر بازخوردها مهم خواهد بود زیرا دانشمندان به بهبود توانایی ما برای پیش بینی تغییرات آینده ادامه می دهند.

• تغییر آب و هوا
• تاریخ
• مرجان ها
• گرم شدن کره زمین
• دیرینه اقلیم شناسی
• انقلاب صنعتی
• علم آب و هوا
• حلقه های درخت
• تاریخ باستان
• استالاگمیت ها
• مدل های آب و هوا
• رسوبات دریایی
• Paleoclimate
• مدل های آب و هوای جهانی
• انتشار گازهای گلخانه ای (GHG)