باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا Paleoglimate يجدون “الاحتباس الحراري”

لاحظ الباحثون “اتجاه الاحترار” على مدى 66 مليون سنة الماضية ، والذي قد يعود إذا اختفت الأنهار الجليدية.

من الواضح أن فترات الجفاف الطويلة ، ودرجات الحرارة القياسية ، وحرائق الغابات المطولة ، والعواصف الشديدة المتكررة التي شهدتها السنوات الأخيرة هي نتيجة مباشرة للاحتباس الحراري من خلال إضافة البشر لثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي. وجديد مع تشير دراسة الأحداث المناخية المتطرفة في التاريخ القديم للأرض إلى أن كوكب اليوم قد يصبح أكثر اضطرابًا مع استمرار ارتفاع درجة حرارته.

تم نشر هذه الدراسة في 11 أغسطس 2021 التقدم العلمي، يستكشف سجل المناخ القديم في 66 مليون سنة الماضية ، خلال حقبة حقب الحياة الحديثة التي بدأت بعد وقت قصير من انقراض الديناصورات. خلال هذه الفترة ، وجد العلماء أن التقلبات المناخية للأرض شهدت “تأثير احترار” مفاجئ. بعبارة أخرى ، كان هناك المزيد من أحداث الاحتباس الحراري أكثر من أحداث التبريد – فترات الاحتباس الحراري المطولة ، والتي استمرت من آلاف إلى عشرات الآلاف من السنين. علاوة على ذلك ، تكون أحداث الاحتباس الحراري أكثر حدة مع تغيرات أكبر في درجة الحرارة من أحداث التبريد.

يقول الباحثون إن التفسير المحتمل لتأثير الاحترار هذا قد يكون “تأثير المضاعفة” ، مع الاحترار المعتدل – على سبيل المثال إطلاق ثاني أكسيد الكربون من البراكين في الغلاف الجوي – بشكل طبيعي تسريع بعض العمليات البيولوجية والكيميائية التي تزيد من هذه التقلبات ، في المتوسط ​​، لتصبح حتى الاسخن.

ومن المثير للاهتمام أن هذا الاتجاه نحو الاحتباس الحراري قد اختفى منذ حوالي 5 ملايين سنة ، عندما بدأت الأنهار الجليدية في التكون في نصف الكرة الشمالي. ليس من الواضح تأثير الثلج على استجابة الأرض لتغير المناخ. ولكن مع استمرار تساقط الثلوج في القطب الشمالي اليوم ، تشير دراسة جديدة إلى أن تأثير التضخيم يمكن أن يبدأ مرة أخرى ، مما يؤدي إلى زيادة الاحتباس الحراري الذي يسببه الإنسان.

يقول قسطنطين أرنشيت ، المؤلف الرئيسي لدراسات علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، إن الأنهار الجليدية في نصف الكرة الشمالي يمكن أن تتقلص وتختفي نتيجة لنشاط بشري طويل المدى ، وتشير أبحاثنا إلى ذلك.

دانيال روثمان ، أستاذ الجيوفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمؤسس المشارك والمدير المشارك لمركز لورانس في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

اندفاع مضطرب

لتحليلهم ، استشار الفريق قواعد بيانات كبيرة من الرواسب التي تحتوي على فورامينيفيرا خماسية في أعماق البحار – كائنات وحيدة الخلية عمرها مئات الملايين من السنين وأصدافها الصلبة المحفوظة في الرواسب. يتأثر تكوين هذا البلاط بدرجة حرارة البحر مع نمو الكائن الحي ؛ لذلك تعتبر القنابل وكيلًا موثوقًا لدرجات حرارة الأرض القديمة.

على مدى عقود ، حلل العلماء تكوين هذه القنابل ، وجمعوها من جميع أنحاء العالم ، وقاموا بتأريخها في نقاط زمنية مختلفة لمراقبة كيفية تقلب درجة حرارة الأرض على مدى آلاف السنين.

عند استخدام هذه البيانات لدراسة الأحداث المناخية المتطرفة ، تركز معظم الدراسات على ارتفاعات فردية كبيرة في درجات الحرارة ، عادةً بضع درجات. درجة مئوية تقول صحيفة الجرار: “عند الإحماء ، حاولنا بدلاً من ذلك النظر إلى الأرقام الإجمالية والنظر في جميع التقلبات فيها ، بدلاً من اختيار الأرقام الأكبر”.

أجرى الفريق أولاً تحليلًا إحصائيًا للبيانات ، حيث أظهر أنه على مدار الـ 66 مليون سنة الماضية ، لم يتوافق توزيع تقلبات درجات الحرارة العالمية مع منحنى ثابت لكل ساعة ، ذيول متناظرة تمثل الاحتمال المكافئ للحرارة الشديدة والبرودة الشديدة. اعلى واسفل. بدلاً من ذلك ، أصبح المنحنى مقلوبًا بشكل كبير ، وانحني نحو درجات حرارة أعلى مما هو عليه في الأحداث الباردة. كشف هذا المنحنى عن ذيل أطول بشكل ملحوظ ، مما يشير إلى أحداث أكثر دفئًا مع درجات حرارة أكثر كثافة أو أعلى من أحداث البرد القارس.

يقول أرنشيد: “إنه يشير إلى أن هناك نوعًا من الضرب أكثر مما توقعت”. “كل شيء يشير إلى سبب أساسي لهذه الأحداث الدافعة أو الاحتباس الحراري.”

ويضيف روثمان: “فيما يتعلق بالاحترار ، من العدل أن نقول إن نظام الأرض مضطرب للغاية”.

مكبر الاحترار

تساءل الفريق عما إذا كان هذا قد يكون نتيجة “ضوضاء مضاعفة” في دورة الكربون المناخية المؤيدة للمناخ. لقد أدرك العلماء منذ فترة طويلة أن درجات الحرارة المرتفعة ، إلى حد ما ، تسرع العمليات البيولوجية والكيميائية. دورة الكربون هي الدافع الرئيسي للتقلبات المناخية طويلة الأجل ، التي تسببها مثل هذه العمليات التي يمكن أن تؤدي فيها زيادة درجات الحرارة إلى تقلبات كبيرة ، مما يميل النظام نحو أحداث الاحترار الشديد.

في الرياضيات ، توجد مجموعة من المعادلات التي تصف تأثيرات الضرب أو الضرب الشائعة. استخدم الباحثون نظرية الضرب هذه في تحليلهم لمعرفة ما إذا كانت المعادلات يمكن أن تتنبأ بالتوزيع غير المتماثل ، بما في ذلك حجم منحنىها وطول ذيلها.

أخيرًا ، اكتشفوا أن الاعتماد الملحوظ على البيانات والاحترار يمكن تفسيره من خلال نظرية الضرب. بعبارة أخرى ، على مدى 66 مليون سنة الماضية ، تم تعزيز فترات الاحترار المعتدل بشكل أكبر من خلال التأثيرات المضاعفة مثل استجابة العمليات البيولوجية والكيميائية التي تزيد من ارتفاع درجة حرارة الكوكب في المتوسط.

كجزء من الدراسة ، نظر الباحثون أيضًا في العلاقة بين أحداث الاحترار السابقة والتغيرات في مدار الأرض. في غضون مئات الآلاف من السنين ، سيصبح مدار الأرض حول الشمس أكثر أو أقل بيضاويًا. لكن العلماء تساءلوا عن سبب تزامن أحداث الاحترار السابقة مع هذه التغييرات ، ولماذا تُظهر هذه الأحداث ارتفاعًا أكبر مقارنة بالتغيرات في مدار الأرض.

لذلك ، جمع إيرنشيد وروثمان التغيرات المدارية للأرض في نموذج الضرب وقاموا بتحليل التغيرات في درجة حرارة الأرض ، وتوقعوا ارتفاع متوسط ​​درجة الحرارة بسبب التغيرات في مدار الأرض.

يقول روثمان: “المناخ يسخن ويبرد بالتزامن مع التغيرات المدارية ، لكن الدورات المدارية تتنبأ فقط بالتغيرات المعتدلة في المناخ”. “ولكن إذا أخذنا في الاعتبار نموذج الضرب ، فإن الاحترار المعتدل ، جنبًا إلى جنب مع هذا التأثير المضاعف ، يمكن أن يؤدي إلى أحداث متطرفة تحدث في وقت واحد مع هذه التغيرات المدارية.”

يضيف أرشيد: “يفرض البشر الكمبيوتر بطريقة جديدة”. “تظهر هذه الدراسة أنه مع زيادة درجة الحرارة ، سوف نتفاعل مع هذه التأثيرات الطبيعية والمضاعفة.”

ملاحظة: قسطنطين و. التقدم العلمي.
DOI: 10.1126 / sciadv.abg6864

تم دعم هذا البحث جزئيًا من قبل كلية العلوم في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.