Naukowcy wyjaśniają punkt wyjścia dla zmian klimatycznych spowodowanych przez człowieka

Gaz cieplarniany zaczął ogrzewać światowe oceany na początku 1800 roku, dekady wcześniej niż wcześniej sądzono, zgodnie z nowym badaniem.

Naukowcy ogólnie uważają późniejszą część XIX wieku za punkt, w którym działalność człowieka zaczęła wpływać na klimat. Ale nowe badanie przynosi tę datę do przodu do 1830s.

Badanie, opublikowane dzisiaj w czasopiśmie Nature, opiera się na nowym zapisie temperatury powierzchni mórz tropikalnych sięgającym 1500 roku, uchwyconym w skamieniałych koralach i maleńkich organizmach morskich.

Znaleziska sugerują, że system klimatyczny reaguje na gazy cieplarniane szybciej niż myślano, mówią autorzy, z konsekwencjami dla zrozumienia przyszłych zmian klimatycznych.

„Epoka przemysłowa”

Kiedy społeczeństwo ludzkie zaczęło się uprzemysławiać, zaczęliśmy zmieniać chemię atmosfery poprzez dodawanie CO2 do powietrza, rozpoczynają autorzy dzisiejszej pracy.

Ale wiedza o tym, jak duże ocieplenie widzieliśmy, oznacza porównanie temperatur teraz z czasem, zanim świat zaczął odczuwać skutki uprzemysłowienia. Naukowcy odnoszą się do tego okresu bazowego jako „przedprzemysłowego”, a do okresu od tego czasu jako „epoki przemysłowej”.

Ale zdefiniowanie tych pojęć jest najeżone trudnościami, papier wyjaśnia:

„Określenie jednoznacznego czasu dla początku epoki przemysłowej jest trudne i stanowi część debaty nad formalną definicją Antropocenu.”

Naturalne rejestratory

To, co uważamy za współczesny zapis temperatury, składa się z wielu tysięcy pomiarów z powietrza nad lądem i powierzchni oceanu, zbieranych przez statki, boje, a czasem także satelity.

Aby rzucić światło na trudne pytanie, kiedy zaczęło się ocieplenie spowodowane przez człowieka, autorzy nowego badania wykorzystują inny rodzaj zapisu temperatury.

Korale i drobne skamieniałe organizmy morskie zakopane w dnie morskim działają jako naturalne rejestratory przeszłych temperatur oceanu. Wraz z słojami drzew i rdzeni lodowych, które oferują okno do temperatur lądowych w całej historii Ziemi, są to wszystkie przykłady „proxies klimatu”.

Adding w informacji z proxies rozszerza instrumentalny zapis temperatury w dzisiejszym badaniu z powrotem w czasie do 1500AD. Różni się ono od poprzednich badań wykorzystujących przybliżenia klimatyczne, ponieważ wykorzystuje zupełnie nową rekonstrukcję temperatury dla tropikalnych oceanów.

Oceany są ważne dla zrozumienia globalnego klimatu, ponieważ ponad 90% ciepła docierającego do powierzchni Ziemi kończy tam swój bieg. Zmiany w tym, ile ciepła pobierają oceany, to jeden z powodów, dla których widzimy okresy szybszych i wolniejszych zmian temperatury w całej historii Ziemi.

’Time of emergence’

Nawet zakładając, że naukowcy mieliby doskonały zapis danych sięgający wystarczająco daleko wstecz, wskazanie daty rozpoczęcia ery przemysłowej nadal byłoby trudne. Dzieje się tak dlatego, że wykrycie „sygnału” zmiany klimatu w zapisie temperatury niekoniecznie jest tożsame z tym, kiedy ocieplenie faktycznie się rozpoczęło.

Punkt, w którym trend staje się wyraźny w danych dotyczących średniej temperatury dla danego regionu – znany jako „czas pojawienia się” – zależy od tego, kiedy zaczyna się źródło ocieplenia, jak szybko to się dzieje oraz od ilości „szumu” tła przesłaniającego sygnał.

Naturalne fluktuacje w klimacie z roku na rok, na przykład, mogą oznaczać, że trend może być wykrywalny tylko kilka dekad po tym, jak to, co go napędza, zaczyna mieć wpływ.

Instrumentalny zapis temperatury pokazuje, że sygnał rosnących temperatur pojawił się w tropikalnym oceanie w około 1950 roku. Dzisiejsze badanie wykorzystuje dodatkowe informacje uchwycone w zapisie proxy, aby prześledzić początek ocieplenia o całe 120 lat wstecz, do lat 30-tych XIX wieku.

Prof Nerilie Abram, badaczka przeszłych klimatów Ziemi na Australijskim Uniwersytecie Narodowym i główna autorka badania mówi:

„Ktoś żyjący w latach 30-tych XIX wieku lub nawet w latach 90-tych XIX wieku nie byłby w stanie odróżnić, że nastąpiła ta zmiana”, mówi. „To dzięki temu, że mamy teraz ten długi zapis, który rozciąga się prawie 200 lat od tego momentu, możemy wrócić i powiedzieć 'Cóż, to było wtedy, kiedy zmiany zaczęły się po raz pierwszy’.”

Ocieplenie w Arktyce również zaczęło się na początku lat 30-tych XIX wieku, artykuł mówi, chociaż sygnał nie pojawia się wyraźnie w zapisie temperatury przez 100 lat z powodu „szumu” pochodzącego z naturalnej zmienności. Arktyka jest gdzie naukowcy widzą najszybszy wzrost temperatury, znany jako Arctic Amplification.

Półkula południowa pokazała bardziej powolną odpowiedź, z ociepleniem zaczynającym się pod koniec lat 90-tych XIX wieku i wyraźnym sygnałem nie pojawiającym się aż do lat 60-tych. Podczas gdy części Antarktydy ociepliły się – zwłaszcza Półwysep Antarktyczny i Antarktyda Zachodnia – nie ma wyraźnego śladu ocieplenia na całym kontynencie, zauważa się w artykule.

Ważnym punktem badania jest to, że początek ocieplenia w tropikalnym oceanie w latach 30-tych XIX wieku jest wcześniejszy niż zazwyczaj zakłada się na podstawie zapisu instrumentalnego i innych rekonstrukcji proxy, które koncentrowały się głównie na temperaturach lądowych na półkuli północnej.

Dr Ed Hawkins, badacz z Uniwersytetu w Reading, który nie był zaangażowany w badanie, mówi, że pokazuje ono okres „trwałego ocieplenia”, który rozpoczął się na początku XIX wieku i trwa do dziś. On mówi Carbon Brief:

„Ten sygnał ocieplenia pojawił się powyżej szumu zmienności tła w 20 wieku dla większości części globu. Jest to kolejny dowód na to, że klimat zmienił się już znacząco od okresu przedindustrialnego.”

Hawkins opublikował również pracę na temat „czasu pojawienia się”. Ale zamiast patrzeć wstecz przez historię, patrzy w przyszłość na to, kiedy temperatura i opady w różnych częściach świata prawdopodobnie wyłonią się z obecnej naturalnej zmienności.

Przyczyna i skutek

Nie chcąc wyciągać pochopnych wniosków na temat źródła ocieplenia na początku lat trzydziestych XIX wieku, Abram i jej koledzy wykorzystali modele klimatyczne do zbadania, jakie rodzaje czynników zewnętrznych mogą być za to odpowiedzialne.

Do początku XIX wieku seria erupcji wulkanicznych powodowała ochłodzenie Ziemi. Pewne ocieplenie następowało wraz z ponownym dostosowaniem się klimatu, ale to nie wystarczy, aby wyjaśnić, co stało się później, wyjaśnia współautor dr Nicholas McKay z Uniwersytetu Arizony.

„Jeśli uruchomisz modele tylko z wulkanami i bez wzrostu gazów cieplarnianych, zobaczysz ocieplenie, począwszy od wczesnych lat 1800. Ale potem się wyrównuje i nie widać kontynuacji ocieplenia w XX wieku.”

Tylko poprzez włączenie gazów cieplarnianych do modelu naukowcy widzą wzór ocieplenia, który pasuje do tego, co zapisy proxy sugerują, że świat rzeczywiście doświadczył, mówi McKay.

Nadwrażliwość

Wiedza o tym, jak szybko Ziemia zareagowała na gazy cieplarniane na początku ery przemysłowej, mówi naukowcom wiele o wrażliwości systemu klimatycznego.

Przypisanie liczby do tego, jak bardzo globalna temperatura wzrasta w odpowiedzi na podwojenie dwutlenku węgla – znane jako czułość klimatu – jest ważnym pytaniem w nauce o klimacie, ponieważ pomaga dokładniej przewidzieć, jak duże ocieplenie zobaczymy w przyszłości.

Ale podczas gdy dzisiejsze badanie sugeruje, że oceany świata są bardziej wrażliwe niż wcześniej sądzono, jest element dobrej wiadomości do wzięcia z tego, mówią autorzy. Jeśli możemy zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych, może po prostu być kilka regionów, w których możemy zobaczyć szybkie zwroty, proffers Abram.