Judd EJ, Tierney JE, Lunt DJ et al. (2024) A 485-million-year history of Earth’s surface temperature. Science 385, 6715 – https://doi.org/10.1126/science.adk37 – University of Ljubljana access document pdf

Editor’s summary (urednikov povzetek):

Razumevanje spreminjanja povprečne globalne temperature površja (GMST) v zadnjih pol milijarde let, torej v času, ko so evolucijski vzorci flore in favne tako pomembno vplivali na razvoj podnebja, je bistveno za razumevanje procesov, ki so v tem obdobju vplivali na podnebje. Judd in drugi predstavljajo zapis GMST v zadnjih 485 milijonih let, ki so ga sestavili z združevanjem posrednih podatkov z modeliranjem podnebja (glej Perspective by Mills). Ugotovili so, da se je GMST spreminjal v razponu od 11° do 36 °C, z “navidezno” podnebno občutljivostjo ∼8 °C, kar je približno dva- do trikrat več kot danes. -Jesse Smith

Structured Abstract (strukturirani povzetek):

Uvod

Dolgoročni geološki zapis povprečne globalne temperature površja (GMST) je pomemben za razumevanje zgodovine našega planeta in razumevanje današnjih podnebnih sprememb. Takšen zapis je potreben za ugotavljanje razmerja med podnebjem in drugimi vidiki zemeljskega sistema (angl. Earth system science), vključno z razvojem in izumrtjem življenja ter kemijo ozračja in oceanov. Poleg tega lahko s kvantifikacijo razmerja med GMST in koncentracijo ogljikovega dioksida (CO₂) v ozračju izboljšamo naše razumevanje podnebne občutljivosti Zemlje in izboljšamo prihodnje napovedi ob antropogenem segrevanju.

Utemeljitev

Čeprav obstaja več rekonstrukcij temperature v fanerozoiku (zadnjih 539 milijonov let), so v intenzivno preučevanem obdobju kenozoika (zadnjih 66 milijonov let) hladnejše in manj spremenljive kot posamezne ocene iz ključnih časovnih obdobij, zlasti v obdobjih brez ledu (toplogrednih). To neskladje nakazuje, da obstoječi temperaturni zapisi iz fanerozoika morda podcenjujejo pretekle temperaturne spremembe, in si zasluži nadaljnjo raziskavo z novim pristopom.

Rezultati

Predstavljamo PhanDA, rekonstrukcijo GMST, ki zajema večji del fanerozojskega eona. PhanDA je bil ustvarjen z asimilacijo podatkov, metodo, ki statistično združuje geološke podatke s simulacijami podnebnih modelov. PhanDA kaže, da se je temperatura na Zemlji v zadnjih 485 milijonih let spreminjala med 11° in 36 °C. Ta razpon je večji od prejšnjih rekonstrukcij, vendar se PhanDA dobro ujema z neodvisnimi ocenami GMST iz kenozoika, kar zagotavlja zaupanje v njegov večji dinamični razpon. PhanDA razkriva ključne značilnosti razmerja med GMST in temperaturnim gradientom od pola do ekvatorja, vključno s polarnim ojačanjem (tj. večje temperaturne spremembe na visokih geografskih širinah) in zmanjšanjem gradienta s povečevanjem GMST. Tropske temperature se gibljejo med 22° in 42 °C, kar ovrže idejo o fiksni zgornji meji tropske toplote in nakazuje, da se je moralo starodavno življenje razviti za prenašanje ekstremne vročine. PhanDA smo razčlenili na pet podnebnih stanj in ugotovili, da je Zemlja v fanerozoiku na splošno preživela več časa v toplejših podnebnih stanjih kot v hladnih.

Obstaja močna povezava med PhanDA GMST in CO₂, kar kaže na to, da je CO₂ prevladujoč vpliv na fanerozojsko podnebje. Doslednost te povezave je presenetljiva, saj na tej časovni skali pričakujemo, da bo sončna svetilnost vplivala (angl. Solar luminosity) na podnebje. Predvidevamo, da so spremembe planetarnega albeda in drugih toplogrednih plinov (npr. metana) pomagale nadomestiti naraščajočo sončno svetilnost skozi čas. Povezava GMST-CO₂ kaže na izrazito konstantno “navidezno” občutljivost zemeljskega sistema (tj. temperaturni odziv na podvojitev CO₂, vključno s hitrimi in počasnimi povratnimi učinki) ∼8 °C, brez zaznavne odvisnosti od tega, ali je podnebje toplo ali hladno.

Zaključek

PhanDA zagotavlja statistično zanesljivo oceno GMST skozi fanerozoik. Ugotovili smo, da se je temperatura na Zemlji spreminjala bolj dinamično, kot smo mislili doslej, in da so bila toplogredna podnebja zelo topla. CO₂ je prevladujoče gonilo fanerozojskega podnebja, kar poudarja pomen tega toplogrednega plina pri oblikovanju zgodovine Zemlje. Doslednost očitne občutljivosti zemeljskega sistema (∼8 °C) je presenetljiva in si zasluži nadaljnje raziskave. Širše gledano, PhanDA zagotavlja kritičen kontekst za razvoj življenja na Zemlji ter sedanje in prihodnje podnebne spremembe.

Abstract (povzetek):

Dolgoročno beleženje povprečne globalne temperature površja (GMST) omogoča ključen vpogled v dinamične omejitve zemeljskega podnebja in zapletene povratne vplive med temperaturo in širšim zemeljskim sistemom. Tukaj predstavljamo PhanDA, rekonstrukcijo GMST v zadnjih 485 milijonih let, ki je nastala s statističnim povezovanjem posrednih podatkov s simulacijami podnebnih modelov. PhanDA kaže velik razpon GMST, ki sega od 11° do 36 °C. Razdelitev rekonstrukcije na podnebna stanja kaže, da je bilo več časa preživetega v toplejšem kot hladnejšem podnebju, in razkriva dosledne geografske temperaturne gradiente znotraj vsakega stanja. Med koncentracijami ogljikovega dioksida (CO₂) v ozračju in GMST je močna korelacija, kar pomeni, da je CO₂ prevladujoč dejavnik, ki vpliva na nihanja globalnega podnebja v fanerozoiku, in kaže na očitno občutljivost zemeljskega sistema v višini ~8 °C.

Dodajamo še prikaz rezultatov te študije na spletni strani Ice Age Floods Institute kot prispevek Earth’s Climate – Much warmer over the last 485 million years:

URL: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705