Что древние льды говорят о нашем будущем
Ученые из исследовательской группы Манна провели климатическую модель как вперед, так и назад во времени и обнаружили значительную зависимость от траектории развития плио-плейстоценовых оледенений, сообщает «scitechdaily».
Сообщество, занимающееся моделированием климата, было особенно обеспокоено ледниковыми и межледниковыми циклами за последние три миллиона лет, в течение которых в Северном полушарии чередовались периоды с обширными ледяными щитами и без них.
Примерно от 1,25 миллиона до 750 000 лет назад, в эпоху плейстоцена, произошло изменение ледниковых циклов, называемое переходом среднего плейстоцена.
В течение этого времени ледниковые/межледниковые циклы смещались с каждых 41 000 лет на каждые 100 000 лет, с увеличением амплитуды и асимметрии циклов. Ученые работают над тем, чтобы понять, почему произошли эти изменения, учитывая, что инсоляционное воздействие — изменение энергии, которую Земля получает от Солнца — само по себе не объясняет эти изменения.
Ученые увидели воздействия на климат и обнаружили сильную зависимость от траектории, также известную как поведение гистерезиса, в эволюции плио-плейстоценовых оледенений.
Это означает, что эволюция оледенений зависит не только от таких факторов, как уровень углекислого газа и солнечная энергия, но и от того, что она ограничена предыдущими событиями.
Они показывают, что для образования ледников требуется постепенное уменьшение как реголита — осадочных пород, которые препятствуют росту больших ледяных щитов, — так и вулканического извержения, когда извержения выбрасывают углекислый газ в атмосферу. Их выводы были опубликованы 17 июня в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«В этом исследовании мы увидели, что при одинаковом количестве вулканических выбросов модель рассчитывает различные концентрации CO2 в атмосфере. Это указывает на то, что углеродный цикл не ведет себя линейно и зависит от своего начального состояния», — говорит первый автор исследования Джудит Каррильо, научный сотрудник исследовательской группы Манна.
«Мы обнаружили, что эта эволюция зависит от траектории и, если быть точным, необратима во времени», — заключают авторы. «В экспериментах, начинающихся с современных доиндустриальных условий и возвращающих модель назад во времени с обращенными во времени орбитальными и тектоническими воздействиями Земли, теплые, относительно свободные ото льда условия позднего плиоцена и раннего плейстоцена не воспроизводятся».
«Тот факт, что протяженность ледяного щита зависит не только от концентрации углекислого газа во времени, т.е. от того, находится ли климат в фазе охлаждения или потепления, является хорошей новостью», — говорит он. «Несмотря на то, что протяженность ледяного щита значительно уменьшилась, а уровень моря значительно повысился в последний раз, когда уровень углекислого газа был таким высоким, как сегодня, несколько миллионов лет назад, разрушение ледяных щитов, вероятно, еще не зафиксировано».
Исследователи предупреждают, что, поскольку симуляции основаны на одной модели, а долгосрочные симуляции ледниковых/межледниковых циклов все еще находятся в зачаточном состоянии, их результаты не являются окончательной характеристикой поведения климатической системы, но «должны рассматриваться как свидетельства динамического поведения, которые заслуживают дальнейшего изучения с помощью нескольких структур моделирования». Они отмечают, что следующим шагом в этой работе было бы расширение симуляций в прошлое, в миоцен, когда уровень углекислого газа был еще выше.