地球的气候一直很稳定的在过去的11000年里,玩一个重要的角色在人类文明的发展。
在此之前,地球经历了冰河时代持续了数万年。过去几百万年的地球的历史已经被一系列的冰河时代特征分解温度的相对较短的时期。
这些冰河时代是引发和结束被缓慢的地球轨道的变化。但改变大气中二氧化碳的浓度也起着关键作用在驱动冷却期间出现的冰河时代,变暖。
全球平均气温约为4 c冷却器比今天在最后一个冰河时代。有一个真正的风险,如果排放量继续上升,本世纪全球变暖更比之间的中间20000年前冰河时代和今天。
讲解员,碳简要探讨如何最后一个冰河时代必威手机官网提供了强有力的证据的二氧化碳作为“控制旋钮”中所起的作用,地球的气候。它还充当一个警示的气候如何经历巨大变化相对较小的外“推手”。
米兰科维奇旋回
地球经历了大量的时间在过去几百万年,大型大陆冰盖覆盖了北半球的大部分地区。这些冰河时代与全球气温- 4 c或更大下降低于今天的水平,更大的变化对土地和在高纬度地区。
这些冰河时期被“间冰期”时期,温度上升到目前的水平。最近的冰河时代发生在120000年至11500年前,而目前的间冰期-全新世——预计将持续增加成千上万年(和人类活动可能无意中延迟进一步的开始下一个冰河时代)。
尘封周期主要是由地球的轨道周期变化。三个不同的轨道周期,称为米兰科维奇旋回发现者之后,塞尔维亚的科学家Milutin米兰柯维奇博士——改变入射太阳能的分布交互的方式可以显著影响地球的气候。必威体育在线注册
这些包括:
- 旋进,26000年地球旋转轴取向的转变影响收到多少阳光高纬度地区(和转移多少到达北部和南部)。
- 倾斜——41000年地轴的倾斜变化相对于太阳,在每年收到多少太阳变化在两极和赤道。
- 怪癖——100000 - 400000年的变化地球围绕太阳公转轨道的形状改变了季节的长度和影响旋进的重要性。
这三个周期重叠以不同的方式随着时间的推移,由于不同时期,这意味着冰河时代并不总是有相同的时间。这些周期大幅变化的总能量到达地球从太阳;必威体育在线注册相反,他们大多采取行动改变太阳的能量的分布在地球表面。必威体育在线注册
当这些周期导致北半球太阳在夏天,它允许冰原开始扩大。这些冰盖反过来吸收更多的阳光反射回太空,导致“积极的反馈”,推动其他地区冷却。
在北方比南方更重要纬度——至少在过去的几百万年,因为它包含更多的土地面积(可以比海洋更容易成为冰封)因为南极仍然覆盖着冰。
温室气体
这些变化在太阳能在地球表面的分布并不足以解释戏剧性的变化在冰期的气候,尤其是高纬度地必威体育在线注册区以外。
大气温室气体浓度的变化,特别是二氧化碳——扮演重要角色在寒冷的发展状况在冰期和间冰期时期温暖的条件。在这种情况下,二氧化碳不是冰河时代的直接原因;相反,它是一个反馈放大的变化由轨道变化。
有一个著名的温度和二氧化碳浓度之间的相关性在冰川时期。下图显示了两个温度(红线)重建海德拉巴罗根同位素分析,大气中的二氧化碳浓度(蓝线从气泡被困在南极冰在过去的800000年里。
(这些古老的气泡是由钻井访问冰核通过冰盖和冰川。冰核只是“代理数据”的一个例子,从遥远的过去气候信息在哪里来自间接证据表明,至今仍被关在各种形式在地球上。)
而全球平均的二氧化碳浓度提供良好表示,二氧化碳是一种价值观混合温室气体——重要的是要注意,这里显示的温度重建只代表了南极洲。有强有力的证据来自世界各地的气候代理在上次冰河时代全球显示气温下降,量要少得多的一半左右——就像南极的温度。
轨道周期的变化不会立即导致大气中的二氧化碳上涨或下跌。更确切地说,最初的冰盖在高纬度地区的增加引发反馈,导致大气中的二氧化碳下降在冰河时代的开始。
这是发生在许多方面。随着冰盖的增长,海平面急剧变化,今天的水平相比下降约120米,露出大片的土地目前水下和允许种植植被吸收更多的二氧化碳。
寒冷的海水溶解更多的二氧化碳,从大气中吸收更多,尽管这是有些抵消海洋吸收二氧化碳的高盐度的影响——就像淡水从雪冻结成冰。
此外,尘封冰川磨碎岩石被沾污,为海洋生物提供营养,帮助提高碳的数量在深海植物被吃掉,沉入大海。
也扩大海冰覆盖区域的海洋,上升流帮助把深海二氧化碳返回地面,限制可以释放的二氧化碳从海洋到大气中。海洋环流的变化受风、蒸发和盐度也扮演一个角色在减少二氧化碳与冰川作用的发病有关。
最后,海平面下降还影响珊瑚礁的生长和其他海洋生态系统影响的二氧化碳储存在海洋。
作为理查德教授巷地球科学教授biwei6868宾州州立大学告诉碳简要:必威手机官网
轨道特性的影响总阳光到达地球上几乎为零;阳光只是移动之间的地区和季节。但是,整个世界冷却到一个冰河时代,和整个全球变暖的一个冰河时代,尽管世界上一半的人较少晒太阳,当另一半变得更多。到目前为止,所有的解释都需要二氧化碳的影响,这漂亮的解释。
一个最近的研究通过丹尼尔博士Baggenstos在伯尔尼大学和他的同事们研究了不同因素的相对贡献在从最后一个冰河时代过渡到目前的间冰期。他们发现,反照率——改变表面的反射率冰盖萎缩——是最大的因素负责大约一半的变暖,而二氧化碳浓度变化和其他温室气体负责37%,同时减少反光的灰尘和其他的数量气溶胶在大气中剩下的13%。
落后和领先
网上很多讨论的角色在冰河时代——二氧化碳相关的参数那些对气候变化持怀疑态度,一直专注于二氧化碳滞后于温度在“冰消”冰河时代的终结。
然而,在某些方面,这正是我们所期望的;没有人类燃烧化石燃料在最后一个冰河时代结束,所以二氧化碳更多反馈轨道而不是改变气候迫使这是今天。
正如巷告诉碳简要:必威手机官网
“没有为轨道直接改变二氧化碳——更多的太阳在北部夏季融化冰,但不会立即导致二氧化碳改变。因此,二氧化碳必须反馈。因为大量的阳光和冰的数量有直接和立即对温度的影响,世界上应该存在的地方,任何改变在二氧化碳滞后而不是引导轨道的原因和温度变化。
这应该不会打扰任何人。很简单,但它不应该。我有时使用的比喻是,如果我超支的信用卡欠债,兴趣会使我的债务更大。债务利息滞后,首先我欠债,然后我支付利息,然后我更进一步负债。几乎每个人都知道这是一个明智的,如果不愉快的情况。当轨道影响冰和温度,这个改变其他事情,反过来,影响二氧化碳,温度,进而影响更多——同样明智的,如果全部是理解。”
说,二氧化碳和温度之间的相互关系的理解在冰河时代近年来先进与更好的重建过去的温度和二氧化碳水平从南极冰芯。
当科学家们过去认为,二氧化碳滞后温度由600到1000年在冰川的消失,许多最近的研究表明,滞后相对较小的甚至太小检测。是具有挑战性的精确匹配二氧化碳从冰芯记录和温度记录之间有一个延迟新降雪的冰盖(陷阱气泡),然后,雪慢慢压缩成冰。
下面的图显示了南极温度(红色线)和二氧化碳从最近代理重建(蓝线)在最后一个冰河时代的终结——从公元前23000年到公元前8500年。虽然有些时间可能经历几百年的滞后,似乎更紧密耦合的关系比早些时候提出的重建与更大的不确定性。
此外,从南极洲独自看温度数据也掩盖了一个更微妙的全球图景。
一个2013年的论文通过杰里米·Shakun博士的波士顿学院和他的同事研究了80个气候代理世界各地的记录在最后一个冰河时代的终结。他们发现,而二氧化碳一般滞后温度在南半球-南极重建符合相同的不是对世界上的其他国家。
北半球及全球温度滞后二氧化碳;换句话说,世界作为一个整体,变暖发生在大气中的二氧化碳浓度增加。对造成这一现象的原因是复杂的和驱动部分由洋流的变化冰河时代结束。
下图展示了结果Shakun et al 2013纸世界不同地区,随着不确定性的估计在不同气候代理地点和时间在最后一个冰河时代的终结。橘色值的南半球,北半球蓝色值显示和灰值显示全球气温的估计。指望轴代表了多少1000年的模拟——检查结果不确定性的敏感性在二氧化碳时代datingand代理温度估计,这种规模的滞后。
特别是Shakun和他的同事们认为,轨道周期的变化触发初始北半球冰盖的融化。这导致大量淡水注入海洋,冰川融化,扰乱大西洋经向翻转环流(大西洋经向翻转环流),反过来,冷却的北半球和南半球。
这个南半球气候变暖海洋释放出的二氧化碳引起的,而反过来,温暖了整个地球。Shakun等表明,绝大多数的全球变暖在最后一个冰河时代结束后发生二氧化碳增加,尽管这种变暖是由一个组合的反照率(反射率)变化和温室效应。
从冰川周期,我们能学到什么
过去的冰河时代的世界非常不同于今天。它不一定是假定所有同样的力量也在今天的工作因为人类排放现在驱动气候变化。
例如,缺乏大规模的海冰覆盖在南大洋意味着海洋气温上升不会推动释放的二氧化碳在当前气候——尽管海洋二氧化碳水槽的力量将减少作为全球持续变暖。
虽然有一个清晰的二氧化碳和温度之间的关系在过去的几百万年中,很难推断未来的地球气候的变化。例如,在最后一个冰河时代结束大气中的二氧化碳浓度增加了约50%,而全球气温增加了大约4 c。如果二氧化碳的唯一因素,这将意味着一个非常高的敏感的气候每加倍二氧化碳,二氧化碳- 8 c远高于目前的估计基于气候模型和其他证据。
然而,如果二氧化碳只贡献了35%左右变暖的冰河时代的终结——改变反照率从融化的冰盖扮演主要角色——这意味着气候敏感性约3 c -更内联与当前模型估计,尽管用非常大的不确定性考虑到限制如何准确模型模拟全球变化在此期间。
同时,二氧化碳发挥了非常重要的作用在放大初始轨道变化进一步重申其在冰河时代的角色主要控制旋钮地球的气候。
外部营力相对较小的变化可以驱动反应如此大的行星在冰河时代应该作为一个反面例子。这是因为人类排放的二氧化碳和其他温室气体进一步推进地球范围的气候条件,过去几百万年的特征。
全球气温只有4度左右在上一个冰河时代比现在。更高的排放情景下有限的缓解措施,很有可能,世界可能会超过一个世纪的温暖比加热数千年来在最后一个冰河时代的终结。